放射医学技术医学影像设备知识磁共振MR成像设备

放射医学技术医学影像设备学问磁共振MR成像设备一、MRI设备的分类和进展〔一〕MRI设备的分类按磁体类型分类MRIMRIMRIMRI按磁体产生静磁场的磁场强度大小分类可分为低场〔0.1～0.5T〕MRI〔0.6～1T〕MRI〔1.5～2T〕MRI〔3T〕MRI〔二〕MRI主磁体的进展趋势是低磁场强度的开放和高磁场强度的性能改善。低磁场强度永磁开放型MRI设备的磁场强度已达0.4T，其构造为单柱型或双柱非对称型。开放式MRI设备的优点是可消退MRI设备的磁场强度已由传统的1.5T3～4T7～8TMRI氦消耗量已大幅度下降。随着材料科学的进一步进展，将来可能消灭高温超导磁体。二、MRI设备的构成及其功能MRI设备由磁体系统、梯度系统、射频系统、信号采集和图像重建系统、主控计算机系统及关心保障系统构成。〔一〕磁体系统磁体的根本功能是为MRI设备供给满足特定要求的静磁场。磁体系统除了磁体之外，还包括匀场线圈、梯度线圈及射频放射和接收体线圈〔又称为内置体线圈〕等组件。永磁型磁体永磁型磁体的磁性材料主要有铝镍钴、铁氧体和稀土钴三种类型。其磁体一般由多块永磁材料积存或拼接而成，磁铁块的排布既要满足构成肯定成像空间的要求，又要使其磁场均匀性尽可能高。永磁体的磁场强度一般不超过0.45T。此，需要恒温恒湿空调系统将磁体间内的温度或磁体本身的温度变化严格掌握在±1℃之内。永磁型MRI设备以其优异的开放性能、低造价、低运行本钱、整机故障率低、磁场发散少、对四周环境影响小、检查舒适等特点，应用于磁共振介入治疗和磁共振导引的介入手术中。常导型磁体常导型磁体是用线圈中的恒定电流来产生MRI设备中的静磁场，其磁场强度与导体中的电流强度、导线外形这种线圈制成的磁体称为阻抗型磁体。的波动将会直接影响磁场的稳定，因而高质量的大功率恒流电源MRI〔零下273.2摄氏度，标为0K〕的超低温时，其电阻为零，即处于超导状态，这些具有超导性的物质可称为超导体。以超导体为线圈材料制造的磁体称为超导型磁体。〔简称超导线圈〕、高真空超低温杜瓦容器、及其附属部件构成。三个步骤。其真空绝热、保冷性能主要打算于它的真空度。〔磁体〕内4.2K〔-268.8℃，与室温相差近300℃〕的过程。灌满液氦：磁体预冷到4.2K后，液氦气化减弱，液氦开头驻留在磁体内部，直至将磁体灌满，一般可罐充到满容量的95％左右。在4.2K这一临界温度下，超导线圈将实现从正常态至超导态的转变，超导环境从而建立起来。电源的掌握下渐渐给超导线圈施加电流，建立预定静磁场的过程。励磁一旦成功，超导磁体就将在不消耗能量的状况下，供给强大的、高度稳定的匀强磁场。某种缘由突然失去超导特性而进入正常态，即失超。引起失超的因素很多：如磁体构造和线圈组份、超导材料性能不稳定、磁体超低温环境被破坏以及人为因素等。失超会将电磁能量转换为热能，引起液氦气化，喷射而出。失超的预防保护措施氧监测器和应急排风机；紧急失超开关。超导型磁体具有高场强、高稳定性、高磁场均匀性、线圈不高质量的MR〔例如9.4T〕，其磁场强度的稳定性也很好〔磁场强度漂移小于0.1ppm/h〕。混合型磁体混合型磁体是利用上述两种或两种以上的磁体技术构造而成的磁体。常见的是永磁型和常导型两种磁体的组合。在永磁型磁体的两个磁极上绕以铜质线圈〔绕线方向应使其便得到混合型磁体。〔二〕梯度系统梯度系统的功能是为MRI设备供给线性度优良、梯度磁场强度频激发后自旋系统的相关重聚作用。度放大器和梯度冷却系统等局部组成。梯度线圈和放大器均有双套设计方案，现有MRI设备中依据其梯度组合方式和工作模式可分为单梯度放大器单梯度线圈、双梯度放大器单梯度线圈、单梯度放大器双梯度线圈等三种梯度类型。梯度线圈MRI〔X、Y、Z向〕的梯度磁场作为图像重建的空间立体〔X、Y、Z轴〕定位和层面选择的依据。因此MRI设备中分别由X、Y、Z三个方向的梯度线圈以及为梯度线圈供给“动力”的梯度放大器来供给这三个梯Gx、Gy、Gz。梯度掌握器和数模转换器梯度掌握器〔GCU〕的任务是按系统主控单元的指令，发出全数字化的掌握信号，该掌握信号〔DAC〕后，马上转换成相应的模拟电压掌握信号，据此产生梯度放大器输出的梯度电流。梯度放大器XYZ电流〔即梯度电流〕的鼓励下产生的，而梯度电流是由梯度放大器产生并输出。长、散热系统优良牢靠等特点。梯度冷却系统100A线圈中产生大量的热量，因此必需承受水冷的冷却方式。梯度系统作为MRI设备的核心和关键部件，其性能凹凸直接打算着MRI设备的扫描速度〔时间区分率〕、最小扫描层厚〔空间区分率〕、XYZ三轴有效扫描范围、影像的几何保真度。MRI设备对梯度系统的要求就是梯度场强高、梯度上升速度快、梯度切换率高、梯度线性度好、梯度输出波形的准确度高及其可重复性好、梯度效率和利用率高等。〔三〕射频系统射频系统负责实施射频〔RF〕鼓励并接收和处理射频信号，即MR各种翻转角的射频脉冲，还要接收成像区域内1H〔氢质子、31P、3He、23Na、13C等的磁共振信号。射频系统由射频线圈、射频脉冲放射单元、以及射频脉冲接收单元等局部组成。射频线圈一般概念：射频线圈既是氢质子、31P、3He、23Na、13C〔以下争论均信号。射频线圈的种类按功能分类：可分为放射/接收两用线圈以及接收线圈。积线圈、外表线圈、体腔内线圈、相控阵线圈五类。其中相控阵线圈是由两个以上的小线圈或线圈单元组成的线圈阵列。这些线圈可彼此连接，组成一个大的成像区间，使有效空间增大；各线圈单元也可相互分别，每个线圈单元也可作为独立线圈应用。〔形〕极化两种线圈。其中圆形极化线圈也可称为正交线圈，它的两个绕组工作时接收同一磁共振信号，但得到的噪声却是互不相干，假设对输出信号进展适当的组合，就可使线圈的信噪比提高，故正交线/接收体线圈就是正交线圈，此外还有正交头线圈等。线管线圈，以及用于纵向静磁场的磁体中的鞍形线圈。它们是体线圈的主要形式。按绕组形式分类：可分为亥姆霍兹线圈、螺线管线圈、四线构造线圈〔鞍形线圈、穿插椭圆线圈等〕、STR〔管状谐振器〕线圈和鸟笼式线圈等多种形式。其中鸟笼式线圈应用广泛。射频脉冲放射单元射频脉冲放射单元由射频掌握器、射〔射频脉冲源、频率合成器、滤波放大器、波形调制器、射频脉冲功率放大器、放射终端匹配电路及射频放射线圈等功能组件构成。在射频掌握器的统一指挥下，上述各个部件协同工作以生成MR扫描序列所需的各种角度和功率的射频脉冲。MRI中最常用的射频脉冲有900和1800两种，但是，各种小角度射频脉冲鼓励技术要求射频放射单元还要能够产生任意角度的射频脉冲进展RF激发。射频能量在人体中累积状况，即特别吸取比率〔SAR值〕能引起灼伤大事的发生，应进展严格治理和掌握。SAR值是计量电磁波W/kg或mW/g来表示。射频脉冲接收单元射频鼓励脉冲关断后，共振质子的磁化强度矢量就要回到其平衡态位置，从而在射频接收线圈中产生自由感应衰减〔FID〕信号，于是，线圈两端产生感应电压，即磁统的灵敏度、放大倍数、抗干扰力量都要格外高。射频脉冲接收单元的功能是接收人体产生的磁共振信号，并经适当放大和处理后供数据采集系统使用。射频脉冲接收单元由信号接收〔前置放大器、混频器、中频放大器〕、信号处理〔相敏检波、低通滤波器〕、射频接收掌握器等电路组成。〔四〕信号采集和图像重建系统信号采集信号采集是指对磁共振射频接收信号进展模数〔A/D〕转换，使之成为离散数字信号的过程。射频信号采集单元的核心器件是A/D转换器。A/D转换器的两个重要指标是转换速度和精度。目前多通道〔4、8、16、32通道射频信号采集技术已经广泛应用于从0.3T永磁型MRI7.0T超导MRI图像重建在MRI称为谱仪系统〔测量系统〕。图像重建的任务则是依据谱仪系统所供给的原始数据来计算可显示的磁共振灰度图像。图像重建任务在专用的图像阵列处理器中完成。图像阵列处理器一般由数据接收单元、高速缓冲存储器、数据预处理单元、算术和规律运算部件、掌握部件、直接存储器存取通道、以及快速傅里叶变换器〔FFT〕组成。目前重建一幅MR图像的最快速度588.21700〔五〕主控计算机系统主控计算机系统组成及功能主控计算机系统由主控计算机、掌握台、主控图像显示器、关心信息显示器〔显示受检者心〔相机〕、网络适配器以及谱仪系统的接口部件等组成。主控计算机系统掌握用户与MRI设备各系统之间的通信，并通过运行扫描软件来满足用户的全部应用要求。主控计算机拥有〔包括自检〕等功能。主控计算机中的软件MRI的软件可分为系统软件和应用软件两大类。其中系统软件包括操作系统、数据库治理系统和常用例行效劳程序等三个模块。应用软件包括磁共振成像、影像后处理及分析软件包。〔六〕关心保障系统为了实施特别成像，需要配置对生理信号进展采集、处理、分析的单元。为了实现实时脑功能成像，需要配置特别的射频脉冲实时跟踪，试验刺激的产生、传输及掌握，数据的全自动后处三、MRI设备的技术参数MRI设备的主要技术参数有磁场强度〔T，特斯拉〕，磁体重量〔吨〕，磁体长度〔米〕，5高斯线空间分布范围〔米〕，液