脑胶质瘤是指起源于脑神经胶质细胞的肿瘤，是最常见的原发性颅内肿瘤。目前，临床诊断主要依靠计算机断层扫描（Computed tomography, CT）成像及磁共振成像（Magnetic resonance imaging, MRI）等影像学诊断，弥散加权成像、弥散张量成像、灌注加权成像、磁共振波谱成像、功能MRI、正电子发射体层成像等对脑胶质瘤的鉴别诊断及治疗效果评价有重要意义。在图像信息上MRI优于CT。CT主要显示脑胶质瘤病变组织与正常脑组织的密度差值，特征性密度表现如钙化、出血及囊性病变等，病变累及的部位，水肿状况及占位效应等。MRI具有高空间分辨率、无组织穿透深度限制、良好软组织对比度的优点，常用于脑胶质瘤出血、坏死、水肿组织等的不同信号强度差异及占位效应，并目可以显示病变的侵袭范围。然而，磁共振成像灵敏度较低的问题限制了其对脑胶质瘤更为精准的检测。此外，单一核素的检测提供的信息有限，对于侵袭性强的脑胶质瘤而言，对其早期精准识别以及对其浸润的边界进行准确勾勒挑战巨大。

酰胺质子转移（Amide proton transfer, APT）成像是一种新型的无创性分子MRI技术，可定量检测组织中的内源性蛋白和多肽，获得肿瘤细胞微环境的信息变化，从而反映脑胶质瘤的特征性生物学行为。脑肿瘤APT成像的应用价值已在活检的基础上得到验证，且APT成像已在神经退行性疾病及精神病学研究中显示出重要前景。脑肿瘤内蛋白含量的差异被认为是APT成像信号的主要来源，但同时APT成像信号强度也会受到其他因素的干扰。如某些发生囊性病变的胶质瘤中囊性成分富含蛋白质，其APT成像信号较高，但与恶性程度无关。因此，在进行脑肿瘤APT成像信号分析时，结合其他核素进行同时多核成像，可对脑区的酰胺质子浓度进行较为精准地定量分析。

在可用于MRI的内源性核素中，除了质子（¹H），还有²³Na和³¹P。¹H是人体中含量最高的磁共振可观测核，具有最高的旋磁比。传统MRI通常以质子作为成像观测核。近年来，非1H核（内源性：²³Na和³¹P等；外源性：¹²⁹Xe和¹⁹F等）的多核MRI正在不断被研究探索，成为脑疾病和脑科学研究的新利器。目前临床基于¹H的传统MRI技术检测到脑组织中代谢物的化学位移范围主要在0~5ppm，其化学位移范围窄，不同代谢物的信号易发生重叠、区分难度高；而多核元素相比¹H具有更大的化学位移范围，从而能够提供更全面的功能和代谢信息。在内源性人体多核MRI研究中，²³Na是天然丰度下在活体组织中所能检测到的第二大MRI可观测核素。Na+在许多细胞功能中起着至关重要的作用，²³Na MRI也被用于许多脑部疾病（脑肿瘤，脑梗塞，卒中等）的研究。³¹P是一种很重要的内源性核素，利用³¹P磁共振波谱（Magnetic resonance spectroscopy, MRS）可以检测体内的大分子代谢产物和磷脂膜，为能量代谢提供重要的信息。目前，³¹P MRS已被报道用于许多脑部疾病包括阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症、偏头痛、脑缺血、脑肿瘤、双相疾病、重度抑郁症和注意缺陷/多动障碍等的研究。³¹P对三磷酸腺苷水解产生脑能量进行直接成像的独特用途，为人类大脑能量学及其在支持神经元活动和脑功能中的作用提供了新的见解。³¹P MRS成像在临床诊断和研究中具有广泛的应用前景，可以提供关于磷代谢及其在不同疾病状态下变化的重要信息，有助于疾病的早期诊断、治疗监测和药物研发，对脑胶质瘤进行³¹P MRS成像研究具有重要的科学意义和应用前景。

基于5T高场磁共振系统具有高灵敏度、高分辨率的优势以及当前临床使用的1.5T和3T磁共振成像仪不能满足疾病精准诊断的需求，结合¹H/²³Na/³¹P多核MRI，可获得脑区的¹H T₂加权MRI、APT成像、钠浓度定量。5T高场磁共振系统具有的高分辨率的优势可区分重叠的含磷代谢物的³¹P MRS谱峰，对脑胶质瘤区域的含磷代谢物进行更精准的定量分析(相比3T或场强更低的磁共振谱仪)，包括能量代谢的三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、磷酸肌酐等。基于高场以及多核成像的优势，该系统可实现脑区不同体素异常信号的精准识别，对于脑胶质瘤的早期诊断以及边界勾勒具有重要意义。

本发明公开了一种基于5T多核磁共振成像系统的脑胶质瘤识别装置，包括用于接收酰胺质子的化学交换饱和转移图谱和酰胺质子浓度的酰胺质子成像获取模块；用于接收¹H T₂加权MRI图像，²³Na MRI图像以及总钠浓度图的²³Na MRI图像获取模块；用于接收³¹P MRS图像以及脑区的含磷代谢物浓度的³¹P MRS图像获取模块；以及包括判别网络和分割网络的识别模块。本发明将样本组输入到跨模态数据脑肿瘤的判别网络与分割网络，可对脑区不同体素的异常信号进行识别，并对脑胶质瘤的边界进行勾勒。

与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：

1、本发明所使用的场强为5T，相比于传统的1.5T和3T，具有更高的磁共振灵敏度，能够对传统磁共振技术难以检测到的物质进行检测，能够对脑胶质瘤的关键蛋白、脑区钠浓度和含磷代谢物进行更灵敏检测。

2、本发明所使用磁共振谱仪场强为5T，相比于传统的1.5T和3T，具有高分辨率的特性，可对更小体素的脑区进行精准可视化，可对脑区的各类代谢物和蛋白的浓度进行更精准的定量分析。

3、本发明可对脑区进行高灵敏地酰胺质子成像，获取脑区的酰胺质子的浓度，对脑区的蛋白浓度进行定量分析，可与正常脑组织对比分析出酰胺质子浓度的异常区域。

4、本发明包含一种跨模态数据脑肿瘤的判别网络与分割网络，在分割过程中，设计了一种多尺度特征的注意力模块，利用空间注意力来增加输入特征的关键区域的权重从而更好地还原这些关键区域的细节信息。

5、本发明通过5T多核磁共振系统获得脑区不同体素的酰胺质子浓度、总钠浓度图、不同含磷代谢物浓度数据，并构建样本组，样本组包括¹H T₂加权MRI图像，酰胺质子的化学交换饱和转移图谱、²³Na MRI图像、³¹P MRS图像、脑区的酰胺质子浓度、23Na浓度、脑区的各个含磷代谢物浓度，将样本组输入到跨模态数据脑肿瘤的判别网络与分割网络，可对脑区不同体素的异常信号进行识别，并对脑胶质瘤的边界进行勾勒。