为2~18之间的任意一个整数值。步骤2结束后，多翻转角激发阶段结束。此后的拟合计 算阶段不需要受试者屏气，因而受试者可以正常呼吸。
[0046] 步骤3,设定弛豫时间组T1⑴~T1⑶；设定T1 (A) e IT1 (1)~T1⑶};
[0047] 超极化气体在肺部的纵向弛豫时间一般为0~50s之间。在步骤3中，可以设定 一系列弛豫时间组T 1(I)~T1(X):
[0048] T1 (X) = X X 50/H，X = 1，2,…，H。
[0049] 其中，H为校准步长，反映的是校准的精度，H越大，校准的精度越高。
[0050] 步骤4,通过最小二乘法按定角激发公式由翻转角Θ对应的核磁共振信号 Se (1)~Se (N)拟合出T1㈧条件下的翻转角Θ对应的初级角度Θ ' (T1(A));其中， θ' (T1(A))Gp1' (T1(A))-Qn' (T1(A)MJ1' (T1(A))-Qn' (T1 (A))分别对应翻 转角S1- Θ ^T1㈧条件下对应的初级角度，N为翻转角Θ对应的激发次数，Ne {ηι~ nJ，T1 (A) e IT1 (1)~T1 ⑶} 〇
[0051] 即用最小二乘法按定角激发公式分别由核磁共振信号Sei(I)~Sei(II 1)拟合出 T1㈧条件下的初级角度Θ/ (T1(A))油核磁共振信号S02⑴~Se2(n2)拟合出T 1㈧条 件下的初级角度θ2' (T1(A));…；由核磁共振信号Seni(I)~Seni(Ii ni)拟合出T1(A)条件 下的初级角度Sni' (?\(Α))。
[0052] 由超极化的核磁理论可知，以翻转角Θ连续激发N次依次获取的核磁共振信号与 翻转角Θ、T1 (A)之间的关系（即定角激发公式）为
[0054] 其中，翻转角Θ e { Θ Θ n}，N为翻转角Θ对应的激发次数，N e {ηι~ηη}; T1 (A) e IT1 (I)~T1 (H)} ο
[0055] 对应每一个选定的T1(A)值，根据获得的核磁共振信号Se (k)、都可将公式（1)中 的翻转角Θ作为未知数利用公式（1)以最小二乘法拟合出翻转角Θ ^在!^ (A)条件 下对应的初级角度 Θ/ (T1(A))J2' (T1(A)K-^en' (T1(A));
[0056] 步骤5,根据弛豫时间T1㈧条件下对应的初级角度Θ / (T "A))、 θ2' (T1(A)K-^en' (T1(A))的值计算翻转角Θ在弛豫时间T1(A)条件下对应的最后 一次激发后剩余的纵向磁化矢量Me (T1(A));其中，Θ e {0i~Θ J。
[0057] 以翻转角Θ激发N次后，翻转角Θ在T1 (A)条件下对应的最后一次激发后剩余 的纵向磁化矢量Me (T1(A))的计算公式为
[0058] Me (T1(A)) = Se (N) · cot Θ， ⑵
[0059] 其中，Me (T1(A)) e {Me (T1(I))~Me (T1(H))KMe (T1(I))~Me (T1Ol))为翻转角 Θ在弛豫时间T1(I)~T1 (H)条件下对应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量；
[0060] 其中，Θ e { Θ广Θ n}，N为翻转角Θ对应的激发次数，N e {ni~nn}，Se (N) 是翻转角Θ对应的最后一次激发时获取的核磁共振信号，如Sei(Il1)是翻转角Q 1对应的 最后一次即第Ii1次激发时获取的核磁共振信号；M e (T1(A))是翻转角Θ在T1 (A)条件下对 应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量，如Me JT1(I))是翻转角01在T1(I)条件下对 应的最后一次即第叫次激发后剩余的纵向磁化矢量。可获得M e (T1 (1))~Me (T1 (H))，设 Me (T1(A)) e {Me (T1(I))~Me (T1Ol)) }，其中 Θ e { Θ 广 Θ n}，N 为翻转角 Θ 对应的激 发次数，N e {叫~nm}。
[0061] 步骤6,定义Θ # { Θ 2~Θ J，其中c e {2~m}，由前一个翻转角Θ 1} 在T1㈧条件下对应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量Me^CT1(A))及当前 翻转角Θ。对应的第一次激发获取的核磁共振信号S 0。(1)根据激发角公式计算在 T1㈧条件下的各个次级角度
依次--对应。
[0062] 即用 MeiCT1(I))和 S02(I)计算 T1(I)条件下的次级角度 和S03⑴计算T1⑴条件下的次级角度妁(以!))，···，用Me0ll ^T1(I))和Seni(I)计算Tdl) 条件下的次级角度史,,(5(1))。
[0063] 由超极化的核磁理论可知，如果翻转角Θ。当前激发获取的第一个核磁共振信号 为SeJl)，当前激发的上一次激发后剩余的纵向磁化矢量为M υ (T1 (A))，那么
[0064] <pc (T1 (A))=当前激发的激发角=
[0065] 即，当上一次激发是翻转角Q1对应的第n i次激发，当前激发是翻转角Θ 2对 应的第1次激发时，在TJl)条件下，公式（3)中的&(1.)、T1OV)和M efc 1} (T1(A))则分 别为S02(I)、T1⑴和Mei (T1⑴），将对应的S02(I)、T1⑴和Mei (T1(I))代入公式（3) 中即可计算出当前激发的激发角，即次级角度同理，可以依次计算次级角度 奶(7-丨(?))~φ,ν,(7、(1))〇
[0066] 步骤7,到步骤6结束时，一共获得了在T1 (A)条件下的2组校准的角度值，分别为 初级角度Θ/ (T1(A))~θη' (T1(A)),次级角虔
由于2组校准的 角度值都是由同一个设定的T1(A)值推导而出，因此如果设定的T1(A)值是正确的，则2组 校准的角度值一一相等，反之2组校准的角度值不相等。在实际测量中，误差的存在使得核 磁共振信号会如图5中一样波动，导致2组校准的角度值难以完全一一相等，因而在本步骤 中将以类似最小二乘法（或最小二乘法）的方式寻找相对最准确的T 1 (A)值。
[0067] 求取T1 (A)依次为T1⑴~T1⑶时对应的各个拟合误差Q，拟合误差Q为在T1 (A) 条件下的初级角度θ2' (T1(A))~θη' (T1(A))与次级角度
之间的 误差和或者误差平方和，选取拟合误差Q最小时对应的T1 (A)作为最精确的弛豫时间，该最 精确的弛豫时间条件下的初级角度Θ/ (T1(A))~θη' (T1(A))即为最终的校准结果。
[0068] 具体为：
[0069] 定义拟合误差 [0070] 或者拟合误差
[0071] 选取拟合误差Q最小对应的T1 (A)作为精确的弛豫时间。
[0072] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1. 一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1，受试者吸入超极化气体并屏气； 步骤2,依次以翻转角为Θ"的射频脉冲激发受试者并采集核磁共振信号，翻转 角为Θ"的射频脉冲激发的次数依次为nη"次；设定翻转角Θ对应的获得的核 磁共振信号为Se(l)~Se(N)，Θe{0i~Θn}，m为翻转角Θ的个数，Ν为翻转角Θ对 应的激发次数，Ne{nd}; 步骤3,设定弛豫时间组?\ (1)~?\ (Η);设定弛豫时间?\ (A)e(1)~?\ (Η)}，Η为 校准步长； 步骤4,通过最小二乘法按定角激发公式由翻转角Θ对应的核磁共振信号Se(l)~Se (N)拟合出?\㈧条件下的翻转角Θ对应的初级角度θ' (?\(Α)); 其中，θ' (?\(Α))e{Θ/ (雜）~θη，（霸）}，θ/ (Τ"Α))~θη，（Τ"Α)) 分别对应翻转角0i~θη在弛豫时间TdA)条件下对应的初级角度； 步骤5,根据弛豫时间?\(Α)条件下对应的初级角度0/ (Tl(A)) 的值计算翻转角Θ在弛豫时间?\ (A)条件下对应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量Me (?\(Α)); 其中，Me (?\(Α))e{Me (1\(1))~Me (1\〇1))}肩0 (1\(1))~Me (?\(Η))为翻转角Θ在 弛豫时间！\(1)~?\ (Η)条件下对应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量； 步骤6,定义θ#{θ2~θη}，其中ce{2~m}，由翻转角Θfcl^Ti(A)条件下 对应的最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量1(。υ (?\(Α))及翻转角Θ。对应的第一次 激发获取的核磁共振信号SeJl)根据激发角公式计算在1\仏）条件下的各个次级角度 {φ2(Τ\{Α)γ-φιη(ΤΛΑ))\, 步骤7,求取?\ (Α)依次为?\ (1)~?\ (Η)时对应的各个拟合误差Q，拟合误差Q为在?\㈧条件下的初级角度θ2'⑴⑷）~θη' (Tl(A))与次级角度φ2(Γ!(Α))~(^ΓΓΚΑ)). 之间的误差和或者误差平方和，选取拟合误差Q最小时对应的?\ (Α)作为最精确的弛豫时 间，该最精确的弛豫时间条件下的初级角度即为最终的校准结果。2. 根据权利要求1所述的一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其 特征在于，所述的步骤2中，翻转角θn不大于40度。3. 根据权利要求1所述的一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其 特征在于，所述的步骤3中，所述的?\(1)~TjH)通过以下公式获得：I\(x) =xX50/H，X =1，V..，H; 其中，Η为校准步长。4. 根据权利要求1所述的一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其 特征在于，所述的步骤4中定角激发公式基于以下公式：其中，翻转角Θe{0i~θη}，Ν为翻转角Θ对应的激发次数，Ne{ηι~ηπι};?\ (A)e{!\ (1)~?\⑶}，TR为两次激发之间的间隔时间。5. 根据权利要求1所述的一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其 特征在于，所述的步骤5中翻转角Θ在弛豫时间I\(A)条件下对应的最后一次激发后剩余 的纵向磁化矢量Me (?\(Α))的计算公式为： M〇(Ti(A)) =S〇 (N)· cot θ , 其中，Θe{Θ广Θn}，N为翻转角Θ对应的激发次数，Ne{ni~nn}，Se (N)是翻转 角Θ对应的最后一次激发时获取的核磁共振信号。6. 根据权利要求1所述的一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法，其 特征在于，所述的步骤6中次级角度物(7UA))是基于以下公式：
【专利摘要】本发明公开了一种基于单次屏气内多角度激发的超极化角度校准方法。本发明以在受试者单次屏气中多个角度激发的方式，获得不同角度激发的信号；然后设定一组纵向弛豫时间T1值，由不同角度的信号拟合出初级角度θ′；利用θ′依次计算每个角度最后一次激发后剩余的纵向磁化矢量M，再利用M和每个角度第一次激发的信号计算出次级角度在设定的一组T1值中，使得初级角度θ′与次级角度最接近的T1值就是最准确的纵向弛豫时间；然后用该T1值将所有角度算出，角度校准完毕。本方法操作简单，在一次屏气中同时完成多个角度的校准和T1的测量，既节约时间，又节约成本。
【IPC分类】G01R33/465, G01R35/00, G01R33/50
【公开号】CN105301543
【申请号】CN201510784131
【发明人】周欣, 钟俭平, 邓鹤, 孙献平, 阮伟伟, 刘买利, 叶朝辉
【申请人】中国科学院武汉物理与数学研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月16日