阅读说明：本技术 一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体 (Multi-core magnetic resonance system gas imaging quality testing die body ) 是由 周欣 石磊 娄昕 孙献平 叶朝辉 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体,包括结构基体,结构基体放置于充气袋内部,充气袋上设置有气嘴,托架从充气袋外部支撑夹持结构基体,结构基体上设置有贯通结构模体的上下表面的分辨力测试栅格和几何畸变测试通孔,结构基体内设置有二维层厚测试斜槽孔,二维层厚测试斜槽孔的槽口位于结构模体的侧表面,结构基体上还设置有水溶液密封腔。本发明采用超极化气体作为成像介质,相比于热极化气体模体更接近于超极化气体成像的实际情况；模体内气体扩散迅速,成像信号较强且稳定；不需要复杂抽真空装置,抽气和充气操作简便；方便搭配负载模体实现线圈有效加载；可以用一个模体得到多方面的气体磁共振图像质量参数。(The invention discloses a gas imaging quality testing die body of a multi-core magnetic resonance system, which comprises a structural base body, wherein the structural base body is placed in an air bag, the air bag is provided with an air nozzle, a bracket supports and clamps the structural base body from the outside of the air bag, the structural base body is provided with a resolution testing grid and a geometric distortion testing through hole which penetrate through the upper surface and the lower surface of the structural base body, a two-dimensional layer thickness testing inclined slotted hole is formed in the structural base body, a notch of the two-dimensional layer thickness testing inclined slotted hole is positioned on the side surface of the structural base body, and a water solution sealing. The invention adopts hyperpolarized gas as imaging medium, which is closer to the actual condition of hyperpolarized gas imaging compared with a thermal polarized gas mold body; the gas in the mold is diffused rapidly, and the imaging signal is strong and stable; a complex vacuumizing device is not needed, and the air suction and inflation operations are simple and convenient; the coil can be effectively loaded by matching the load die body conveniently; multiple aspects of gas magnetic resonance image quality parameters can be obtained with one phantom.)

一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体

技术领域

本发明属于多核磁共振成像领域，具体涉及一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体。

背景技术

超极化惰性气体成像是多核磁共振成像技术中具有很高临床价值的一个方向，目前正走向临床应用。

在磁共振成像技术中，为了对磁共振系统的成像性能进行评估，需要使用测试模体。传统水质子磁共振成像质量检测时有一套标准化的测试模体。由于目前还未有超极化气体磁共振图像质量测试标准，分辨力、二维层厚、几何畸变等图像质量检测项目可参考常规质子磁共振检测标准中的测试模体与方法。但由于超极化气体磁共振成像的特点，专用的测试模体与水质子成像测试模体会有以下几点区别：

1、成像介质不同。水质子成像测试模体采用水溶液作为成像介质。而多核磁共振成像技术中需要检测非氢核发出的磁共振信号，在超极化气体磁共振成像测试模体中的必须用惰性气体作为信号源。

2、封装方式不同。与水质子成像测试模体简单采用密封容器盛装溶液不同，气体成像测试模体需具备适合常压或高压气体抽空、充注、密封的容器和机构。

3、信号强度和稳定性不同。与水溶液模体相比，热极化气体模体的磁共振信号很弱，超极化气体模体的信号会随着时间衰减。

4、线圈加载要求不同。水溶液模体本身就可以作为成像线圈的负载，但是气体模体在成像测试时需要考虑加入额外的负载，特别是在发射线圈填充率很高时。

现有的惰性气体磁共振测试模体，使用热极化气体作为信号源。但在进行多项图像参数测试的时候，采用超极化气体更适合。原因有下面几个方面：

1、使用超极化气体测试模体更接近于超极化气体磁共振成像质量的真实评价。

2、利用热极化气体所得图像的信噪比低，无法获得测试结构的清晰图像，而超极化气体的信号要强得多。

3、为了增强热极化气体信号，往往需要加压以提高气体密度，这需要提高模体腔体的耐压强度和体积重量，并可能带来安全隐患。而超极化气体可实现常压成像。

由于气体磁共振的特殊性，专用的测试模体需要建立类似的气体结构或环境，需要解决几个问题：选用合适的气体测试结构和气体容器形式与结构；为尽可能获得检测模体上的细微结构的高清晰和高信噪比成像，需要采取措施避免超极化气体信号快速衰减；能够方便快捷地进行空气排放和超极化气体充注；能够在获取测试图像前，方便准确地对测试模体上的测试结构进行选层定位；另外由于气体磁共振硬件实现的特殊性，测试模体还需要保证线圈的有效加载。目前还缺乏能有效满足需要的超极化气体磁共振图像质量测试模体。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体，用来检测超极化气体成像的分辨力、几何畸变、二维层厚等图像质量参数，并具有图像信号强、重复性好、气体利用率高的特点。

一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体，包括结构基体，结构基体放置于充气袋内部，充气袋上设置有气嘴，托架从充气袋外部支撑夹持结构基体，结构基体上设置有贯通结构模体的上下表面的分辨力测试栅格和几何畸变测试通孔，结构基体内设置有二维层厚测试斜槽孔，二维层厚测试斜槽孔的槽口位于结构模体的侧表面，结构基体上还设置有水溶液密封腔。

如上所述的结构基体的上表面开设有连通分辨力测试栅格的上表面开口的导气凹槽，结构基体的下表面开设有连通分辨力测试栅格的下表面开口的导气凹槽，结构基体内部有设置有连通分辨力测试栅格和二维层厚测试斜槽孔的导气管孔，导气管孔与结构基体外部连通。

如上所述的分辨力测试栅格设置于结构基体的中部，几何畸变测试通孔设置于结构基体的中部和边沿。

如上所述的二维层厚测试斜槽孔设置于结构基体内部不与分辨力测试栅格和几何畸变测试通孔相交的位置，二维层厚测试斜槽孔与水平面呈设定角度，二维层厚测试斜槽孔的槽口位于结构模体的侧表面。

如上所述的水溶液密封腔的厚度与结构基体的厚度一致。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

采用超极化气体作为成像介质，相比于热极化气体模体更接近于超极化气体成像的实际情况；模体内气体扩散迅速，成像信号较强且稳定；不需要复杂抽真空装置，抽气和充气操作简便；方便搭配负载模体实现线圈有效加载；可以用一个模体得到多方面的气体磁共振图像质量参数。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图。

图2是结构基体的结构示意图。

图中：1-结构基体；2-水溶液密封腔；3-二维层厚测试斜槽孔；4-分辨力测试栅格；5-几何畸变测试通孔；6-导气凹槽；7-充气袋；8-气嘴；9-托架；10-导气管孔。

图3是人体肺成像线圈和人体肺部负载模体配合结构示意图。

图中：11-人体肺成像线圈，12-人体肺部负载模体。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种多核磁共振系统气体成像质量测试模体，包括结构基体1、充气袋7、和托架9。

结构基体1放置于充气袋7内部。充气袋7用来充注超极化气体，并使结构基体1处于超极化气体环境中。使用托架9从充气袋7外部支撑夹持结构基体1，并垫空结构基体1下方。为了保证超级化气体在结构基体1中的分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5的内外良好流通，托架9支撑结构基体1的支撑处不覆盖分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5的位于结构基体1上下表面的开口。

结构基体1为厚板形状，在本实例中是一个圆板，上面设置有分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5、二维层厚测试斜槽孔3。分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5、二维层厚测试斜槽孔3的形状可参照适用于质子MRI的医用成像磁共振设备图像质量参数测定行业标准的相关内容。分辨力测试栅格4设置于结构基体1的圆板中部，几何畸变测试通孔5设置于结构基体1的圆板中央和靠近圆周边沿位置，分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5采取结构基体1内部挖空的形式实现，分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5均贯通结构模体1的上下表面。二维层厚测试斜槽孔3设置于结构基体1内部不与分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5相交的位置，二维层厚测试斜槽孔3与水平面呈设定角度，二维层厚测试斜槽孔3的槽口位于结构模体的侧表面，二维层厚测试斜槽孔3也采取结构基体1内部挖空的形式实现，二维层厚测试斜槽孔3的孔口位于结构模体的侧表面。为了便于内部空腔的空气抽出和超极化气体充注，结构基体1的上表面开设有连通分辨力测试栅格4的上表面开口的导气凹槽6，结构基体1的下表面开设有连通分辨力测试栅格4的下表面开口的导气凹槽6，结构基体1内部有设置有连通分辨力测试栅格4、二维层厚测试斜槽孔3的导气管孔10，导气管孔10的孔口位于结构基体1的外表面，与外部连通。

导气凹槽6是结构基体1上下表面的窄的凹陷沟槽结构，作用是在抽气阶段当充气袋紧贴结构基体1的表面后，提供气体流动渠道。

为了提高气体利用率，并避免在抽气时刺破充气袋7，结构基体1表面平整无尖锐突起。

结构基体1上除了加工有气体测试结构外，还具有用于定位的水溶液密封腔2。水溶液密封腔2的形状和位置设置，能便于通过质子扫描实现结构基体1的选层定位。可以在结构基体1边缘配置多个均匀分布的独立的水溶液密封腔2。水溶液密封腔2呈圆柱形状，直径优选为1cm，高度等于结构基体厚度，水溶液密封腔2灌注水溶液后在两端密封。也可以把结构基体1上除开分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5、二维层厚测试斜槽孔3以外的部分开圆形通孔或者圆形孔槽，灌注水溶液并两端密封，使水溶液密封腔2贯通于结构基体1内部并形成一个整体。

考虑到分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5、二维层厚测试斜槽孔3的高度应该不小于图像质量测试时的层厚设置，结构基体1的厚度，优选为3~4cm。

结构基体1的材料，为对超极化气体弛豫影响小的刚性无磁材料，优选为特氟龙、尼龙、abs。

充气袋7用来充注和密封超极化气体，充气袋7上设置有带开关的气嘴8。充气袋7套在结构基体1外部，其形状能恰当包裹结构基体1。为了保证结构基体1沉浸在适量的超极化气体中，充气袋7充气后的容量优选为结构基体1体积的1.1~1.5倍。充气袋7的材料为对超极化气体弛豫影响小的柔性无磁材料，优选为泰德拉、特氟龙。

本发明的一种用于多核磁共振系统超极化气体成像测试的综合模体可以用于多种超极化气体成像线圈测试。本例采用人体肺部成像线圈11和人体肺部负载模体12对使用方式的进行说明。

在成像测试时，首先把人体肺部成像线圈11套在人体肺部负载12模体外部，并放置于磁共振扫描床上，然后把本发明的一种用于多核磁共振系统超极化气体成像测试的综合模体放置于人体肺部负载模体12内侧空腔的中心，如图3所示。人体肺部负载模体12为椭圆环柱体或长圆环柱体，其横截面为椭圆环或长圆环，人体肺部负载模体12的内环壁和外环壁之间填充有电解质液，电解质液的成分为水、NaCl和PVP。NaCl可影响线圈的匹配状态，PVP可影响线圈的谐振频率。典型情况下，NaCl的浓度为0.4%，PVP（聚乙烯吡咯烷酮）的浓度为1.2%。把扫描床送入磁共振成像仪的磁体中心。打开充气袋7的气嘴8的开关，使用手动抽气泵抽除充气袋7中空气后，关闭气嘴8的开关。准备好扫描序列和定位选层。打开气嘴8的开关，把超极化气体充入充气袋7，并使充气袋7略膨胀后，关闭开关。运行成像扫描序列，得到结构基体1上的分辨力测试栅格4、几何畸变测试通孔5、二维层厚测试斜槽孔3的超极化气体磁共振图像。

需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。