磁共振成像设备.ppt

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1、第八章磁共振成像设备提要第一节概述第二节主磁体系统第三节梯度磁场系统第四节射频发射与接收系统第五节计算机系统第六节磁场的屏蔽第七节超导及低温系统第八节MR设备的使用与维护第一节概述一、基础知识回顾（一）基本概念1．原子与原子核2．原子核的自旋、磁矩、进动、核磁共振原子核绕自身轴的转动称为自旋(spin)。由自旋量子数决定。原子核的自旋形成环形电流，因此在其周围感应出磁场，称为磁矩。（一）基本概念当把自旋的原子核置于磁场中时，原子核在自旋的同时，其转轴也在绕磁场回转，这种现象称为进动。3．产生磁共振的原子核原子核的质子数或中子数必有一个为奇数。临床MR成像使用的原子核是氢核。4．拉莫尔频率（

2、又称进动频率、共振频率）拉莫尔公式ω0为质子的共振频率，B0为静磁场中的场强，γ为磁旋比。（一）基本概念（二）氢原子磁矩进动学说1．氢原子核磁矩平时状态平时状态无宏观磁矩。2．氢原子置于磁场的状态磁矩按磁场的磁力线方向取向：大部分磁矩平行于磁力线方向，能量低，呈稳定态；较少的一部分反平行于磁力线方向，能量高，不稳定。产生了与外磁场同方向的宏观磁化向量(M)。M0=0M0（二）氢原子磁矩进动学说3．施加射频脉冲一定频率的电磁波或射频能量被称为“射频脉冲”。质子建立宏观磁化向量后，向其施加频率为ω0的射频脉冲，原来处于随机相位的质子将趋于同相（相位相干）。当质子的进动相位完全一致时，就发生了共

3、振现象。施加射频脉冲越强，或时间越长，磁化向量偏离Z轴越远，质子获得能量越多。（二）氢原子磁矩进动学说90°脉冲（二）氢原子磁矩进动学说4．射频脉冲停止后射频脉冲停止后，磁化向量并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，最后回到平衡位置。这一过程称为弛豫过程，所用的时间称为弛豫时间。人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。（二）氢原子磁矩进动学说z轴→横断面，x轴→矢状面，y轴→冠状面要完成MR成像，必须获得被检体特定层面内的MR信号。垂直于z轴的横断面：加一个方向与原主磁场一致、幅值随z作线

4、性变化的附加梯度磁场，实现z方向磁场强度随距离作线性变化。选择其他断面（如矢状面或冠状面），只要让梯度磁场随x或y作线性变化，即在x或y方向加上线性梯度磁场即可。（三）梯度磁场与定位分类：根据主磁场的产生方法，可分为永磁型、常导(阻抗)型、混合型和超导型等四种；根据其用途分为介入型和通用型两大类。基本结构：它包括主磁体系统、梯度磁场系统、射频发射与接收系统、计算机系统、运行保障系统(如磁体的屏蔽、超导及低温系统等)。二、MRI的基本结构第二节主磁体系统磁共振成像设备的核心部件之一建立一个均匀、稳定、足够容积的静磁场可以有不同的方法进行分类，按磁体材料和场强来分类比较常用一、主磁体的性能指标

5、（一）磁场强度与信噪比（S/N）、射频对生物的穿透力和人体安全性等方面综合考虑。（二）磁场均匀性单从成像的角度来说，越均匀越好。（三）磁场稳定度单从成像的角度来说，越稳定越好。（四）有效孔径适当孔径即可（五）磁场的安全性符合规定要求（六）运行维护维护简单，费用低廉二、主磁体的种类与特点磁体的种类有永磁体、常导磁体、超导磁体、混合磁体等。（一）永磁体有铁镍钴、铁氧体和稀土钴等类型。1.永磁体的结构永磁体一般由多块永磁材料拼接而成。2.永磁体的特点提高场强的办法只能是加大磁铁用量和采用新型磁性材料，会增加磁体的重量和材料开发成本。二、主磁体的种类与特点（1）永磁体的优点：结构简单价格低，目前场

6、强可达到0.7T，消耗功率极小，维护费用低，杂散磁场小。（2）永磁体的缺点：磁场强度较低，不能满足快速扫描和临床磁共振波谱研究的需要。永久磁体的磁场稳定性和均匀性也较差。3.永磁体的恒温控制多数永磁体的温度系数为负值，磁场强度与温度成反比。因此，要将磁体置于恒温室内并设一对控制磁场漂移的线圈，则磁场强度很易保持稳定。二、主磁体的种类与特点（二）超导磁体1.超导线圈的材料铌-钛、银-铜等合金材料，在一定的极低温度下，电阻突然消失。超导线的横截面结构二、主磁体的种类与特点2.超导线圈的形式超导线圈的绕制有两种形式，一种是以四个或六个线圈为基础，一种是以螺线管为基础。二、主磁体的种类与特点3.超

7、导体的低温保障结构二、主磁体的种类与特点超导磁体的低温真空容器结构三、主磁体的匀场磁体安装后，对磁场进行物理调整，称为匀场。（一）有源匀场（主动调整）适当调整匀场线圈阵列中各线圈的电流大小和方向，产生所需补偿的小的磁场，达到减小或消去静磁场的不均匀性。（二）无源匀场（被动调整）第三节梯度磁场系统由梯度控制器（GCU）、数模转换器（DAC）、梯度放大器（GPA）、梯度线圈和梯度冷却系统等部分组成一、梯度磁场的作用与性能指标