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文档简介

第八章磁共振成像设备GE公司3.0T超导磁体0.35T0.2T

0.7T永磁体常见MR机0.5T1.5T1.0T3.0T磁(一)MRI的特点

1.以射频脉冲作为成像的能量源不使用电离辐射(X线),对人体安全、无创;2.具有较高的组织对比度和分辩力能清楚地显示脑灰质、脑白质、肌肉、肌健、脂肪等软组织以及软骨结构,解剖结构和病变形态显示清楚、逼真;3.多方位成像能对被检查部位进行轴、冠、矢状位以及任何倾斜方位的层面成像,且不必变动病人体位,便于再现体内解剖结构和病变的空间位置和相互关系;(一)MRI的特点4.多参数成像、多序列成像通过分别获取T1加权像(T1weightedimage,TlWI);T2加权像(T2weightedimage,T2WI)、质子密度加权像(protondensityweighted,

PDWI)以及T2*WI、重T1WI、重T2WI,在影像上取得组织之间、组织与病变之间在T1、T2、T2*和PD上的信号对比,对显示解剖结构和病变敏感;5.能进行形态学研究、进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。可以对脑脊液和血液的流动作定量分析,提供一组有关流动的非形态学信息。

(二)主要用途特别适合于中枢神经系统、头颈部、肌肉关节系统以及心脏大血管系统的检查,也适于纵隔、腹腔、盆腔实质器官及乳腺的检查。中枢神经系统,MRI已成为颅颈交界区、颅底、后颅窝及椎管内病变的最佳检查方式。对于脑瘤、脑血管病、感染疾病、脑变性疾病和脑白质病、颅脑先天发育异常等均具有极高的敏感性,在发现病变方面优于CT;对于脊髓病变如肿瘤、脱髓鞘疾病、脊髓空洞症、外伤、先天畸形等,为首选方法。

(二)主要用途

头颈部,MRI的应用大大改善了眼、鼻窦、鼻咽腔以及颈部软组织病变的检出、定位、定量与定性。磁共振血管成像(magneticresonanceangiography,MRA)技术对显示头颈部血管狭窄、闭塞、畸形以及颅内动脉具有重要价值。在肌肉关节系统,已成为肌肉、肌腱、韧带、软骨病变影像检查的主要手段之一。电影MRI技术还可进行关节功能检查。

心血管系统,使用心电门控和呼吸门控技术可对大血管病变如主动脉瘤、主动脉夹层、大动脉炎、肺动脉塞以及大血管发育等进行诊断,也用于诊断心肌、心包、心腔等病变。纵隔、腹腔、盆腔,MRI的流动效应,能在静脉不注射对比剂情况下,直接对纵隔内、肺门区以及大血管周围实质性肿块与血管做出鉴别。对纵隔肿块、腹腔及盆腔器官,如肝、胰、脾、肾、肾上腺、前列腺病变发现、诊断与鉴别诊断具有价值。MRI软组织极佳的分辨率,成为诊断乳腺病变有价值的方法。(二)主要用途(三)主要内容

MRI检查技术分为影像显示和生化代谢分析

影像显示技术主要由脉冲序列、流动现象的补偿技术、伪影补偿技术和一系列特殊成像技术组成。主要的特殊成像技术:1.磁共振血管成像(magneticresonanceangiography,MRA)2.磁共振水成像(magneticresonancehydrography)(三)主要内容3.磁共振脑功能成像(functionalmagneticresonance,fMRI)4.化学位移成像(chemicalshiftimaging)5.生化代谢分析技术:磁共振波谱分析(magneticresonancespectroscopy,MRS),用于提供组织化学成分的数据信息。(四)磁共振成像的的局限性空间分辩力较较低;对带有心脏起起搏器或体内内带有铁磁性性物质的病人人不能进行检检查;危重症症病人不能进进行检查;对钙化的显示示远不如CT,难以对病理理性钙化为特特征的病变作作诊断;常规扫描信号号采集时间较较长,使胸、、腹检查受到到限制;对质子密度低低的结构,如如肺、皮质骨骨显示不佳;;设备昂贵。磁共振成像原原理原子核自旋,,有角动量。。由于核带电电荷,它们的的自旋就产生生磁矩。当原原子核置于静静磁场中,本本来是随机取取向的双极磁磁体受磁场力力的作用,与与磁场作同一一取向。以质质子即氢的主主要同位素为为例,它只能能有两种基本本状态:取向向“平行”和和“反向平行行”,他们分分别对应于低低能和高能状状态。精确分析证明明,自旋并不不完全与磁场场趋向一致,,而是倾斜一一个角度θ。这样,双极磁磁体开始环绕绕磁场进动。。进动的频率率取决于磁场场强度。也与与原子核类型型有关。它们之间的关关系满足拉莫莫尔关系:ω0=γB0,即进动角频频率ω0是磁场强度B0与磁旋比γ的积。γ是每种核素的的一个基本物物理常数。氢氢的主要同位位素,质子,,在人体中丰丰度大,而且且它的磁矩便便于检测,因因此最适宇从从它得到核磁磁共振图像。。以随机相位作作进动的自旋旋集合多个磁距排列列形成的宏观观磁化向量从宏观上看,,作进动的磁磁矩集合中,,相位是随机机的。它们的的合成取向就就形成宏观磁磁化,以磁矩矩M表示。就是这这个宏观磁矩矩在接收线圈圈中产生核磁磁共振信号。。在大量氢核核中,约有一一半略多一点点处于低等状状态。可以证明,处处于两种基本本能量状态核核子之间存在在动态平衡,,平衡状态由由磁场和温度度决定。当从从较低能量状状态向较高能能量状态跃迁迁的核子数等等于从较高能能量状态到较较低能量状态态的核子数时时,就达到““热平衡”。。如果向磁矩施施加符合拉莫莫尔频率的射射频能量,而而这个能量等等于较高和较较低两种基本本能量状态间间磁场能量的的差值,就能能使磁矩从能能量较低的““平行”状态态跳到能量较较高“反向平平行”状态,,就发生共振振。由于向磁矩施施加拉莫频率率的能量能使使磁矩发生共共振,那么使使用一个振幅幅为B1,而且与作进进动的自旋同同步(共振))的射频场,,当射频磁场场B1的作用方向与与主磁场B0垂直,可使磁磁化向量M偏离静止位置置作螺旋运动动,或称章动动,即经射频频场的力迫使使宏观磁化向向量环绕它作作进动。如果各持续时时间能使宏观观磁化向量旋旋转90º角,他就落在在与静磁场垂垂直的平面内内。可产生横横向磁化向量量Mxy。如果在这横横向平面内放放置一个接收收线圈,该线线圈就能切割割磁力线产生生感生电压。。当射频磁场场B1撤除后,宏观观磁化向量经经受静磁场作作用,就环绕绕它进动,称称为“自由进进动”。因进动的频率率是拉莫尔频频率,所感生生的电压也具具有相同频率率。由于横向向磁化向量是是不恒定,它它以特征时间间常数衰减至至零为此,它它感生的电压压幅度也随时时间衰减,表表现为阻尼振振荡,这种信信号就称为自自由感应衰减减信号(FID,FreeInductionDecay)。信号的初始始幅度与横向向磁化成正比比,而横向磁磁化与特定体体元的组织中中受激励的核核子数目成正正比,于是,,在磁共振图图像中可辨别别氢原子密度度的差异。同步旋转的RF场B1可诱发横向磁磁化B1的持续时间足足够长,使整整个磁化向量量落在横向平平面内RF脉冲后,横向向磁化Mxy绕外磁场轴进进动使横向平平面内的线圈圈感生交流信信号FID信号因为拉莫尔频频率与磁场强强度成比例,,如果磁场沿沿X轴成梯度改变变,得到的共共振频率也显显然与体元在在X轴的位置有关关。而要得到到同时投影在在二个坐标轴轴X-Y上的信号,可可以先加上梯梯度磁场GX,收集和变换换得到的信号号,再用磁场场GY代替GX,重复这一过过程。在实际情况下下,信号是从从大量空间位位置点收集的的,信号由许许多频率复合合组成。利用用数学分析方方法,如富里里叶变换,就就不但能求出出各个共振频频率,即相应应的空间位置置,还能求出出相应的信号号振幅,而信信号振幅与特特定空间位置置的自旋密度度成比例。所所有核磁共振振成像方法都都以这原理为为基础。第一节概述述一、基本知识识回顾1.原子核的自旋旋、磁矩和进进动一群自旋着的的质子,显示示每个核内周周边的电荷形形成一个环形形电流。这些些环形电流的的方向是杂乱乱无章的,这这是自然状态态下的自旋核核质子群。每一个环形电电流周围将产产生电磁效应应,就是磁场场。一个环形形电流就好似似一个小磁棒棒。理论上任何原原子核所含质质子或中子的的为奇数时,,具有磁性。。原子核自旋2.产生磁共振的的原子核只有奇数质子子或奇数中子子数的原子核核产生的自旋旋磁矩泡利不相容原原理:原子核内成对对质子或中子子的自旋相互互抵消在主磁场中,,1H原子核在绕自自身轴旋转时时,又沿主磁磁场方向做圆圆周运动,将将质子磁矩的的这种运动称称为进动或旋旋进。宏观磁矩也做做进动,其频频率w,可用Larmor公式表示:B0为主磁场强度度,r为磁旋比42.5兆赫/Tw=gBo共振进动频率(二)氢原子子磁矩进动学学说1.质子带正电荷荷,具有自旋旋性(就像旋旋转中的地球球),并有自自己的磁场,,自然状态下下,各个质子子的磁场方向向(自旋轴方方向)处于杂杂乱无章的排排列状态,宏宏观磁矩M=0。磁共振现象::分子、原子或或原子核能级级在外磁场中中劈裂后,当当外界电磁场场(电磁波))的频率适当当(光子能量量适当)时,,处于低能态态的分子、原原子或原子核核等吸收电磁磁波的能量跃跃迁至高能态态,这种现象象称为磁共振振现象。无外加磁场时时自旋的运动动2.氢原子置于磁磁场的状态当质子进入强强磁场,质子子将重新排列列,大多数质质子(低能态态)自旋轴方方向平行于磁磁场方向,少少数质子(高高能态)反向向,宏观磁矩矩为Mz。磁场对自旋的的量子化作用用NS当质子进入强强磁场,质子子将重新排列列,大多数质质子(低能态态)自旋轴方方向平行于磁磁场方向,少少数质子(高高能态)反向向,宏观磁矩矩为Mz。共振宏观磁矩由于Mxy=0,平衡态态时M=Mz平衡态时在B0中的质子群::Mxy=0M=Mz3.施加射频脉冲冲原子核自旋系系统吸收相同同频率的射频频磁场能量而而从平衡态变变为激发态系统激发后特特征:MZ<M0;MXY0射频脉冲90°脉冲冲90°RF的特点:Mxy衰减快,信信号难以采采集,自由由感应衰减减(FID)MxyMz共振180°RF的特点:1、Mxy重聚焦,信信号得以采采集,2、在TE/2激发3、Mxy的衰减,是是由于质子子失相位MxyMz去相位复相位180°脉冲共振4.射频脉冲停停止后射频脉冲符符合频率,,被激励的的质子群发发生共振,,宏观磁化化矢量(M)离开平衡衡状态,当当脉冲停止止后,宏观观磁化矢量量又自发地地回复平衡衡状态,这个过程称称为“核磁驰豫”。令M偏转角角达90°°的射频脉脉冲称为90°射脉脉脉冲,也也就是说90°射频频脉冲中止止时,Mz=0,M=Mxy。Mxy不停的旋转转,它的磁磁场方向随随时间而变变化,这是是一种振荡荡磁场,传传播至附近近一处固定定的天线内内即可产生生感应电流流。Mxy的振荡磁场场就是组织织发放出的的磁共振信信号,天线线内感应生生成的电流流即为接受受的信号。。自由感应衰减减信号(freeinduceddecay,FID):射频脉冲停停止后样品品的射频辐辐射。(1)弛豫过程程(relaxationprocess):磁矩在射射频场结束束后,在主主磁场的作作用下,进进行“自由由旋转”,,由于粒子子之间的能能量交换,,所有磁矩矩将从不平平衡态逐渐渐过渡到平平衡态,这这一过程称称为弛豫过过程。这一一过程将发发生相对独独立的纵向向弛豫和横横向弛豫。。下面以90度脉冲后弛弛豫过程加加以说明。。弛豫原子核系统统从受激的的不平衡态态向平衡态恢复复的过程包括两方面面:纵向磁化分分量MZ的恢复横向磁化分分量MXY的衰减MzT1(纵向弛豫豫时间)::90°脉冲冲停止后,,Mz达到其最终终平衡状态态63%的时间。T2(横向弛豫豫时间)::90°脉冲冲停止后,,Mxy衰减到原来来值的37%的时间。MxyMzT163%T237%核磁弛豫Mz,MxyMXY共振磁化强度矢矢量的弛豫豫过程a.横向弛豫::在垂直于于主磁场的的横向磁化化矢量由初初始值逐渐渐复零的过过程。满足足下式,T2称为横向弛弛豫时间,,经过T2,Mxy减少63%。由于磁矩矩之间的相相互作用,,各磁矩的的旋进速度度不一样,,从而使基基本一致的的取向逐渐渐消失,变变为在横向向杂乱无章章的排列,,从而使横横向磁化矢矢量减小至至最后为零零。又称自自旋——自旋弛豫。。主要反应应样品磁环环境的不均均匀性。b.纵向弛豫::和主磁场场方向平行行的磁化矢矢量由零逐逐渐恢复最最大值的过过程。满足足下式,T1称为纵向弛弛豫时间,,经过T1,Mz恢复63%。这是由于于热辐射的的存在,从从低能态跃跃迁至高能能态的磁矩矩逐渐跃迁迁至低能态态,恢复平平衡态。这这一驰豫过过程常又称称热弛豫或或自旋——晶格弛豫。。主要反映映局部的能能量交换信信息。一般说来,,纵向弛豫豫时间远大大于横向弛弛豫时间。。而且,不不同的组织织与器官的的弛豫时间间显著不同同,从而对对软组织及及器官有特特殊的分辨辨能力。在在主磁场为为0.4~2T时,人体组组织T1~103ms,T2~102ms。纵向磁化对对比(组织织对比)各种组织在在纵向磁化化完全恢复复之前,已已恢复的纵纵向磁化内内产生的不不同组织T1不同而形成成纵向磁化化不同的现现象。不同组织的的纵向弛豫豫时间常数数在1.0T磁场中不同同组织的横横向弛豫时时间常数T2*弛豫——有效横向弛弛豫T2′弛豫效应——由于磁场不不均匀性所所致横向弛弛豫效应T2*弛豫——由T2弛豫效应和和T2′弛豫效应共共同作用所所产生的横横向弛豫1/T2*=1/T2′+1/T2不同组织间间的T1、T2值有差别,,又相对固固定,这是是MR的成像基础础,用不同同的灰度表表示。MRI图像主要反反映组织间间的T1的差别,为为T1加权(T1weightedimaging,T1WI)。主要反映组组织间的T2的差别,为为T2加权(T1weightedimaging,T2WI)。共振加权成像加权成像主要反映组组织间的质质子(氢核核)密度的的差别,为为(protondensityweightedimage,PDWI)T2*加权又称磁磁敏感加权权磁敏感对比比MRI常采集T2*产生T2*加权图象,,用于发现现具有磁化化率不同的的病灶短T1组织吸收能能量多显示示强信号,,长T1组织因饱和和不能吸收收太多能量量,表现低低信号组织间信号号强度的变变化使图像像的T1对比度得到到增强由于信号检检测总是在在横向进行行,采用短短TE可最大限度度削减由于于T2弛豫造成的的横向信号号损失,排排除了T2的作用。T1加权像(短短TE、短TR)在SE序列中,T1加权成像时时要选择较较短的TR和TE值,一般TR为500ms左右,TE为20ms左右,能获获得较好的的T1加权图像。。参数设置((SE):短TR(TR<T1),提高T1W;短TE(TE<<T2),降低T2W;T1加权像68T1WI脂水平衡状态90纵向弛豫90脉冲序列2、标准自旋旋回波脉冲冲序列标准自旋回回波脉冲序序列是在900激励脉冲之之间施加1800重聚聚焦脉脉冲组成。。由于SE序列中采用用了1800重聚焦脉冲冲,回波时时间TE延长,使得得图像中出出现了不希希望的T2对比,影响响了T1对比,但TE减少受到更更多的限制制,所以自自旋回波脉脉冲序列可可获得中等等的T1加权图像。。T2加权像(长长TE、TR)长TR时扫描周期期内纵向磁磁化矢量已已按T1时间常数充充分弛豫采用长TE,信号中T1效应被进一一步排除;;可突出液液体邓横向向弛豫较慢慢的组织信信号。一般病变部部位都会出出现大量水水的聚集,,用T2加权像可以以非常满意意的显示这这些水的分分布,因此此在确定病病变范围上上有重要作作用在SE序列中,T2加权成像时时要选择长长TR和长TE值,具体地地说,TR为2500ms左右,TE为100ms左右。参数设置((SE):长TR(TR>>T1)长TE(TE<T2)T2加权像72T2WI平衡状态90度激发后采集信号时刻脑水脉冲序列自旋回波脉冲冲序列优点:组织织的T2对比强;稳稳定性好;;使用相同同的TR,不同的TE,可以获得得一个或多多个额外回回波以产生生额外图像像而不需要要增加时间间,在临床床上可从视视觉上对这这些图像进进行比较。。缺点:由于于TE的增加,使使在每个特特定的TR期间内采集集的层面数数降低,同同时采集一一个层面图图像的时间间随TE的增加而增增加,使自自旋回波脉脉冲序列在在T2加权图像中中的采集效效率低,信信噪比也不不理想。一、质子密密度图像对对比度体素内质子子密度决定定弛豫过程程中纵向磁磁化的最大大值。组织质子密密度差产生生的对比称称质子密度度对比度,,突出质子子密度分布布的图像叫叫质子密度度像质子密度加权权像(长TR短TE)长TR可使组织的的纵向磁化化矢量在下下一个激励励到来之前前充分分弛豫,,削减T1对信号的影影响;短TE主要削减T2对图像的影影响,这是是图像对比比度仅与质质子密度有有关参数选择(SE):长TR(TR>>T1);短TE(TE<<T2)质子密度反反映单位组组织中质子子含量的多多少。在SE序列中,一一般采用较较长TR和较短TE时可获得质质子密度加加权图像,,一般TR为2500ms左右,TE为20ms左右时,SE序列成像可可获得较好好的质子密密度加权图图像。脉冲序列饱和脉冲序列列在一系列等等间距900激励脉冲组组成的脉冲冲序列中,,选用很长长的TR(第一个900激励脉冲作作用后,组组织的纵向向磁化强度度矢量M0有足够的时时间恢复))和最小的的TE,这样的脉脉冲序列称称为饱各脉脉冲序列。。这一脉冲序序列在实际际中没有应应用。三、脉冲序序列自旋回波脉冲冲序列SE是获得质子子密度加权权成像的最最好方法。梯度回波脉冲冲序列(不常用于于获得质子子密度加权权图像)优点:信噪噪比和效率率都相当好好缺点:很难难除去T2*对比及化学学位移的影影响。质子密度加加权脉冲序序列的对照照脉冲序列质子密度对比信噪比去伪影自旋回波良优优快速自旋回波良优良梯度回波良优良无论何种加加权像,均均会包含一一定的质子子密度、T1和T2对比度。因因为无论TR和TE如何取值,,纵向磁化化MZ总是受质子子密度的影影响;在可可供测量的的信号出现现之前,一一定程度的的弛豫已经经发生;通通过序列列参数的选选择,总能能使图像的的某种对比比度得以突突出,同时时使其它对对比度的影影响大大降降低。说明序列参数的的优化一.序列列参参数数分分类类初级级参参数数TR、TE、TI、等等导出出参参数数图像像对对比比度度、、空空间间分分辨辨率率、、SNR、成象象时时间间二.参数数优优化化内内容容1.对比比度度的的影影响响参参数数及及优优化化影响响参参数数TR、TE、TI、2.空间间分分辨辨率率的的影响响参参数数及及优优化化3.信噪噪比比的影响响参参数数及及优优化化(三三))梯梯度度磁磁场场与与定定位位梯度度场场与与层层面面厚厚度度的的关关系系第二二节节主主磁磁体体系系统统磁体体系系统统是是磁磁共共振振成成像像系系统统最最重重要要、、成成本本最最高高的的部部件件,,是是磁磁共共振振系系统统中中最最强强大大的的磁磁场场,,平平时时我我们们评评论论磁磁共共振振设设备备的的大大小小就就是是指指静磁磁场场的的场场强强数数值值,单单位位用用特斯斯拉拉(Tesla,简简称称T,垂直直于于磁磁场场方方向向的的1米长长的的导导线线,,通通过过1安培培的的电电流流,,受受到到磁磁场场的的作作用用力力为为1牛顿顿时时,,通通电电导导线线所所在在处处的的磁磁感感应应强强度度就就是是1特斯斯拉拉。))或或高斯斯(Gauss)表表示示,,1T=1万高高斯斯。。临床床上上磁磁共共振振成成像像要要求求磁磁场场强强度度在在0.05~3T范围围内内。。一一般般将将≤≤0.3T称为为低低场场,,0.3T~1.0T称为为中中场场,,>>1.0T称为为高高场场。。磁磁场场强强度度越越高高,,信信噪噪比比越越高高,,图图像像质质量量越越好好。。但但磁磁场场强强度度过过高高也也带带来来一一些些不不利利的的因因素素。。为了了获获得得不不同同场场强强的的磁磁体体,,生生产产厂厂商商制制造造出出了了不不同同类类型型的的磁磁体体,,常见见的的磁磁体体有永久久磁磁体体、常导导磁磁体体和超导导磁磁体体。一、、主主磁磁体体的的性性能能指指标标(1)磁磁场场强强度度磁共共振振设设备备磁磁场场强强度度的的大大小小就就是是指指静静磁磁场场的的场场强强数数值值大大小小,,单单位位用用特特斯斯拉拉((Tesla,简简称称T)或或高高斯斯((Gauss)来来表表示示,,1T=1万高高斯斯。。(2)磁磁场场均均匀匀度度所谓谓磁磁场场均均匀匀度度是是指指在在特特定定容容积积((常常取取球球形形空空间间))限限度度内内磁磁场场的的同同一一性性程程度度,,即即穿穿过过单单位位面面积积的的磁磁感感应应线线是是否否相相同同。。(3)磁磁场场稳稳定定度度磁场场的的稳稳定定度度分分时间间稳稳定定度度和热稳稳定定度度两种种。。时间间稳稳定定度度是指指磁磁场场随随时时间间而而变变化化的的程程度度。。磁磁场场随随时时间间变变化化会会产产生生相相位位差差,,导导致致图图像像伪伪影影。。热稳稳定定度度是指指磁磁场场值值随随环环境境温温度度变变化化而而漂漂移移的的程程度度。。永永磁磁体体和和常常导导磁磁体体的的热热稳稳定定度度较较差差,,超超导导磁磁体体的的时时间间稳稳定定度度和和热热稳稳定定度度都都能能满满足足要要求求。。(4)有有效效孔孔径径有效效孔孔径径是是指指梯梯度度线线圈圈、、匀匀场场线线圈圈、、射射频频体体线线圈圈和和内内护护板板等等部部件件均均安安装装完完毕毕后后所所得得到到的的空空间间))。。全全身身MRI设备备,,磁磁体体有有效效孔孔径径须须足足以以容容纳纳人人体体为为宜宜,,一一般般来来说说,,内内径径应应大大于于65厘米。孔径较较小可使病人人产生幽闭恐恐惧感。开放式磁体使使病人躺在半半敞开的检查查床上,不会会产生幽闭恐恐惧感,并能能开展磁共振振介入治疗项项目。(5)磁场的逸散散度强大的主磁体体周围形成的的逸散磁场,,其逸散程度度称为逸散度度。它的危害害是对附近的的铁磁性物体体产生很强的的吸引力,对对人体健康、、医疗仪器设设备受到不同同程度的损害害、干扰和破破坏。逸散程程度的措施是是对磁体采取取各种有效的的屏蔽。二、主磁体的的种类与特点点(1)永久磁体永久磁体是由由永久磁铁((如铁氧体或铷铁)的磁砖拼砌砌而成。它的的结构主要有有两种,即环型和轭型。优点:造价低,场强强可以达到0.3T,能产生优质质图像,需要要功率极小,,维护费用低低,可装在一一个相对小的的房间里。缺点:磁场强度较低低,磁场的均均匀度和强度度欠稳定,易易受外界因素素的影响(尤尤其是温度)),不能满足足临床波谱研研究的需要。。(2)超导磁体荷兰科学家昂昂尼斯(KamerlinghOnnes)在1911年首先发现某些物质的电电阻在超低温温下急剧下降降为零的超导导性质,电阻阻的突然消失失意味着物质质已转变为某某种新的状态态,这些物质质称为超导体体。科学家昂尼尼斯获得了1913年诺贝尔物理理学奖。优点:场强高,稳稳定性和均匀匀度好,因此此可开发更多多的临床应用用功能。缺点:技术复杂和成成本高。(3)常导磁体常导磁体是根根据电流产生生磁场的原理理设计的。当电流通过圆圆形线圈时,,在导线的周周围会产生磁磁场。常导磁体的的线圈是由高高导电性的金金属导线或薄薄片绕制而成成。它的结构构主要由各种种线圈组成。。优点:造价较低,不不用时可以停停电,在0.2T以下可以获得得较好的临床床图像。缺点:磁场的不稳定定性因素主要要是受供电电电源电压波动动的影响,均均匀度差。另另外易受环境境因素(如温温度、线圈绕绕组的位置或或尺寸)的影影响.三、主磁体的的匀场措施1.有源匀场(主主动调整)利用匀场线圈圈调整磁场强强度2.无源匀场(被被动调整)利用铁片产生生附加磁场调调整第三节梯度度磁场梯度磁场简称称梯度场,梯梯度是指磁场场强度按其磁磁场的位置((距离)的变变化而改变,,它的产生是是由梯度线圈圈完成的,一一般在主磁体体空间沿着X、Y、Z三个方向放置置。梯度线圈圈有三组即GX、GY、GZ,叠加在静磁磁场的磁体内内,当线圈通通电时可在静静磁场中形成成梯度改变。。一、梯度磁场场的作用和性性能指标(1)有效容积(梯度场的均均匀容积)有效容积是指指线圈所包容容的、其梯度度场能够满足足一定线性要要求的空间区区域。(2)梯度场的线线性梯度场场的线线性是是衡量量梯度度场平平稳度度的指指标。。线性性越好好,表表明梯梯度场场越精精确,,图像像的质质量就就越好好。(3)梯度度场的的强度度梯度场场强度度是指指梯度场场能够够达到到的最最大值值。与主主磁场场相比比梯度度磁场场是相相当微微弱的的。梯梯度场场强度度大,,磁场场梯度度就可可以更更大些些,可可进行行超薄薄层面面的扫扫描。。(4)梯度度场变变化率率和梯梯度上上升时时间梯度场场变化化率是是指单位时时间内内梯度度场变变化的的程度度,即最最大梯梯度与与上升升时间间的比比率,,亦称称梯度度切换换率。。梯度度上升升时间间是指指梯度度场达达到某某一预预定值值所需需的时时间。。梯度度上升升性能能的提提高,,可开开发更更快速速的成成像序序列.(5)梯度度场工工作周周期梯度场场工作作周期期是指指在一个个成像像周期期的时时间内内梯度度场工工作时时间所所占的的百分分数。成像像周期期是指指MRI设备采采集一一次数数据所所需的的时间间,即即一个个脉冲冲序列列执行行一遍遍所需需的时时间。。梯度度场工工作周周期与与成像像层数数有关关,成成像层层数越越多,,梯度度场的的工作作周期期百分分数越越高。。二、梯梯度磁磁场的的产生生由中央央处理理单元元中的的时序序控制制器((pPSC)给出出18位串行行信号号,经经梯度度控制制器进进行D/A转换、、涡流流补偿偿、阻阻抗匹匹配送送出3组直流流信号号加到到X向、Y向、Z向三个个独立立的放放大器器上,,经增增益放放大后后直接接输送送到对对应的的X向、Y向、Z向三个个梯度度线圈圈上。。梯度线线圈梯度场场B0B0超导磁磁体系系统梯度放放大器器梯度放放大器器电路路板安安装在在控制制柜中中。梯度放放大器器是功功率放放大器器,要要求输输出功功率大大、开开关时时间短短、响响应快快、输输出电电流精精确。。大功率率的输输出要要求::输出出电流流大((决定定梯度度磁场场强度度)、、输出出电压压高((决定定梯度度磁场场切换换率))。为了使使3个梯度度线圈圈的工工作互互不影影响,,配备备了3个独立立的梯梯度放放大器器,在在CCC的控制制下,,分别别独立立工作作,输输出所所需的的电流流。Z轴梯度度线圈圈与磁磁场X轴、Y轴梯度度线圈圈与磁磁场第四节节射射频发发射与与接收收系统统射频场场系统统包括射频脉脉冲发发射系统和和射频信信号接接收系统两两部分分。用于建建立RF场的RF线圈叫叫发射射线圈圈。用于检检测MR信号的的RF线圈叫叫接收收线圈圈发射线线圈各种型型号接接收线线圈射频脉脉冲90°°脉冲冲90°°RF的特点点:Mxy衰减快快,信信号难难以采采集,,自由由感应应衰减减(FID)MxyMz共振180°RF的特点点:1、Mxy重聚焦焦,信信号得得以采采集,,2、在TE/2激发3、Mxy的衰减减,是是由于于质子子失相相位MxyMz去相位位复相位位180°脉冲共振发射线线圈发射线线圈用用来产产生RF磁场,,必须须让RF功率放放大器器的输输出电电压加加到线线圈的的两端端,使使使发发射线线圈共共振于于RF频率,,这样样线圈圈流过过的电电流最最大,,产生生的RF磁场也也最大大。下图::线圈圈与电电容的的谐振振电路路。线圈L与电容容C2并联,,当满满足共共振条条件时时,即即产生生谐振振,线线圈中中的电电流将将是总总电流流的Q倍。由由于发发射线线圈电电阻很很小,,Q值为几几十~几百。。○LC2C1发射线线圈的的类型型:圆形线线圈;;鞍形形线圈圈;螺螺线管管线圈圈;低低频鸟鸟笼式式线圈圈;高高频鸟鸟笼式式线圈圈。磁共振振成像像卷高频鸟鸟笼式式线圈圈发射通通道::具有形形成RF脉冲形形状、、对脉脉冲进进行衰衰减控控制、、功率率放大大和监监视等等功能能。1、频率率合成成器::发射部部分需需要一一路中中频信信号和和一路路同中中频进进行混混频的的信号号;接接收部部分需需要用用到两两路具具有90°°相位差差的中中频信信号,,和用用于混混频的的一路路RF信号;;整个个RF部分的的控制制还要要一个个公用用的时时钟信信号。。这些些都有有频率率合成成器来来产生生。2、发射射混频频器:它通通过两两种信信号混混频,,产生生RF信号,,同时时通过过门控控电路路形成成RF脉冲波波形。。3、发射射调制制器::对RF信号进进行幅幅度调调制。。4、功率率放大大器::将RF信号由由0.5V,1mW左右,,放大大到足足够大大的功功率。。30w功率分分解600w600w功率合合成10kw放大器器放大器器放大器器5、发射射控制制器::控制、、协调调接受线线圈与与接收收通道道接受线线圈::用于于接收收人体体所产产生的的MR信号。。可以和和发射射线圈圈使用用同一一线圈圈,也也可独独立使使用。。线圈越越接近近人体体组织织接收收的信信号越越强;;线圈圈越小小、噪噪声越越小。。常用一一些专专用线线圈::头部部线圈圈,关关节表表面线线圈,,脊柱柱相控控阵线线圈等等。接收通通道MR信号的的感生生电流流很小小,必必须经经接收收通道道放大大、混混频、、滤波波、检检波、、A/D转换等等一系系列处处理后后才能能送到到计算算机。。接收线线圈前置放放大器器混频器器中频滤滤波器器相敏检波器器低频放大器器A/D转换器器相敏检波器器低频放大器器A/D转换器器1、前置置放大大器::位于开开端,,要求求匹配配,尤尤其要要低噪噪。2、混频频器与与滤波波器混频器器:将将信信号频频谱搬搬移到到中频频上。。滤波器器:滤滤除不不必要要的频频率组组合,,滤噪噪。3、相敏敏检波波器::从来自自中频频滤波波电路路的中中频信信号中中检测测出低低频MR信号。。4、低频频放大大与低低通滤滤波5、ADC—A/D第五节节计计算机系系统主计算算机系系统::由主机机、磁磁盘

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