医学影像设备学第6章磁共振成像设备

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1、医学影像设备学第六章磁共振成像设备第一节概述目录一、发展简史二、特点三、组成及工作原理第一节概述MR现象是1946年分别由美国斯坦福大学物理系菲利克斯·布洛赫(FelixBloch)教授和哈佛大学的爱德华·普塞尔(EdwardPurcell)教授领导的小组同时独立发现的。Bloch和Purcell共同获得了1952年的诺贝尔物理学奖。FelixBloch（1905-1983）EdwardMillsPurcell（1912-1997）第一节概述MR的基本原理是：当处于磁场中的物质受到射频（RadioFrequen

2、cy，RF）电磁波的激励时，如果RF电磁波的频率与磁场强度的关系满足拉莫尔方程，则组成物质的一些原子核会发生共振，即所谓的MR现象。原子核吸收了RF电磁波的能量，当RF电磁波停止激励时，吸收了能量的原子核又会把这部分能量释放出来，即发射MR信号。第一节概述1967年，约翰斯（JasperJohns）等人首先利用活体动物进行实验，成功地检测出动物体内分布的氢、磷和氮的MR信号。1970年，美国纽约州立大学的达马迪安（RaymondDamadian）对已植入恶性肿瘤细胞的老鼠进行了MR实验，发现正常组织与恶性肿瘤组

3、织的MR信号明显不同。RaymondDamadian（1936~）1971年，达马迪安的研究成果在《Science》杂志上发表。达马迪安认为，利用MR对生物体进行成像是可能的。1977年达马迪安等人建成了人类历史上第一台全身MRI设备，并于1977年7月3日取得第一幅横断面质子密度图像。第一节概述第一节概述1972年，美国纽约州立大学的劳特伯（PaulLauterbur）指出用MR信号完全可以重建图像1973年劳特伯采用三个线性梯度磁场选择性地激发样品，使之得到所需的成像层面。Lauterbur（1929~）第

4、一节概述在成像方法方面，除了劳特伯的组合层析法和达马迪安的FONAR法以外，还出现了许多新方法，大大丰富了MRI理论。1974年，英国科学家曼斯菲尔德（PeterMansfield）研究出脉冲梯度法选择成像断层的方法；1974年英国诺丁汉大学的欣肖（W.S.Hinshaw）提出的敏感点成像方法（sensitivepoint）；1975年瑞士苏黎世的库玛（A.Kumar）、韦特（D.Wetti）和恩斯特（R.R.Ernst）等三人报道的快速傅立叶成像法；1977年鲍托姆雷（P.A.Bootomley）在敏感点成像

5、技术的基础上提出了多敏感点成像法；第一节概述第一节概述平面回波成像法早在1977年就已提出，但因受硬件条件的限制现在才实现。快速傅立叶成像方法因具有效率高、功能多、产生的图像分辨力高、伪影小等优点，故被广泛地应用。2003年的诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家劳特伯和英国诺丁汉大学教授曼斯菲尔德。MRI技术飞速发展，高性能梯度磁场、开放型磁体、软线圈、相控阵线圈以及计算机网络的应用，显示出MRI设备的硬件发展趋势。超高磁场MRI设备发展十分迅速，3T全身MRI设备已用于临床，9.4TMRI设备样机已研制成功。

6、第一节概述7TSiemensMR低场强MRI设备，不论是永磁型、常导型或超导型都已采用开放型；中场强开放式MRI设备也已应用。性能大幅度提高，图像质量、成像功能也有很大改善，成像时间亦有所缩短，且病人舒适、减少了幽闭恐怖感，又便于操作和检查，而且还便于介入治疗。第一节概述第一节概述采用级联脉宽调制功率放大级构成的增强梯度放大器已可输出2000V、500A的大功率信号，能支持任意形状的梯度脉冲波形。已开发出双梯度系统，最大梯度磁场强可达80mT/m，其切换率可达到150mT/m/ms。多元阵列式全景线圈的发展十分

7、迅速，目前已能支持4、8、16、32、64个接收通道，支持3~4倍的图像采集速度。第一节概述在图像重建方面，非笛卡儿的重建、不完整数据的采集、与并行成像技术有关的重建方法都是当前十分活跃的领域。并行成像技术，又称为灵敏度编码技术（sensitivityencodingtechnique，SENSE）或阵列转换处理器技术（arrayspatialsensitivityencodingtechnique，ASSET），是一个重大的技术突破，能大幅度缩短MRI扫描时间。MRI技术进展：①EPI使MR的成像时间大大缩短

8、，通常每秒可获取20幅图像，30ms内采集完成一幅完整的图像。具有瞬时成像，可去除运动伪影、高时间分辨力便于动态研究。第一节概述第一节概述②磁共振血管成像（magneticresonanceangiographer，MRA）：MRA不需要对比剂即可得到血管造影像。近年发展的动态增强MRA（dynamiccontrast-enhancedMRA，DCEMRA），应用静脉注射顺磁性对比剂是