磁共振成像技术

磁共振成像技术第1页，共21页，2023年，2月20日，星期一磁共振的现状磁共振成像技术（核磁共振，MRI）是与CT几乎同步发展起来的医学成像技术。MRI作为最先进的影像检查技术之一，在许多方面有其独到的优势，尤其是近年来高场磁共振超快速成像与功能成像的出现，使得MRI的优势更为明显。但是，由于国情所限，MRI远没有CT普及，实际工作中，大量的病例本应首选MRI检查，却都进行了CT检查，因此造成的误诊及漏诊屡见不鲜。第2页，共21页，2023年，2月20日，星期一磁共振成像的特点：一、无损伤性检查。二、多种图像类型。三、图像对比度高。四、任意方位断层。五、心血管成像无须造影剂增强六、代谢、功能成像。膜转移瘤的磁共振成像表现第3页，共21页，2023年，2月20日，星期一下图是通用磁共振统框图：第4页，共21页，2023年，2月20日，星期一目录磁共振计算机系统梯度磁场系统射频系统其它辅助系统主磁体系统第5页，共21页，2023年，2月20日，星期一主磁体系统有永久磁铁的磁砖拼砌而成永磁体性能参数：磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、磁体有效孔径场强的选择：应用型MRI设备(低、中场)、应用兼研究MRI设备（高场）、研究型MRI设备（超高场）主磁体根据电流产生磁场的原理设计常导磁体（目前基本淘汰）利用某些超导体对电流几乎没有阻力，而不产生热量的性质制成超导磁体第6页，共21页，2023年，2月20日，星期一技术参数永磁体优点造价低、能产生优质图像，耗能低、维护费用低、体积和重量也在减小。磁场强度:0.1~0.4T磁场均匀性:C≤10ppm瞬时稳定性：≤（0.5~1.5）ppm/h磁体孔径：1m×0.5m缺点磁场强度低，均匀性欠佳，稳定性差常导磁体优点造价低，不用可停电可获得较好的临床图像缺点场强不够、功耗大、运行费用高、均匀度和稳定性差超导磁体优点场强高、稳定性和均匀度好磁场强度:0.5~9.4T,多为0.5~3T磁场均匀性:10~15ppm瞬时稳定性：≤0.1ppm/h磁体孔径:0.9~1.0m充磁时间：0.2~0.5h缺点技术复杂，成本高第7页，共21页，2023年，2月20日，星期一梯度磁场系统梯度磁场系统是由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器（DAC)、梯度放大器、梯度冷却系统等部分组成。是电流通过一定形状的结构线圈产生的。它是脉冲式的，需要一定的电路组成，组成电路框图如下图所示：反馈控制部分预驱动功率驱动高压控制高压开关线圈→→→→↑↑第8页，共21页，2023年，2月20日，星期一梯度线圈梯度线圈是MRI仪最重要的硬件之一。梯度线圈的主要性能指标包括梯度场强和切换率主要作用有：（1）进行MRI信号的空间定位编码；（2）产生MR回波（梯度回波）；（3）施加扩散加权梯度场；（4）进行流动补偿；（5）进行流动液体的流速相位编码。第9页，共21页，2023年，2月20日，星期一梯度场强梯度场强是指单位长度内磁场强度的差别，通常用每米长度内磁场强度差别的毫特斯拉-梯度场； 有效梯度场两端的磁场强度差值除以梯度场施加方向上有效梯度场的范围（长度）即表示梯度场强，即：

梯度场强（mT/M）＝梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度切换率（slewrate）是指单位时间及单位长度内的梯度磁场强度变化量，常用每秒每米长度内磁场强度变化的毫特斯拉量（mT/M.S）来表示，切换率越高表明梯度磁场变化越快，也即梯度线圈通电后梯度磁场达到预设值所需要时间（爬升时间）越短切换率＝梯度场预定强度/t（梯度场增高到预定值所需的时间）梯度场强示意图

梯度场切换率示意图第10页，共21页，2023年，2月20日，星期一涡流由于梯度线圈周围存在导体。当梯度电流导通或切断时，变化的磁场在周围导体中感应出感生电流，此感生电流在金属体内环形流动，成为涡流。涡流产生的热量成为涡流损耗。涡流的强度与磁场变化率成正比。涡流会消弱梯度场强（涡流也会产生变化磁场，其方向与梯度线圈所产生的磁场相反）因此涡流补偿可以通过RC电路使梯度脉冲电流产生畸变；也可以利用有缘梯度磁场屏蔽即安放第二组梯度线圈，与原梯度线圈同轴，但电流方向相反，电流同时通断。第11页，共21页，2023年，2月20日，星期一第12页，共21页，2023年，2月20日，星期一射频系统脉冲线圈有发射线圈和接收线圈之分。 发射线圈发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的质子发生共振，就如同电台的发射天线；接收线圈接收人体内发出的MR信号（也是一种无线电波），就如同收音机的天线。有的线圈可同时作为发射线圈和接受线圈，。大部分表面线圈只能作为接受线圈，而由体线圈来承担发射线圈的功能。第13页，共21页，2023年，2月20日，星期一发射线圈发射线圈所发射的射频脉冲的能量与其强度和持续时间有关。现代新型的发射线圈由高功率射频放大器供能，所发射的射频脉冲强度增大，因而所需要的持续时间缩短，加快了MRI的采集速度第14页，共21页，2023年，2月20日，星期一接收线圈接收线圈离检查部位越近，所接收到的信号越强，线圈内体积越小，所接收到的噪声越低，因而各产家开发了多种适用于各检查部位的专用表面线圈，如心脏线圈、肩关节线圈、直肠内线圈、脊柱线圈等。第15页，共21页，2023年，2月20日，星期一计算机系统射频发射射频线圈射频接收梯度形成梯度放大与线圈梯度控制计算机重建控制显示控制射频控制阵列机AP显示设备→→→↕↕↕↕↕↑↑↑↑↓计算机系统功能框图第16页，共21页，2023年，2月20日，星期一计算机系统→CPU缓存器→→D/A梯度驱动直接控制梯度磁场的控制：→→梯度存储器缓存器D/A↑CPU↓→计算机间接控制第17页，共21页，2023年，2月20日，星期一射频脉冲的控制：RF地址计数器计算机数据寄存器RF存储器RF数据锁存储器RFDACRF脉冲控制部分原理框图计算机系统第18页，共21页，2023年，2月20日，星期一

磁共振成像技术在以下几个方面取得很大进展：

1.回波平面成像（echoplannarmaging,EPI），使MR的成像时间大大缩短，可在100～200ms内得到高分辨率的图像（像素宽度＜1.5mm＝。分辨率较低的图像（像素宽度＞3mm）只需50ms就可得到。

2.磁共振血管造影（magneticesonanceangiography，MRA），不需要造影剂即可得到血管造影像，优于CT和X线血管造影。还有磁共振的灌注和渗透加权成像，不仅提供了人体组织器官形态方面的信息，还提供了功能方面的信息。

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3.磁共振成像介入，有良好的组织对比度，可以精确地区分病灶的界面、确定目标；亚毫米级空间分辨率便于病灶定位和介入引导；多层和三维空间成像允许全方位地观察重要的解剖结构；快和超快速的成像序列能够对生理运动