磁共振成像基本原理2010827培训

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1、AURORA磁共振项目培训凯普·广州2010-8-27磁共振成像基本原理MRI设备MRI基本原理及相关概念MRI发展史1磁共振成像的基本硬件组成2磁共振现象的基本原理3磁共振成像原理4影响MR信号强度的因素5一、MRI发展历史磁共振成像概述一种生物磁自旋成像技术，利用原子核（氢核）自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器（接收线圈）检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。英文简称MRI(magneticresonanceimaging)MRI发展历史1930年代，物理学家伊西多•拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正

2、向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转。1946年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对磁共振现象的认识。1946年，美国哈佛大学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫宣布，他们发现了磁共振NMR。两人因此获得了1952年诺贝尔奖。MRI发展历史1973年Lauterbur研究出MRI所需要的空间定位方法，也就是利用梯度场。他的研究结果是获得水的模型的图像。在以后的10年中，人们进行了大量的研究工作来制造

3、磁共振扫描机，并产生出人体各部位的高质量图像，先后通过MR扫描，获得手、胸、头和腹部的图像。1980年商品化MRI装置问世。二、磁共振成像的基本硬件组成主磁体梯度系统射频系统计算机系统屏蔽系统其他辅助系统主磁体主磁体是MRI仪最基本的构件，是产生磁场的装置，主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。根据磁场产生的方式可将主磁体分为永磁型和电磁型，根据导线材料不同又可将电磁型主磁体分为常导磁体和超导磁体。（一）常导型磁体（二）永磁型磁体（三）超导型磁体主磁体主磁体最重要的技术指标包括场强、磁场均匀度、磁场稳定性、磁体的有效孔径、边缘场空间范围及主

4、磁体长度。场强：描述主磁体产生的静磁场的强度和方向，采用高斯（Gauss，G）或特斯拉（Tesla，T）作单位，特斯拉是目前磁场强度的法定单位。规定距离5安培电流通过的直导线1cm处检测到的磁场强度被定义为1高斯。特斯拉与高斯的换算关系为：1T=10000G。低场机：磁场强度0.5T以下中场机：磁场强度0.5T到1.0T高场机：磁场强度1.0T到2.0之间超高场机：磁场强度大于2.0T主磁体磁场均匀度：指在一定的容积范围内磁场强度的均一性，也即单位面积内通过磁力线数目的一致性。作为MRI设备的一个很重要的指标，在很大程度上决定着MRI设备的图像质量

5、好坏。1、高均匀度的场强有助于提高图像信噪比；2、场强均匀是保证MR信号空间定位准确性的前提；3、场强均匀可减少伪影（特别是磁化率伪影）；4、高度均匀度磁场有利于进行大视野扫描，尤其肩关节等偏中心部位的MRI；5、只有高度均匀度磁场才能充分利用脂肪饱和技术进行脂肪抑制扫描；6、高度均匀度磁场才能有效区分MRS的不同代谢产物。主磁体如何提高磁场均匀度？主动匀场（activeshimming）又称为有源匀场，是指利用匀场线圈通以电流，产生小磁场，并通过适当调整匀场线圈阵列中各线圈的电流强度，使其周围的局部磁场发生变化来调节改善静磁场的不均匀性，以提高静

6、磁场整体均匀性的过程。被动匀场（passiveshiming）是指在磁体孔洞内壁上贴补一定形状和尺寸、专用小铁片（又称为匀场片），用以提高磁场均匀性的方法。这种方法在匀场过程中使用的是无源器件，因而也称为无源匀场。主磁体磁场稳定性：受各种客观因素影响，磁场的均匀性和/或磁场强度值会发生变化，这就是磁场漂移。磁场稳定性就是定量评价、衡量这种漂移变化的技术指标。稳定性下降，意味着单位时间内磁场的变化率增高，如果在一次磁共振扫描检查时间段内，磁场强度值和/或磁场均匀性发生了漂移，就会影响到图像质量。时间稳定性：磁体所建立的静磁场B0随时间而变化的程度。热

7、稳定性：磁场强度值随温度变化而漂移的程度。主磁体磁体有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈、衬垫、内护板、隔音腔、和外壳等部件均在磁体检查孔道内安装完毕后，所剩余柱形空间的有效内径。孔径大小限制着被检查者的体型尺寸大小，延伸到磁体外部的磁场的范围亦与孔径大小及磁场强度有关。以足够容纳受检者人体或受检部位为宜幽闭恐惧症磁场均匀性的破坏和失衡主磁体边缘场：磁体产生的静磁场向空间各个方向散布，发散到磁体周围的空间中，称为边缘场。它的强弱与空间位置有关，随着空间点与磁体距离的增大，边缘场的场强逐渐降低。边缘场会对候诊的受检者、工作人员、路过附近的人员、

8、分布在磁体周围空间的电子设备造成可能的伤害和损坏。因此需要采取措施抑制、屏蔽磁体的边缘场，缩小边缘场的空间范围，保证周围环