核磁共振成像技术——MRI

1、核磁共振成像技术核磁共振成像技术MRIXX核磁共振成像技术核磁共振成像技术，简称核磁共振成像技术，简称MRI（Magnetic Resonance Imaging）其利用核磁共振对人体采集信号并给出二维或三维的重建图像其利用核磁共振对人体采集信号并给出二维或三维的重建图像，在临床医学诊断上有独特优点。是继CT后医学影像学又一重大进步。MRI对比度高于XCT，而空间分辨率一般来说低于新型XCT，但对于中枢神经系统诊断，MRI无论在空间分辨率和对比度都超过XCT。基本原理基本原理：生物体组织能被电磁波谱中的短波成分穿透，而中波成分紫外线、红外线、微波将受到阻挡。但是，人体组织能被磁共振产生的长波成

2、分穿透，这是磁共振能用于临床的基本原理。核磁共振是一种物理现象，为了避免与核医学中放射成像混淆，又称核磁共振成像术（MR）。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 核磁共振成像设备组成MRI组成：核磁场系统、核

3、磁共振系统和图像重建系统。组成：核磁场系统、核磁共振系统和图像重建系统。磁场系统包括主静磁场和梯度磁场。主磁场要求磁场强度大、均匀度高。根据主磁场构成方式，将根据主磁场构成方式，将MRI分成三种类型：分成三种类型：永磁型永磁型 结构简单、使用和维修较方便，由于产生主磁场的磁体由多块永磁材料组成，加工精度要求较高，体积大，磁场强度一般能达到0.3T电磁型电磁型 磁场强度可达0.150.20T，但耗电量大，场强均匀性难以进一步提高，影响图像质量的进一步提高。 超导型超导型 场强、均匀性和耗电量等超过电磁型。场强可高达2.0T，成像清晰，可做高分辨显示。但造价高、设备复杂，需要较强工程技术人员维护。

4、MRI原理框图核磁共振成像设备组成根据主磁场强度将磁共振成像MRI设备区分为四种类型： 超低磁场超低磁场核磁共振成像设备：0.02T 低磁场低磁场核磁共振成像设备：0.20.3T 中磁场中磁场核磁共振成像设备：0.51.0T 高磁场高磁场核磁共振成像设备：1.02.0T通常低强度磁场MRI设备对比度分辨率较好,但磁场弱,空间分辨率较低。高强度的磁场MRI设备空间分辨率高，但图像对比度分辨率较低。对于中强度磁场的MRI设备各项性能介于两者之间。核磁共振成像设备组成 主磁体Magnet 梯度系统Gradient system RF系统RF system 计算机系统Computer systemMR

5、工作流程图主磁体（Magnet）主磁体是主磁体是MRI的核心部分的核心部分，它提供一个具有一定场强的均匀稳定的静磁场。磁体性能的优势取决于其磁场的均匀度、稳定度和磁场强度磁体性能的优势取决于其磁场的均匀度、稳定度和磁场强度。永磁体使用磁性材料磁性材料产生磁场。不用液氨液氮冷却，也无逸散磁场，系统构造简单，运行成本低，不产生热，维护费用低。安装场地小、寿命长。场强一般只能达到场强一般只能达到0.3T，且磁场均匀度受一定限制，稳定度，且磁场均匀度受一定限制，稳定度受环境影响较大。受环境影响较大。磁体结构：Ring(环型)Yoke(轭型)主磁体（Magnet）主磁体是MRI的核心部分，它提供一个具有

6、一定场强的均匀稳定的静磁场。磁体性能的优势取决于其磁场的均匀度、稳定度和磁场强度。常导型磁体也称作阻抗型磁体，磁场强度只能达到常导型磁体也称作阻抗型磁体，磁场强度只能达到0.3T以下。运用电以下。运用电磁理论磁理论: 当电路中流有电流，就会产生磁场；电流也会导致线圈温度升高。但实际上只能用于成像，不能进行生化分析，限制了其进一步推广和应用。并且其稳定性与均匀性都较差其稳定性与均匀性都较差。空气芯永磁体（Air-cored resistive magnets）铁芯永磁体（Iron-cored resistive magnets）空气芯永磁体：四个线圈水平或竖直放置主磁体（Magnet）主磁体是M

7、RI的核心部分，它提供一个具有一定场强的均匀稳定的静磁场。磁体性能的优势取决于其磁场的均匀度、稳定度和磁场强度。超导型磁体是利用超导现象产生一个稳定的均匀的静磁场。在相应低超导型磁体是利用超导现象产生一个稳定的均匀的静磁场。在相应低的温度下呈现超导现象，可允许通过非常大的电流而耗电极小的温度下呈现超导现象，可允许通过非常大的电流而耗电极小，一般2T稳定均匀的磁场强度在超导条件下很易实现。超导型磁体是目前最先进的设备。特性：高磁场、稳定性好、均匀性好特性：高磁场、稳定性好、均匀性好利用超导构成的磁共振可进行单核成像（氢核密度像），也可进行人体组织多核成像。还能对人体组织进行功能性诊断和生理生化分

8、析。超导磁体线圈： 基于均匀性的考虑常使用 4-8组独立的线圈。*NbTi细丝包埋在铜材中； *铜材：失超时保护超导线圈；梯度系统（Gradient system） 梯度：磁场沿着选择的方向线性变化 共振频率与场强成正比梯度系统主要组件有：梯度线圈组件梯度放大器梯度波形发生器其他部件（梯度接口板、辅助电缆及滤波器）。梯度波形发生器梯度驱动级梯度功率放大器梯度线圈梯度线圈：X、Y、Z梯度线圈分别独立，封装在玻璃纤维制作的大圆柱体内，装在磁体孔径内。Z梯度线圈由两个反向的线圈串联组成，两个线圈的电流大小相等，方向相反。X、Y梯度线圈由一对8字型线圈组成，每一个线圈包含四个部分。梯度线圈产生磁力线与

9、主磁场同向或反向。RF（Radio Frequency）射频系统射频系统主要由射频发生器（发射部分）和探测器（接受部分）组成。射频系统主要由射频发生器（发射部分）和探测器（接受部分）组成。发射部分由发射器、功率放大器和发射线圈组成；接收部分由接收线圈和低噪声信号放大器组成。主机根据选择的脉冲序列产生数字的脉冲波形，经过数模转换之后变成模拟信号，再经过调制放大，驱动发射线圈，激发成像区域内原子核发生NMR现象，产生NMR信号，经过放大、解调、滤波、模数转换、预处理，再经过FT变换等处理，重建出图象送到显示器显示。RF线圈基本理论谐振电路：电容、电感串联或并联 梯形网络：串联电感和分路（shunt）电容低通；串联电容和分路电感高通RF线圈特性： 品质因数Q：表示一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标；电