[发明专利]核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法。

背景技术

已提出了使用碱金属气体的电子自旋的带有高灵敏度的光学磁强计。当使用光学磁强计来测量磁共振（执行磁成像）时，用于操作磁强计的偏磁场和要向样品施加的静磁场之间的关系在某种程度上是受限制的。这是因为，碱金属或质子的拉莫尔频率ω₀是与磁场的幅度|B|成比例的，ω₀=γ_A|B|。比例常数γ_A被称为回旋磁比。质子的核自旋的回旋磁比小于碱金属的电子自旋的回旋磁比，例如，质子的回旋磁比大约是钾的回旋磁比的1/167。

在使用具有上文所描述的属性的碱金属的光学磁强计的核磁共振成像中有将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以及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和包围样品的螺线管线圈的组合。利用此组合，独立地调整偏磁场以及要向样品施加的静磁场，并且将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。

此外，还有已知的使光学磁强计的偏磁场和要向样品施加的静磁场具有相同的均匀磁场的方法。作为这样的方法，G.Bevilacqua、V.Biancalana、Y.Dancheva、L.Moi（Journal of Magnetic Resonance，201，222（2009））公开了一种方法：聚焦于垂直于样品中的磁偶极子的偏磁场的方向的振动分量，单元的有效容积被布置于该分量所生成的磁场平行于该偏磁场的位置。在此方法中，静磁场中从质子的核磁共振生成的具有自由感应衰减（FID）的磁场被叠加在钾的偏磁场上，并且其拉莫尔频率遭受调频。遭受调频的信号被解码，以取出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））所描述的使磁强计的偏磁场和要向样品施加的静磁场具有相同的均匀磁场的方法可以避免如I.Savukov、S.Seltzer以及Romalis的Detection of NMR signals with a radio-frequency atomic magnetometer（Journal of Magnetic Resonance，185，214（2007））中所描述的对磁场的复杂调整，并且共同的磁场被用作光学磁强计的偏磁场并用作要向样品施加的静磁场。

然而，还没有搞清楚当共同的磁场被如此用作光学磁强计的偏磁场并用作要向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的区域并通过强的磁共振来进行成像所需的条件。

发明内容

本发明针对当共同的磁场被用作光学磁强计的偏磁场并用作要向样品施加的静磁场时避免带有光学磁强计的零灵敏度的区域并允许通过强的磁共振来进行成像的核磁共振成像设备以及核磁共振成像方法。

本发明提供了一种用于执行核磁共振成像的核磁共振成像设备，包括：向被置于要被成像的区域的样品施加静磁场的静磁场施加单元；施加RF脉冲的RF脉冲施加单元；施加梯度磁场的梯度磁场施加单元；以及，检测核磁共振信号的核磁共振信号检测单元，其中，提供多个标量磁强计作为核磁共振信号检测单元，其中通过碱金属单元来构成检测核磁共振信号的传感器，形成共同的磁场以可用作操作多个标量磁强计的偏磁场并用作要在静磁场施加单元中向样品施加的静磁场，并且当静磁场施加单元在z方向向样品施加静磁场时，多个标量磁强计的碱金属单元被布置为在z方向不与要被成像的区域重叠，并且在垂直于z方向的平面内方向不与要被成像的区域交叉。