第八章磁共振成像设备(一)

2023/3/271学习目标了解磁共振现象产生的过程；掌握磁共振成像设备的组成；掌握主磁体的作用、指标、种类与特点。第一页，共31页。2023/3/272主要内容一、磁共振成像基础；二、MRI的基本结构；三、主磁体的性能指标；四、主磁体的种类与特点；五、主磁体的匀场措施。第二页，共31页。磁共振成像设备2023/3/273第三页，共31页。2023/3/274一磁共振成像基础1.基本概念第四页，共31页。2023/3/275一磁共振成像基础1.基本概念核自旋环形电流感应磁场磁矩磁矩第五页，共31页。2023/3/276一磁共振成像基础1.基本概念自旋进动第六页，共31页。2023/3/277一磁共振成像基础1.基本概念成像基础：质子自旋进动+外磁场射频磁场频率=自旋质子进动频率???ω0=γB0ω0:质子共振频率B0:磁场强度γ:磁旋比核磁共振现象临床MR成像：1H磁共振现象：核磁共振+射频磁场第七页，共31页。2023/3/278一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说平时状态置于磁场任意、无规律，相互抵消，宏观磁矩为零M第八页，共31页。2023/3/279一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说加射频脉冲MMZMXY第九页，共31页。2023/3/2710一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说脉冲停止后MXY弛豫弛豫时间第十页，共31页。2023/3/2711一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说弛豫时间：自旋-晶格弛豫时间(纵向弛豫)自旋-自旋弛豫时间(横向弛豫)63%MZ=63%MM第十一页，共31页。2023/3/2712一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说弛豫时间：自旋-晶格弛豫时间(纵向弛豫)自旋-自旋弛豫时间(横向弛豫)37%MXY=37%MM第十二页，共31页。2023/3/2713一磁共振成像基础2.氢原子磁矩进动学说MRI成像基础：

人体不同器官的正常组织与病变组织的T1、T2值相对固定，而且有差别。T1加权

T2加权

PD加权

第十三页，共31页。一磁共振成像基础3.梯度场与定位MR图像获取被检体某层面MR信号成像区域所有质子共振信号不含空间定位信息!!!×主磁体中添加梯度磁场无梯度场有梯度场第十四页，共31页。2023/3/2715一磁共振成像基础3.梯度场与定位完成同一层面定位频率编码梯度相位编码梯度第十五页，共31页。2023/3/2716二MRI的基本结构第十六页，共31页。2023/3/2717三主磁体系统作用：产生均匀、稳定的静态磁场，使氢原子核被磁化，形成磁化强度矢量，并以拉莫尔频率进动。分类：常导磁体超导磁体永久磁体混合磁体小型磁体中型磁体大型磁体直流磁体脉冲磁体交流磁体直螺线管线圈磁体横向型磁体鸟笼型磁体局部型磁体全身型磁体低场强中场强高场强第十七页，共31页。2023/3/2718四主磁体的性能指标1.磁场强度磁场强度↑1H磁矩↑MR信号↑高磁场强度特点：①信号增强，成像功能增强②缩短扫描时间③可进行频谱分析④运动伪影、化学伪影增多⑤运行成本提高⑥机房面积增大主流产品：低场开放型第十八页，共31页。2023/3/2719四主磁体的性能指标2.磁场均匀性磁场均匀性↓扭曲定位信号图像失真畸变磁场均匀性是指在特定容积限度内磁场的同一性，及穿过单位面积的磁力线是否相同。成像质量↓MR设备在较大的空间范围内保持高度均匀磁场安装现场的匀场校正、最后验收的测量结果为准第十九页，共31页。2023/3/2720四主磁体的性能指标3.磁场稳定度受附近铁磁性物质、环境温度、磁体电源稳定性等因素的影响，磁场均匀性或场强值将发生改变。磁场稳定性↓图像一致性、可重复性↓成像质量↓时间稳定度：磁场随时间而变化的程度热稳定度：磁场随温度变化而漂移的程度第二十页，共31页。2023/3/2721四主磁体的性能指标4.有效孔径有效孔径>65cm第二十一页，共31页。2023/3/2722四主磁体的性能指标5.磁场的安全性主磁体逸散磁场人体健康、其余医疗仪器设备干扰、损害磁力限制逸散程度，对磁体进行屏蔽

超导磁体存储巨大能量，若电源断开或磁体熄火，将释放大量能量产生破坏作用，因此必须有应急措施保证能量安全释放。第二十二页，共31页。2023/3/2723五主磁体的种类与特点1.永磁体材料：具有铁磁性的永磁材料外部激励电源一次充磁后，去掉电源仍长期保持磁性，使用时既不耗电也无发热问题结构：多块材料拼接而成第二十三页，共31页。2023/3/2724五主磁体的种类与特点1.永磁体优点：结构简单，价格低，消耗功率小，维护费用低，杂散磁场小，质量小，方便成为开放式磁体缺点：场强只能达到0.7T，稳定性、均匀性较差，磁场不能关闭恒温控制：直流温度加热器均匀分布与主磁体上，使其温度控制在32.5℃第二十四页，共31页。2023/3/2725五主磁体的种类与特点2.超导磁体材料：超导材料超导状态产生强大磁场没有电能损耗循环电流恒定磁场电流断电液氦冷却线圈无需输入电功率，只要维持冷却一小段包以加热系统，成为超导开关，可关闭磁体第二十五页，共31页。2023/3/2726五主磁体的种类与特点2.超导磁体低温保障结构：第二十六页，共31页。2023/3/2727五主磁体的种类与特点2.超导磁体优点：高场强(>3.0T)、高稳定性、高均匀性、磁场强度可调节改变，不消耗电能，容易达到所需孔径，可关闭缺点：制造复杂、消耗液氦，日常运行维持费用高，逸散磁场大，屏蔽要求高第二十七页，共31页。2023/3/2728六主磁体的匀场措施磁体安装完毕后，要在现场对磁场进行物理调整，称为匀场。计算修正测量有源匀场无源匀场第二十八页，共31页。2023/3/2729六主磁体的匀场措施1.有源匀场(主动调整)调整线圈电流的大小和方向补偿磁场磁场波动磁体孔径匀场线圈+消去磁场的不均匀性匀场电源稳定性非常重要，由专用电源提供第二十九页，共31页。2023/3/2730六主磁体的匀场措施2.无源匀场(被动调整)条形磁铁铁片尺寸、数量、位置合适被磁化磁体孔洞内