一種用於淺層皮膚成像的低場單邊核磁共振設備的製作方法
2024-04-05 17:40:05 1
本發明屬於核磁共振檢測技術領域，涉及一種用於淺層皮膚成像的低場單邊核磁共振設備。
背景技術：
近年來可攜式單邊核磁共振技術在食品分析和質量控制、材料科學、地球物理等領域得到廣泛應用。其結構開放、體積較小、便於移動，能夠在任意位置從任意角度對物體進行無損檢測，同時採用永磁體提供主磁場，價格低廉、能耗較低，再加上其可以提供傳統核磁共振所給予的包括弛豫時間T1、T2成像、擴散係數D，甚至是化學位移等諸多信息。皮膚燒傷是一種常見病症，而目前針對皮膚燒傷程度的判斷以及燒傷後皮膚康復情況的診斷，還沒有良好的檢測設備和方法，主要通過醫生的主觀判斷及患者切身感受，這種方法較為粗略、主觀，容易造成燒傷深度的誤判和採用錯誤的治療方案。現有的醫療診斷方法如計算機斷層成像(CT)、磁共振成像(MRI)等，雖可以對人體皮膚進行成像，但是體積較大，難以進行臨床實時監護與測量。因此臨床上迫切需要一種量化的、準確的方法來判斷燒傷患者的燒傷深度和恢復程度，以準確制定治療和康複方案。而單邊磁體體積小，重量輕，便於攜帶。本專利提出一種低場單邊核磁共振設備，直接用永磁體構建主磁場，並配有射頻線圈和梯度線圈，實現信號的測量和淺層皮膚成像。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種用於淺層皮膚成像的低場單邊核磁共振設備。
為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種用於淺層皮膚成像的低場單邊核磁共振設備，包括單邊永磁體結構、射頻線圈、梯度線圈和射頻屏蔽；所述單邊永磁體結構用於產生靜態磁場；所述射頻線圈用於產生與主磁場正交的激勵射頻磁場，並檢測設置於單邊永磁體結構上側的被測樣品所產生的回波信號；所述梯度線圈用於進行空間編碼。
進一步的，所述單邊永磁體結構由整個環為四個磁體的Halbach磁體中的三個磁棒分裂成六個磁棒構成，六個磁棒分為兩組，每組三個磁棒，三個磁棒的磁化方向各不相同；通過調節三磁棒質心所在橢圓弧的橢圓曲率和兩組三個磁棒組的之間的間距來調節主磁場的均勻度，所產生主磁場的磁場強度等位線與皮膚表面平行。
進一步的，所述射頻線圈採用時諧場逆方法和流函數法進行設計，根據主磁場的分布設計出與主磁場正交和相關的匹配射頻場。
進一步的，所述梯度線圈採用電流密度展開傅立葉級數與目標場法結合，設計了X軸梯度線圈和Z軸梯度線圈。
進一步的，所述射頻屏蔽在四個點通過電容器連接到磁棒，四個點的角度彼此相差90度，磁棒連接到大地。
進一步的，還包括鋁殼，所述單邊永磁體結構、射頻線圈、梯度線圈和射頻屏蔽均設置在鋁殼內。
本發明的有益效果在於：本發明提供的這種用於淺層皮膚成像的核磁共振傳感器，結構簡單、體積小、重量輕、性能可靠，可實現核磁共振的信號測量和淺層成像，便於現場和臨床無侵入性檢測。
本發明的其它優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其它優點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖說明
為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：
圖1為本發明單邊核磁共振傳感設備的整體示意圖；
圖2為本發明三個磁棒的磁化方向圖；
圖3為本發明射頻線圈的示意圖；
圖4為本發明X軸梯度線圈的示意圖；
圖5為本發明Z軸梯度線圈的示意圖；
圖6為本發明射頻屏蔽的示意圖；
圖7為本發明靜態磁場的XOY面的磁場分布圖；
圖8為本發明靜態磁場的Y軸梯度磁場；
其中：1-磁棒；2-鋁殼；3-X軸梯度線圈；4-Z軸梯度線圈；5-射頻屏蔽；6-射頻線圈；7-目標區域。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。
圖1為本發明單邊核磁共振傳感設備的整體示意圖，如圖所示，本發明包括單邊永磁體結構、射頻線圈、梯度線圈和射頻屏蔽；所述單邊永磁體結構用於產生靜態磁場；所述射頻線圈用於產生與主磁場正交的激勵射頻磁場，並檢測設置於單邊永磁體結構上側的被測樣品所產生的回波信號；所述梯度線圈用於進行空間編碼。
所述單邊永磁體結構由整個環為四個磁體的Halbach磁體中的三個磁棒分裂成六個磁棒構成，六個磁棒分為兩組，每組三個磁棒，三個磁棒的磁化方向各不相同，為-Y、Z、Y。圖2為本發明三個磁棒的磁化方向圖。通過調節三磁棒質心所在橢圓弧的橢圓曲率和兩組三個磁棒組的之間的間距來調節主磁場的均勻度，所產生主磁場的磁場強度等位線與皮膚表面平行。
所述射頻線圈採用時諧場逆方法和流函數法進行設計，根據主磁場的分布設計出與主磁場正交和相關的匹配射頻場。圖3是本發明實施例提供的射頻線圈的示意圖。由於本實施例的主磁場是與皮膚表面平行且沿其垂直方向衰減，所以為了保證射頻場與主磁場正交，那麼射頻場的方向必須為皮膚的垂直方向。於是本發明提出了這種新型目標場方法設計的單平面梯度線圈。
所述梯度線圈採用電流密度展開傅立葉級數與目標場法結合，設計了X軸梯度線圈和Z軸梯度線圈。圖4是本發明實施例提供的X軸梯度線圈的示意圖。該線圈由四個對稱的載流迴路構成，電流在梯度線圈邊界上為零，電流密度在線圈的有限長度內自動滿足閉合條件。圖5是本發明實施例提供的Z軸梯度線圈的示意圖。
所述射頻屏蔽在四個點通過電容器連接到磁棒，四個點的角度彼此相差90度，磁棒連接到大地。圖6是本發明實施例提供的射頻屏蔽的示意圖。RF線圈RF屏蔽中由X軸梯度線圈、和Z軸梯度線圈分別引發的渦流藉助感應均勻地同時釋放到大地。射頻屏蔽在四個點通過電容器連接到磁體，四個點的角度彼此相差90度。磁體連接到大地。可以降低RF信號在梯度線圈上的耦合引發的渦流，提高MRI的圖像質量。
圖7是本發明實施例提供的靜態磁場的XOY面的磁場分布圖。所述永磁體結構可以產生一個軸向的主磁場，並且由於其特殊的結構，主磁場的等位線在目標區域XOY平面內呈直線形分布，基本可以與射頻線圈表面平行。這樣就實現了主磁場沿Y軸徑向衰減，保證射頻線圈激勵的是距離樣品表面等距離的一層樣品。目標區域即指具有一定長度、寬度、高度的矩形體區域。通過調節射頻線圈與磁體之間的間距，使射頻場的目標區域與主磁場區域相吻合。
圖8是本發明實施例提供的靜態磁場的Y軸梯度磁場，便於對樣品進行選層。
本發明還包括鋁殼，所述單邊永磁體結構、射頻線圈、梯度線圈和射頻屏蔽均設置在鋁殼內。
最後說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的範圍。