一种多核磁共振成像系统技术方案

本发明专利技术公开一种多核磁共振成像系统，包括：磁体，用于产生稳定均匀的静磁场，使被测组织产生磁化；多核发生器，与所述磁体相连，用于在所述磁体的作用下产生具有多个不同频率的射频脉冲信号，从而得到多种原子核下被测组织的图像；计算机系统，与所述多核发生器相连，用于实现全局控制功能，包括产生脉冲序列，完成被测组织的扫描，进行图像采集、重建、显示和存贮。通过本发明专利技术可得到多种原子核的成像信息，减少了多核MR影像的伪影，同时可减少病人的痛苦，节约时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核磁共振技术，特别涉及一种可发射多个不同频段射频脉冲信号，以及接收多种原子核所激发产生的核磁共振(MR)信号的多核磁共振成像系统。
技术介绍
核磁共振(MR)是生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生信号，经过数模转换后输入计算机，最后经过图像处理转换方能在屏幕上看到图像。目前基于不同的核素可分为以下几种核磁共振成像仪。(1)1HNMR1H在人体中的摩尔浓度最高，中最多的原子核，约占人体总原子核数的2/3以上，1H的磁化率在人体磁性原子核中也是最高的，因此可以产生强大的磁共振信号。1HNMR成像对软组织对比度显示佳，解剖结构清晰。(2)31PNMR31PMR成像是目前临床上直接观察体内代谢及组织活性的方法。31P的核自旋量子数为1/2，天然丰度为100％，因此可以用31PNMR测定生物细胞内含磷化合物的信号。31PNMR技术可测细胞中游离阳离子(如Mg2+、Ca2+、Li+)的浓度，其主要优点是无损伤性，使细胞在保持原有的生理生化环境下进行测量。我们利用测量ATP的磷的α和β峰的化学位移差值，能精确确定阳离子-ATP和整个ATP的比值，而不需要在细胞样品与对照组中加入内标来确定化学位移。根据模拟细胞内离子强度和酸度等条件下离子ATP的解离常数K，能计算出游离阳离子的浓度。(3)19FNMR19FNMR可直接量化19F对比剂，19F对1H的高敏特性使之成为理想的示踪元素。氟血置换已用于血管疾患的显示，还可利用氟气渗透测定组织内的血流量。19F的天然丰度为100％，其NMR相对灵敏度接近1HNMR，化学位移范围大、结构近似的化合物或代谢产物不易出现峰重叠，正常体内含氟成分很少，测定时没有本底信号干扰，因此在体内研究中引进氟代指示剂进行19FNMR研究是一种很好的方法。19FNMR应用范围可概括为：具有显著的化学背景或干扰的体系，如红细胞等；需要测定整个灌流器官中离子浓度体系的变化；某些离子对测定对象有显著性干扰的系统等。与荧光法相比，19FNMR方法有以下优点：含氟指示剂(如5F-BAPTA-AM)在细胞内的去酯化作用迅速而又安全；指示剂在细胞器内的分布可以忽略；测得的信号并非主要来自表皮细胞；无需考虑内源性物质的干扰；可与31PNMR和23NaNMR联合使用直接考察同一心脏中钙离子与ATP、磷酸肌酸以及钠、钾、镁离子、pH值之间的关系等。(4)23NaNMR23Na是MR生理研究中可提供重要信息的物质，Na的渗透性成为细胞代谢的极好标记。Na+的化学位移对分子环境极其不敏感，在23Na谱只能看到一个峰，包括胞内和胞外的Na+。区分胞内外信号的方法之一是利用NMR实验固有的特点，由于Na+有四个核自旋态，有三个单量子NMR跃迁，因此就可能存在一个以上的弛豫常数。利用多量子NMR可以检测到生物样品中胞内和胞外弛豫速率的差别。尽管描述细胞和组织内的弛豫需要一个以上的速率常数，但胞内和胞外的Na+参与形成这些多重弛豫速率常数。因此利用多量子技术定量胞内或胞外的Na+在技术上存在着问题。而在实际中多量子信号的改变可以反映出胞内外Na+的主要变化，可以得到较好的估测结果。23Na的自然丰度为100％，相对于1H的灵敏度为9.2％。Na+在生物体内普遍存在，浓度在60mmol/L/kg体重左右，自旋-晶格弛豫时间较短，因此可以直接用NMR测定生物样品。利用NMR测定Na+的主要优势在于，可以对完整的具有功能的组织进行反复的无损伤的测定，允许在较长时间内连续进行观察。另外有些NMR技术还能同时观察胞内外离子浓度，从而可以对离子的净移动进行定量分析。上述不同的原子具有各自的优势，但也有不足的地方。通常核子MR影像是按顺序采集不同原子核图像，这种方法获得的核子MR影像采集时间长、分辨率低、图像后处理难、信噪比低等，常不能令人满意。因此，如何同时对多种核素进行检测以获得多种不同核素的组织图像，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中核子MR影像采集时间长、图像后处理难、信噪比低的问题，提供了一种可在短时间内实现高分辨率和高信噪比的组织图像的多核核磁共振发生器。为达上述目的，本专利技术提出一种多核磁共振成像系统，包括：磁体，用于产生稳定均匀的静磁场，使被测组织产生磁化；多核发生器，与所述磁体相连，用于在所述磁体的作用下产生具有多个不同频率的射频脉冲信号，从而得到多种原子核下被测组织的图像；计算机系统，与所述多核发生器相连，用于实现全局控制功能，包括产生脉冲序列，完成被测组织的扫描，进行图像采集、重建、显示和存贮。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述磁体包括梯度放大器、梯度线圈、超导线圈/永磁体和射频线圈。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述多核发生器包括多核脉冲序列发生器、多核射频发生系统、射频放大系统、梯度磁场产生装置、多元射频接收器、接收射频放大器、MR信号解调模块以及相位检测滤波模块。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述计算机系统包括主计算机、控制系统模块、数据采集模块、图像处理模块以及图像显示模块。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述多核射频发生系统包括射频发生器、射频放大器和射频线圈，所述射频发生器用来产生多个不同拉莫尔频段的射频脉冲信号，所述射频脉冲信号经过所述射频放大器进行放大，获得高能量的射频脉冲信号，并作用于激发被测组织得到核磁共振信号；最后通过所述射频线圈对具有多个拉莫尔频率的核磁共振信号进行接收，依据不同拉莫尔频率解调出不同原子核下的核磁共振信号，并将所述核磁共振信号进行傅立叶变换得到被测组织的图像信息。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述梯度磁场产生装置用来产生磁共振成像所需的梯度波形，其包括梯度控制器，数模转换器，梯度放大器以及梯度线圈；首先由所述梯度控制器产生所需梯度波形的数字信号，然后由所述数模转换器产生所述梯度波形的模拟信号，经过所述梯度放大器，最后通入所述梯度线圈当中，从而产生所需要的梯度磁场。根据本专利技术提出的多核磁共振成像系统，其中，所述多核脉冲序列发生器用于产生所需要的射频脉冲，改变射频相位和触发采样，并精确控制所述多核射频发生系统中各个部件之间的工作时序；所述多核脉冲序列发生器包括脉冲编译器和序列发生器两部分，所述脉冲编译器用于将用户输入的脉冲序列编译成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多核磁共振成像系统，其特征在于，包括：磁体，用于产生稳定均匀的静磁场，使被测组织产生磁化；多核发生器，与所述磁体相连，用于在所述磁体的作用下产生具有多个不同频率的射频脉冲信号，从而得到多种原子核下被测组织的图像；计算机系统，与所述多核发生器相连，用于实现全局控制功能，包括产生脉冲序列，完成被测组织的扫描，进行图像采集、重建、显示和存贮。

【技术特征摘要】
1.一种多核磁共振成像系统，其特征在于，包括：
磁体，用于产生稳定均匀的静磁场，使被测组织产生磁化；
多核发生器，与所述磁体相连，用于在所述磁体的作用下产生具有多个不同频
率的射频脉冲信号，从而得到多种原子核下被测组织的图像；
计算机系统，与所述多核发生器相连，用于实现全局控制功能，包括产生脉冲
序列，完成被测组织的扫描，进行图像采集、重建、显示和存贮。
2.根据权利要求1所述的多核磁共振成像系统，其特征在于，所述磁体包括
梯度放大器、梯度线圈、超导线圈/永磁体和射频线圈。
3.根据权利要求1所述的多核磁共振成像系统，其特征在于，所述多核发生
器包括多核脉冲序列发生器、多核射频发生系统、射频放大系统、梯度磁场产生装
置、多元射频接收器、接收射频放大器、MR信号解调模块以及相位检测滤波模块。
4.根据权利要求1所述的多核磁共振成像系统，其特征在于，所述计算机系
统包括主计算机、控制系统模块、数据采集模块、图像处理模块以及图像显示模块。
5.根据权利要求3所述的多核磁共振成像系统，其特征在于，所述多核射频
发生系统包括射频发生器、射频放大器和射频线圈，所述射频发生器用来产生多个
不同拉莫尔频段的射频脉冲信号，所述射频脉冲信号经过所述射频放大器进行放
大，获得高能量的射频脉冲信号，并作用于激发被测组织...

【专利技术属性】
技术研发人员：申宝忠，
申请(专利权)人：哈尔滨医科大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23