中华医学会MRI技师培训基本结构课件

1、中华医学会MRI技师培训基本结构中华医学会MRI技师培训基本结构磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）技术是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场发生共振，而产生影像的一种成像技术。磁共振成像（magnetic resonance ima MRI设备基本结构磁体系统梯度线圈系统射频发射/接受系统计算机系统 MRI设备基本结构磁体系统第一节 磁体系统用以产生磁化矢量，并可以激发核磁共振要求足够大孔径，非常高均匀度和稳定度磁体腔Bo第一节 磁体系统用以产生磁化矢量，并可以激发核磁共振磁体腔B磁体系统磁体产生原理：利用永久磁性材料产生磁场，或利用通电线圈产生磁场。

2、磁体特性：磁场强度 1T(特斯拉)=10000(高斯） 一般MRI磁场强度为：0.15T-3.0T 磁场强度越高，组织磁化强度越高，产生MR信号强度越高。 均匀度 100ppm 决定图像空间分辨率和信噪比 稳定度 是衡量磁场强度随时间漂移程度的指标磁体系统磁体产生原理：磁体分类永久磁体(Permanent) 电磁体(Resistive) 混合型(Permanent/Resistive)超导磁体(Superconductive)All Types are Temperature Sensitive!永久无法关闭消耗电力消耗液氦磁体分类永久磁体(Permanent)All Types a永久磁体利

3、用永久性的强磁性材料制造永久磁场，无须电力或液氦消耗磁场外泄漏小，因磁体两极通过磁性材料连接在一起可以制成开放式结构，减少病人幽闭恐惧症永久磁体利用永久性的强磁性材料制造永久磁体的开放度大开放程度可达120 cm x 44 cm永久磁体的开放度大开放程度可达120 cm x 44 cm可以开展介入治疗 运动成像可以开展介入治疗 运动成像永久磁体的磁场收敛性极强对周围环境没有影响周围环境不产生影响.只需极小的放置空间.极低的场地建设成本.极低的运行成本.永久磁体的磁场收敛性极强对周围环境没有影响永久型磁体的缺点磁场强度低 0.4T以下 磁体庞大，笨重 10t 以上磁场均匀度受环境温度影响大永久型

4、磁体的缺点磁场强度低 0.4T电磁体(常导型) 电磁体是在常温度下 采取在一组多匝的线圈中通上大电流。优点是系统简单缺点是需要水冷，这是由于常导线圈具有一定电阻，通大电流时会产生大量热量一般用于低场（0.5T）的磁体系统，其磁场稳定性受到电流变化等因素影响比较差 电磁体(常导型) 电磁体是在常温度下 采取在一组多匝的线圈中混合型磁体(Permanent/Resistive) 混合型磁体是将永久磁体和电磁体组合在一起， 在永久磁体的磁极上绕上线圈并通上电流是对永久磁体的改进，可以进一步提高磁场强度加上匀场线圈后可以改善场均匀度混合型磁体(Permanent/Resistive) 混合超导磁体超导

5、磁体是将通电线圈采用Vb/Ti合金组成，这种材料的超导状态的临界点大约在8K左右，一般是将超导线圈浸泡在液氦内，达到绝对温度零度（273 C)。超导磁体超导磁体是将通电线圈采用Vb/Ti合金组成，这种材料超导磁体磁场强度高，可达8T(一般为0.15-3T）超导磁体的磁场稳定基本不受环境温度影响成像质量高可作MR波谱分析及MR功能成像等超导磁体磁场强度高，可达8T(一般为0.15-3T）超导磁体以前为了保证液氦不大量蒸发，采取在液氦容器再套放在液氮容器中。需要定期补充液氦和液氮超导磁体以前为了保证液氦不大量蒸发，采取在液氦容器再套放在液He目前一般是采用冷头制冷，将蒸发出来的氦气通过压缩制冷再送

6、回磁体液氦容器罐的外圈，形成一个低温隔热层，减少液氦的消耗。 He目前一般是采用冷头制冷，将蒸发出来的氦气通过压缩制冷再送人为失超实例另一例失超人为失超实例另一例失超被动屏蔽Passive Shielding两种方式：用厚钢板建造屏蔽屋Construction of thick steel to enclose the magnet room在磁体上加上厚钢板Could bolt the metal to the magnet itself (e.g. 1.5T Magnashield)被动屏蔽Passive Shielding两种方式：主动屏蔽Active Shielding在原磁场外面套加

7、上一组反向磁场，减小对外部影响（A secondary magnet is wrapped around the primary magnet to reverse the external field effects）对移动大型金属敏感Susceptible to “moving metal,” e.g. elevators, cars, trucks, and trainssmall fieldlarge fieldopposing fieldsprimarymagnetsecondarymagnet主动屏蔽Active Shielding在原磁场外面套加上一磁场均匀度和匀场由于主磁场受到

8、环境变化等诸多因素的影响，无法达到理想的均匀度 不可能得到完全理想的线圈电流强度有可能发生微小变化磁体中存在的金属会影响磁场磁场均匀度和匀场由于主磁场受到环境变化等诸多因素的影响，无法磁场均匀度和匀场Magnet Homogeneity当磁场存在严重不均匀时，在所成的图象上将出现伪影对因此对每个新安装的磁共振磁体必须测量其空间多点的磁场强度采取匀场方式来改善磁场均匀度，即根据各点的测量值，计算出各补偿位置的应有的补偿数值，进行磁场的补偿，提高均匀度。MILKNon-homogeneousHomogeneous磁场均匀度和匀场Magnet Homogeneity当磁场磁场均匀度和匀场Magnet

9、 Homogeneity因此对每个新安装的磁共振磁体必须测量其空间多点的磁场强度，计算出磁场偏差值，对不满足设计要求的，必须匀场(Shimming)匀场按照其实现方式区分，分为无源匀场和有源匀场。磁场均匀度和匀场Magnet Homogeneity因此对无源匀场Passive Shimming用许多各种规格的铁条、铁片或铁点放在磁场的各个补偿位置，它们将受到磁化，并改变其周围的局部磁场，提高均匀度无源匀场Passive Shimming用许多各种规格的铁条 匀场技术：1。计算机辅助的被动匀场 2。梯度自动匀场永久磁场均匀度可以达到25ppm 匀场技术：1。计算机辅助的被动匀场永久磁场均匀度可以

10、达有源匀场Active Shimming利用一组不同形状的匀场线圈放在磁体内，通以适当的电流来产生补偿磁场，达到匀场的目的线圈在液氦腔内：超导匀场；线圈在液氦腔外：常温匀场比被动匀场容易实现和改变，但制造昂贵匀场线圈shim coilspatientopening磁体magnet有源匀场Active Shimming利用一组不同形状的匀场x y x2 x2-y2 超导磁体匀场Typ.0.050.10.250.50.631.7*ppmDSV102030404550cm主动匀场18对超导匀场线圈x y x2 x2-y2 超导磁体匀场Typ.0.050磁体技术的发展向更加节省液氦方向发展，如GE的K

11、4磁体，可以2年补充液氦磁体技术的发展向更加节省液氦方向发展，如GE的K4磁体，可以磁体技术的发展磁体向更加短小和更加开放方向发展，早期的磁体长度为210-240cm。如今Philips的3T磁体也仅为157cm磁体技术的发展磁体向更加短小和更加开放方向发展，早期的磁体长宽口径外形设计以前的样子.磁 体 腔磁 体 腔病人扫描孔道直径60 cm开口外形长度 210 cm领先的磁体技术与梯度技术宽口径外形设计以前的样子.磁 体 腔磁 体 腔病人扫描开口、孔道与病人 以前的样子. 身高 1.5 M 的病人病人需要更多舒适的检查空间磁 体 腔磁 体 腔大夫，里面太闷了！呜.开口、孔道与病人 以前的样子

12、. 身高 1.长度 172 cm射频扫描筒长 = 70 cm66 cm60 cm更短的宽口径外形设计翻开历史新的一页.全新概念、全新享受磁 体 腔磁 体 腔病人扫描孔道长度 射频扫描筒长 = 70 cm66 cm60 cm更短的Magnet VesselMagnet Vessel两级开放 更短的宽口径外形设计病人更加舒适.70 cm 扫描孔道高均匀磁场、高性能梯度场与高舒适孔道的完美结合磁 体 腔磁 体 腔Magnet VesselMagnet Vessel两级 第二节 梯度场系统功能和特性梯度线圈和梯度场涡流第二节 梯度场系统功能和特性梯度线圈和梯度磁场梯度线圈是紧贴着安装在常温的磁体腔内为

13、防止震动移位，通常将三组线圈用环氧树脂胶封作为一个单元梯度线圈和梯度磁场梯度线圈是紧贴着安装在常温的磁体腔内梯度线圈和梯度磁场Z梯度线圈梯度线圈和梯度磁场Z梯度线圈梯度线圈和梯度磁场X梯度线圈梯度线圈和梯度磁场X梯度线圈梯度线圈和梯度磁场Y梯度线圈梯度线圈和梯度磁场Y梯度线圈梯度系统的特性梯度场强决定最小层厚决定最小FOV梯度系统的特性梯度场强梯度系统的特性切换率最大梯度场强上升时间=梯度场强mT/m上升时间 (msec)最大梯度场强rise time最高梯度场强 23-30mT/m最高的梯度切换率 120-150mT/m/ms梯度切换率：上升和下降时间梯度系统的特性切换率最大梯度场强上升时间

14、=梯度场强mT/m上非共振式梯度系统共振式梯度系统 切换率为名义切换率 仅用于EPI 常规扫描仍为低切换率扫描 振荡电路， Siemens/Toshiba 使用切换率为实际切换率 用于EPI和常规扫描 最新高频电源技术 GE/Philips/Picker 使用梯度电源两种工作形式非共振式梯度系统共振式梯度系统 切换率为名义切换率切换率为 MRI SE Gradient Echo FOV / Fast SE, more echo Shorter TR Shorter TE / SNR / EPI 3D FastSE Fast Cardiac MRI SE Gradient Echo 非共振式梯度

15、系统满足 100% 工作周期最高的梯度切换率 SR 20 / 77 / 120最短梯度回波序列(GRE) TE 时间 0.9 ms快速自旋回波回波间隔小于 4.6 ms单次激发快速自旋回波回波间隔小于 4.3ms平面回波成象(EPI) 采集最快 64ms超薄 3D 层厚 0.1mm最高梯度场强 23 mT/mGE Signa 1.5T 梯度系统SX非共振式梯度系统满足 100% 工作周期最高的梯度切换率 梯度磁场的发展梯度磁场的发展梯度磁场的发展静音技术FSE序列梯度磁场的发展静音技术第三节 射频系统功能和特性线圈构型线圈信噪比线圈质量发射器和发射带宽接受器和接受通道数、带宽和采样率第三节 射

16、频系统功能和特性功能和特性产生并收集磁共振信号发射器功率为几百瓦，而单个体元的磁化矢量仅为0.1uv发生器和接受器的B1方向必须和B0方向垂直功能和特性产生并收集磁共振信号线圈构型体线圈在超导磁场下，常采用马鞍型/鸟笼型线圈头，肢体线圈在超导磁场下，常采用小尺寸马鞍型/鸟笼型线圈 线圈构型体线圈线圈构型体线圈在永久磁场下，常采用螺线型线圈头，肢体线圈在永久磁场下，常采用小的螺线型线圈线圈构型体线圈线圈构型表面线圈，可以进一步提高局部SNR，但均匀性差如腰椎线圈、肩关节线圈等线圈构型表面线圈，可以进一步提高局部SNR，但均匀性差线圈构型相共振线圈，可以克服表面线圈成像范围小，均匀度差的缺点相共振

17、线圈采用多个小线圈排列在一起，每个线圈都有自己的信号通道如颈胸腰椎线圈、Torso线圈等线圈构型相共振线圈，可以克服表面线圈成像范围小，均匀度差的缺线圈与发射和接受RF线圈分为三种：只发射、只接受和既发射又接受体线圈：既发射又接受头线圈：有既发射又接受型的，也有只 接受的表面线圈：只接受(此时采用体线圈发射)线圈与发射和接受RF线圈分为三种：可作运动成像的特殊线圈可作运动成像的特殊线圈高质量的正交头线圈Dim:27cm length: 41cm16 ETL Works-in-ProgressFSEET:16TR:5000TE:96/Ef 12/02:09256x192/2 NEX高质量的正交头

18、线圈Dim:27cm length: 4正交的多功能 spine/body coil48x120 48x150MediumLarge正交的多功能 spine/body coil48x120 用途广泛的表面线圈shoulder coil SETR:466TE:18/Fr 9/07:36256x192/5 NEX 用途广泛的表面线圈SE灵敏的正交 Extremity CoilExtremity CoilSE/90TR:400TE:25 12/07:47512X196/6 NEX灵敏的正交 Extremity CoilExtremityRF发射器产生一个时间稳定的RF合适的波形通过开关定时发射RF射

19、频发射器的线性：输出功率必须正比于输入功率RF发射器产生一个时间稳定的RF信号接受系统将接受到高频MR信号进行信号放大(前置放大器)，经过滤波器得到所需的MR音频信号，对此MR音频信号进行数字化采样正交发射和接受检测数字采样率带宽信号接受系统将接受到高频MR信号进行信号放大(前置放大器)，RF屏蔽MR信号幅度非常小，为uV级，容易受外界几十MHz的无线电波的干扰。为避免外界干扰，需要将磁共振信号探测系统与外界隔离常采用将扫描室用薄铜皮全部包裹，作成RF屏蔽室，一般屏蔽要求电磁波衰减达到90-100db.RF屏蔽MR信号幅度非常小，为uV级，容易受外界几十MHz的RF技术发展接受器的信号通道数从早期的1个成为现在6个、8个，提高了相共振线圈的性能多通道并行采集技术（SENSE）数字化射频发射和接受RF技术发展接受器的信号通道数从早期的1个成为现在6个、8个多通道并