專利名稱：利用被賦予軌道角動量的光通過直接橫向超極化進行 mri的制作方法
利用被賦予軌道角動量的光通過直接橫向超極化進行MRI本申請涉及磁共振技術。本申請?zhí)貏e適用于磁共振成像(MRI)和波譜(MRQ，并將特別參考其加以描述。常規(guī)磁共振成像(MRI)和波譜(MRS)系統(tǒng)使用強大的靜磁場，一般稱為Btl，以使質(zhì)子的自旋矢量極化，尤其是使水和其他分子的核內(nèi)部的質(zhì)子極化，由此產(chǎn)生適于成像和化學分析的信號。利用RF激勵脈沖，該系統(tǒng)使自旋矢量不對準，在它們進動到重新對準時， 亦即，共振時，它們產(chǎn)生用于成像的共振信號。不過，這種方法僅使得MRI掃描器能夠從水質(zhì)子的小部分實現(xiàn)凈極化；例如，在室溫下，1. 5特斯拉的磁場將使大約0. 0005%的質(zhì)子極化。MR系統(tǒng)然后使用在射頻(RF)頻帶中振蕩的橫向磁場，一般稱為B1，以通過將極化核旋轉(zhuǎn)得脫離與Btl場的對準來激勵它們。一旦去除B1場，受激的極化核弛豫成與Btl對準，在這樣做時，發(fā)射MR信號。共振偶極子暴露于梯度磁場以定位所得的共振弛豫信號。接收共振弛豫信號并例如將其重建成單維或多維圖像。磁共振(MR)系統(tǒng)在特性上包括RF發(fā)射機，一般是耦合到發(fā)射線圈的RF發(fā)生器， 其生成調(diào)諧到感興趣核素(nuclear species)的拉莫爾頻率的B1磁場，激勵極化的核素。 常規(guī)系統(tǒng)的缺點是現(xiàn)有技術的RF發(fā)射機不能在成像體積中實現(xiàn)均勻的激勵。被設計成實現(xiàn)給定激勵角的B1磁場實際上賦予激勵角的分布。B1場激勵的這種局限降低了最大可實現(xiàn)的信噪比(SNR)，導致生成激勵回波，這可能導致嚴重的圖像偽影。此外，B1磁場不能有效地同時激勵多個分子和核素。在大多數(shù)成像序列中，B1磁場被設計成激勵水分子中的氫質(zhì)子，這需要將Bl場調(diào)諧到特定頻率，即對于1. 5特斯拉的系統(tǒng)而言為64MHz。不過，利用大多數(shù)商用MR系統(tǒng)生成的&磁場不可能同時激勵多個原子種類，例如碳(1 )、氧Γ0)、氮(14N)和磷(31P)。此外，在常規(guī)系統(tǒng)中對多個分子和原子種類進行空間編碼是不可能的。如果在希望的成像平面之外存在多種形式的具有不同化學位移的分子種類，例如水中的1H和脂質(zhì)中的1H,它們將被錯誤地激勵。另一個問題是,B1激勵場比共振信號強很多倍，但頻譜是公共的。復雜的系統(tǒng)被用于保護共振信號接收電路，以免受B1激勵場影響。本申請?zhí)峁┝丝朔鲜鰡栴}和其他問題的新的改進型磁共振系統(tǒng)。根據(jù)一個方面，一種磁共振系統(tǒng)包括主磁體，主磁體在檢查區(qū)域中生成靜磁場~。 超極化裝置通過被賦予軌道角動量的電磁輻射直接對核自旋進行超極化。與靜磁場Btl橫斷地對核自旋進行超極化以誘發(fā)磁共振。根據(jù)另一個方面，一種用于磁共振的方法包括生成通過檢查區(qū)域的靜磁場Btl以極化偶極子，以及通過被賦予軌道角動量的電磁輻射在極化偶極子中誘發(fā)共振。一個優(yōu)點是更高的信噪比。另一個優(yōu)點是采樣速率提高。另一個優(yōu)點是改進了患者安全性。在閱讀并理解說明書后，本領域技術人員將認識到本發(fā)明的其他優(yōu)點。本發(fā)明可以實現(xiàn)為各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟的安排。附圖僅僅為了例示優(yōu)選實施例，不應被解釋為限制本發(fā)明。


圖1是包括超極化裝置的磁共振系統(tǒng)的示意圖；圖2是超極化裝置的賦予設備的實施例的示意圖；圖3是完全包含在有創(chuàng)裝置之內(nèi)的超極化裝置的一個實施例的示意圖；圖4是完全包含在有創(chuàng)裝置之內(nèi)的超極化裝置的另一實施例的示意圖；圖5是具有取向修改器的超極化裝置的另一實施例的示意圖；以及圖6是具有能選擇性移動部件的超極化裝置的另一實施例的示意圖。軌道角動量(OAM)是所有攜帶方位角相位的光的固有性質(zhì)，獨立于界定OAM所針對的軸的選擇。在與電子學上不同且隔離的系統(tǒng)(例如自由原子或分子)交互作用時，OAM 可以從光被傳遞到運動的質(zhì)心。各種試驗利用了被賦予OAM的光與物質(zhì)的交互作用，例如，光鑷、高吞吐量光通信信道、光學加密技術、光學冷卻、光子與OAM的糾纏以及分子量子數(shù)與交互光子的OAM的糾纏。因為角動量是守恒量，所以被吸收光子的OAM被整體傳遞給交互作用的分子。結果， 受影響的電子狀態(tài)到達飽和自旋態(tài)，分子關于其自身質(zhì)心的角動量增大并沿著入射光的傳播軸取向，分子的磁子進動運動也沿著入射光的傳播軸取向。這些效應使得能夠通過用承載自旋和OAM的光照射它們來使流體之內(nèi)的核超極化。對電磁(EM)場進行分析表明有EM能量流，其中第一分量沿著射束傳播的矢量行進，并且EM能量的第二分量繞著射束傳播軸旋轉(zhuǎn)。第二分量與射束傳播附近的勢矢量的角度變化成正比。這是重要的，因為旋轉(zhuǎn)能量流與“1”、OAM值和傳遞到分子的旋轉(zhuǎn)能量成正比，其中利用該旋轉(zhuǎn)能量使得光交互作用隨著OAM的值而增大。在攜帶自旋和OAM的光被分子吸收時，角動量守恒，在吸收和發(fā)射輻射期間系統(tǒng) (輻射和物質(zhì)兩者)的總角動量不變。在光子被原子吸收時，原子的所得角動量等于其初始角動量加上被吸收光子的角動量的矢量和。在光子與分子交互作用時，僅有電子的OAM直接耦合到光躍遷。不同類型的角動量通過各種交互作用，例如自旋軌道、自旋轉(zhuǎn)動、超精細、OAM旋轉(zhuǎn)等彼此耦合。光子的極化通過電子軌道經(jīng)由這些交互作用流到分子的核自旋、電子自旋和分子自旋。光子和分子之間的交互作用大小與光子的OAM成正比。結果，分子矩在被賦予了與入射光OAM含量 (content)成正比的自旋和OAM的入射光的傳播軸方向上對準。顯然，可以為任何電磁輻射賦予0ΑΜ，未必僅是可見光。所述實施例使用可見光，其與活組織的分子交互作用而無任何損傷效果；不過，也預見到在可見光譜之上或之下的光 /輻射，例如紅外線、紫外線、X射線等。在一個實施例中，使用被賦予OAM的EM光子束替代現(xiàn)有掃描器的&場。在本實施例中，將光子OAM束聚焦在期望的成像或波譜位置，使得射束傳播方向垂直于Btl場，從而在受激狀態(tài)下使核超極化。從感興趣區(qū)域去除被賦予OAM的光，并在核弛豫成與Btl場對準時發(fā)射標準的MR信號。在這樣的實施例中，僅從光學輸送系統(tǒng)可訪問的偶極子接收共振信號。參考圖1，在感興趣偶極子與磁場對準的第一實施例中，磁共振成像或波譜系統(tǒng) 10包括主磁體12，該主磁體生成通過檢查區(qū)域14的時間均勻的Btl場，例如1.5T。主磁體可以是環(huán)形或膛型磁體、C形開放磁體、其他設計的開放磁體等。與主磁體相鄰設置的梯度磁場線圈16用于沿著相對于Btl磁場的選定軸生成磁場梯度。與檢查區(qū)域相鄰設置射頻接收線圈，例如全身射頻線圈18。任選地，除了全身RF線圈18之外或作為替代，提供局部表面RF線圈18'。掃描控制器20控制梯度控制器22，該梯度控制器令梯度線圈在整個檢查區(qū)域內(nèi)施加選定的磁場梯度脈沖，這可能適于選定的磁共振成像或波譜序列。掃描控制器20還控制電磁輻射源M，該電磁輻射源令下文將更詳細描述的基于光子的超極化裝置26發(fā)射被賦予OAM的光子束以在垂直于Btl場的取向上直接對核自旋進行超極化，從而充當B1場。被賦予了 OAM的光子用于在檢查區(qū)域中激勵和操縱磁共振。掃描控制器還控制連接到全身或局部RF線圈的RF接收器28，以接收從成像區(qū)域發(fā)出的磁共振信號。掃描器控制器基于預定義的掃描序列同步超極化裝置26、梯度控制器22和讀出RF接收器觀。將從接收器觀接收的數(shù)據(jù)暫時存儲在數(shù)據(jù)緩存器30中并由磁共振數(shù)據(jù)處理器32 處理。磁共振數(shù)據(jù)處理器能夠執(zhí)行現(xiàn)有技術中已知的各種功能，包括圖像重建、磁共振波譜、導管或介入式器械定位等。重建的磁共振圖像、波譜讀數(shù)、介入式器械位置信息和其他經(jīng)處理的MR數(shù)據(jù)被顯示于圖形用戶界面34上。圖形用戶界面34還包括用戶輸入裝置，醫(yī)生能夠使用用戶輸入裝置控制掃描控制器20以選擇掃描序列和規(guī)程等。在圖示的實施例中，將超極化裝置沈?qū)崿F(xiàn)為導管44，該超極化裝置包括EM輻射源 M和用于為光子賦予OAM的賦予設備40。不過，也預見到有其他微創(chuàng)裝置，例如針、內(nèi)窺鏡、 腹窺鏡、電子丸劑等。方便地，EM輻射源位于導管外部，使用光學纖維將光子傳送到賦予設備40。在另一個實施例中，EM輻射源M設置成與賦予設備40相鄰，與導管尖端相鄰。例如，經(jīng)由股動脈將導管插入受檢者體內(nèi)并推進到感興趣區(qū)域。與~場橫斷，或基本橫斷地施加被賦予OAM的光子導致對準的偶極子達到受激狀態(tài)。在去除賦予了 OAM的光子束時， 受激偶極子進動回與Btl場對準并發(fā)射磁共振信號?？梢杂蓲呙杩刂破?0通過若干方式控制被賦予OAM的光子的發(fā)射。例如，由掃描器控制器20直接控制光源42，或者可以由掃描器控制器20控制導管遠端處的機械快門 (未示出)，以選擇性地遮擋賦予了 OAM的光子束。由外部RF線圈18、18'接收誘發(fā)的共振信號。應當指出，也預見到設置于導管遠端處的RF線圈?？梢酝ㄟ^各種方式對誘發(fā)的共振信號進行空間編碼。在一個實施例中，每次在單個體素中誘發(fā)共振并從單個體素檢測共振。在另一個實施例中，在賦予設備40外部或接近賦予設備40布置的梯度磁場線圈16被配置成對共振信號進行相位和頻率編碼。在另一個實施例中，將超極化裝置沈?qū)崿F(xiàn)為經(jīng)皮表面探頭，其承載著為光子賦予 OAM的賦予設備?？梢詮耐獠肯蜢o脈或動脈，尤其是與皮膚相鄰的靜脈或動脈，按壓表面探頭，其中它充分接近，使得被賦予OAM的光子束將穿透到血管。其他形式的EM輻射具有穿透組織的更大能力，使得血管和動脈能夠更遠離表面。流經(jīng)該裝置的血液中分子的核被超極化并在它們流經(jīng)受檢者血流時被成像。圖像能夠展示血液滲透到腦組織、動脈組織、靜脈流等中的情況。參考圖2，示出了賦予設備40。在一個實施例中，用于為光賦予OAM的賦予設備包括白光源M，其產(chǎn)生可見白光，白光被發(fā)送到擴束器50。在光束被擴展之后，使光束圓極化。線極化器52為非極化光賦予單一線極化。四分之一波片M通過將線極化光的相位偏移1/4波長使線極化光束發(fā)生圓極化。使用圓極化的光具有使電子極化的附加益處。使圓極化光通過相位全息圖，這向入射光束賦予OAM和自旋。可以將相位全息圖物理地實現(xiàn)于空間光調(diào)制器56，即硅上液晶(LCoS)面板中，或者可以將其實現(xiàn)于其他光學系統(tǒng)中，例如柱面透鏡或波片的組合，或?qū)崿F(xiàn)為靜止相位全息圖。掃描器控制器20能夠控制LCoS面板以改變掃描序列期間賦予入射光上的OAM值。通過調(diào)諧光源的譜含量和賦予入射EM輻射上的OAM的量，可以配置激勵以同時激勵多種核素，例如像水、脂肪等的分子種類，像氫、碳、氧、氮、磷等的多種原子種類以及其任意組合。也可以配置激勵，從而將不同分子或原子種類激勵到不同程度或僅激勵期望的核。調(diào)節(jié)賦予了 OAM的EM輻射，而且使用其操縱磁共振，例如誘發(fā)自旋或其他回波、使共振失相等。在相位全息圖后方放置空間濾波器58以選擇性地遮擋O階衍射光束，并允許僅有一個OAM值的光通過。由于系統(tǒng)的OAM是守恒的，因此讓整束光通過會起相反作用，因為傳遞到目標分子的凈OAM會是零。利用凹面鏡60收集具有OAM的衍射光束并利用物鏡62將其聚焦到感興趣區(qū)域(ROI)上?；蛘?，如果采用相干光，反射鏡可能不是必要的。此外，可以用替代的光波導、光學纖維等替換或補充透鏡。參考圖3，在另一個實施例中，超極化裝置沈‘完全包含在有創(chuàng)裝置70或手持式表面探頭之內(nèi)。圖示的實施例繪示了導管系統(tǒng)；不過，也預見到其他有創(chuàng)裝置，例如針、腹窺鏡、內(nèi)窺鏡、電子丸劑等。導管系統(tǒng)包括細長部分72和工作端74。導管系統(tǒng)的工作端74包括用于為光子束賦予OAM的超極化裝置沈‘。來自超極化裝置的被賦予OAM的光子遇到部分鏡反射面板76，其允許一部分光子束傳遞到第一物鏡 78。將第一物鏡78與磁體12'界定的靜磁場Btl正交取向，靜磁場用于使檢查區(qū)域14"中的選定偶極子極化。光子束的另一部分被反射到第一反射鏡80并反射到第二反射鏡82上， 在此，其然后通過第二物鏡84，其取向與第一物鏡78正交并與靜磁場Btl平行。機械快門86 用于在不需要時選擇性地遮擋正交取向的EM輻射。于是，來自第二物鏡的光子束用于增強由磁體12'界定的靜磁場Btl，而來自第一物鏡的被賦予光子充當B1磁場以選擇性地將極化的偶極子光學激勵到受激狀態(tài)。在經(jīng)由機械快門86去除正交取向的光子束時，受激偶極子進動回到與B。磁場對準并發(fā)射共振信號，共振信號被操作性連接到RF接收器觀的RF接收線圈18'檢測。參考圖4，在另一個實施例中，多個超極化裝置沈〃完全包含在有創(chuàng)裝置90或手持式表面探頭之內(nèi)。圖示的實施例繪示了導管系統(tǒng)；不過，也預見到其他有創(chuàng)裝置，例如針、 腹窺鏡、內(nèi)窺鏡、電子丸劑等。導管系統(tǒng)包括細長部分92和工作端94。導管系統(tǒng)的工作端94包括兩個彼此正交取向的超極化裝置2。'，以為光子束賦予0ΑΜ。被兩個超極化裝置沈“之一賦予了 OAM的光子通過取向與靜磁場~正交的第一物鏡96，靜磁場由磁體12"界定，用于使檢查區(qū)域14"中的選定偶極子極化。由另一超極化裝置沈“賦予OAM的光子通過取向平行于靜磁場Btl的第二物鏡98。于是，來自第二物鏡的EM輻射用于增強由磁體12 “界定的靜磁場Btl，而來自第一物鏡的EM輻射充當B1磁場以選擇性地將極化的偶極子光學激勵到受激狀態(tài)并操縱受激共振。在去除正交取向的光子束時，受激偶極子進動回到與Btl磁場對準并發(fā)射共振信號，共振信號被操作性連接到RF接收器觀的RF接收線圈18"檢測。 參考圖1，為了維持被賦予OAM的光子束相對于Btl場和/或B1場的最佳取向，由取向跟蹤單元100跟蹤被賦予EM輻射的取向。在成像流程期間，由于超極化裝置位于感興趣區(qū)域中或與感興趣區(qū)域相鄰，因此可能會將賦予設備40不適當?shù)貙实阶罴鸦蚱谕∠?。為了有效地增強?或替換Btl場或B1場，平行于相應磁場對被賦予光子進行取向。如果取向不適當，出現(xiàn)未預計的受激自旋，導致不希望有的共振，這可能影響圖像質(zhì)量。取向跟蹤單元100根據(jù)設置于賦予設備40上或密切接近賦予設備的至少一個取向跟蹤器102確定被賦予光子束的空間取向。取向跟蹤器102向取向跟蹤單元100提供反饋，反饋是賦予設備40相對于與Btl場方向重合的預定義外部坐標系的取向的特征。在成像流程之前，超極化裝置沈，更準確地說是取向跟蹤器102，被配準或校準到外部坐標系或由成像序列規(guī)定的最佳取向。還應當認識到，也預見到無框配準。一旦知道了超極化裝置沈的相對取向(R° )，就在成像流程或介入期間跟蹤它。 在特定的成像流程或介入期間，感興趣區(qū)域的位置可能會約束超極化裝置26的取向，從而不能實現(xiàn)最佳取向。設置于賦予設備40和要進行超極化的感興趣區(qū)域之間的取向修改器 104通過將被賦予光子束導引到最佳取向來補償這種失對準。取向跟蹤單元100確定實際取向和最佳取向之間的差異，即相對取向，并向取向修改器104發(fā)送信號，以導引被賦予光子，使其平行于B。B1場，或者兩者，正如具有兩個超極化裝置沈“的實施例中那樣。在一個實施例中，取向跟蹤器102向取向跟蹤單元100提供活動信號，活動信號是賦予設備40相對于預定義外部坐標系的取向特征。例如，可以由一個或多個加速度計、陀螺儀、磁強計、RF跟蹤模塊或其任何組合來生成活動信號。在另一個實施例中，取向跟蹤單元100通過監(jiān)測感興趣區(qū)域的重建圖像表示中 MRI可見的基準標記的圖案(pattern)來被動地確定取向。通過在各種視角測量圖案的尺度，例如，沿著預定義外部坐標系的軸測量，跟蹤單元100能夠確定賦予設備40的相對取向和位置，從而確定被賦予光子束的相對取向?；蛘撸∠蚋檰卧?00在各種視角測量感興趣區(qū)域重建圖像表示中超極化裝置26和/或賦予設備40的尺度，以確定被賦予光子束的相對取向。在另一個實施例中，超極化裝置沈經(jīng)皮膚提供被賦予光子束，超極化裝置或至少賦予設備40被樞軸分段的機器人臂支撐，其通過調(diào)節(jié)將超極化裝置定位成與感興趣區(qū)域相鄰。關節(jié)連接機器人臂的兩段并具有多個自由度(DOF)。每個關節(jié)都包括針對每個DOF 的編碼器，其測量旋轉(zhuǎn)或位移。在將機器人臂配準或校準到預定義的外部坐標系之后，取向跟蹤單元能夠基于來自每個關節(jié)的每個編碼器的信號確定被賦予光子束的相對取向。在確定相對取向之后，取向跟蹤單元100控制取向修改器104以根據(jù)確定的相對取向?qū)б蛐薷膹馁x予設備40發(fā)射的被賦予光子束的取向。這種取向修改器基于被賦予的電磁輻射波長，用于重定向光子束，同時保留0ΑΜ。參考圖5，在一個實施例中，取向修改器104包括能致動的反射表面，例如反射鏡等，以導引可見光譜中或附近的超極化EM輻射的發(fā)射束，例如紫外線、紅外線等?；蛘?，當 EM輻射在X射線范圍中時，使用能致動的衍射光柵替代反射表面。由非鐵磁致動器110，例如壓電電動機等提供致動?；蛘?，可以由臨床醫(yī)生通過推或拉沿介入式裝置長度行進的線來人工提供致動。在另一個實施例中，取向修改器104是導引被賦予光子束的微反射鏡陣列。該陣列包括多個懸臂微反射鏡，每個微反射鏡由壓電致動器致動?；蛘撸梢杂伸o電勢致動微反射鏡。參考圖6，在另一個實施例中，利用非含鐵致動器110，例如壓電電動機等協(xié)調(diào)地致動賦予設備40的凹面鏡60和物鏡62 (圖2)，從而導引發(fā)射的超極化束。在另一個實施例中，非含鐵致動器110相對于導管重新取向賦予設備40?？梢杂扇∠蚋櫹到y(tǒng)100通過電源線或電池向(一個或多個)致動器提供電力， 電源線沿著介入式裝置的長度行進，電池緊密接近致動器，這樣消除了電源線感應發(fā)熱的風險。可以由RF和/或梯度系統(tǒng)以感應方式對電池充電。在另一個實施例中，樞軸分段的機器人臂修改至少賦予設備40的空間取向以改變被賦予光子束的空間取向。每個關節(jié)包括非鐵磁伺服器，伺服器能夠選擇性地旋轉(zhuǎn)或移動每段，同時每個編碼器監(jiān)測對應段的位置。在另一個實施例中，調(diào)節(jié)掃描序列的參數(shù)，例如翻轉(zhuǎn)角等，以補償被賦予光子束的非零的相對取向。翻轉(zhuǎn)角是A激勵脈沖產(chǎn)生的凈磁化矢量相對于Btl靜磁場的旋轉(zhuǎn)。在一種MR掃描序列中，翻轉(zhuǎn)角為90°，以激勵與B1場橫斷的極化核。在掃描序列規(guī)定賦予OAM 的光子束平行于Btl場的范例中，如果光子束的相對取向大于零，那么凈磁化會導致橫向。為了與B1場正交地旋轉(zhuǎn)超極化核，基于光子束的相對取向增大或減小翻轉(zhuǎn)角。例如，如果相對取向角為-6°，那么經(jīng)調(diào)節(jié)的翻轉(zhuǎn)角為96° ；如果相對取向角為+8°，那么所得的經(jīng)調(diào)節(jié)的翻轉(zhuǎn)角為82°。掃描器控制器20接收被賦予光子束的相對取向并相應地調(diào)節(jié)所規(guī)定的成像序列的翻轉(zhuǎn)角。這種布置的優(yōu)點能夠通過減少B1磁化場的持續(xù)時間減少掃描時間并減少來自患者的電感負載。在另一個實施例中，圖形用戶界面34顯示表征被賦予光子束的相對取向的指示符。臨床醫(yī)生能夠通過操縱裝置來人工調(diào)節(jié)超極化裝置26、26' ,26"的取向。在感興趣區(qū)域容易接近且超極化裝置在感興趣區(qū)域中或附近有大運動范圍的流程中，臨床醫(yī)生可以選擇手工操縱相對取向?；蛘?，超極化裝置可以不包括取向修改器104，并為臨床醫(yī)生以可見方式顯示關于相對取向的反饋。這種布置可以減少制造成本和復雜性。已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀并理解說明書之后可能想到修改和變更。應當將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們在權利要求書或其等價要件的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種磁共振系統(tǒng)(10)，包括主磁體(12，12'，12〃)，其在檢查區(qū)域(14，14'，14〃)中生成靜磁場Btl以極化偶極子；以及超極化裝置06，沈‘,26")，其通過被賦予軌道角動量(OAM)的電磁(EM)輻射直接對核自旋進行超極化，所述超極化裝置相對于所述靜磁場Btl對核自旋進行超極化。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁共振系統(tǒng)，其中，將經(jīng)超極化的EM輻射引導得偏離、優(yōu)選正交于所述Btl場，使得被賦予OAM的EM輻射用于激勵和/或操縱磁共振。
3.根據(jù)權利要求1和2中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述超極化裝置被配置成同時激勵多種不同核素。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，還包括RF系統(tǒng)(18，18'，18〃)，所述RF系統(tǒng)生成橫向磁場B1以在所述檢查區(qū)域(14，14'， 14")中誘發(fā)和操縱磁共振信號；和/或所述RF系統(tǒng)從所述檢查區(qū)域接收所誘發(fā)的磁共振信號。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述檢查區(qū)域(14，14'， 14")在活體內(nèi)，并且所述磁共振系統(tǒng)還包括能夠插入患者體內(nèi)的介入式裝置(44，70，90)，所述介入式裝置被配置成將所述超極化裝置Q6J6' ,26")定位成與活體內(nèi)的所述檢查區(qū)域相鄰。
6.根據(jù)權利要求1-5中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，還包括經(jīng)皮表面探頭，其從所述超極化裝置06，沈‘,26")輸出被賦予OAM的光以穿透患者的組織。
7.根據(jù)權利要求4-6中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，還包括在空間上對所誘發(fā)的磁共振信號編碼的梯度磁場系統(tǒng)(16,2 ；以及掃描器控制器00)，其同步所述超極化裝置06二6' ,26" )、1^系統(tǒng)(18，18'，18〃， 28)和梯度磁場系統(tǒng)(16，22)以執(zhí)行預定義的掃描序列。
8.根據(jù)權利要求1-7中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，還包括第二超極化裝置,26")，其通過偏離、優(yōu)選正交于所述第一超極化裝置06， 26' ,26")的OAM直接對核自旋進行超極化。
9.根據(jù)權利要求1-8中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，還包括取向跟蹤系統(tǒng)(100)，其確定被賦予OAM的EM輻射相對于預定義的外部坐標系的空間取向。
10.根據(jù)權利要求9所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述取向跟蹤系統(tǒng)(100)包括至少一個取向修改器(104)，其根據(jù)相對于所述預定義的外部坐標系的期望取向，調(diào)節(jié)被賦予OAM的EM輻射的空間取向而不改變所賦予的0ΑΜ。
11.根據(jù)權利要求10所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述取向修改器(104)包括如下中的至少一項能選擇性移動的反射鏡；能選擇性移動的衍射光柵；能選擇性移動的物鏡；能控的微反射鏡陣列；以及樞軸分段的機器人臂。
12.根據(jù)權利要求9-11中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，其中，取向跟蹤單元(100)被配置成控制所述取向修改器以基于檢測到的所述超極化裝置06J6' ,26")相對于所述預定義的外部坐標系的取向?qū)⒈毁x予OAM的EM輻射引導到所述期望取向。
13.根據(jù)權利要求9-12中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述掃描器控制器00) 被配置成基于檢測到的所述超極化裝置06J6' ,26")的取向控制預定義的掃描序列中的至少一個參數(shù)。
14.根據(jù)權利要求1-13中的任一項所述的磁共振系統(tǒng)，其中，所述超極化裝置包括 EM輻射源04)，其提供要被賦予OAM的EM輻射，例如可見光、紫外線、紅外線、χ射線等；以及賦予設備GO)，其為所述EM輻射賦予OAM并將被賦予光引導到要超極化的感興趣區(qū)域。
15.一種用于磁共振的方法，包括生成通過檢查區(qū)域(14，14'，14〃)的靜磁場(Btl),以極化偶極子；以及通過被賦予軌道角動量(OAM)的電磁(EM)輻射相對于所述靜磁場Btl直接對核自旋進行超極化。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中，角度上偏離、優(yōu)選正交于所述靜磁場地將被賦予OAM的EM輻射引入感興趣區(qū)域，以誘發(fā)和/或操縱磁共振。
17.根據(jù)權利要求15和16中的任一項所述的方法，還包括 控制所述EM輻射的譜含量和/或給予所述EM輻射上的OAM的量，例如，以同時在多種不同核素中激勵共振。
18.根據(jù)權利要求15-17中的任一項所述的方法，還包括跟蹤被賦予OAM的EM輻射相對于預定義的外部坐標系的空間取向。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括如下中的至少一項根據(jù)相對于所述預定義的外部坐標系的期望取向修改被賦予OAM的EM輻射的空間取向而不改變所述0ΑΜ;以及基于檢測到的所述超極化裝置06J6' ,26")的取向調(diào)節(jié)誘發(fā)磁共振信號的磁共振序列和處理所誘發(fā)的磁共振信號中的至少一個。
20.一種超極化裝置06，洸',26")，包括:電磁(EM)輻射源04)，其提供要賦予OAM的EM輻射，例如光或χ射線； 賦予設備GO)，其為所述EM輻射賦予OAM并將被賦予OAM的EM輻射引導到要超極化的感興趣區(qū)域；取向跟蹤系統(tǒng)，其確定所引導的被賦予光相對于預定義的外部坐標系的空間取向；以及如下中的至少一項機械設備，其調(diào)節(jié)引導被賦予OAM的EM輻射所在的方向，處理器，其調(diào)節(jié)磁共振序列和處理所述共振序列生成的共振數(shù)據(jù)中的至少一個。
全文摘要
一種磁共振系統(tǒng)包括主磁體(12，12′，12″)，其在檢查區(qū)域(14，14′，14″)中生成靜磁場B0。超極化裝置(26，26′，26″)通過被賦予軌道角動量的電磁輻射與靜磁場B0橫斷地直接對核自旋進行超極化以誘發(fā)磁共振。超極化裝置包括取向跟蹤單元(100)，其確定被賦予光子束相對于預定義外部坐標系的取向。取向修改器(104)根據(jù)所確定的相對取向?qū)⒈毁x予光子束的取向調(diào)節(jié)到最佳取向。
文檔編號G01R33/54GK102472715SQ201080035317
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權日2009年8月11日
發(fā)明者D·埃爾戈特, R·阿爾布 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司