[其他]核磁共振的射頻線圈

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85106676
• 申請(qǐng)日: 1985-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN1003612B
• 公開（公告）日: 1989-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 威廉·艾倫·埃德爾斯坦;約翰·費(fèi)德里克·申克;奧特沃德·瑪麗亞·米勒;勒塞西爾·愛德華·海斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 葉凱東

在被稱為“高通”型的裝置中，射頻線圈由兩個(gè)帶有串聯(lián)電容器的導(dǎo)電回路構(gòu)成。用具有固有電感的軸向傳導(dǎo)段將這兩個(gè)回路元件電連接起來，從電學(xué)上講，可以把線圈看作是纏在圓柱體上面，并自身連接的低波延遲線結(jié)構(gòu)。把射頻功率源接到回路中的一個(gè)電容器上，就可以激勵(lì)線圈。在被稱為“帶通”型的另一種裝置中，軸向傳導(dǎo)段和導(dǎo)電回路元件都具有若干電容器。

本專利申請(qǐng)與由塞西爾E·海斯于1983年11月4日遞交的，申請(qǐng)?zhí)枮?48745，題為“核磁共振的射頻線圈”的專利申請(qǐng)相關(guān)，該專利申請(qǐng)?jiān)诒疚闹凶鳛閰⒖肌?/p>

本發(fā)明與核磁共振（NMR）裝置有關(guān)，更具體地說，本發(fā)明涉及到一個(gè)射頻（RF）線圈，在用NMR裝置來發(fā)射和（或）接收射頻信號(hào)時(shí)，該線圈十分有用。

很久以前，結(jié)構(gòu)化學(xué)家就已經(jīng)在玻璃試管內(nèi)利用核磁共振現(xiàn)象研究了有機(jī)分子的分子結(jié)構(gòu)。一般來說，為此目的所使用的核磁共振波譜儀設(shè)計(jì)得只適用于被研究物體的小試樣。然而，最近，例如，核磁共振已發(fā)展出一種成象方式，用它來獲取活人機(jī)體上一些部分的組織特性圖象。這種圖象描繪出與核自旋有關(guān)的參數(shù)（一般是細(xì)胞中水的氫質(zhì)子），在確定被檢查區(qū)域中細(xì)胞組織的健康狀況時(shí)，這種圖像可能有醫(yī)學(xué)診斷價(jià)值。核磁共振已經(jīng)推擴(kuò)到諸如對(duì)磷、碳等元素的體內(nèi)波譜學(xué)研究中，它為研究人員首次在活的有機(jī)體中研究化學(xué)過程提供手段。利用核磁共振產(chǎn)生圖象及對(duì)人體進(jìn)行波譜學(xué)的研究就必須使用專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)元件，如磁鐵、梯度線圈和射頻線圈等。

核磁共振現(xiàn)象發(fā)生在具有奇數(shù)的質(zhì)子或中子的原子核中，這就是背景。由于質(zhì)子和中子的自旋，每種這樣的原子核都顯示出一種磁矩，例如，當(dāng)把一個(gè)具有這種原子核的試樣放在靜態(tài)的、均勻的磁場(chǎng)B₀中時(shí)，大多數(shù)核磁矩的取向與磁場(chǎng)一致，在磁場(chǎng)方向上產(chǎn)生宏觀的磁化強(qiáng)度M。在磁場(chǎng)B₀的影響下，被調(diào)整的磁矩以一定的頻率繞磁場(chǎng)軸進(jìn)動(dòng)，該頻率的大小取決于所加磁場(chǎng)的強(qiáng)度和原子核的特性。被看作是拉摩頻率的角進(jìn)動(dòng)頻率ω，由拉摩方程ω＝γB給出，式中γ為旋磁比（對(duì)于每種核磁共振同位素來說，γ是常數(shù)），而B為作用在核自旋上的磁場(chǎng)（B₀加上其它磁場(chǎng)）。因此不難看出，共振頻率與放置樣品的磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)。

磁化強(qiáng)度M的方向通常指向磁場(chǎng)B₀的方向，但加入了以拉摩頻率或接近拉摩頻率振蕩的磁場(chǎng)就會(huì)干擾M的方向。一般，用射頻脈沖通過一個(gè)與射頻發(fā)射裝置相連的線圈可以把磁場(chǎng)B₁加到磁場(chǎng)Bo的垂直方向上。在射頻激勵(lì)的影響下，磁化強(qiáng)度M圍繞磁場(chǎng)B₁的方向旋轉(zhuǎn)。在核磁共振的研究中，通常希望用大小和期間足夠的射頻脈沖將磁化強(qiáng)度M旋轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)B₀方向垂直的平面上。該平面通常稱作橫向平面。在射頻激勵(lì)停止時(shí)，核矩旋轉(zhuǎn)到橫向平面，并繞靜磁場(chǎng)方向進(jìn)動(dòng)。自旋的矢量和便形成了由射頻線圈可以測(cè)量的整體的進(jìn)動(dòng)磁化強(qiáng)度。用射頻線圈所測(cè)量的信號(hào)稱作核磁共振信號(hào)，它是磁場(chǎng)和放有原子核的特殊化學(xué)環(huán)境的表征。在核磁共振成象應(yīng)用中，核磁共振信號(hào)是在有磁場(chǎng)梯度的情形下觀測(cè)的，并用磁場(chǎng)梯度把空間信息編碼成信號(hào)。然后再以技術(shù)人員所熟悉的方式，用這種信息重新建立所研究物體的圖象。

在進(jìn)行整體核磁共振研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)增加均勻磁場(chǎng)Bo的強(qiáng)度是其優(yōu)點(diǎn)。在質(zhì)子成象中，為了提高核磁共振信號(hào)的信噪比，這正是所期望的。然而在波譜學(xué)中，這一點(diǎn)又是必須的，因?yàn)楸谎芯康哪承┗瘜W(xué)物質(zhì)（如磷和炭）在人體中非常稀少，因此為了檢測(cè)有用的信號(hào)，必須用高磁場(chǎng)。從拉摩公式不難看出，隨著磁場(chǎng)B的增加，發(fā)射線圈和接收線圈所需的共振頻率都要相應(yīng)地增加。這便使得射頻線圈的設(shè)計(jì)復(fù)雜化，此種線圈必須大到能容納人體一個(gè)主要的困難是由該線圈所產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)在所研究的人體范圍內(nèi)必須是均勻的，以便得到更為一致的測(cè)量結(jié)果和成象。由于在射頻線圈各個(gè)部分之間，以及射頻線圈和周圍物體或核磁共振樣品本身之間存在的不希望有的雜散電容的影響，限制了線圈共振的最高頻率，致使高頻時(shí)在大范圍產(chǎn)生均勻的射頻磁場(chǎng)變得相當(dāng)困難。