本發(fā)明屬于核磁共振檢測領域，涉及一種基于單邊核磁共振傳感設備檢測皮膚燒傷深度的方法。

背景技術：

近年來便攜式單邊核磁共振技術在食品分析和質量控制、材料科學、地球物理等領域得到廣泛應用。其結構開放、體積較小、便于移動，能夠在任意位置從任意角度對物體進行無損檢測，同時采用永磁體提供主磁場，價格低廉、能耗較低，再加上其可以提供傳統(tǒng)核磁共振所給予的包括弛豫時間T1、T2成像、擴散系數D，甚至是化學位移等諸多信息。皮膚燒傷是一種常見病癥，而目前針對皮膚燒傷程度的判斷以及燒傷后皮膚康復情況的診斷，還沒有良好的檢測設備和方法，主要通過醫(yī)生的主觀判斷及患者切身感受，這種方法較為粗略、主觀，容易造成燒傷深度的誤判和采用錯誤的治療方案。現有的醫(yī)療診斷方法如計算機斷層成像(CT)、磁共振成像(MRI)等，雖可以對人體皮膚進行成像，但是體積較大，難以進行臨床實時監(jiān)護與測量。因此臨床上迫切需要一種量化的、準確的方法來判斷燒傷患者的燒傷深度和恢復程度，以準確制定治療和康復方案。而單邊磁體體積小，重量輕，便于攜帶。本專利提出基于低場單邊核磁共振設備和步進電機檢測不同層皮膚燒傷深度的方法，直接用永磁體構建主磁場，并配有射頻線圈和梯度線圈，實現信號的測量和淺層皮膚成像。通過得到的磁共振信號的測量到皮膚縱向弛豫時間T1、橫向弛豫時間T2以及擴散系數D的差別可實現皮膚燒傷深度的檢測。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種使用低場單邊核磁共振設備和步進電機檢測不同層皮膚燒傷深度的方法，皮膚由角質層、表皮、真皮、皮下組織構成，它們的厚度各不相同，縱向弛豫時間T1、橫向弛豫時間T2也各不相同。通過步進電機實現皮膚的分層檢測，使用雙相位編碼的方式來實現磁共振信號的空間編碼，測量到信號的特征值差異來檢測皮膚燒傷深度。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于單邊核磁共振傳感設備檢測皮膚燒傷深度的方法，利用單邊永磁體結構產生靜態(tài)磁場；利用射頻線圈產生與主磁場正交的激勵射頻磁場，并檢測設置于單邊永磁體結構上側的被測樣品所產生的回波信號；梯度線圈用于產生圖像空間編碼的現行梯度磁場；在獲得層面成像后通過二維傅里葉逆變換得到層面的圖像，最后通過步進電機調節(jié)總行程內的任意高度實現對皮膚的分層檢測。

進一步的，將所述單邊磁體封閉起來，構成磁體表面，定義垂直于表面的方向為y軸，主磁場B0在y軸方向有單調的衰減，形成較大的梯度，將該靜態(tài)磁場梯度作為選層梯度場；在非均勻場MRI中，該選層梯度場不僅較大，還不能反向，在離開表面一定距離且平行于該表面很薄層面內，沿y軸梯度是線性的，而在xoz平面B0變化不顯著，可看做均勻場，通過射頻線圈施加90°脈沖使得磁化矢量向xoz平面翻轉。

進一步的，磁體表面有x和z方向的二維梯度線圈對二維平面進行空間編碼，根據相位與層面位置一一對應的關系，得到與層面各個體素相對應的信號的強度，根據層面各體素信號強度決定像素的灰度，實現待測皮膚的層面成像。

進一步的，采用CPMG序列解決沿y軸的靜磁場梯度產生的信號衰減以及低信噪比問題，該序列使用一系列180°重聚焦脈沖可以不斷把信號恢復出來，以起到累加平均的作用。

進一步的，采用雙相位編碼，對于每個相位編碼，采用N個180°脈沖，得到N個回波，再把所有N個回波峰值加在一起，相當于以N次激發(fā)來提高信噪比。

進一步的，所述步進電機的精度為50mm，總行程為30mm。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的核磁共振傳感設備，其用于形成主磁場的磁體采用單邊磁體的結構，單邊磁體具備體積小，重量輕，成本低，便于移動，可進行臨床實時監(jiān)護等優(yōu)點。本發(fā)明提供的這種基于單邊磁體的脈沖序列用于單邊核磁共振成像，充分利用了單邊磁體的靜磁場存在縱向梯度的特點，減少了射頻能量的損耗。與此同時，通過累加的方法克服了低信噪比的情況，使用一系列180°重聚焦脈沖不斷將信號恢復出來，以起到累加平均的作用，信號經過疊加和平均后可提高信噪比。使用該序列后，信號衰減的速度明顯降低。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發(fā)明進行核磁共振檢測時的步進平臺正視圖；

圖2為本發(fā)明進行核磁共振檢測時的步進平臺俯視圖；

圖3為本發(fā)明靜態(tài)磁場的Y軸梯度磁場；

圖4為本發(fā)明實施例提供的脈沖序列；

圖5為本發(fā)明實施例提供的脈沖序列的程序框圖；

圖6為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和燒傷皮膚不同深度上T2的對比圖；

圖7為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和燒傷皮膚不同深度上T1的對比圖；

圖8為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和淺度燒傷皮膚成像的對比圖；

圖9為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和深度燒傷皮膚成像的對比圖；

其中，1-單邊永磁體結構；2-步進電機；3-淺度燒傷皮膚；4-正常皮膚；5-深度燒傷皮膚。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

圖1為本發(fā)明進行核磁共振檢測時的步進平臺正視圖，參照圖1，主要包括了單邊永磁體結構和步進電機，利用單邊永磁體結構產生靜態(tài)磁場；利用射頻線圈產生與主磁場正交的激勵射頻磁場，并檢測設置于單邊永磁體結構上側的被測樣品所產生的回波信號；梯度線圈用于產生圖像空間編碼的現行梯度磁場；在獲得層面成像后通過二維傅里葉逆變換得到層面的圖像，最后通過步進電機調節(jié)總行程內的任意高度實現對皮膚的分層檢測。由于皮膚由表皮(角質層，厚度約10μm、含水量30％；表皮下層，厚度約100μm、含水量70％)、真皮層(厚度約1000-4000μm，含水量70％)和皮下脂肪構成，通常采用三度四分法對燒傷深度進行判斷。本發(fā)明進行核磁共振檢測時的步進平臺俯視圖，中間是單邊磁共振設備的敏感體積，在該表面放置樣品，即正常皮膚和不同燒傷程度的皮膚，包括手臂手掌小腿腳踝等。步進電機的精度為50μm，總行程為30mm。該步進平臺可以實現啟動、停止、單步上升、單步下降、升到頂、降到底、升到任意設定總行程內的某一高度。這樣便于對皮膚不同的層面進行測量。每次步進可以進行一次測量，得到不同層面的磁共振信號，可以很好的實現皮膚的分層成像，成功的區(qū)別真皮層表皮層。

將所述單邊磁體封閉起來，構成磁體表面，定義垂直于表面的方向為y軸，主磁場B0在y軸方向有單調的衰減，形成較大的梯度，將該靜磁場梯度作為選層梯度場；在非均勻場MRI中，該選層梯度場不僅較大，還不能反向，在離開表面一定距離且平行于該表面很薄層面內，沿y軸梯度是線性的，而在xoz平面B0變化不顯著，可看做均勻場，通過射頻線圈施加90°脈沖使得磁化矢量向xoz平面翻轉。

磁體表面有x和z方向的二維梯度線圈對二維平面進行空間編碼，根據相位與層面位置一一對應的關系，得到與層面各個體素相對應的信號的強度，根據層面各體素信號強度決定像素的灰度，實現待測皮膚的層面成像。進而通過傅里葉逆變換得到層面的圖像。

由于背景場始終存在沿y軸的靜磁場梯度，造成信號的衰減迅速以及很低的信噪比。盡管外磁場不均勻性將引起較大的相散，造成弛豫衰減很快，但這些相散是可逆的，通過180°重聚焦脈沖可對相散進行補償而恢復自旋相干，繼而產生一個回波。如果采用梯度回波序列，可控的梯度脈沖無法彌補靜磁場梯度引起的相位相干損失。因此只能采用SE序列。累加是解決低信噪比的基本辦法。綜上所述，只有采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)序列。因為該序列使用一系列180°重聚焦脈沖可以不斷把信號恢復出來，以起到累加平均的作用。

由于縱向的靜磁場梯度始終存在，層面厚度方向有很寬的頻率成分，回波信號的持續(xù)時間很短，無法進行水平方向的頻率編碼，只能用作雙相位編碼。對于每個相位編碼，若采用N個180°脈沖，得到N個回波，那么就把所有N個回波峰值加在一起，相當于以N次激發(fā)來提高信噪比。

圖3為本發(fā)明靜態(tài)磁場的Y軸梯度磁場；參照圖3，本發(fā)明充分利用了該梯度磁場的存在，將該梯度磁場作為選層梯度場，設計了一種基于單邊核磁共振的傳感器的脈沖序列，該序列包括編碼周期和信號檢測周期。首先使用90°脈沖使得宏觀磁向量倒向xoz平面。再用梯度線圈對其進行雙相位編碼。使用一連串180°脈沖進行重聚焦，得到回波信號。在改變180°脈沖方向后，重復以上過程，再得到得到回波信號。根據這些信號的特征值縱向弛豫時間T1、橫向弛豫時間T2以及擴散系數D等，區(qū)別不同層的皮膚。

圖4為本發(fā)明實施例提供的脈沖序列，不再自己添加選層梯度場，而是使用單邊磁體的自然梯度作為選層梯度。摒棄了傳統(tǒng)的頻率編碼，而是在兩個不同的軸上采用梯度線圈進行雙相位編碼，使得層面上體素的相位兩兩不同。最后檢測得到磁共振信號，該信號的特性值可以真實的反應不同層皮膚的燒傷程度。

圖5為本發(fā)明實施例提供的脈沖序列的程序框圖；該方法的主要步驟為：90°脈沖；梯度編碼；一連串的180°脈沖；改變180°脈沖方向后進行重復；得到磁共振信號。

圖6是本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和燒傷皮膚不同深度上T2的對比圖。

圖7為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和燒傷皮膚不同深度上T1的對比圖。

可以從縱向弛豫時間T1、橫向弛豫時間T2值來區(qū)分正常皮膚、淺度燒傷皮膚和深度燒傷皮膚。

圖8為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和淺度燒傷皮膚成像的對比圖。

圖9為本發(fā)明實施例測量到正常皮膚和深度燒傷皮膚成像的對比圖。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。