專利名稱：一種核磁共振成像探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種核磁共振成像探頭，特別適用于激光增強極化氣體129Xe的核磁共振成像。
近幾年來核磁共振成像中的一種新熱點，就是激光增強極化氣體129Xe的核磁共振成像研究，而目前商品核磁共振成像儀上裝備的一些常用元素的核磁共振成像探頭，都不能滿足129Xe的成像要求，如Bruker Biospec 47/30核磁共振成像儀上所用的1H成像線圈探頭的核磁共振頻率為200MHz,129Xe核磁共振頻率在4.7T磁場的核磁成像儀上為55.4MHz，成像儀上裝備的其它成像線圈探頭在頻率上也不能滿足129Xe核磁共振成像的要求。作為核磁共振成像儀上用的成像探頭，均有一個高頻LC調(diào)諧電路，電路中的電感元件一般是由一種特定繞向的線圈或者是特殊型的無磁金屬片制成，線圈的尺寸和繞法直接影響探頭的射頻場，調(diào)諧電路的排布也對探頭的Q值、靈敏度等有影響。如螺旋管型成像線圈，這種線圈的圈之間間隔均勻，使其具有很好的射頻場均勻性和高Q值，結(jié)構(gòu)也簡單，但是其本身產(chǎn)生的RF磁場方向不適合129Xe在Bruker Biospec 47/30核磁共振成像儀上使用。又如Alderman-Grand式成像探頭，它由兩片或者四片對稱工字形無磁金屬片組成電感元件，金屬片之間連接多組可調(diào)電容器或者固定電容器，它雖具有好的成像均勻性，也能做到較高的靈敏度和較大的尺寸，但要求有精確的調(diào)節(jié)對稱性，一組多個等值的可調(diào)或者固定電容器，調(diào)諧制作不方便。另有一種鳥籠式成像探頭，線圈繞成籠狀，線圈之間間隔均勻，場均勻性好，但調(diào)諧電容器連接在線圈之間，制作不方便。還有一種馬鞍型線圈探頭，由兩組對稱馬鞍型線圈組成，每組1圈-2圈，調(diào)諧電容器或者緊靠線圈連結(jié)，或者拉出探頭芯外調(diào)諧以減少分布電容的影響。這種探頭結(jié)構(gòu)簡單，但Q值很難做高，通常用于核磁共振譜儀中的譜分析或較小尺寸樣品成像。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)諧方便的核磁共振成像探頭，解決了激光增強極化氣體129Xe的核磁共振成像。
本實用新型的技術(shù)方案是該實用新型由定徑管、LC高頻調(diào)諧回路、護筒、支架構(gòu)成。其特征是，LC高頻調(diào)諧回路的線圈由兩組馬鞍型線圈對稱繞在定徑管的一端，每組繞3至5圈，圈與圈之間間隔均勻。該回路的調(diào)諧電容器由固定電容器和二個可調(diào)電容器構(gòu)成，均勻排列在定徑管的另一端，線圈的中心，與調(diào)諧電容器之間有一個適當(dāng)?shù)木嚯x，以防止RF磁場產(chǎn)生不均勻而引起譜線相位畸變。該回路的兩組線圈首尾相連，兩抽頭分別與固定電容器并聯(lián)，再與一個可調(diào)電容器并聯(lián)，并聯(lián)電路與同軸電纜的芯線之間接入另一可調(diào)電容器，用于調(diào)整探頭與成像儀的匹配。并聯(lián)電路另一端接同軸電纜的屏蔽層，同軸電纜的屏蔽層接地。上述定徑管和LC高頻調(diào)諧回路構(gòu)成了探頭芯，在探頭芯外有一個有機玻璃護筒、保護線圈及振蕩電路元件。護筒兩端各有一支架，支架由圓型有機玻璃片制成，圓片中心軸處開有圓孔，直徑與定徑管外徑吻合，圓片外徑與護筒內(nèi)徑相吻合，兩端支架通過中心孔固定定徑管，并和護筒一起構(gòu)成整體連接和固定，使得成像線圈位于核磁共振成像儀超導(dǎo)磁鐵的磁場中心。在調(diào)諧電容器一端的支架圓片上還有兩個嵌入可調(diào)電容器的圓孔，既固定可調(diào)電容器，又便于調(diào)諧操作。


圖1是本實用新型一種核磁共振成像探頭的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型一種核磁共振成像探頭的高頻調(diào)諧回路連結(jié)示意圖根據(jù)圖1、2可知，由定徑管1確定線圈L1、L2的尺寸。由線圈L1、L2，固定電容器C1、C2，可調(diào)電容器C3、C4構(gòu)成LC高頻調(diào)諧回路。該回路中的線圈L1、L2為兩組對稱繞在定徑管一端的馬鞍型線圈，使用平整的無磁金屬線，如鍍銀銅絲，每組線圈分別繞3-5圈。線圈L1、L2首尾相連。固定電容器C1、C2(標(biāo)稱值均為331M)串聯(lián)連結(jié)后與可調(diào)電容器C3(標(biāo)稱值5640JOHASON)并聯(lián)，所構(gòu)成的電路再與線圈L1、L2的兩抽頭并聯(lián)。線圈L1、 L2，固定電容器C1、C2，可調(diào)電容器C3構(gòu)成振蕩回路。該回路的一端與50Ω輸出同軸電纜5的芯線之間接入可調(diào)電6容器C4(標(biāo)稱值5640JOHASON)，其作用是調(diào)節(jié)探頭與核磁共振成像儀的匹配。該回路另一端接同軸電纜5的屏蔽線，同軸電纜5的屏蔽線接地。固定電容器C1、C2，可調(diào)電容器C3、C4均勻排列在定徑管的另一端，與線圈L1、L2的中心距離為70-90毫米，有機玻璃護筒2套在由定徑管1，線圈L1、L2，固定電容器C1、C2、可調(diào)電容器C3、C4構(gòu)成的探頭芯外，保護線圈及振蕩電路元件。支架3、4由有機玻璃制成，外徑與護筒2內(nèi)徑吻合，在中心軸處開一圓孔，其內(nèi)徑與定徑管1外徑吻合，固定定徑管1，從而保證成像線圈L1、L2位于核磁共振成像儀超導(dǎo)磁鐵的磁場中心。在支架4上還開有兩個嵌入可調(diào)電容器C3、C4的孔和一個供同軸電纜5穿出的孔。護筒2和支架3、支架4以及探頭芯一起構(gòu)成探頭整體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)制成的成像探頭結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，成本低，調(diào)諧操作方便。在Bruker Biospec 47/30核磁共振成像儀上，用于激光增強極化氣體129Xe的核磁共振成像。測量了高壓天然Xe氣體和激光增強極化低壓129Xe氣體核磁共振譜、弛豫時間與物理參數(shù)，所得的激光極化低壓(15Torr)氣體129Xe核磁共振信號的信噪比為145；獲得129Xe核自旋極化的激光增強倍數(shù)9000倍，成像了高壓(6.5個大氣壓)天然Xe氣體。使用譜成像方法，成像了激光增強極化低壓129Xe氣體樣品管軸向與橫向的像；用梯度回波方法，快速成像了Xe(622Torr)+N2+Cs。
權(quán)利要求1.一種核磁共振成像探頭，它由定徑管(1)、LC高頻調(diào)諧回路、護筒(2)和支架(3)、(4)構(gòu)成，其特征是線圈L1、L2是馬鞍型線圈，對稱繞在定徑管(1)的一端，圈與圈之間距離均勻，固定電容器C1、C2和可調(diào)電容器C3、C4均勻排列在定徑管(1)另一端，線圈L1、L2首尾相連，固定電容器C1、C2串聯(lián)，并與可調(diào)電容器C3并聯(lián)，再與線圈L1、L2的兩抽頭并聯(lián)，構(gòu)成高頻振蕩回路，該回路的一端與同軸電纜(5)的芯線之間接入可調(diào)電容器C4，該回路的另一端接電纜(5)的屏蔽線相連，組成匹配回路。
2.按權(quán)利要求1所述的一種核磁共振成像探頭，其特征是線圈L1、L2的圈數(shù)為3-5圈。
3.按權(quán)利要求1所述的一種核磁共振成像探頭，其特征是線圈L1、L2的中心與電容器C1-C4的距離為70-90毫米。
專利摘要本實用新型公開了一種核磁共振成像探頭,特別適用于激光增強極化氣體
文檔編號G01N24/00GK2348383SQ9823621
公開日1999年11月10日 申請日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者孫獻平, 曾錫之 申請人:中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所