化学位移选择性相位补偿的绝热2π重聚焦脉冲对和用于超高场磁共振光谱的光谱编辑方法

技术领域

本发明涉及局部磁共振光谱(MRS)和MRS数据的处理，例如，在人体组织(例如，脑)的体内扫描中定位J耦合代谢物，例如，2-羟基戊二酸(2HG)，或γ-氨基丁酸(GABA)或葡萄糖(Glc)。具体而言，本发明涉及适用于下一代超高场

背景技术

磁共振光谱(MRS)是一种分析方法，旨在用于识别和量化样品或体内感兴趣区域中的某些代谢物。虽然依靠相似的原理并使用相同的设备，但MRS不同于传统的磁共振成像(MRI)，因为获得的光谱提供了关于感兴趣的样品(区域)中的原子和分子的生理和化学信息，以形成图像，而不是空间分辨的解剖和位置信息。通过利用某些原子核的磁性，MRS提供了关于原子或包含原子的分子的结构、动力学、反应状态和化学环境的详细信息。类似于MRI，通常通过将待成像的受试者放置在强均匀磁场B

如果磁化被射频(RF)磁场(也称为B

通过施加其间具有明确定义的延迟周期的RF脉冲序列，以特定的方式操纵(J耦合的)自旋，并且可以检测和分析发射的RF辐射，以获得可以用于识别和量化受试者内的特定目标化合物的信息，从而同时推断关于例如代谢活动的信息。在过去的至少40年中，已经开发了各种利用特定RF脉冲序列的技术。此处要提到的一种相关技术称为J分辨光谱学。该技术源于逐步增加延迟时间(即回波时间)的自旋回波脉冲序列。根据回波时间测量二维(2D)数据集，并且通过二维傅立叶变换，不仅化学位移而且标量J耦合常数可以在由它们产生的2D谱中解析。尽管这种方法可以使自旋的弱共振(短“共振”)被更强的共振所隐藏，但是由于长的测量时间，这种方法对于大规模全天临床应用是不可行的。开发了另一种技术，该技术利用了这样一个事实，即如果两个不同的J耦合自旋被相同的RF脉冲重聚焦，则由于共振频率的微小差异而导致的移相重聚焦，但是由于J耦合而导致的演化不会恢复(信号1)。然而，在两个J耦合自旋中只有一个被附加编辑脉冲(窄带180度脉冲)击中的情况下，由于共振频率的小差异而导致的两个移相都重聚焦，并且由于J耦合而导致的演化恢复(信号2)。这两个信号相减已经证明是从与低浓度J耦合自旋系统重叠的非J耦合自旋中消除强共振的有效方法。这种技术称为J差异编辑，也称为MEGA编辑。

体内MRS数据的基于MEGA的光谱编辑必须与至少一个宽带重聚焦脉冲相结合。实际上，基于MEGA的编辑通常与本地化方法结合使用，例如，PRESS或semiLASER。如果达到更高的B

WO2014121065A1描述了编辑和重聚焦方法的示例，其中，成对的切片选择性绝热脉冲用于2π重聚焦。然而，如上所述，这种依赖于代谢物信号定位的空间选择性重聚焦的方法具有高SAR、高CSDA的固有缺点，并因此限制了每单位时间内可以执行的扫描次数以及在任何特定时间段内可以扫描的组织体积，从而导致过多的采集时间。

发明内容

本发明旨在克服现有技术方法的至少一些上述缺点。为此，在所附权利要求1和19中描述了根据本发明的方法，在权利要求20中描述了根据本发明的设备，在权利要求21中描述了数据载体。在从属权利要求中描述了本发明的其他变型。

因为编辑和重聚焦是通过窄带化学位移选择性相位补偿的绝热2π重聚焦脉冲对(2π-CSAP)进行的，不需要任何进一步的宽带(空间选择性)重聚焦，所以比吸收率(SAR)大大低于MEGA(通常是10倍或更多)。由于编辑和重聚焦脉冲是相同的，所以SAR进一步降低。本发明的方法提供了对弱代谢物(例如，2HG、GABA、磷乙醇胺(PE)、葡萄糖(Glc)、谷氨酸盐(Glu)、谷氨酰胺(Gln)等)的极大改善的灵敏度。其他优点包括：绝热自旋锁定发生在长(几十毫秒)回波时间(TE)期间；对不均匀B

虽然本发明用脑扫描中的应用来说明，但是可以替代地用于测量其他器官中的其他J耦合代谢物，例如，前列腺中的柠檬酸盐或肌肉组织中的乙酰肉碱。

附图说明

将参考附图详细描述本发明，其中：

图1是示出磁共振扫描设备的框图，该磁共振扫描设备可以用于实现根据本发明提出的MRS过程的至少一些步骤。

图2a至图2c示出了说明根据本发明提出的MRS过程的流程图。

图3至图7示出了第一示例案例研究，如下所述。

图8至图12示出了第二示例案例研究，如下所述。

图13和图14示出了第三示例案例研究，如下所述。

图15至图17示出了第四示例案例研究，如下所述。

应当注意，提供附图仅仅是为了帮助理解本发明的基本原理，而不应该被视为限制所寻求的保护范围。在不同的附图中使用相同的附图标记的情况下，这些附图标记旨在表示相似或等同的特征。然而，不应该认为使用不同的附图标记是为了表示它们所指的特征之间的任何特定程度的差异。

具体实施方式

下面首先解释与本发明相关的一些符号。

核磁共振(NMR)或简称磁共振是这样一种现象，其中，位于磁场中的原子核(称为自旋)只能吸收某些频率的电磁能量，这些频率称为共振频率。

吸收能量的自旋迟早会释放这种能量。在这组定义中，自旋是指质子或氢原子核。发射的能量也具有电磁特性，称为感应NMR信号或MR信号。

对于所有的人类应用，电磁能量都是在电磁频谱的所谓射频(RF)频带中施加到被检查的物质。RF能量并不持续地施加到物质的原子核上，而是仅在短时间间隔内施加。RF能量以RF脉冲的形式施加到物质上。可以施加RF脉冲，使得RF脉冲在RF脉冲期间具有时变RF能量水平。如果RF脉冲具有时变幅度，并以恒定频率施加，则该RF脉冲称为调幅(AM)RF脉冲。另一方面，如果调制RF脉冲的频率，则该RF脉冲称为调频(FM)RF脉冲。如果调制RF脉冲的幅度和频率，则这个RF脉冲就称为AM/FM RF脉冲。

在某些条件下，AM/FM RF脉冲可以以所谓的“绝热”方式工作或表现。仅调幅的RF脉冲绝不会以绝热方式工作。如果RF脉冲对自旋的影响与该RF脉冲的RF幅度水平无关，则称该RF脉冲为绝热的。仅在特定的RF幅度范围内获得绝热性能，其中，RF幅度高于特定的最小RF幅度水平，并且低于特定的最大RF幅度水平。在绝热RF脉冲期间，由|B

特定的旋转角度与每个RF脉冲的效果相关联。该旋转角是自旋的统计系综(称为磁化)相对于与主磁场平行并指向相同方向的轴旋转的角度。

2π脉冲是将磁化旋转2π弧度(即360°)的RF脉冲。绝热2π脉冲以绝热方式旋转自旋锁定磁化2π弧度。如果在时间上一个接一个地施加两个相同的AM/FM绝热RF脉冲，每个脉冲具有π弧度的旋转角，则这两个相同的RF脉冲的串联称为相位补偿的绝热2π脉冲对。

将平衡磁化旋转α弧度(0<α≤1/2π)的AM RF脉冲称为激励脉冲。旋转α＝1/2π(即相对于主磁场)的磁化称为纯横向磁化，因为没有任何纵向(平行于B

重聚焦脉冲是在理想情况下将横向磁化旋转α＝π弧度的脉冲。重聚焦脉冲恢复了先前移相自旋的相位相干性，从而恢复了MR信号。施加重聚焦脉冲后的MR信号称为“自旋回波”。

RF脉冲的带宽与RF脉冲持续时间成反比，但是为了获得相同的翻转角，幅度应该成比例地增加。

RF脉冲对磁化旋转的影响是偏移相关的。对于小旋转角α≤1/4π的一阶，RF脉冲的偏移相关效应由在时域中定义的RF脉冲的傅立叶变换来定义。

绝热RF脉冲也在特定的化学位移(偏移)频率范围内工作，即Δω

生物分子大多包含不同结合的氢原子(也称为化学不同结合)，这些氢原子由于其在分子中的位置而在不同的频率上共振。这些不同的共振频率被表示为不同的化学位移。

如果对物质施加RF脉冲，则只激励所研究的分子的某些自旋，这个RF脉冲称为“化学位移选择性”或“化学选择性”。具有化学选择性并重聚焦自旋的脉冲称为化学选择性重聚焦脉冲。

生化分子中不同自旋的集合称为自旋系统。根据自旋之间的距离和自旋的方向，特定自旋的共振频率经常受到自旋系统的其他自旋的影响。自旋系统因此称为是耦合的。J耦合是一种特殊类型的耦合，几乎存在于生物分子的所有自旋系统中。如果化学选择性重聚焦脉冲施加到J耦合自旋系统的所有目标共振，则只有由于化学位移差异引起的移相重聚焦，但是由于J耦合引起的自旋系统的演化不会重聚焦。如果化学选择性重聚焦脉冲施加到耦合自旋的子集，则由于化学位移引起的移相以及由于J耦合引起的自旋系统的演化都重聚焦。在化学位移选择性重聚焦脉冲的带宽Δω

在原始的基于MEGA的光谱编辑方法中，至少执行两次测量。在第一次测量期间，J耦合自旋系统的两个自旋都被切片选择性RF脉冲重聚焦，而在第二次测量期间，两个附加的化学选择性重聚焦脉冲(也称为MEGA编辑脉冲)仅被施加在一个耦合自旋上。从这两次测量中得到的两个MR信号(也称为响应信号)相减。差信号是所谓的“编辑信号”。编辑信号的傅立叶变换产生经编辑的J差谱。

磁场梯度是在特定方向上根据距磁体等中心的距离线性增加磁场强度的磁场。有三个磁场梯度：一个在x坐标方向(仰卧在磁体中的人从耳朵到耳朵)，一个在从头部前面到头部后面的y方向，一个在z方向，即从脚到头部的方向。在任何脉冲序列期间，磁场梯度或短“梯度”可以在可选数量的时间间隔期间打开和关闭。也可以在MR扫描仪上以可变强度(所谓的“磁场梯度强度”)播放。梯度强度的SI单位是“Hz/m”或[m

如果RF脉冲的光谱仅在某一化学位移频率范围内具有恒定值，并且如果该RF脉冲施加于磁化，则该RF脉冲称为是频带选择性的或短频带选择性的。如果在磁场梯度接通的同时施加频带选择RF脉冲，则该RF脉冲仅在RF脉冲频带所在的那些空间位置激励磁化。在磁场梯度接通的同时施加的频带选择性RF脉冲称为空间选择性RF脉冲。当磁场梯度也接通时施加的重聚焦脉冲称为空间选择性重聚焦脉冲或者切片选择性重聚焦脉冲，因为选择受试者/体模的切片。如果在没有场梯度的情况下施加相同的重聚焦RF脉冲，则该脉冲充当化学位移选择性RF脉冲。

RF响应范围是RF脉冲工作的中心频率ω

本发明的方法包括可变带通编辑(VBE)和/或使用一个或多个化学位移选择性绝热2π脉冲对，也称为化学选择性绝热2π脉冲对，用于重聚焦和光谱编辑。本发明的光谱编辑方法称为SLOW编辑。SLOW是一个复合缩写词，指的是发明者的名字。作为VBE，可以使用以一个或多个谐振频率ω

与MEGA编辑相比，SLOW没有“接通”(接通谐振)和“关闭”(关闭谐振)状态，而是具有两个不同的“接通”状态，其中，两个RF脉冲对重聚焦两个不同的化学位移频率范围(由“全”{Δω

本发明的至少一些发现可以通过磁共振扫描设备1来实现，磁共振扫描设备也称为磁共振(MR)扫描仪，如图1中示意性示出的。该设备包括激励模块2或激励装置，用于将一个或多个激励脉冲传递给受试者材料。该设备还包括重聚焦模块3或重聚焦装置，其被配置为将绝热2π重聚焦脉冲传递给受试者材料。还提供了采集模块4或采集装置，其被配置为从受试者材料采集MRS响应信号。设备1还包括编辑模块5或编辑装置，其被配置为生成2π重聚焦脉冲，作为一对相位补偿的、相互时移的化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲。编辑模块5还被配置为对所采集的信号进行后处理，以对所采集的MRS响应信号进行光谱编辑，如稍后所解释的。

图2a至图2c的流程图更详细地说明了所提出的方法的一些示例。在步骤101中，选择要检查的J耦合自旋系统(即代谢物)。在这个示例中，这个选择是由用户做出的。在步骤103中，由计算设备设计或生成相应的化学位移选择性绝热2π脉冲(2π-CSAPs)来重聚焦/编辑所选自旋系统。例如，SLOW全脉冲被配置为覆盖所有目标J耦合自旋，而SLOW部分脉冲仅覆盖J耦合自旋的一部分。注意，自旋系统(代谢物)的目标J耦合自旋不一定是彼此全J耦合的。在设计脉冲的过程中，可以用采集来模拟。在步骤105中，生成的脉冲作为外部脉冲文件(例如，作为“pta”文件)输出。在步骤107中，磁共振光谱(成像)(MRS(I))序列中的重聚焦或重聚焦和编辑脉冲被所生成的2π-CSAP替换。在步骤109中，编译磁共振光谱(成像)(MRS(I))序列，以获得可执行文件(例如，“dll”和/或“so”文件)。可以认为步骤101至109形成了脉冲序列设计阶段。

在步骤111中，可执行文件被导入磁共振(MR)扫描仪1，其被配置为进行MRS过程。在步骤113中，在MR扫描仪1的图形用户界面中搜索并找到可用的新序列。在步骤115中，调整序列参数，在这种情况下由用户调整。可以调整的参数可以包括以下参数中的至少任何一个：回波时间(TE)、重复时间(TR)和可以编辑的目标代谢物(如果有的话)。可以认为步骤111至115形成了脉冲序列实施阶段。

在步骤117中，在MR扫描仪中准备受试者，即患者。这包括将受试者和测量线圈定位在正确的位置。该步骤还可以任选地包括患者在测量前摄入(口服)和/或输注(静脉输注)的α-葡萄糖和/或β-葡萄糖。在步骤119中，向患者施加两个或更多个水/脂质抑制脉冲。在步骤121中，执行受试者的切片选择性激励。激励包括质子激励。或者，激励包括除质子以外的核，或者是异核激励脉冲序列的一部分。在步骤123中，通过使用一个化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对来执行重聚焦，该脉冲对被配置为覆盖所有的目标J耦合和非耦合自旋，即，受试者的目标自旋的全部化学位移选择频率范围。在该步骤中，由于共振频率的微小差异而移相的所有自旋重聚焦，而J耦合自旋的演化没有恢复。目标谱是与耦合和非耦合自旋相关联的共振的合成，并且与恢复演化的情况相比，J耦合自旋的演化通常导致较低的MR信号。因为目标自旋系统是耦合和非耦合自旋的复合，而非耦合自旋没有J演化，没有被脉冲编辑，所以最后得到的结果称为非编辑光谱。在步骤125中，采集MRSI数据集，换句话说，在这种情况下，采集MRSI全光谱数据集。在步骤127中，获得未编辑的光谱，作为最终结果。在步骤123至127中执行的过程可以称为2π-CSAP MRSI。在该步骤中，利用了对B

如步骤129至137所示，可以执行所谓的SLOW MRS(I)，而不是2π-CSAP MRS(I)。在步骤129中，通过使用第一化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对来执行重聚焦，其被配置为覆盖所有的目标J耦合自旋，即，受试者的目标自旋的全部化学位移选择频率范围(第一预定化学位移频率范围)。换句话说，执行2π-CSAP SLOW全重聚焦操作。在步骤131中，采集MRS(I)数据集，该数据集是编辑全数据集，也称为#1数据集或第一MRS(I)响应信号。在步骤133中，通过使用第二化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对来执行化学选择性绝热2π重聚焦，该脉冲对被配置为使得其仅重聚焦J耦合自旋系统的一部分，即，仅化学位移光谱范围的部分选择被施加到受试者的RF脉冲激励(第二预定化学位移频率范围，不同于第一化学位移频率范围)。第一化学位移频率范围大于第二化学位移频率范围，第二化学位移频率范围可以是第一化学位移频率范围的子集。换句话说，执行2π-CSAP SLOW部分重聚焦操作。应当注意，全SLOW并不一定涵盖代谢物的整个RF响应范围。代谢物可以具有例如三个或更多耦合自旋。全SLOW可以覆盖其中两个，而部分SLOW只能覆盖其中一个。在步骤135中，采集MRS(I)数据集，换句话说，在这种情况下，采集MRS(I)部分光谱数据集，也称为#2数据集或第二MRS(I)响应信号。在步骤137中，执行后期编辑操作。在这种情况下，作为所采集的第一和第二响应信号的数学比较的结果，获得编辑差谱。更具体地，数学比较包括从第二响应中减去第一响应，或者从第一响应中减去第二响应，以获得所谓的J差编辑响应。在数学相减之前，执行第一和第二响应信号的快速傅立叶变换。在SLOW MRS(I)中，步骤129和133可以并行执行，即同时或基本上同时(交错)执行。步骤131和135也可以并行执行，即，一旦已经执行了前面步骤的重聚焦操作，就同时或基本上同时执行(交错)。

代替2π-CSAP MRS(I)或SLOW MRS(I)，可以执行所谓的单次SLOW MRS(I)，如步骤139至143所示。在步骤139中，通过使用一个化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对来执行重聚焦，该脉冲对被配置为仅覆盖目标J耦合自旋系统的一部分，即受试者的目标自旋的部分化学位移选择频率范围。换句话说，执行2π-CSAP SLOW部分重聚焦操作。在步骤141中，采集MRSI数据集，换句话说，在这种情况下，采集MRS(I)部分光谱数据集。在步骤143中，执行后期编辑操作，以获得仅由快速傅立叶变换组成的编辑光谱。单次SLOW MRS(I)适用于测量α-葡萄糖水平。应当注意，可以认为步骤127至143形成测量阶段。与步骤123、125和127相比，目标J耦合自旋的子集重聚焦，并且由J耦合导致的演化恢复，导致耦合自旋子集的更高相位相干性，从而导致更高的SNR。重要的是，没有其他强自旋与子集自旋重叠，因此不需要用SLOW全光谱进行相减。因为主要的目标自旋是J耦合自旋，所以结果称为编辑光谱。

下面将参考四个案例研究进一步描述本发明的原理。案例研究是对本发明的说明，并不意味着任何特定的限制。

案例研究I涉及图3至图7，案例研究II涉及图8至图12，案例研究III涉及图13和图14，最后，案例研究IV涉及图15至图17。例如，虽然VBE技术有利地与相位补偿化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对一起使用，但是VBE可以与其他重聚焦技术一起使用。类似地，化学位移选择性绝热2π重聚焦技术可以与空间定位和/或空间读出技术一起使用。例如，所有呈现的案例研究有利地使用EPSI作为空间读出技术。

案例研究I

在7T下的长TE全脑回波平面谱成像(EPSI)中使用化学位移选择性绝热重聚焦脉冲获得隐含的水和脂质抑制。在超高磁场(≥7T)下，对EPSI数据的应用、解释和量化/数据解释施加限制的四个主要因素是：B

根据本发明的一个示例，切片选择性AM180度重聚焦脉冲(如图3a所示)可以由两个相同的化学位移选择性180度正割双曲线绝热脉冲B

在EPSI的原始实现方式中，使用AM切片选择性Mao重聚焦脉冲，带宽为1.25kHz(受最大可用RF幅度限制)。Mao重聚焦的化学位移为297/1250＝23.7％每ppm。对于非选择性绝热脉冲，由激励脉冲确定的化学位移是297/5500＝5.4％每ppm。因此，化学位移误差(有时也称为伪影)CSDA减少了大约1-5.4/23.7＝77％。由于没有化学位移选择性绝热再聚焦的CSDA，所以代谢物的光谱模式在总激励体积上的变化小得多。

图4a至图4d示出了使用图3a和图3b中显示的两个序列的水信号积分图。与使用Mao脉冲获得的结果(图4c)相比，通过化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲获得的水图(图4d)与仅有水的激励参考图(图4a和4b)非常一致。这强烈地表明，尽管单通道(1Tx(传输)，圆偏振(CP)模式)RF头部线圈的B

应用了不同BW的三个绝热脉冲来研究它们在球形体模上的性能(图5a至图5c和图5a'至图5c')。图5c表明，与图5a相比，水信号抑制因子≥1000时实现了近乎完美的水抑制。此外，由于BW大约3ppm的对称性，对于脂肪区域(0.9至1.3ppm)预期有相同的抑制性能。

图6a至图6d和图6a'至图6d'分别显示了使用Mao和绝热脉冲的水和肌酸(3.7和3.0ppm)积分图以及水参考图。图6a'显示了类似噪声的水图，与图6a相比，该图强调了整体均匀的水抑制。在图6b'至6d'中，两个肌酸和水参考图彼此一致，而图6b至6d显示了明显不同的模式。这清楚地表明，绝热2π脉冲在选定的化学位移范围内实现了均匀的重聚焦，而传统的重聚焦则不能。

对两个受试者的健康脑组织的体内研究(图7b和图7c)显示了与体外测量(图7a)的高度一致。肿瘤区域内的光谱(图7d)显示了与同一受试者的正常组织明显不同的模式(图6c)。此外，值得注意的是，在数据集的预处理和后处理期间，仅执行了k空间重新网格化和傅立叶变换，而没有使用除水和基线校正。然而，仍有通过后处理来改善结果的各种可能性，例如，B

超高磁场和仅板体积选择全脑EPSI允许使用非选择性小BW绝热化学位移选择性2π重聚焦脉冲。这提供了一种解决B

案例研究II

案例研究II涉及根据基于EPSI的MRSI技术的全脑光谱编辑，该技术使用施加于2HG和GABA+编辑的化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲。

SLOW编辑方法可以仅用2个RF脉冲来实现：除了板条选择性RF激励脉冲之外，仅用一个通带变化的化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲对。上面描述了使用2π重聚焦脉冲的单触发EPSI序列的一般特性。本案例研究的重点是可变带宽2π重聚焦脉冲的编辑特性。

图8a和图8b示出了适应的EPSI脉冲序列，其中，原始的切片选择性重聚焦脉冲被两个不同的绝热复正割双曲线RF脉冲对B

在图9a中，显示了2HG编辑的SLOW-EPSI全脑MRSI的频率选择性重聚焦化学位移频率范围。在第一次采集期间，从1.8ppm到4.2ppm的整个频谱重聚焦(由编辑-全表示)，而第二次回波通过重聚焦0.8ppm到3.2ppm的范围获得(由编辑-部分表示)。与MEGA编辑一样，SLOW编辑也需要减去大多数代谢物的两个响应，但Glc除外，Glc是单次应用。

作为SLOW编辑的第二示例，GABA编辑可以类似地通过在编辑“全”期间选择性地重聚焦1.65ppm到4.2ppm的范围以及在编辑“部分”期间选择性地重聚焦2.7ppm到4.2ppm的范围来执行。

图9a示出了绝热脉冲的模拟(为简单起见，在模拟中用作反转脉冲)。对于编辑全脉冲和编辑部分脉冲(也称为SLOW全脉冲和SLOW部分脉冲)，通带和过渡带分别用灰色和浅灰色表示。图9b示出了具有840Hz带宽但具有不同载波频率的编辑全/部分脉冲、TR＝1500ms、感兴趣体积(VOI)＝280×220×100mm、体素尺寸＝4.3×11×13.8mm、总测量时间＝6分钟。图9b至图9d示出了不同回波时间的SLOW编辑的体外结果。正如预期的那样，编辑效果显示出明显的TE依赖性，表明TE＝120ms可能是7T下的2HG检测的最佳TE。

图10a和图10b显示了施加于包含所有主要脑代谢物(NAA、Glu、Cr、Cho等)的体模的SLOW-EPSI脉冲序列的效果，然而除了GABA。SLOW全重聚焦化学位移频率范围为1.6ppm至4.2ppm，而SLOW部分重聚焦范围为2.7ppm至4.2ppm。图10b中的差光谱非常好地显示了在大约3.75ppm下共振的谷氨酸(Glu)多重谱线的共编辑效应。在图10a中，编辑全脉冲(实线)的BW为880Hz，载波频率为3.15ppm，而编辑部分脉冲(虚线)的BW为560Hz，载波频率为2.6ppm。图10b显示了编辑全和编辑部分光谱响应的差异。灰色区域表示有效的光谱编辑区域、TR＝1500ms、VOI＝280×220×100mm、体素尺寸＝4.3×11×13.8mm、总测量时间＝6分钟。

图11a至11f'显示了SLOW编辑对含GABA、甘氨酸和肌酸的体模的影响、GABA体模1切片测量、TR＝1500ms、VOI＝280×220×15mm、体素尺寸＝4.3×11×15mm、总测量时间＝1分钟。图12a至12b'显示了两个患者的SLOW-EPSI编辑序列的体内结果。图12a和12b分别显示了IDH突变和IDH野生型患者的编辑差光谱(编辑-部分减去编辑-全部)和相应的MRI。图12a中的2HG峰是IDH突变的神经胶质瘤的生物标记。图12a'和12b'示出了相应的MRI和所选体积(尺寸在左下方示出)、TE＝68ms、TR＝1500ms、VOI＝280×220×100mm、体素尺寸＝4.3×7.8×7.8mm、总测量时间＝9:04分钟。

已经提出SLOW编辑，该编辑是使用基于绝热2π重聚焦脉冲的MEGA编辑的光谱编辑的替代方法，并且被集成到3D空间分辨EPSI脉冲序列中，并且在7T下测试。由于该脉冲序列只需要一个板条选择性激励脉冲和一个绝热化学位移选择性2π重聚焦脉冲对，其对于每个编辑数据集(SLOW全和SLOW部分)具有可变通带，所以SAR可以保持极低。与集成到semiLASER中的MEGA编辑相比，SLOW编辑使用绝热重聚焦，因此对UHF MRI/MRS固有的B

案例研究III

图13示出了覆盖整个大脑的九个图中的一个GABA图，该图是使用本发明提出的新颖编辑方法获得的，场强为7T，TE＝68ms，TR＝1500ms。原始采集矩阵为65×26×9，视场(FOV)＝280mm×180mm×60mm(分辨率＝4.3mm×6.9mm×6.7mm)。平均数为1。总测量时间为10.0分钟，以获得编辑的光谱。对健康男性志愿者进行测量。图13还示出了GABA图所有体素的总光谱，表明了进行简单峰积分的化学位移间隔。由于大脑平面上的光谱质量非常高，即使简单的信号积分也可以用于量化代谢物含量，以生成代谢物图。既没有施加光谱基线校正，也没有施加除水，说明了所施加的化学位移选择性2π脉冲的隐含的更好的附加(隐含的)水/脂质抑制。应当注意，这种附加的/隐含的水/脂质抑制是在对患者施加零附加的SAR时获得的。更具体地，化学位移选择性绝热2π重聚焦脉冲的带宽不包括一个或多个非目标共振的频率范围，例如，水、脂质和/或一个或多个其他非目标共振。因此，当与UHF的快速MRSI技术结合时，由于有限的采集光谱带宽引起的混叠伪影大幅减少。

图14示出了覆盖整个大脑的3D SLOW-EPSI数据集的一个Glx代谢图像，该图像是使用本发明提出的新型编辑方法获得的，场强为7T，TE＝68ms，TR＝1500ms。原始采集矩阵为65×26×9，FOV＝280mm×180mm×60mm(分辨率＝4.3mm×6.9mm×6.7mm)。平均数为1。总测量时间为10.0分钟，以获得编辑的光谱。对健康男性志愿者进行测量。图14还示出了Glx图的所有体素的总光谱，指示了计算积分的化学位移间隔。大脑光谱的高质量甚至允许简单的信号整合。既没有施加光谱基线校正，也没有施加除水，说明了化学位移选择性2π脉冲隐含的优越的附加水抑制。

案例研究IV

案例研究IV涉及使用非对称绝热2π脉冲的单次SLOW编辑来检测α-葡萄糖。葡萄糖作为α-葡萄糖和β-葡萄糖的平衡混合物存在于水溶液中。从溶解在水中的纯结晶α-葡萄糖开始，在室温下大约需要100-150分钟达到33％的α-葡萄糖和67％的β-葡萄糖的平衡混合物。这种效应在体外是众所周知的，但我们也可以证明这种效应在体内存在于大脑中，甚至在α-葡萄糖通过血脑屏障之后。由于α-葡萄糖在5.22ppm处有一个孤立的多重共振，而β-葡萄糖则没有，因此即使葡萄糖在组织中的平衡浓度没有变化，也可以预期在体内对α-葡萄糖有增强效应(我们的体内数据支持这种效应)。换句话说，新鲜制备的α-葡萄糖溶液可以像氘代葡萄糖一样作为示踪剂，这种效应可以通过单次SLOW编辑来检测。然而，α-葡萄糖的成本比氘代葡萄糖便宜1000倍。

图15示出了单次SLOW-EPSI光谱编辑序列方案。如果其他代谢物和目标代谢物之间没有重叠，则只需要部分覆盖。由于在本示例中，只有5.22ppm的谐振在通带内，所以J耦合通过SLOW部分过程很好地重聚焦。

图16a至图16c示出了通过单次SLOW-EPSI在体外从纯α-葡萄糖到α-β平衡葡萄糖的演变。图16a示出了编辑部分脉冲的脉冲轮廓，图16b示出了在溶解α-葡萄糖粉末后的两个不同时刻(11分钟和360分钟)的体模测量的光谱，图16c示出了在溶解α-葡萄糖粉末后作为时间函数的具有5.22ppm共振的α-葡萄糖的峰值积分图(TE＝120ms，TR＝1500ms，基质＝65×23×7，FOV＝280×100×70mm，位移体积＝2.15x 2.15x 1cm，平均值＝1，TA＝20:18分钟)。

图17a至图17d示出了单次SLOW-EPSI的不对称形式以及葡萄糖摄取的体内测量。与在平衡状态下不摄入和摄入等量的α-β-葡萄糖相比，摄入纯α-葡萄糖可使SNR提高约2和1.3倍。图17a示出了具有不对称绝热脉冲的脉冲序列。图17b示出了编辑部分脉冲的脉冲轮廓。图17c示出了摄取α-β平衡葡萄糖前后的光谱。图17d示出了摄取纯α-葡萄糖前后的光谱。在测量中，TE＝60ms，TR＝1500ms，矩阵＝65x23x7，FOV＝280x100x70mm，位移体积＝2.15x2.15x1cm，平均值＝6，TA＝20:18分钟。

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