核磁设备主磁体

第二节主磁体08级生物医学工程本科班作业什么是MR、MRI、FR？核磁设备的工作原理？3.MRI设备是由、、、、组成的。〔每局部作用〕4.常用的辅助设备有、、、、、。5.磁共振的优点是、、、、、。6.磁共振成像设备与X线CT设备比较，其优点是：A.软组织图像的比照度分辨率高B.可以产生反映人体代谢功能的图像C.在成像过程中无运动性机件D.对患者无电离辐射损伤7.磁共振成像设备的使用与X线CT设备比较，其缺点是：A.产生的伪影多B.对患者接受的限制条件比较多C.成像时间比较长D.对设备的工作环境和电源条件要求比较高第二节主磁体主磁体的作用：

产生一个均匀、稳定的静磁场，使处于该磁场中的人体内氢原子核被磁化而形成磁化强度矢量。主磁体的两个重要特性：磁场强度B０；B０对时间和位置的不变性，即Ｂ０的稳定性和均匀性。一、性能指标磁场强度磁场均匀度磁场稳定性符合需要的有效孔径1.磁场强度定义：指主磁场B0的强度。其强度越大，图像的信噪比越高，但B0过大也会产生不利的影响。场强的划分：一般诊断用设备B0通常在0.02—3.0T之间。并称小于0.3T的为低场，0.3—1.0T的为中场，1.0—1.5T的为高场，高于1.5T的为超高场。2.均匀性：定义：指主磁场有效容积内〔即直径为50厘米的球形空间〕磁场强度的同一性。即穿越单位面积的磁力线是否相同。量纲：通常用来量度均匀度的偏差单位是B0强度的10-6，用ppm表示。标准：对直径为50厘米的有效容积而言，其偏差值为10ppm。另一种是给定偏差范围，即偏差范围为±5ppm。无论用哪种方法，其偏差值越小越好。偏差值过大会使图像质量变差。测量方法：测量前要精确定出磁体的中心，在一定半径的空间球体上放置场强测量仪探头，并逐点测量其场强，记录数据。影像因素：磁屏蔽、房间的大小位置、钢架结构、楼上楼下移动设备等。3.稳定性：定义：指主磁场强度B0和它的均匀度随时间而发生的变化程度，通常称此为磁场漂移。量纲：每小时磁场的变化，单位是ppm/h。通常短时间〔1-2小时〕漂移不能大于5ppm，长时间〔8小时〕不能大于10ppm。热稳定性：即B0和它的均匀度还随工作温度变化而发生漂移。热稳定性不好同样会使图像质量变差。4.符合需要的有效孔径用于检测不同物体或人体的不同部位的MRI设备，主磁体的孔径也不相同。对于全身成像的主磁体，需要相当大的空间，直径大约为1~1.2m之间；对于动物或人体四肢成像的主磁体，可采用较小的孔径，通常直径为0.3m。二、磁体的分类、根本结构和性能〔一〕分类1.永磁型2.常导型3.超导型4.混合型〔二〕根本结构和工作特点1.永磁体根本结构：采用永久磁铁制成的磁砖拼砌而成。包括两种结构：闭合式和开放式。其中闭合式又分环形和轭形两种。性能优点：造价低、能产生优质的图像、耗能低、体积小，可装在一个相对小的房间里。缺点：磁场强度较低，B0不够大，磁场均匀性不够理想，受温度影像较大。主要参数：场强：0.1—0.4T.

均匀性：小于10ppm.

短时间稳定性：小于1±0.5ppm/h

磁体孔径：1X0.5m。2.常导磁体根本结构：四个或六个互为平行通电线圈四线圈常导体的几何结构：由两对大小不同的线圈组成，内侧的大线圈对和外侧的小线圈对排布在一个球形的空间上。常导体绕组电流方向及磁场方向常导体的缺点：功耗大：通常这种四线圈磁体仅产生0.2T左右的横向磁场，消耗的功率高达80kW。线圈产生的热量须用线圈两旁的冷水系统带至磁体外散发掉。稳定性差：线圈电源的波动将直接影像磁场的稳定，常导磁体需要专门的高精度恒稳直流电源供电，生产这种电源是很困难的。均匀度差：常导体磁场的均匀度受到线圈大小和定位精度的影像。一般来说线圈越大，成像区域的均匀性越好，但为了降低功耗线圈会做的很小。而且同轴定位也会存在误差。受环境因素影响大：室温的变化或线圈之间作用力引起绕组尺寸或位置变化，都会影像磁场的稳定性。常导体材料：选择高导电性能的金属导线或薄片绕制而成。主要参数：场强：0.1—0.3T

均匀性：小于80ppm

场强/电流：5—5.5GS/A

要求最大功率：三相，60—80KW3.超导磁体临界温度：又称转变温度，是指超导材料发生突变时的。常用的超导材料有水银和铌。临界磁场：当为家磁场到达一定数值时，超导体的超导性即被破坏，物质从超导态转变为常态。临界电流：在一定的温度和磁场下，超导体的电流到达某一数值后超导性也会遭到破坏，这一数值就是临界电流。根本结构：采用铌钛合金超导材料制成的超导线圈。结构包括四线圈，六线圈及螺线管式。工作特点：铌钛合金在20K时变成超导体，可负载7000A的电流。由于线圈工作电流大，因此其安装固定强度要求高。同时维护低温费用较高。场强高，均匀性好，稳定性好。其磁体的屏蔽比其他种设备要求更高。如何保障低温环境：将磁体线圈浸泡在液氦里，液氦在标准大气压下的沸点时4.3K。线圈的安装过程：超导线圈经液氦冷却后，通入励磁电流，当到达预期磁场时，切断电源。主要参数：场强：0.5—4.4T

均匀性：10--15ppm

短时间稳定性：小于0.1pp

磁体孔径：0.9~1.0m充磁时间：0.2~0.5h

、超导体的屏蔽方法无源屏蔽：采用铁磁性屏蔽体，但会影像磁场的均匀度。其他还有房屋屏蔽、定向屏蔽、铁轭屏蔽会用到无源屏蔽。有源屏蔽：是由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽。在磁体外部用载有反向电流的线圈来降低杂散磁场，但要求线圈排列合理，电流控制准确。三、场强的选择1.原那么：应用型MRI设备一般选择低中场，应用兼研究型MRI设备一般采用高场；研究型MRI设备选用超高场。2.高场MRI设备的利弊利：一般来说随着场强的升高，图像的清晰度也会提高弊：场强升高时，化学位移造成的伪影严重。化学位移：同一种原子核在不同的化学环境中所产生的共振频率的偏移。虽然说脂肪于水中都还有氢质子，但脂肪中的氢与碳相连，而水中的氢是与氧原子相连，这就使共振时候的进动频率存在差异，这个差异与主磁场的强度是成正比的。〔0.5T—73.5Hz，1.5—220〕3.MRI设备各种主磁体的技术性能四、匀场技术

主磁场必须通过匀场调整才能到达足够的均匀性。调整分无源匀场和有源匀场两种方法，一般磁共振设备都同时采用两种匀场技术。1.无源匀场：方法：通过在磁体内壁放置一些铁片来到达提高磁场均匀性。技术流程：磁体励磁〔充磁〕~测量场强数据~计算匀场参数~去磁~在相关位置贴补不同尺寸的小铁片特点：可根据机型在不同位置放置铁片，可校正高次谐波磁场的不均匀，材料廉价，不用电。无源匀场原理图2.有源匀场方法：指通过调整匀场线圈的电流强度改变其周围局部磁场强度到达调整主磁场均匀性。组成：由假设干个小线圈组成，分辨在骨架外表。特点：可调节，通常在软件控制下进行的。但必须配备匀场电源，受外界影响较大。3.对匀场电源的要求在有源匀场过程中，匀场电源的质量对于匀场效果起到至关重要的作用，匀场电源波动时，不仅匀场目的无法到达，而且主磁场的稳定性也会变差。因此，在MRI设备中匀场线圈的电流由高精度、高稳定度的专用电源提供。小结主磁体的性能指标主磁体的种类、根本结构和性质场强的选择匀场技术作业1.主磁体的性能指标有

、

、

、

、等。2.主磁体的种类有

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、

、

？

3.什么是有源屏蔽、无源屏蔽4.MRI设备的使用屏蔽包括：A.对主磁场的屏蔽B.对射频场的屏蔽C.对梯度磁场的屏蔽D.C的答案不对5.关于磁共振设备的使用，下面的说法是对的：A.低场强MRI设备是指其主磁场强度在0.3T以下的B.高场强那么是指主磁场强度在1---1.5T的MRI设备C.从影像质量上看，主磁场强度越高越好D.从患者可接受的角度看，主磁场强度不宜超过3T6.下面的等式，哪个是对的？A.1T=10000GSB.f=γ·B0C.f0=42.6MHz/TXB0(T)D.1T=106GS7.关于主磁场均匀性，下面的描述是对的：A.其均匀性可以采用绝对值表示法：在指定的空间范围内其偏差单位不容许超过某一量值B.磁场均匀性是指特定容积内磁场强度的同一性C.衡量其均匀性好坏的标准是用主磁场强度〔T为单位〕的10—6为一个偏差单位〔PPm〕，该值越小越好D.假设不同设备同为一个偏差单位，那么场强越高的设备其均匀度越差8.磁场的稳定性：