CN106707208A - 一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，属于核磁共振检测技术领域。该设备包括单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽；所述单边永磁体结构用于产生静态磁场；所述射频线圈用于产生与主磁场正交的激励射频磁场，并检测设置于单边永磁体结构上侧的被测样品所产生的回波信号；所述梯度线圈用于进行空间编码。本发明具有结构简单、体积小、重量轻、性能可靠，可实现核磁共振的信号测量和浅层成像，便于现场无侵入性检测等优点。

Description

一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备

技术领域

本发明属于核磁共振检测技术领域，涉及一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备。

背景技术

近年来便携式单边核磁共振技术在食品分析和质量控制、材料科学、地球物理等领域得到广泛应用。其结构开放、体积较小、便于移动，能够在任意位置从任意角度对物体进行无损检测，同时采用永磁体提供主磁场，价格低廉、能耗较低，再加上其可以提供传统核磁共振所给予的包括弛豫时间T1、T2成像、扩散系数D，甚至是化学位移等诸多信息。皮肤烧伤是一种常见病症，而目前针对皮肤烧伤程度的判断以及烧伤后皮肤康复情况的诊断，还没有良好的检测设备和方法，主要通过医生的主观判断及患者切身感受，这种方法较为粗略、主观，容易造成烧伤深度的误判和采用错误的治疗方案。现有的医疗诊断方法如计算机断层成像(CT)、磁共振成像(MRI)等，虽可以对人体皮肤进行成像，但是体积较大，难以进行临床实时监护与测量。因此临床上迫切需要一种量化的、准确的方法来判断烧伤患者的烧伤深度和恢复程度，以准确制定治疗和康复方案。而单边磁体体积小，重量轻，便于携带。本专利提出一种低场单边核磁共振设备，直接用永磁体构建主磁场，并配有射频线圈和梯度线圈，实现信号的测量和浅层皮肤成像。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，包括单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽；所述单边永磁体结构用于产生静态磁场；所述射频线圈用于产生与主磁场正交的激励射频磁场，并检测设置于单边永磁体结构上侧的被测样品所产生的回波信号；所述梯度线圈用于进行空间编码。

进一步的，所述单边永磁体结构由整个环为四个磁体的Halbach磁体中的三个磁棒分裂成六个磁棒构成，六个磁棒分为两组，每组三个磁棒，三个磁棒的磁化方向各不相同；通过调节三磁棒质心所在椭圆弧的椭圆曲率和两组三个磁棒组的之间的间距来调节主磁场的均匀度，所产生主磁场的磁场强度等位线与皮肤表面平行。

进一步的，所述射频线圈采用时谐场逆方法和流函数法进行设计，根据主磁场的分布设计出与主磁场正交和相关的匹配射频场。

进一步的，所述梯度线圈采用电流密度展开傅里叶级数与目标场法结合，设计了X轴梯度线圈和Z轴梯度线圈。

进一步的，所述射频屏蔽在四个点通过电容器连接到磁棒，四个点的角度彼此相差90度，磁棒连接到大地。

进一步的，还包括铝壳，所述单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽均设置在铝壳内。

本发明的有益效果在于：本发明提供的这种用于浅层皮肤成像的核磁共振传感器，结构简单、体积小、重量轻、性能可靠，可实现核磁共振的信号测量和浅层成像，便于现场和临床无侵入性检测。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明单边核磁共振传感设备的整体示意图；

图2为本发明三个磁棒的磁化方向图；

图3为本发明射频线圈的示意图；

图4为本发明X轴梯度线圈的示意图；

图5为本发明Z轴梯度线圈的示意图；

图6为本发明射频屏蔽的示意图；

图7为本发明静态磁场的XOY面的磁场分布图；

图8为本发明静态磁场的Y轴梯度磁场；

其中：1-磁棒；2-铝壳；3-X轴梯度线圈；4-Z轴梯度线圈；5-射频屏蔽；6-射频线圈；7-目标区域。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明单边核磁共振传感设备的整体示意图，如图所示，本发明包括单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽；所述单边永磁体结构用于产生静态磁场；所述射频线圈用于产生与主磁场正交的激励射频磁场，并检测设置于单边永磁体结构上侧的被测样品所产生的回波信号；所述梯度线圈用于进行空间编码。

所述单边永磁体结构由整个环为四个磁体的Halbach磁体中的三个磁棒分裂成六个磁棒构成，六个磁棒分为两组，每组三个磁棒，三个磁棒的磁化方向各不相同，为-Y、Z、Y。图2为本发明三个磁棒的磁化方向图。通过调节三磁棒质心所在椭圆弧的椭圆曲率和两组三个磁棒组的之间的间距来调节主磁场的均匀度，所产生主磁场的磁场强度等位线与皮肤表面平行。

所述射频线圈采用时谐场逆方法和流函数法进行设计，根据主磁场的分布设计出与主磁场正交和相关的匹配射频场。图3是本发明实施例提供的射频线圈的示意图。由于本实施例的主磁场是与皮肤表面平行且沿其垂直方向衰减，所以为了保证射频场与主磁场正交，那么射频场的方向必须为皮肤的垂直方向。于是本发明提出了这种新型目标场方法设计的单平面梯度线圈。

所述梯度线圈采用电流密度展开傅里叶级数与目标场法结合，设计了X轴梯度线圈和Z轴梯度线圈。图4是本发明实施例提供的X轴梯度线圈的示意图。该线圈由四个对称的载流回路构成，电流在梯度线圈边界上为零，电流密度在线圈的有限长度内自动满足闭合条件。图5是本发明实施例提供的Z轴梯度线圈的示意图。

所述射频屏蔽在四个点通过电容器连接到磁棒，四个点的角度彼此相差90度，磁棒连接到大地。图6是本发明实施例提供的射频屏蔽的示意图。RF线圈RF屏蔽中由X轴梯度线圈、和Z轴梯度线圈分别引发的涡流借助感应均匀地同时释放到大地。射频屏蔽在四个点通过电容器连接到磁体，四个点的角度彼此相差90度。磁体连接到大地。可以降低RF信号在梯度线圈上的耦合引发的涡流，提高MRI的图像质量。

图7是本发明实施例提供的静态磁场的XOY面的磁场分布图。所述永磁体结构可以产生一个轴向的主磁场，并且由于其特殊的结构，主磁场的等位线在目标区域XOY平面内呈直线形分布，基本可以与射频线圈表面平行。这样就实现了主磁场沿Y轴径向衰减，保证射频线圈激励的是距离样品表面等距离的一层样品。目标区域即指具有一定长度、宽度、高度的矩形体区域。通过调节射频线圈与磁体之间的间距，使射频场的目标区域与主磁场区域相吻合。

图8是本发明实施例提供的静态磁场的Y轴梯度磁场，便于对样品进行选层。

本发明还包括铝壳，所述单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽均设置在铝壳内。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：包括单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽；所述单边永磁体结构用于产生静态磁场；所述射频线圈用于产生与主磁场正交的激励射频磁场，并检测设置于单边永磁体结构上侧的被测样品所产生的回波信号；所述梯度线圈用于进行空间编码。

2.根据权利要求1所述的一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：所述单边永磁体结构由整个环为四个磁体的Halbach磁体中的三个磁棒分裂成六个磁棒构成，六个磁棒分为两组，每组三个磁棒，三个磁棒的磁化方向各不相同，为-Y、X、Y；通过调节三磁棒质心所在椭圆弧的椭圆曲率和两组三个磁棒组的之间的间距来调节主磁场的均匀度，所产生主磁场的磁场强度等位线与皮肤表面平行。

3.根据权利要求2所述的一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：所述射频线圈采用时谐场逆方法和流函数法进行设计，根据主磁场的分布设计出与主磁场正交和相关的匹配射频场。

4.根据权利要求3所述的一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：所述梯度线圈采用电流密度展开傅里叶级数与目标场法结合，设计了X轴梯度线圈和Z轴梯度线圈。

5.根据权利要求4所述的一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：所述射频屏蔽在四个点通过电容器连接到固定磁棒的铝壳，四个点的角度彼此相差90度，磁棒和铝壳连接到大地。

6.根据权利要求5所述的一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备，其特征在于：还包括铝壳，所述单边永磁体结构、射频线圈、梯度线圈和射频屏蔽均设置在铝壳内。