[发明专利]核磁共振成像装置和核磁共振成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像装置和核磁共振成像方法。

背景技术

已经提出了使用碱金属气体的电子自旋、具有高灵敏度的光学磁强计。当该光学磁强计用于测量磁共振（进行磁成像）时，运行磁强计的偏磁场与施加到样品的静磁场之间的关系在某种程度上受到限制。这是因为碱金属或质子的拉莫尔频率ω₀为ω₀=γ_A|B|，与磁场的幅度|B|成正比。比例常数γ_A被称为回旋磁比。质子核自旋的回旋磁比小于碱金属电子自旋的回旋磁比，例如，质子的回旋磁比为钾的回旋磁比的大约1/167。

在使用具有上述性质的碱金属的光学磁强计的核磁共振成像中，存在使碱金属的拉莫尔频率与质子的拉莫尔频率匹配的方法。例如，I.Savukov,S.Seltzer和M.Romalis的Detection of NMR signals with a radio-frequency atomic magnetometer,Journal of Magnetic Resonance,185,214(2007)公开了调整要向碱金属施加的偏磁场的亥姆霍兹线圈与围绕样品的螺线管线圈的结合。利用这种结合，要向样品施加的偏磁场和静磁场被独立地调整，质子的拉莫尔频率与钾的拉莫尔频率相匹配以获得磁共振信号。

同样，也存在已知方法使光学磁强计的偏磁场与要向样品施加的静磁场具有相同的均匀磁场。作为这样的方法，在G.Bevilacqua,V. Biancalana,Y.Dancheva,L.Moi,Journal of Magnetic Resonance,201,222(2009)公开的方法中，在与样品中磁偶极子的偏磁场正交方向上，在振动分量上聚焦，单元的有效体被布置在所述组件产生的磁场与偏磁场平行的位置上。在这种方法中，从静磁场中质子核磁共振产生的自由感应衰减（FID）的磁场与钾的偏磁场重叠，并且其拉莫尔频率受到频率调制。受到频率调制的信号被解码以提取自由感应衰减的信号。

在使用光学磁强计的核磁共振成像中，如G.Bevilacqua,V. Biancalana,Y.Dancheva,L.Moi,Journal of Magnetic Resonance,201,222(2009)中的使磁强计的偏磁场与要向样品施加的静磁场具有相同的均匀磁场的方法，能够避免如I.Savukov,S.Seltzer,和M.Romalis的Detection of NMR signals with a radio-frequency atomic magnetometer,Journal of Magnetic Resonance,185,214(2007)中的复杂的磁场调整，并且使用共同磁场作为光学磁强计的偏磁场和作为要向样品施加的静磁场。

不过，在共同磁场如此用作光学磁强计的偏磁场和用作要向样品施加的静磁场时，避免光学磁强计的零灵敏度区域以及允许由强磁共振成像所需的条件尚未搞清楚。

发明内容

本发明针对在使用共同磁场作为光学磁强计的偏磁场和作为要向样品施加的静磁场时，避免光学磁强计的零灵敏度区域并允许由强磁共振成像的核磁共振成像装置和核磁共振成像方法。

本发明提供了执行核磁共振成像的核磁共振成像装置，包括：静磁场施加单元，对放置在要成像的区域中的样品施加静磁场；RF脉冲施加单元，施加RF脉冲；梯度磁场施加单元，施加梯度磁场；以及核磁共振信号检测单元，检测核磁共振信号，其中，作为核磁共振信号检测单元提供了标量磁强计，其中检测所述核磁共振信号的传感器由碱金属单元构成，形成的共同磁场可用作操作所述标量磁强计的偏磁场和用作在所述静磁场施加单元中要向所述样品施加的静磁场，以及当所述静磁场施加单元在z方向对所述样品施加所述静磁场时，所述标量磁强计的碱金属单元被布置为在所述z方向上不与所述要成像的区域重叠，并且在与所述z方向正交的平面内方向上不与所述要成像的区域相交。