[发明专利]核磁共振波谱仪上克服对流效应的梯度匀场方法有效

专利信息
申请号: 201310249827.1 申请日: 2013-06-21
公开(公告)号: CN103344928A 公开(公告)日: 2013-10-09
发明(设计)人: 刘光曹;陈忠;蔡淑惠 申请(专利权)人: 厦门大学
主分类号: G01R33/38 分类号: G01R33/38;G01R33/44
代理公司: 厦门南强之路专利事务所(普通合伙) 35200 代理人: 马应森
地址: 361005 *** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 核磁共振 波谱 克服 对流 效应 梯度 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及核磁共振波谱仪,尤其是涉及核磁共振波谱仪上克服对流效应的梯度匀场方法。

背景技术

磁场的高度均匀性是常规核磁共振波谱检测的必备条件。在高分辨的核磁共振波谱仪上,有数十组匀场线圈提供额外的磁场,对被测样品内部不均匀的磁场进行补偿,以达到高度均匀性的检测要求。依靠人工调节这些匀场线圈的电流,要使得磁场达到检测所需的均匀度,是一个非常消耗时间的过程。目前,核磁共振技术上最有效的自动匀场方法是梯度匀场,它是应用磁共振成像的方法测量出每个匀场线圈的磁场分布,同样测量出样品内部磁场的不均匀分布,然后计算每个匀场线圈所需的电流。只对Z方向匀场线圈调节的梯度匀场技术称为一维梯度匀场;对X、Y、Z三个方向匀场线圈调节的梯度匀场技术称为三维梯度匀场。

1994年,P.C.M Van Zijl在核磁共振波谱仪上实现氢核的三维梯度匀场。1997年,S.Sukumar实现了氘核的一维梯度匀场。2004年V.V.Korostelev使用PFGSTE脉冲序列,把相位编码数缩减到4×4缩短了三维梯度匀场的时间。本申请人在中国专利CN201210282508.6中公开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,进一步给出了实现更少的相位编码数3×3和2×2的方法,并联合应用小角度激发,来提高普通核磁共振波谱仪上三维梯度匀场的速度。以上梯度匀场方法没有解决的一个问题是,对于常见的丙酮和氯仿等样品,虽然氢核梯度匀场的信噪比和速度都优于氘核梯度匀场,但是在一些样品上(特别是氯仿和丙酮这两种常用溶剂)氢核的一维和三维梯度匀场的效果都会下降。解决好这类样品的梯度匀场问题,就能让氢核梯度适用于大多数的液体核磁共振样品,也就提高了匀场的速度和对不同样品的适用性。

发明内容

本发明的目的在于提供可克服样品内部对流效应的核磁共振波谱仪上克服对流效应的梯度匀场方法。

本发明包括以下步骤:

1)事先制备好匀场线圈的场图;

2)使用频率编码方向包含补偿对流的梯度模块的脉冲序列,或者使用梯度匀场的脉冲序列但是减少样品内部温度差;

3)再用脉冲序列进行两次成像采样,获得采样数据,经数据处理,拟合计算出要调节的匀场线圈的电流变化量,设入硬件;

4)然后进行匀场迭代收敛条件判断,若尚未收敛,则重复步骤3)和4)。

在步骤2)中,所述使用频率编码方向包含补偿对流的梯度模块的脉冲序列,是区别于现有的梯度匀场方法的重要特征。在现有的氢核梯度匀场中,在射频脉冲之后要紧随频率编码梯度场(-Gz),来散相横向磁化矢量,以减小辐射阻尼的影响;再经过不均匀作用时间间隔τ的演化后,(+Gz)梯度回波采样信号。由于对流的存在,在时间间隔τ内,频率编码的磁化矢量从空间一点流动到另一点,原先的频率编码产生的相位分布受对流影响而改变。

在步骤2)中,所述补偿对流的梯度模块中,用正反两次梯度回波,补偿了频率编码后空间各点液体流动引起的相位变化;紧随射频脉冲(RF)之后,用正梯度(+Gz)施加(Taq/2)时延,来散相横向磁化矢量,减小辐射阻尼的影响;经过不均匀作用时间间隔τ的一半τ/2后,用负梯度(-Gz)施加采样时间间隔Taq时延,形成一次梯度回波;再经过时间间隔τ的一半τ/2后,用正梯度(+Gz)施加采样时间间隔Taq时延,形成第二次梯度回波,在正梯度施加过程中同时采样回波信号,即为已补偿对流的采样信号。其中的梯度也可以完全相反,即先负梯度(-Gz)再正梯度(+Gz)再负梯度(-Gz)的方式。补偿对流的原因是前后两次相反的梯度回波过程内,包含了相同的时间间隔τ的一半τ/2,在固定的对流作用下,正反梯度产生的相位超前和滞后相抵消。

在步骤2)中,所述补偿对流的梯度模块也不限于只用两次梯度回波,可使用偶数次的梯度回波(4次、6次、8次等),并且保证其中奇数次回波经历的演化时间和偶数次回波经历的演化时间相同,其中第偶数次梯度回波的信号作为有用信号,同样起到补偿对流的效果。

在步骤2)中,所述补偿对流的梯度模块可以直接用于一维的梯度匀场,也可以用于三维梯度匀场。由于三维梯度匀场是一维梯度匀场的基础上,再加上相位编码梯度场得到的。对流主要在频率编码方向产生影响,在相位编码方向产生的影响较小,进行忽略处理。

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