激光极化129Xe的生物磁共振成像研究进展

激光光抽运自旋交换方法能够极大地增强＾１２９Ｘｅ核自旋极化,其获得的非平衡极化度远远高于在相同磁场里玻尔兹曼平衡值。     

超极化129Xe磁共振波谱和成像及在生物医学中的应用

文章简要介绍了磁共振波谱和成像的基本原理和对限制其灵敏度的挑战,详细阐述了为增强磁共振信号而制备超极化129Xe的物理机制,论述了129Xe在生物组织中的溶解性以及化学位移的特异性,综述了当前超极化129Xe在肺部、脑部成像领域的研究进展和在临床方面应用所取得的有代表性的研究成果,并讨论了基于超极化129Xe分子生物探针的超灵敏磁共振技术的研究前景,最后对超极化129Xe在生物医学领域的应用与发展作了展望.     

激光极化129Xe核自旋弛豫率的测量

由弱磁场下光泵自旋交换、强磁场中核磁共振测量方法,获得激光极化低压同位素¹²⁹Xe气体的核自旋弛豫率1/T₁及其与N₂气压力、环境温度的关系.结果表明:在291K的室温下,对于0~11 333.05Pa的N₂气压力范围,1/T₁随着N₂气压力的增加而增大;N₂气压力为1 466.63Pa时,1/T₁随着样品温度从234K到292K增高而减小     

超极化129Xe磁共振分子影像学

磁共振分子影像学发展的主要瓶颈之一在于灵敏度的限制,基于激光光泵和自旋交换技术能获得增强4~5个量级的超极化¹²⁹Xe磁共振信号,因此超极化¹²⁹Xe磁共振分子影像学相对于传统MRI在灵敏度上表现出巨大的优势. 围绕提高灵敏度这一核心MRI问题及其在科学研究中的应用,该文介绍了目前基于超极化¹²⁹Xe的生物分子探针的基本结构和原理,阐述了与之相关的分子影像学方法和技术,同时评述了当前的最新研究进展和发展方向.     

超极化~(129)Xe磁共振波谱和成像及在生物医学中的应用

文章简要介绍了磁共振波谱和成像的基本原理和对限制其灵敏度的挑战,详细阐述了为增强磁共振信号而制备超极化129Xe的物理机制,论述了129Xe在生物组织中的溶解性以及化学位移的特异性,综述了当前超极化129Xe在肺部、脑部成像领域的研究进展和在临床方面应用所取得的有代表性的研究成果,并讨论了基于超极化129Xe分子生物探针的超灵敏磁共振技术的研究前景,最后对超极化129Xe在生物医学领域的应用与发展作了展望.     

堆泵浦^3He—Ar—Xe体系的激光原理性实验

介绍了在ＣＦＢＲ－Ⅱ脉冲堆上进行的￣３Ｈｅ─Ａｒ─Ｘｅ体系的激光演示实验。当热中子注量率６×１０￣（１４）／ｃｍ￣２·ｓ，气体组配￣３Ｈｅ：Ａｒ：Ｘｅ＝３４．７：３４．７：０．２６７（ｋＰａ）时，获得波长λ＝１．７３μｍ、脉宽（ＦＷＨＭ）平均值７３８μｓ、峰值功率为毫瓦级的激光输出。同时对测得的光信号及其特性进行了分析。     

CFBR—Ⅱ快中子脉冲堆泵浦^3He—Ar—Xe激光器谐振腔研制

报导了我国第一台堆泵浦＾３Ｈｅ－Ａｒ－Ｘｅ激光器谐振腔研究的要点及所采用的技术措施，堆泵浦激光器属于大型物理实验范畴，况且还缺少某些实验数据作了谐振腔设计依据，为此，从激光谐振腔的各个环节上加以研究和保证，即使实验中出现预计中较差的情况，激光器仍能产生振荡。     

低场流动系统中超极化^129Xe气体辐射阻尼的研究

辐射阻尼现象通常只有在高磁场中，利用高分辨率谱仪，才能观测到液态，像水质子这样具有大自旋浓度的信号。但是我们在低场流动系统中，利用光泵自旋交换的方法，获得高度极化的^129Xe气体，从而使我们能观测到，流动系统下超极化^129Xe的气态辐射阻尼信号。     

堆泵浦^3He—Ar—Xe激光实验的放大管研制

介绍了堆泵浦￣３Ｈｅ－Ａｒ－ｘｅ激光实验中放大管的设计及混合气的组成。经聚乙烯慢化体慢化后的ＣＦＥＲ－Ｈ脉冲堆的热中子注量率为６×１０～（１４）ｎ／ｃｍ￣２·ｓ，根据慢化体结构设计了内充气体组份为￣３Ｈｅ：Ａｒ：Ｘｅ＝３４．７：３４．７：０．２６７，６ｏｏｍｍ×Φ３４ｍｍ的放大管，在约１．４×１０￣（１６）裂变每脉冲下进行￣３Ｈｅ－Ａｒ－Ｘｅ（λ＝１．７３μｍ）激光激射实验，获得毫瓦级功率输出。     

^3He超流相的发现——1996年诺贝尔物理奖介绍

美国Ｃｏｒｎｅｌｌ大学的ＤａｖｉｄＭ．Ｌｅｅ教授，Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学的ＤｏｕｇｌａｓＤ．Ｏｓｈｅｒｏｆｆ教授和Ｃｏｒｎｅｌｌ大学的ＲｏｂｅｒｔＣ．Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ教授由于１９７１年发现＾３Ｈｅ超流相而荣获１９９６年诺贝尔物理奖，文章介绍了该发现的背景，过程及意义。     

磁共振成像K空间信号的数理模型——以自旋回波序列为例

K空间是磁共振成像信号空间编码的基础,准确理解K空间信号的表达式是掌握磁共振成像原理的关键和难点.本研究以常见的自旋回波脉冲序列为例,结合梯度磁场的空间编码过程,详细地推导了K空间信号的表达式.在信号采集环节,我们利用一个简单的物理磁化模型,简化了法拉第电磁感应定律下的信号表达式.在数学处理上,我们从微元分析出发,逐步推导出K空间数据的二维积分表达式,详细地展示了推导过程中的相关细节和依据.本模型推导过程中有效地将一系列磁共振概念和理论联系起来,可以帮助对磁共振成像理论感兴趣的研究者深入系统地认知K空间的概念和相关理论.     

用于磁共振成像对比增强的造影剂研发进展

介绍了磁共振成像造影剂的作用原理与性能, 对用于造影剂的钆螯合物和自由基、超顺磁性氧化铁粒子的研究与开发进展作了综合评述.     

利用主动式回馈场的磁共振成像研究

磁共振成像在现今临床医学诊断上占有相当重要的地位.如何增强成像对比度是磁共振成像研究领域中极为重要的课题.传统成像中利用磁共振性质的差异性来获得成像对比度,然而当这些性质的差异性小时,即使经过时间演化,还是难以得到可视的对比度.为了解决此问题,辐射阻尼是其中一个可能的方案.之前的研究显示,辐射阻尼对极小频率差亦能够在短时间的演化下得到相当强的对比度.然而辐射阻尼的产生需要高敏感度的射频线圈等限制.该研究将介绍如何利用外加的线路,模拟辐射阻尼现象,进而控制自旋动态,以达到增强成像对比度并进一步设计新的磁共振成像方式.     

超流^3He的磁致喷泉效应

最近，来自日本东京大学的Yamaguchi A等，对自旋极化超流3^He的A1相，进行了喷泉效应实验研究．不过，实验者不是用温度梯度，而是用磁场梯度诱发喷泉压差．3^He原子不同于4^He，费米原子3^He要想凝聚到单一的最低能态，必须首先两两配对．液态3^He发生超流转变的温度只有几mK，并且依温度和压力超流体又被分为A，B和A1三个相。     

增强低场下脑功能磁共振成像显著性的研究

实现了基于低场0.35 T磁共振成像系统的大脑功能磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI）的研究. 基于质子密度加权的快速自旋回波(Turbo Spin Echo,TSE)图像,重点研究增强低场fMRI显著性的方法,目的在于提高低场fMRI的可用性. 结果表明：健康受试者在执行手动任务期间,大脑运动区的信号强度变化可以由基于血管外质子信号增强 (Signal Enhancement by Extravascular water Protons,EEP)的对比机制探测. 优化TSE序列参数能提高图像SNR和扫描速度,并在统计分析中增加外在屏蔽图像,可以有效地提高低场下fMRI研究结果的显著性.     

一种可用于极化~3He实验的新型磁场系统

原子核自旋极化的~3He气体已被深入研究并广泛用于各种科学实验.在过去的极化~3He实验中,为了减小磁场梯度对纵向弛豫时间的影响,通常会建造大尺寸的亥姆霍兹线圈来提供所需均匀度的主磁场环境.本文通过计算得到了新的六正方形线圈系统,可以为极化~3He实验提供小型高均匀性的磁场装置.其中线圈系√统内部超过30%的区域磁场梯度满足(|▽B_x|~2+|▽B_y|~2)/B_0 10~(-4)cm~(-1),这一均匀区域比例超过了现在所有用于极化~3He实验的线圈装置.对于其他需要大均匀区域磁场环境的研究实验,新的六线圈系统也具有很好的应用价值.     

反应堆核泵浦^3He—Ar—Xe气体激光腔内能量沉积数值模拟研究

在TRIM软件计算结果的基础上利用蒙卡方法编制了能量沉积效率与损失率的EDL计算软件,模拟了计算了泵浦腔尺寸、混合气体中^3He分压等参数与能量沉积密度之间的关系,研究了反应堆核泵浦激光腔内的能量沉积问题,推导了了能量沉积密度的函数关系式。     

极化3He系统核磁共振FID信号的激光探测

极化率测量装置是极化³He系统的重要组成部分之一.本文介绍了一套在极化³He系统上搭建的激光探测自由感应衰减核磁共振（FID NMR）信号的实验装置,该装置有望为³He极化率的高精度实时测量提供新的途径.激光探测法的原理是法拉第旋光效应,该方法使用一束线偏振光探测极化³He磁矩绕主磁场进动的FID信号,实验结果表明相较于拾波线圈探测方法,激光探测方法的信噪比提高了106%,对³He的极化率测量更精确.该探测方法有望替代传统的拾波线圈,广泛地应用于³He极化系统的极化率测量或精密测量实验中.     

脉冲动态核极化增强的NMR 和MRI 系统研究

该文介绍了一种自行设计和构建的可扩展脉冲动态核极化谱仪,可以实现核磁共振波谱与磁共振成像的功能．该仪器的新颖设计主要有：1) 采用基于PCIe 的分布式总线结构,能够极大地提高数据传输效率和通信可靠性,实现精确控制脉冲序列;2) 采用外部高速的DDR 芯片存储脉冲序列元素和FID 数据,可以极大的提高脉冲序列的执行速度,减少快速成像序列的TR 时间间隔;3) 采用时钟移相技术,可以精确产生分辨率为纳秒级别的数字脉冲．最后对该仪器的动态核极化-磁共振波谱与核磁共振成像功能进行了实验验证．     

迅速崛起的影像诊断术——磁共振成像

磁共振成像是根据生物体磁性核（氢核）在磁场中的表现特性成像的高新技术，它诞生后立即被用于医学诊断，在许多疾病的诊治中发挥了不可取代的作用，本文主要介绍磁共振成像影像诊断学的发展历史，及其它蕴含的创新思维历程，给科技工作者将产生有益的启示。