MRI 上饶演示文稿

1、第七章 磁共振成像设备磁共振成像(magnetic resonance imaging MRI ) 1945年发现磁共振现象，1976获得人体的图像，1978年得到人体的头、腹图像。1985年的超导磁共振的出现，1990年以后的多形式的。 我省第一台磁共振成像设备在丰城，500guas的永磁型磁共振。第一台超导MRI在江西省人民医院。1.0T的超导型MAI。目前很多医院有3.0T的MRI，县级医院及中医院也在争相购买MRI设备，以前以永磁为主导，现在向超导方向发展。南昌大学第二附属医院放射科 磁共振成像的特点（一）磁共振成像的优点1.多参数成像 2.质子含量（氢质子）成像 3.任意方位成像 4

2、.MRA 5.分子成像 6.功能成像 7. 无电离辐射损害。（二）缺点扫描速度慢、容易出现伪影、钙化、骨皮质不敏感、禁忌症多、费用高。四、磁共振成像的临床应用和局限性（一）临床应用 全身、 功能、水、功能成像（二）局限性 南昌大学第二附属医院放射科 第一节 概述 一、基础知识回顾（一）基本概念1.原子与原子核2.原子核的磁距、自旋、进动3.产生核磁共振的原子核 具备条件质子或中子必有一个是奇数， 用于人体磁共振的原子 1H，因含量多，磁敏感性强。4.拉莫尔频率 能使磁化的氢原子核激发，所用的射频脉冲频率必须符合氢的共振频率，这个频率为拉莫尔频率 或进动频率。0=0 为旋磁比。南昌大学第二附属医

3、院放射科（二）氢原子磁矩进动学说1.氢原子核磁矩平时状态2.氢原子置于磁场的状态3.施加射频脉冲 产生磁偏现象，Z轴磁化向量由最大减少到0，Mxy平面磁化向量由最小增加至到最大。 4.射频脉冲停止后 停止激发后，质子回复到原状态，并释放MR信号。南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科质子释放能量，恢复到原有状态的过程为驰豫过程。其所需的时间为驰豫时间。 纵向驰豫时间（自旋-晶格）T1 自旋核把吸收的能量传给周围晶格所需要的时间。也是纵向磁化转到横向磁化后，恢复到原来状态63%所需要的时间。 T1值的大小，决定T1 加权像。 横向驰豫时间（自旋-自旋）T2 横向磁化衰减，丧失的过程

4、。维持到37%所需要的时间。T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用，引起相位的变化。反应T2加权像。南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科（三）梯度磁场与定位MR成像有3个基本轴，Z、X、YZ轴人体的头足向，X轴人体的左右向、Y轴为人体的前后向。通过梯度磁场确定不同位置的质子回复原态所释放的自由感应衰减信号（PID）。通过给质子不同的梯度磁场射频接收具有相应位置信号的MR信号，才能获得三维信号图像。选层梯度、频率编码、相位编码。南昌大学第二附属医院放射科二、MRI的基本结构MRI设备由磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机和图像处理系统组成。气它配套设施：图像后处理、制冷系统、不间断

5、电源等分类：应用范围分：实验室用（415T）,局部用和全身用MRI产生主磁场的方式分：永磁型、常导型、超导型和混合型。用途分：介入型和通用型大体结构图：南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科按静磁场的磁场强度分1.低场 0.5T以下2.中场 0.51.0T3.高场 1.02.0T4.超高场 3.0T以上 按主磁场的临床应用分1.诊断用2.介入治疗专用3.外科手术定位4.磁共振引导下聚焦超声肿瘤治疗南昌大学第二附属医院放射科 按磁体线圈供电分 直流磁体、脉冲磁体、交流磁体 按磁体规模分 小型磁体、中型磁体、大型磁体 按磁体线圈绕线

6、方式分 直螺旋管型、横向型南昌大学第二附属医院放射科第二节 主磁体系统 一、磁体的性能指标（一）主磁场强度 根据不同材料制成不同强度的主磁体。0.05T、0.15T、0.35T、0.45T、 1T、 1.5T、 2.0T、 3.0T 、 7T、11T。 磁场强度高的优点： 图像质量高；扫描时间短；可进行频谱分析；缺点：运动伪影大；成本高；逸散磁场大；机房屏蔽要求高，费用大。南昌大学第二附属医院放射科（二）磁场均匀性主磁场越高，要求的均匀度越高（5PPm）。越在磁场中心要求越高(1PPm)。安装后进行检测，不均匀时进行匀场。（三）磁场稳定性环境温度、电源变化，附近磁体，都不能改变主磁场的均匀度。

7、短期稳定度在几个ppm/h，长期稳定度在10ppm/h（四）有效孔径 65cm（五）磁场的安全性 磁场的逸散对周围的影像。南昌大学第二附属医院放射科二、主磁体的种类与特点（一）永久磁体1.结构由铁氧体充磁形成磁铁拼砌而成，其形态有环形和轭形。2.特点（1）优点 结构简单、造价低；场强低，能量消耗小，杂散磁场小，维护费用低。可制成开放性成像设备。稀土合金材料可将磁体重量降到35吨。南昌大学第二附属医院放射科（2）缺点 场强小，体积大，重量重，0.3T 14T，0.4T 22T。均匀度差，图象质量差。磁场稳定度差，要求室温波动1。 3.永磁体的恒温控制 控制室温度 32.5，扫描室温度 27.南昌

8、大学第二附属医院放射科（二）常导磁体结构由四个或六个高导电性的金属导线或薄片绕制成。优缺点优点造价低，体积小，重量轻，场强较大缺点易产生杂散磁场，要求严格的屏蔽，能量消耗大，对电源的稳定性要求高。南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科（三）超导磁体超导线圈的材料 超导环境超导体是某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的导电体。4.2K的温度下铌钛合金的电阻值为0。铌钛合金敷铜，再插入铜棒中进行拉伸。在超导低温下，铌钛合金的电阻值为0，而铜电阻值大，成为绝缘体，同时也成为铌钛合金的支持体。2.超导线圈的形式 构成一个四线圈或六线圈的磁场体系。0.5T以上都采用超导型。最高达11T。南

9、昌大学第二附属医院放射科3.超导体的低温保障超导低温环境采用真空容器，杜瓦罐。液氦容器维持4.2K ，外围加20K冷屏，再用真空隔离，外加80K冷屏。最外层液氮制冷，采用真空隔热。内外温差300。4.超导磁体的特点（1）优点场强高，稳定性和均匀度高，图象质量高，可做生化分析（2）缺点技术复杂，成本高，维护费用高。南昌大学第二附属医院放射科（四）混合型永磁上加线圈，使主磁场强度加大。达0.6T南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科三、主磁体的匀场措施 主磁场要求很高的均匀性，制造工艺的制约，外界环境的影响，主磁场在安装后需要匀场，使50cm的球体直径（DSV）的均匀度达到5ppm。

10、它分有源和无源匀场两种。（一）有源匀场 有源匀场是指通过适当调整均匀线圈的电流强度，使其周围的局部磁场发生变化来调整主磁场的均匀性。 匀场电源的稳定性对匀场效果影响大。（2）无源匀场 无源匀场是在磁体的内壁放置一些铁片来提高主磁场的均匀性。 南昌大学第二附属医院放射科 第三节梯度磁场系统梯度系统是为MRI设备提供满足线性度要求的、可快速开关的梯度磁场。一、梯度磁场的作用与性能指标（一）梯度磁场的作用 1.梯度磁场用来提供磁共振信号的空间位置信息。2.形成梯度回波，参与脉冲序列的成像。（二）梯度磁场的主要性能指标1.有效容积 容积大，覆盖检查体的范围大。南昌大学第二附属医院放射科2.梯度场线性线

11、性好，图像质量好。非线性不能超过2%。3.梯度场强度 场强大，扫描层薄；图像分辨率高。4.梯度场变化率 变化率大，快速成像序列工作快，扫描速度快。低场要求 磁场梯度 1015mT/m；则变化率应为2025T/（m.ms)；高场要求 磁场梯度 3040mT/m；则变化率应为60120T/（m.ms)。5.梯度场工作周期 （占成像周期的百分数）南昌大学第二附属医院放射科二、梯度场的产生（一）梯度线圈在主磁场的方向上叠加一个线性的磁场梯度，分别是Gx （频率编码磁场梯度），随着空间位置的变化，旋进频率也发生变化，磁共振信号也发生变化。Gy（相位编码磁场梯度），随着样品在平面的位置即的相位不同，其旋进

12、频率不同。Gz（选层磁场梯度），即样品所处的高度不同。其旋进频率不同。在强大的静磁场中，当大电流通过梯度线圈时，会发出“嘶嘶”声，引起患者恐惧。同时，梯度线圈产热，应注意冷却。1. Gz 2. Gx、 Gy南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科（二）梯度磁场的产生流程 反馈 控制部分预驱动功率驱动梯度线圈 高压控制高压开关 （三）涡流的影响和补偿 加入RC网络或采用高阻性材料。南昌大学第二附属医院放射科第四节 射频发射与接收系统 一、射频脉冲和射频线圈（一）射频脉冲产生一定频率的脉冲信号。（二）射频线圈1.功能 发射与接收2.种类（1）按功能分发射、接收和两用。 头、体线圈为两用

13、南昌大学第二附属医院放射科（2）按使用范围分1）全容积线圈 用于大体组织及大范围成像2）表面与体腔线圈表面线圈是紧贴成像部位的接收线圈。浅表组织检查；体腔线圈用于人体的腔道内，对腔道进行成像。3）相控阵线圈多组线圈组成，采用相控方式使不同组合的线圈工作。4）其他类型的线圈 按极化方式分 线极化、园极化按绕组形式分 四线圈、螺旋线圈等南昌大学第二附属医院放射科二、射频的产生与接收（一）射频脉冲的产生1.射频振荡器2.频率合成器 两路900脉冲3.RF波形调制器4.脉冲功率放大器5.阻抗匹配网络南昌大学第二附属医院放射科（二）、射频信号接收系统1.前置放大器2.接收控制门3.混频器4.相敏检波器（

14、特殊检波电路）5.低频放大器与低通滤波器南昌大学第二附属医院放射科6、信号采样和采样保持（1）信号采样（2）频率分辨率 采样数（3）采样保持电路南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科 第五节 计算机系统 一、主计算机系统 （一）功能与组成 1.功能 控制整个MRI 机的运行、图像重建（阵列处理机）、图像处理（软件执行）、故障诊断与分析 2.组成 主机、磁盘存储器、控制台、图像处理与显示、光盘存储与硬拷贝。南昌大学第二附属医院放射科（二）软件系统1.系统软件 2.测量软件 3.应用软件 二、图像重建与显示 （一）图像重建 1.数据处理 2.图像重建南昌大学第二附属医院放射科第六节

15、磁场的屏蔽 一、磁场与环境的相互影响 （一）等高斯线图 杂散磁场与距离有关。 等高斯线图是由一簇接近椭圆的同心闭环曲线表示杂散磁场分布图。在椭圆上每一点上的磁场强度（高斯）相同。 （二）磁场对环境的影响 在主磁场边有很大的磁场，对人或物体有一定的影响。磁卡、手机、照相机等消磁 心脏起搏器停止。金属物体的弹射。南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科（三）环境对磁场的影响 1.固定性物体 机房的钢结构、地面的材料等 2.移动性物体 周边的汽车、大功率发电机、变压器等。 二、主磁体屏蔽与射频屏蔽 （一）主磁体屏蔽 磁屏蔽是用高饱和度的铁磁性材料来包容特定容积内的磁感线。 既防止内部磁场

16、对外界的影响，又可阻止外界磁性物质对内磁场的影响。 1.有源屏蔽 2.无源屏蔽 （1）房屋屏蔽 四周钢板（4、6mm） (2) 定向屏蔽 （3）铁轭屏蔽（导磁材料）南昌大学第二附属医院放射科（二）射频屏蔽 墙体屏蔽（不锈钢板）接缝应采用氩弧焊接，无磁螺钉。 门、窗应采用钢丝网或银丝网进行屏蔽。照明电线、通风窗口应有专业的磁屏蔽设施。 整个屏蔽体要进行单独接地，接地电阻要小于规定值。 要进行检测。南昌大学第二附属医院放射科第七节 超导及低温系统 一、超导性与超导体 （一）超导性 超导体是某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的导电体。 （二）超导体的基本性质 1.完全导电性 直流电其超低温下电阻为

17、0.交流有损耗。 2.完全抗磁性南昌大学第二附属医院放射科（三）超导材料的主要指标 1.临界温度 2.临界磁场 3.临界电流 （四）超导材料的应用 二、低温 技术 （一）致冷与制冷 （采用液氦制冷） （二）低温 （三）氦及其性质 （四）液氮及其性质 （五）氦制冷南昌大学第二附属医院放射科三、超导环境的建立与失超保护（一）超导环境的建立1.真空绝热层 真空度为0.001Pa。2.磁体预冷 用液氦、液氮制冷3.超导环境的建立（二）励磁给超导线圈通电（三）持续电流开关在超导线圈旁加入一组加热电阻，当电阻通电时超导体升温，失去超导性，形成电阻，相当于线圈中串入一开关。关断超导电流。南昌大学第二附属医院

18、放射科（四）失超及其保护 失超是超导体因某种原因突然失去超导性而进入正常态的过程。失超后线圈产生大量的能量，产生高温，损坏机器。 保护：在超导线圈周边并联电阻，超导下，线圈电阻为0，失超时，线圈电阻与外电阻并联，外电阻泄放电流。南昌大学第二附属医院放射科第八节 MRI的使用与维护 一、使用注意事项 1.制冷剂泄漏 一般有专用管道排放。 冻伤、中毒、窒息。 2.铁磁性物质的抛射 金属物体受主磁场的吸引，飞向主磁体。 3.金属异物 体内金属异物，尤其是眼内金属异物，在主磁场作用下运动，造成在体内的损伤。 4.监护、抢救设备 受 主磁场干扰无法工作。南昌大学第二附属医院放射科5.心脏起搏器 6.人工植入物 血管支架、人工关节、静静脉滤器等 7.幽闭恐惧症患者 8.孕妇 3个月内不宜检查南昌大学第二附属医院放射科二、日常维护保养 1.恒温、恒湿、通风。 2.定期校准 3.常导型磁体注意电源、工