[发明专利]核磁共振边缘磁场成像实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像，尤其是涉及一种核磁共振边缘磁场成像实验装置。

背景技术

传统核磁共振成像技术在当今已经发展得相当成熟，但是传统核磁共振成像技术不论是在医学上或者是其它领域的应用，多数都是针对液体样品的成像。包括目前学术领域的研究，很大部分还是以液体的核磁共振成像为主。而固体样品由于其自旋之间的耦合较强，共振谱较宽，掩盖了其它精细的谱线结构，横向弛豫时间极短，信号不容易采集，所以相对液体成像来说，固体成像更加地困难。

固体核磁共振成像虽然在国际研究领域的起步较晚，但是意义重大，从20世纪80年代末开始，固体核磁共振成像领域经历了飞速的发展，由于固体样品的T₂弛豫时间短，要获得较为理想的分辨率，需要有很强的梯度场。较为常见的方法是：1)微型梯度线圈法。此方法是借鉴核磁共振微成像技术人为地产生强梯度场，一般商用的核磁共振微成像梯度线圈能达到1.5T/m的场强，但是这种方法对硬件有很高的要求，成本高、不易制作，并且只适用于小样品的成像实验，在许多的方面都受到限制；2)边缘磁场成像技术。此方法则是利用了高场磁体的天然超强梯度场，其梯度场强可以达到50～60T/m，相比普通线圈产生的约2T/m的梯度场强，可以克服固体样品精细的谱线结构，获得极高的分辨率。

在核磁共振边缘磁场成像实验过程中，由于成像原理的特殊性，不像传统核磁共振成像技术那样在空间xyz三坐标轴上采用三个方向的梯度线圈产生梯度场对样品进行相位编码和频率编码，再利用从样品的相位编码和频率编码得到的信息，对K空间进行傅里叶反变换来进行图像重建。核磁共振边缘磁场成像方法在成像时利用的是高场磁体的天然边缘超强梯度场，也正是由于这种成像原理，使得核磁共振边缘磁场成像技术在进行成像实验时，只需应用到一个成像平面即可，没有梯度线圈的概念。由于磁体具有对称性，在磁体中，符合要求的成像平面有两个，分别位于磁体中心的上方和下方，为方便起见，通常的核磁共振边缘磁场成像实验取磁体中心的下方平面作为实验成像平面。由于成像平面的厚度有限，因此要全面准确地采集到样品的图像信息，就必须使样品缓慢、均匀、准确地通过这个成像平面，而后进行样品重定位。

在主流的核磁共振边缘磁场成像方法中，样品移动法应用最为广泛，此方法分为两种方式：1)探头线圈与样品相对静止成像；2)探头线圈与样品相对移动成像。针对核磁共振边缘磁场成像的成像机制，样品需缓慢移动以通过成像平面，由于对样品移动的精度具有较高的要求，并且在核磁共振边缘磁场成像领域，某些样品的尺寸极小，最小可达到2～3μm，因此当前最大的挑战是如何在样品趋于小型化的前提下，利用核磁共振边缘磁场成像的超强梯度场优势，进行高精度高分辨率成像。