[发明专利]一种基于超极化气体的极化腔体系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于超极化气体的极化腔体系统及其使用方法，包括三个部分，第一部分用于输送碱金属蒸汽，第二部分用于将碱金属蒸汽与第三部分输送的³He和N₂气体于极化腔体内混合并通过在磁场中用加热炉加热的方式极化，最终将高极化度的³He气体经毛细玻璃管和螺旋过滤管输送至储存袋中。本发明的系统克服了传统极化腔体只能使用一次的缺点，可以重复使用多次，不仅可以实现反复充装³He和N₂气体，一次碱金属充装可试验多次，而且通过智能控制气体流量计和电磁阀启闭，还可实现精确控制充入极化腔体内的气体体积，大大减少了气体的浪费、简化了操作步骤。

技术领域

本发明涉及超极化³He气体磁共振成像(MRI)领域，具体涉及一种基于超极化³He气体的极化腔体系统。

背景技术

随着空气环境污染日益严重，慢性肺病患者逐年增多，与此同时肺癌已经成为发病率和死亡率增长最快、对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一，而传统磁共振技术利用生物体内较高的氢质子密度对组织进行成像，对于肺部，氢质子密度仅为其它组织的十分之一，显然对肺部成像并不适用。

经研究发现，将超极化³He气体应用于肺部的核磁共振成像(MRI)可以获得高质量的肺部器官图像，是一种非常有应用前景的技术，它能够准确诊断肺气肿、哮喘、慢性阻塞性肺病等肺部疾病，克服了传统磁共振难于肺部成像的缺点。目前，自旋交换光泵浦方法(SEOP)是获得超极化³He气体的主要方法，经过自旋交换光泵浦方法得到的惰性气体核的极化度比质子核热平衡时的极化度提高数万倍，且肺部的质子密度相比于其他组织密度低三个数量级左右，非常适合作为造影剂去获得肺部的磁共振影像。

研究表明，极化腔体系统的制作和处理工艺对³He气体的极化度有着至关重要的影响。考虑到地球上的³He气体是有限的且价格非常昂贵，在极化气体过程中应当尽量节约³He气体的使用。而传统的极化腔体不能循环利用，每次试验均需重新充装碱金属，不但造成了³He气体极大浪费而且多次充装碱金属，也给操作带来了巨大困难。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于超极化气体的新型极化腔体系统，旨在最大限度的节约³He气体，提高极化腔体本身的使用率，简化操作并减少碱金属的充装次数。

本发明解决技术问题，采用以下技术方案：

本发明基于超极化气体的极化腔体系统，包括碱金属蒸馏瓶、极化腔体和气体流量计；所述碱金属蒸馏瓶和所述极化腔体之间通过第一管路连接，所述极化腔体和所述气体流量计之间通过第二管路连接；使用时，将所述气体流量计连接基于超极化气体的抽真空充气系统，用于对极化腔体系统抽真空，并向极化腔体内通入³He和N₂气体；

所述第一管路由固定连接的第一高硼硅玻璃支管和GE180玻璃支管组成，所述第一高硼硅玻璃支管和GE180玻璃支管的连接处为第一过渡点；所述第一高硼硅玻璃支管的一端连通于所述碱金属蒸馏瓶上，所述GE180玻璃支管的一端连通于所述极化腔体上端；在所述第一高硼硅玻璃支管依次设置有第一截断点和凹槽；所述GE180玻璃支管由第三截断点分隔为第一GE180玻璃支管和第二GE180玻璃支管；在所述第一GE180玻璃支管上还设置有第二截断点；

所述第二管路由固定连接的第三GE180玻璃支管和第二高硼硅玻璃支管组成，所述第三GE180玻璃支管和第二高硼硅玻璃支管的连接处为第二过渡点；所述第三GE180玻璃支管的一端连于所述极化腔体的一侧，所述第二高硼硅玻璃支管的一端通过不锈钢玻璃转换件连于气体流量计；在所述第二高硼硅玻璃支管上设置有电磁阀；