基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法及装置

本发明涉及核磁共振领域，具体涉及一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法及装置。

背景技术：

1、核磁共振(nmr)技术提供了一种非破坏性的方法来识别和确认物质的结构和成分。弛豫时间在核磁共振实验中是一个重要的参数，分为纵向弛豫(t1)和横向弛豫(t2)，其在实验参数的细化、物质的鉴定和精确定量、分子动力学的分析以及化学反应动力学的探索中起着重要作用。然而，由于j耦合分裂的存在，常规一维氢谱谱峰重叠严重，导致弛豫时间测量存在误差。纯化学位移谱与弛豫测量结合可以有效的解决此问题，但由于其采样时间较长，并且灵敏度较低，导致它的应用受到的限制。

技术实现思路

1、针对上述提到的谱峰重叠的复杂样品的弛豫时间无法实现精准测量的技术问题。本申请的实施例的目的在于提出了一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法及装置，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，包括以下步骤：

3、获取样品的核磁共振一维1h谱，根据核磁共振一维1h谱确定样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率，获取样品的纯化学位移谱图并识别待选择性激发质子的中心频率；

4、根据样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率以及待选择性的中心频率设置纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列，纵向弛豫时间测量序列包括首先在第一等待时间后施加的一个180度的硬脉冲、经过时间τ后再施加的一个90度硬脉冲、后续施加的两个方向相反的绝热脉冲配合空间编码梯度以及两个相反的绝热脉冲之间设置的一个180度的选择性脉冲两边配合相干路径选择梯度，横向弛豫时间测量序列包括首先在第二等待时间后施加的一个90度硬脉冲、其次在两个τe/2时间中间施加的一个180度硬脉冲并在衰减时间δ内循环重复m次、后续施加的两个方向相反的绝热脉冲配合空间编码梯度以及两个相反的绝热脉冲之间设置的一个180度的选择性脉冲两边配合相干路径选择梯度，其中δ＝mτe；

5、获取分别将纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列输入到放置有样品的核磁共振波谱仪器中，分别采集得到一系列选择性激发反转恢复的谱图和一系列选择性激发自旋回波的谱图；

6、分别根据一系列选择性激发反转恢复的谱图和一系列选择性激发自旋回波的谱图信号强度采用最小二乘法进行指数函数拟合，得到待选择性激发质子的纵向弛豫时间和横向弛豫时间。

7、作为优选，180度的选择性脉冲的生成过程如下：

8、将样品的核磁共振一维1h谱中待选择性激发的质子的中心位置设为选择性180度脉冲的中心频率，根据核磁共振一维1h谱中的信号分布情况设置选择性180度脉冲的波形类型和激发带宽，根据激发带宽生成选择性180度脉冲所对应的波形。

9、作为优选，两个方向相反的绝热脉冲的生成过程如下：

10、根据核磁共振一维1h谱中的信号分布情况和重叠程度设置两个方向相反的绝热脉冲的扫频范围、功率和持续时间，其中扫频范围由样品的长度、梯度和旋磁比决定。

11、作为优选，空间编码梯度的强度根据对应的绝热脉冲进行设置，并设置相干路径选择梯度的强度和持续时间。

12、作为优选，纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列中的90度硬脉冲的宽度与功率为根据核磁共振一维1h谱所确定的样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率。

13、作为优选，时间τ和衰减时间δ为一系列由小到大的延时，且均远离5t1。

14、作为优选，第一等待时间和第二等待时间均大于纵向弛豫时间的五倍。

15、第二方面，本发明提供了一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量装置，包括：

16、参数确定模块，被配置为获取样品的核磁共振一维1h谱，根据核磁共振一维1h谱确定样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率，获取样品的纯化学位移谱图并识别待选择性激发质子的中心频率；

17、序列设置模块，被配置为根据样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率以及待选择性的中心频率设置纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列，纵向弛豫时间测量序列包括首先在第一等待时间后施加的一个180度的硬脉冲、经过时间τ后再施加的一个90度硬脉冲、后续施加的两个方向相反的绝热脉冲配合空间编码梯度以及两个相反的绝热脉冲之间设置的一个180度的选择性脉冲两边配合相干路径选择梯度，横向弛豫时间测量序列包括首先在第二等待时间后施加的一个90度硬脉冲、其次在两个τe/2时间中间施加的一个180度硬脉冲并在衰减时间δ内循环重复m次、后续施加的两个方向相反的绝热脉冲配合空间编码梯度以及两个相反的绝热脉冲之间设置的一个180度的选择性脉冲两边配合相干路径选择梯度，其中δ＝mτe；

18、采集模块，被配置为获取分别将纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列输入到放置有样品的核磁共振波谱仪器中，分别采集得到一系列选择性激发反转恢复的谱图和一系列选择性激发自旋回波的谱图；

19、拟合模块，被配置为分别根据一系列选择性激发反转恢复的谱图和一系列选择性激发自旋回波的谱图信号强度采用最小二乘法进行指数函数拟合，得到待选择性激发质子的纵向弛豫时间和横向弛豫时间。

20、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

21、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

22、相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

23、(1)本发明提出的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法在基于选择性激发质子的弛豫时间所得到谱图的灵敏度得到了很大程度的提升，即使浓度为几毫摩尔每升，也可以准确地测量出质子的弛豫时间。

24、(2)本发明提出的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法中所采用的序列无需任何相位循环，只需要进行单扫描，与传统测量时间几乎相同。

25、(3)本发明提出的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法在用于测量纵向弛豫时间t1时，得到的一系列谱图仅选择性激发了待测的质子，压制了与其重叠的质子信号，提取出具有完整波形的目标谱峰，根据谱峰强度拟合t1曲线，精准地得出该质子的纵向弛豫时间。

26、(4)本发明提出的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法在用于测量纵向弛豫时间t2时，得到的一系列谱图仅选择性激发了待测的质子，压制了与其重叠的质子信号，提取出具有完整波形的目标谱峰，根据谱峰强度拟合t2曲线，精准地得出该质子的横向弛豫时间。

技术特征：

1.一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述180度的选择性脉冲的生成过程如下：

3.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述两个方向相反的绝热脉冲的生成过程如下：

4.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述空间编码梯度的强度根据对应的绝热脉冲进行设置，并设置所述相干路径选择梯度的强度和持续时间。

5.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列中的90度硬脉冲的宽度与功率为根据所述核磁共振一维1h谱所确定的样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率。

6.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述时间τ和衰减时间δ为一系列由小到大的延时，且均远离5t1。

7.根据权利要求1所述的基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法，其特征在于，所述第一等待时间和第二等待时间均大于所述纵向弛豫时间的五倍。

8.一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于选择性激发的磁共振重叠峰弛豫时间测量方法及装置，包括：获取样品的核磁共振一维<supgt;1</supgt;H谱，根据核磁共振一维<supgt;1</supgt;H谱确定样品的90度硬脉冲对应的脉冲宽度与功率，获取样品的纯化学位移谱图并识别待选择性激发质子的中心频率，以设置纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列；获取分别将纵向弛豫时间测量序列和横向弛豫时间测量序列输入到放置有样品的核磁共振波谱仪器中，分别采集得到一系列选择性激发反转恢复的谱图和一系列选择性激发自旋回波的谱图，并分别根据信号强度采用最小二乘法进行指数函数拟合，得到待选择性激发质子的纵向弛豫时间和横向弛豫时间。本发明在信号选择性和分辨率方面具有很大的优势。

技术研发人员：林雁勤,史晓琦
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17