[发明专利]核磁共振波谱仪上缩减相位编码数快速三维梯度匀场方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核磁共振波谱仪，尤其是涉及一种核磁共振波谱仪上缩减相位编码数快速三维梯度匀场方法。

背景技术

在核磁共振的测量中，必须具备高度均匀的磁场才能获得核磁共振的精细分裂谱图。核磁共振谱仪上往往配备为数众多的匀场线圈。核磁共振谱仪上，匀场线圈的名称一般以X、Y、Z的阶数来命名。Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7是Z方向匀场线圈的名称，从Z的1阶次到7阶。X1、Y1、XZ、YZ、XY、XZ2、YZ2、ZXY、Z3X、Z3Y、Z2XY、Z4X、Z4Y、X2Y2、ZX2Y2、Z2X2Y2、X3、Y3、ZX3、ZY3是一系列非Z方向的匀场线圈的名称。其中X或Y的阶数大于或等于2阶的匀场线圈称为X、Y方向的高阶匀场线圈，包括X2Y2、ZX2Y2、Z2X2Y2、X3、Y3、ZX3、ZY3这些匀场线圈。每个样品放入谱仪进行测试前，这些匀场线圈的电流都要经过精细地调节，以便得到高度均匀的磁场。若依靠人工方式调节，则需要花费大量的时间，效率很低。目前，核磁共振技术上最有效的自动匀场方式是梯度匀场，梯度匀场先是出现在磁共振成像仪上。1994年，美国霍普金斯大学的P.C.M Van Ziil首先把梯度匀场应用在核磁共振波谱仪上（P.Van Zijl,S.Sukumar,M.O′Neil Johnson,P.Webb,R.Hurd,Optimized shimming for high-resolution NMR using three-dimensional image-based feld mapping,Journal of magnetic resonance.Series A111，1994，203-207）。梯度匀场包括一维梯度匀场和三维梯度匀场。一维梯度匀场自动调节Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7等Z轴各阶匀场线圈的电流。三维梯度匀场除了自动调节一维梯度匀场中的Z轴各阶匀场线圈的电流外，还能调节X1、Y1、XZ、YZ、XY、X2Y2、X3、Y3、XZ2、YZ2、ZXY、ZX2Y2等匀场线圈的电流。梯度匀场是利用磁共振成像的脉冲序列，测量磁场不均匀的三维空间分布，计算匀场线圈的补偿电流,来得到较为均匀的磁场。

由于普通核磁共振波谱仪不用于磁共振成像，因此多数没有配备X、Y方向脉冲梯度磁场设备。为了达到梯度匀场的目的，就要利用X、Y方向的一阶匀场线圈——X1、Y1匀场线圈来代替梯度线圈，产生X、Y方向的梯度磁场。在脉冲序列中控制匀场线圈，要经过一个通信过程，导致一个不精确的10～20ms的延时。因此，在普通核磁共振波谱仪上，即没有X、Y脉冲梯度设备的波谱仪上，匀场线圈产生的X、Y方向梯度不能实时变化，需要克服不精确的通信延时。这导致绝大部分的快速成像的脉冲序列都无法使用，也就限制了普通谱仪上的三维梯度匀场的速度。

传统三维梯度匀场的观念追求较高的分辨率，相位编码数常常达到32×32，速度较慢。2004年，美国曼切斯特大学的V.V.Korostelev给出了一种改进的三维梯度匀场方法。该方法使用PFGSTE脉冲序列，把相位编码缩减到8×8、6×6、4×4。发现4×4相位编码的匀场效果和6×6、8×8的匀场效果相差不大，而4×4相位编码的速度比6×6、8×8快了很多。继续把相位编码减少到3×3时，匀场效果变很差。使用这个方法中最快的4×4相位编码，在没有X、Y脉冲梯度设备的核磁共振波谱仪上，对于重水、氘代二甲基亚砜样品，每次迭代一般要1.5min。如果遇上氘代丙酮等样品T1恢复时间较长，每次迭代就长达5分钟。由于匀场要多次迭代，再加上匀场前参数调节花费一些时间，匀场的速度依然不够快。

核磁共振中，氘核的信号强度不足氢核的百分之一，然而梯度匀场往往氘核信号，少用氢核信号。因此，以往三维梯度匀场方法的推广应用容易受信噪比制约。特别是核磁实验中常用的氘代氯仿样品，其氘核浓度仅仅是重水的1/9，这使得原本信噪比较低的氘核的三维梯度匀场面临更严重的应用限制。本专利的大幅缩减相位编码数方法恰恰能够提高每个像素的信噪比，为三维梯度匀场在核磁共振谱仪上的广泛应用铺平道路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核磁共振波谱仪上缩减相位编码数快速三维梯度匀场方法。使得核磁共振波谱仪的三维梯度匀场达到更快的速度和具有更广泛的适用性。

本发明包括以下步骤：

1）制作匀场线圈场图，具体步骤如下：

（1）当三维梯度匀场制作匀场线圈场图流程开始时，通过手工匀场，或者一维梯度匀场的方法配合手工匀场的方法，得到均匀磁场；