一种核磁共振校准用水模灌装液及其制备方法
阅读说明：本技术 一种核磁共振校准用水模灌装液及其制备方法 (Water mold filling liquid for nuclear magnetic resonance calibration and preparation method thereof ) 是由 刘人生 于 2021-01-04 设计创作，主要内容包括：本申请涉及磁共振技术领域,具体公开了一种核磁共振校准用水模灌装液及其制备方法。灌装液包括氯化钠、硫酸镍、硫酸铜、防腐剂、去离子水；其制备方法为：步骤一、在去离子水中缓慢加入氯化钠,搅拌至全部溶解,随后加入硫酸镍、硫酸铜和防腐剂,即得预混液；步骤二、将预混液利用高温蒸汽设备灭菌,控制压力为104 kPa-135kPa,温度为120℃-130℃,灭菌时间为15min-30min,即得水模灌装液。本申请利用硫酸镍、硫酸铜和氯化镍降低灌装液体系的介电常数,从而可以调高灌装液体系的电导率,使灌装液的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频,偏差较小,核磁共振校准的准确性提高。(The application relates to the technical field of magnetic resonance, and particularly discloses a water model filling liquid for nuclear magnetic resonance calibration and a preparation method thereof. The filling liquid comprises sodium chloride, nickel sulfate, copper sulfate, preservative and deionized water; the preparation method comprises the following steps: step one, slowly adding sodium chloride into deionized water, stirring until the sodium chloride is completely dissolved, and then adding nickel sulfate, copper sulfate and a preservative to obtain a premixed solution; and step two, sterilizing the premixed liquid by using high-temperature steam equipment, controlling the pressure to be 104-135 kPa, the temperature to be 120-130 ℃, and sterilizing for 15-30 min to obtain the water mold filling liquid. The method utilizes nickel sulfate, copper sulfate and nickel chloride to reduce the dielectric constant of the filling liquid system, so that the conductivity of the filling liquid system can be increased, the conductivity and the radio frequency of the filling liquid are close to those of human tissue fluid, the deviation is small, and the accuracy of nuclear magnetic resonance calibration is improved.)
技术领域
本申请涉及磁共振技术领域，更具体地说，它涉及一种核磁共振校准用水模灌装液及其制备方法。
背景技术
核磁共振成像是利用水的长T2特性，体内静态或缓慢流动的液体的T2值远远大于其他组织，采用T2权重很重的重T2序列，其他组织的横向磁化矢量几乎完全衰减，信号强度很低，甚至几乎没有信号，而水仍保持较大的横向磁化矢量，使含水器官显影。
在实际成像过程中，核磁共振系统的静磁场不是绝对均匀，且由于人体的进入，人体组织的不同磁化率进一步使得静磁场不均匀，导致人体内各质子的进动频率不尽相同。因此，在进行核磁共振扫描时需要将磁共振系统的中心频率校准到合适值，以保证获得质量高的磁共振图像。
采用该灌装有人体组织液模拟液的水模代替人体，进行频率校准，由于水模内灌装的模拟液与人体组织液的电导率和射频值偏差较大。核磁共振过程中，磁共振系统的中心频率与实际人体组织扫描时的最佳中心频率有偏差，导致扫描人体的磁共振图像不准确。
发明内容
为了提高水模的校准准确度，提高核磁共振的成像准确度，本申请提供一种核磁共振校准用水模灌装液及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种核磁共振校准用水模灌装液，采用如下的技术方案：
一种核磁共振校准用水模灌装液，包括以下重量份数的原料：
氯化钠：48份-58份；
硫酸镍：2.7份-4.2份；
硫酸铜：1.6份-2.4份；
防腐剂：1.5份-2.6份；
去离子水：1000份。
通过采用上述技术方案，水的介电常数高且电导率较低，利用硫酸镍、硫酸铜和氯化镍降低灌装液体系的介电常数，介电常数的虚部增大，绝缘性能降低，从而可以调高灌装液体系的电导率，使灌装液的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频，偏差较小，核磁共振校准的准确性提高；其中，硫酸铜和防腐剂同样具有抑菌效果，可以防止灌装液的成分发生变化，延长使用周期，保证灌装液体系的电导率和射频稳定性。
优选的，所述防腐剂为山梨酸钾。
通过采用上述技术方案，山梨酸钾可以有效抑制霉菌、好氧性细菌、葡萄球菌等微生物的繁殖，具备杀菌、抗菌功能，可以提高灌装液的防腐性能，延长使用周期，避免灌装液内成分发生变质而改变灌装液成分，保证灌装液电导率和射频的稳定性。
优选的，所述原料组分还包括重量份数为35份-57份的蔗糖和24份-41份的羟乙基纤维素，所述蔗糖的纯度大于98％。
通过采用上述技术方案，采用蔗糖降低灌装液体系的介电常数，且蔗糖调节体系介电常数的波动缓慢且稳定，防止调整过程中灌装液体系的电导率与人体组织液的电导率偏差过大，由于蔗糖在高温条件下的稳定性较高，不易碳化，蔗糖不属于微生物直接吸收利用的能源，可以减少微生物的污染，使灌装液内的物质成分稳定，提高核磁共振的校准精确度，羟乙基纤维素可以降低蔗糖在灌装液体系中的饱和度，提高溶解度。
优选的，所述蔗糖和羟乙基纤维素的质量比为5:3。
通过采用上述技术方案，调整蔗糖和羟乙基纤维的质量比值为5:3，使蔗糖的溶解性提高，蔗糖可以精准调节灌装液体系的介电常数，使灌装液体系的电导率和射频值可以贴合人体组织液的电导率和射频值，提高核磁共振检测的精准度。
优选的，所述原料组分还包括重量份数为26份-43份的二亚甲乙二醇丁基醚。
通过采用上述技术方案，在灌装液中添加二亚甲乙二醇丁基醚，可以调整灌装液体系的电导率和射频，使灌装液体系的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频值，降低偏差，提高核磁共振扫描图像的准确性。
优选的，灌装液包括以下重量份数的原料：
氯化钠：48份；
硫酸镍：4.2份；
硫酸铜：2.1份；
山梨酸钾：2.2份；
二亚甲乙二醇丁基醚：43份
蔗糖：50份；
羟乙基纤维素：30份；
去离子水：1000份；
其中，所述蔗糖的纯度大于98％。
通过采用上述技术方案，该方案获得的灌装液中介电常数最大限度接近人体组织液的介电常数，该灌装液的电导率和射频值与人体组织液的电导率和射频值偏差较小，可以提高核磁共振校准的精确度。
第二方面，本申请提供一种核磁共振校准用水模灌装液的制备方法，采用如下的技术方案：
一种核磁共振校准用水模灌装液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在去离子水中缓慢加入氯化钠，搅拌至全部溶解，随后加入硫酸镍、硫酸铜和防腐剂混合搅拌均匀，用漏勺刮除液体表面的白色泡沫，即得预混液；
步骤二、将预混液利用高温蒸汽设备灭菌，控制压力为104kPa-135kPa，温度为120℃-130℃，灭菌时间为15min-30min，即得水模灌装液。
通过采用上述技术方案，预先将氯化钠溶解在去离子水中，可以提高氯化钠的溶解度，随后将灌装液的其他组分与去离子水混合成溶液，在高温条件下杀菌，取出灌装液体系中的微生物，避免微生物在灌装液中繁殖代谢，而改变灌装液的成分，提高水模的使用周期及其电导率和射频值的稳定性。
优选的，在所述步骤一中，原料组分还添加有重量份数为35份-57份的蔗糖和24份-41份的羟乙基纤维素，所述蔗糖和羟乙基纤维素与硫酸镍、硫酸铜、防腐剂同步加入。
通过采用上述技术方案，羟乙基纤维素可以降低蔗糖在灌装液体系中的饱和度，提高溶解度，采用蔗糖降低灌装液体系的介电常数，且蔗糖调节体系介电常数的波动缓慢且稳定，防止调整过程中灌装液体系的电导率与人体组织液的电导率偏差过大，提高核磁共振校准的准确度。
优选的，在所述步骤一中，原料组分还添加有重量份数为26份-43份的二亚甲乙二醇丁基醚，所述二亚甲乙二醇丁基醚与硫酸镍、硫酸铜、防腐剂同步加入。
通过采用上述技术方案，二亚甲乙二醇丁基醚可以调整灌装液体系的电导率和射频，降低偏差，进一步提高核磁共振扫描图像的准确性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、水的介电常数高且电导率较低，利用硫酸镍、硫酸铜和氯化镍降低灌装液体系的介电常数，介电常数的虚部增大，绝缘性能降低，从而可以调高灌装液体系的电导率，使灌装液的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频，偏差较小，核磁共振校准的准确性提高；其中，硫酸铜和防腐剂同样具有抑菌效果，可以防止灌装液的成分发生变化，延长使用周期，保证灌装液体系的电导率和射频稳定性。
2、采用蔗糖降低灌装液体系的介电常数，且蔗糖调节体系介电常数的波动缓慢且稳定，防止调整过程中灌装液体系的电导率与人体组织液的电导率偏差过大，由于蔗糖在高温条件下的稳定性较高，不易碳化，蔗糖不属于微生物直接吸收利用的能源，可以减少微生物的污染，使灌装液内的物质成分稳定，提高核磁共振的校准精确度，羟乙基纤维素可以降低蔗糖在灌装液体系中的饱和度，提高溶解度。
3、预先将氯化钠溶解在去离子水中，可以提高氯化钠的溶解度，随后将灌装液的其他组分与去离子水混合成溶液，在高温条件下杀菌，取出灌装液体系中的微生物，避免微生物在灌装液中繁殖代谢，而改变灌装液的成分，提高水模的使用周期及其电导率和射频值的稳定性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下为实施例中原料的来源和型号：
硫酸镍采用河南铭之鑫化工产品有限公司售卖的硫酸镍；
硫酸铜采用河南铭之鑫化工产品有限公司售卖的硫酸铜；
硫酸铁采用河南铭之鑫化工产品有限公司售卖的硫酸铁；
卡松采用济南九尚新材料科技有限公司售卖的卡松；
亚硫酸钠采用山东奥创化工有限公司售卖的亚硫酸钠；
肉桂酸钾采用武汉聚灿生物科技有限公司售卖的肉桂酸钾；
羟乙基纤维素采用郑州裕和食品添加剂有限公司售卖的羟乙基纤维素；
二亚甲乙二醇丁基醚采用张家港保税区泛亚国际贸易有限公司售卖的二亚甲乙二醇丁基醚。
实施例
实施例1-3
一种核磁共振校准用水模灌装液，由以下步骤制备而成：
步骤一、将氯化钠缓慢加入去离子水中，搅拌至完全溶解，随后加入硫酸镍、硫酸铜和防腐剂混合搅拌均匀，用漏勺刮除液体表面的白色泡沫，即得预混液，其中，去离子水的电阻大于或等于16M欧姆；
步骤二、将预混液利用高温蒸汽设备灭菌，控制压力在表1所示的压力值条件下，控制温度在表1所示的温度值条件下，控制灭菌时间在表1所示的条件下，即得水模灌装液。
表1-实施例1-3中各组分、含量及工艺参数
实施例4
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，肉桂酸钾采用山梨酸钾替代。
实施例5
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，在步骤一中，原料组分还添加有重量份数为35g的蔗糖和24g的羟乙基纤维素，蔗糖的纯度大于98％，蔗糖和羟乙基纤维素和硫酸镍、硫酸铜、肉桂酸钾同步加入。
实施例6
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，在步骤一中，原料组分还添加有重量份数为57g的蔗糖和41g的羟乙基纤维素，蔗糖的纯度大于98％，蔗糖和羟乙基纤维素和硫酸镍、硫酸铜、肉桂酸钾同步加入。
实施例7
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，在步骤一中，原料组分还添加有重量份数为26g的二亚甲乙二醇丁基醚，二亚甲乙二醇丁基醚与硫酸镍、硫酸铜、防腐剂同步加入。
实施例8
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，在步骤一中，原料组分还添加有重量份数为43g的二亚甲乙二醇丁基醚，二亚甲乙二醇丁基醚与硫酸镍、硫酸铜、防腐剂同步加入。
实施例9
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，在步骤一中，原料组分还添加有重量份数为57g的蔗糖、41g的羟乙基纤维素和43g的二亚甲乙二醇丁基醚，蔗糖的纯度大于98％，蔗糖、羟乙基纤维素和二亚甲乙二醇丁基醚与硫酸镍、硫酸铜、肉桂酸钾同步加入。
实施例10
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例6的区别在于，蔗糖含量为40g，羟乙基纤维素含量为24g，蔗糖与羟乙基纤维素的质量比为5:3。
实施例11
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例6的区别在于，蔗糖含量为50g，羟乙基纤维素含量为30g，蔗糖与羟乙基纤维素的质量比为5:3。
实施例12
一种核磁共振校准用水模灌装液，由以下步骤制备而成：
步骤一、将48g氯化钠缓慢加入1000g去离子水中，搅拌至完全溶解，随后加入50g蔗糖、30g羟乙基纤维素、4.2g硫酸镍、2.1g硫酸铜、2.2g山梨酸钾和43g二亚甲乙二醇丁基醚混合搅拌均匀，利用漏勺将液体表面的白色泡沫除去，即得预混液，其中，去离子水的电阻大于或等于16M欧姆，蔗糖的纯度大于98％；
步骤二、将预混液利用高温蒸汽设备灭菌，控制压力为135kPa，控制温度为130℃，控制灭菌时间为25min，即得水模灌装液。
对比例
对比例1
一种核磁共振校准用水模灌装液，由以下步骤制备而成：将1000g去离子水和75g氯化钠搅拌混合均匀，即得水模灌装液。
对比例2
一种核磁共振校准用水模灌装液，与实施例3的区别在于，硫酸镍和硫酸铜均采用硫酸铁替代。
性能检测试验
根据国际标准“IEC62209-2”规定，人体组织液的模拟液导电性能和射频信号应尽可能接近人体组织液的导电性能和射频信号，偏差须控制在标准值的±5％范围内；
采集50组新鲜人体血液样品，控制样品溶液的温度在22±2℃以内，利用电导率仪器在5.4GHz的频率下检测电导率，求算电导率平均值，即为标准电导率；利用矢量分析仪检测射频，求算射频平均值，即为标准射频值，制备获得人体组织液样品；
电导率的测试：采用实施例1-12和对比例1-2的方法制备水模灌装液样品，静置过夜使液体稳定，控制样品溶液的温度在22±2℃以内，利用电导率仪器在5.4GHz的频率下检测实施例1-12、对比例1-2样品的电导率，试验结果如表2所示；
电导率偏差(％)的计算公式为：电导率偏差＝(灌装液电导率-标准电导率)/标准电导率×100，计算结果如表2所示；
射频的测试：采用实施例1-12和对比例1-2的方法制备水模灌装液样品，静置过夜使液体稳定，控制样品溶液的温度在22±2℃以内，利用矢量分析仪检测实施例1-12、对比例1-2样品的射频(dB)，试验结果如表2所示；
射频偏差(％)的计算公式为：射频偏差＝(灌装液射频-标准射频值)/标准射频值×100，计算结果如表2所示。
表2-实施例1-12和对比例1的试验数据汇总
检测项目
电导率
电导率偏差(％)
射频(dB)
射频偏差(％)
实施例1
4.97
3.11
66.8
2.45
实施例2
4.68
-2.90
66.4
1.84
实施例3
4.72
-2.07
66.3
1.69
实施例4
4.73
-1.87
66.1
1.38
实施例5
4.76
-1.24
65.8
0.92
实施例6
4.77
-1.04
65.7
0.77
实施例7
4.75
-1.45
65.9
1.07
实施例8
4.76
-1.24
65.8
0.92
实施例9
4.78
-0.83
65.5
0.46
实施例10
4.78
-0.83
65.5
0.46
实施例11
4.79
-0.62
65.5
0.46
实施例12
4.81
-0.21
65.3
0.15
对比例1
5.23
8.51
61.8
-5.21
对比例2
4.56
-5.39
68.5
5.06
人体组织液标准样品
4.82
——
65.2
——
根据表2中实施例3和对比例1-2的试验数据结果对比可知，水的介电常数高且电导率较低，利用硫酸镍、硫酸铜和氯化镍降低灌装液体系的介电常数，介电常数的虚部增大，绝缘性能降低，从而可以调高灌装液体系的电导率，使灌装液的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频，偏差较小，核磁共振校准的准确性提高。
根据表2中实施例3-4的试验数据对比可知，山梨酸钾可以有效抑制霉菌、好氧性细菌、葡萄球菌等微生物的繁殖，具备杀菌、抗菌功能，可以提高灌装液的防腐性能，延长使用周期，避免灌装液内成分发生变质而改变灌装液成分，保证灌装液电导率和射频的稳定性。
根据表2中实施例3、5-6的试验数据对比可知，采用蔗糖降低灌装液体系的介电常数，且蔗糖调节体系介电常数的波动缓慢且稳定，防止调整过程中灌装液体系的电导率与人体组织液的电导率偏差过大，由于蔗糖在高温条件下的稳定性较高，不易碳化，且蔗糖不属于微生物直接吸收利用的能源，减少微生物的污染，使灌装液内的物质成分稳定，提高核磁共振的校准精确度，羟乙基纤维素可以降低蔗糖在灌装液体系中的饱和度，提高溶解度。
根据表2中实施例3、7-8的试验数据对比可知，通过在灌装液中添加二亚甲乙二醇丁基醚，可以调整灌装液体系的电导率和射频，使灌装液体系的电导率和射频贴近人体组织液的电导率和射频值，降低偏差，提高核磁共振扫描图像的准确性。
根据表2中实施例6、10-11的试验数据对比可知，通过调整蔗糖和羟乙基纤维的质量比值为5:3，使蔗糖的溶解性提高，蔗糖可以精准调节灌装液体系的介电常数，使灌装液体系的电导率和射频值可以贴合人体组织液的电导率和射频值，提高核磁共振检测的精准度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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