[發明專利]多維核磁共振邊緣磁場成像實驗裝置

有效

• 申請號: 201510631230.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105259199B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 馮吳俊;薛文東;洪永強;施建龍;孫惠軍;陳忠
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01R33/48
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及核磁共振成像，尤其是涉及一種多維核磁共振邊緣磁場成像實驗裝置。

背景技術

核磁共振邊緣磁場成像技術源于20世紀80年代末期，與傳統的核磁共振成像技術相比，其顯著的特點是利用超導磁體邊緣超強的梯度場來對樣品進行成像，由于傳統核磁共振邊緣磁場設備所用的梯度線圈所能產生的梯度場一般只能達到1.5T/m左右，遠小于邊緣磁場的50～60T/m，又因為核磁共振成像的分辨率和梯度場強直接相關，因此在圖像的分辨率上，邊緣磁場成像技術相比傳統核磁共振成像技術具有很大的提高。在核磁共振成像領域，固體樣品由于分子不能自由運動，并且具有較強的自旋耦合效應，譜寬很寬，分辨率很差，通常的做法是將固體樣品配制成溶液再進行測定，而邊緣磁場成像技術中超強的梯度場能夠克服固體樣品在傳統磁共振成像技術上的一系列難以解決的問題，實現高分辨率的固體成像。

由于邊緣磁場成像技術利用的是超導磁體的邊緣天然超強梯度場，不需要梯度線圈，這是邊緣磁場成像技術的特點之一。然而也正是因為這個特點，當前的邊緣磁場成像技術中，占據主流的還是一維邊緣磁場的成像方法。多維邊緣磁場成像技術的原理是利用樣品在空間中的轉動，將原本只存在于一個方向的超導磁體邊緣超強梯度場，通過樣品的適當轉動實現坐標軸的模擬旋轉，實現三坐標超強梯度場的樣品信息采集。當所測的樣品尺寸較大時，射頻脈沖的激發層面無法完全覆蓋整個樣品，此時樣品相對于線圈的上下移動就變得十分必要。當前國內外公開的專利或相關文獻中，美國專利US005424644描述了一種可以用于多維邊緣磁場成像的機構，該機構實現了樣品在線圈中的姿態調整，但是其在對樣品進行上下調整的時候，并未實現探頭與樣品的相對移動，而是整體的移動，在超導磁體的邊緣磁場環境下，因為梯度場極強，探頭的大幅度移動往往會造成自身所處磁場的劇烈變化，而由于磁場的變化太大，不確定因素增多，成像的分辨率和信噪比也將受到影響，也容易造成圖像的偽影。專利WO 20008833 A2和論文《Multi-dimensional magnetic resonance imaging in a stray magnetic field》則描述了將魔角旋轉技術和邊緣磁場成像相結合，直接將樣品腔傾斜到魔角角度，以氣動的方式使樣品旋轉，這種方式達到了三維成像的效果，但是并未實現樣品相對探頭的移動，當樣品較大時，射頻脈沖的覆蓋區域覆蓋不了樣品的尺寸，因此只能做小樣品的成像實驗，并且采用氣動方式也使得樣品腔旋轉的穩定性得不到保證，影響實驗結果的精度。還有論文《Contrast STRAFI–MAS imaging》、《Two-and Three-Dimensional Multinuclear Stray-Field Imaging of Rotating Samples with Magic-Angle Spinning(STRAFI-MAS)From Bio to Inorganic Materials》的作者也嘗試著將現成的魔角旋轉商用探頭直接應用到邊緣磁場成像技術中做出三維圖像，但是由于商用的魔角旋轉探頭主要是用于固體磁共振譜，并非專門針對邊緣磁場成像技術而開發，因此存在許多的不足，例如不能很好地控制樣品轉速，常規魔角旋轉探頭旋轉穩定性較差以及在梯度編碼的演化期空間位置變化引起的圖像嚴重失真；又如目前的魔角旋轉多維邊緣磁場成像探頭，都不能實現樣品和線圈的相對移動，如此一來就對成像的樣品尺寸大小有了限制，無法進行超強梯度場下大尺寸樣品的多維邊緣磁場成像，也無法隨意對樣品進行多角度姿態的調整。總而言之，現階段的三維邊緣磁場成像實驗裝置還不能實現機械不連續式的穩定旋轉以及進行超強梯度場下大尺寸固體樣品成像時樣品腔相對于探頭線圈的移動。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多維核磁共振邊緣磁場成像實驗裝置。