核磁共振成像技术

关于核磁共振成像技术第1页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五核磁共振成像技术核磁共振成像技术，简称MRI（MagneticResonanceImaging）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：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。第2页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五核磁共振成像设备组成MRI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MRI分成三种类型：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电磁型磁场强度可达0.15~0.20T，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。MRI原理框图第3页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五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：超低磁场核磁共振成像设备：0.02T低磁场核磁共振成像设备：0.2~0.3T中磁场核磁共振成像设备：0.5~1.0T高磁场核磁共振成像设备：1.0~2.0T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。第4页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五核磁共振成像设备组成主磁体

——Magnet梯度系统

——GradientsystemRF系统

——RFsystem计算机系统

——ComputersystemMR工作流程图第5页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五主磁体（Magnet）主磁体是MRI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。永磁体使用磁性材料产生磁场。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0.3T，且磁场均匀度受一定限制，稳定度受环境影响较大。磁体结构：

Ring(环型) Yoke(轭型)第6页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五主磁体（Magnet）主磁体是MRI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。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。空气芯永磁体（Air-coredresistivemagnets）铁芯永磁体（Iron-coredresistivemagnets）空气芯永磁体：四个线圈水平或竖直放置第7页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五主磁体（Magnet）主磁体是MRI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；第8页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五第9页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五梯度系统（Gradientsystem）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第10页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五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主磁场同向或反向。第11页，共14页，2022年，5月20日，1点39分，星期五RF（RadioFrequency）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。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；电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值；元件的Q值愈大，用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。负载效应：仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应去耦