磁共振成像技術(shù)

1、磁共振成像技術(shù)第1頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五磁共振的現(xiàn)狀磁共振成像技術(shù)（核磁共振，MRI）是與CT幾乎同步發(fā)展起來的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。MRI作為最先進(jìn)的影像檢查技術(shù)之一，在許多方面有其獨(dú)到的優(yōu)勢，尤其是近年來高場磁共振超快速成像與功能成像的出現(xiàn)，使得MRI的優(yōu)勢更為明顯。但是，由于國情所限，MRI遠(yuǎn)沒有CT普及，實(shí)際工作中，大量的病例本應(yīng)首選MRI檢查，卻都進(jìn)行了CT檢查，因此造成的誤診及漏診屢見不鮮。第2頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五磁共振成像的特點(diǎn)：一、無損傷性檢查。二、多種圖像類型。三、圖像對比度高。四、任意方位斷層。五、心血管成像無須

2、造影劑增強(qiáng)六、代謝、功能成像。膜轉(zhuǎn)移瘤的磁共振成像表現(xiàn)第3頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五下圖是通用磁共振統(tǒng)框圖：第4頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五目錄磁共振計(jì)算機(jī)系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)射頻系統(tǒng)其它輔助系統(tǒng)主磁體系統(tǒng)第5頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五主磁體系統(tǒng)有永久磁鐵的磁磚拼砌而成永磁體性能參數(shù)：磁場強(qiáng)度、磁場均勻性、磁場穩(wěn)定性、磁體有效孔徑場強(qiáng)的選擇：應(yīng)用型MRI設(shè)備(低、中場)、應(yīng)用兼研究MRI設(shè)備（高場）、研究型MRI設(shè)備（超高場）主磁體根據(jù)電流產(chǎn)生磁場的原理設(shè)計(jì)常導(dǎo)磁體（目前基本淘汰）利用某些超導(dǎo)體對電流幾乎沒有阻

3、力，而不產(chǎn)生熱量的性質(zhì)制成超導(dǎo)磁體第6頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五技術(shù)參數(shù)永磁體優(yōu)點(diǎn)造價(jià)低、能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)圖像，耗能低、維護(hù)費(fèi)用低、體積和重量也在減小。磁場強(qiáng)度:0.10.4T磁場均勻性:C10ppm瞬時(shí)穩(wěn)定性：（0.51.5）ppm/h磁體孔徑：1m0.5m缺點(diǎn)磁場強(qiáng)度低，均勻性欠佳，穩(wěn)定性差常導(dǎo)磁體優(yōu)點(diǎn)造價(jià)低，不用可停電可獲得較好的臨床圖像缺點(diǎn)場強(qiáng)不夠、功耗大、運(yùn)行費(fèi)用高、均勻度和穩(wěn)定性差超導(dǎo)磁體優(yōu)點(diǎn)場強(qiáng)高、穩(wěn)定性和均勻度好磁場強(qiáng)度:0.59.4T,多為0.53T磁場均勻性:1015ppm瞬時(shí)穩(wěn)定性：0.1ppm/h磁體孔徑:0.91.0m充磁時(shí)間：0.20.5h缺

4、點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，成本高第7頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五梯度磁場系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)是由梯度線圈、梯度控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)、梯度放大器、梯度冷卻系統(tǒng)等部分組成。是電流通過一定形狀的結(jié)構(gòu)線圈產(chǎn)生的 。它是脈沖式的，需要一定的電路組成，組成電路框圖如下圖所示：反饋控制部分預(yù)驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)高壓控制高壓開關(guān)線圈第8頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五梯度線圈梯度線圈是MRI儀最重要的硬件之一。梯度線圈的主要性能指標(biāo)包括梯度場強(qiáng)和切換率主要作用有： （1）進(jìn)行MRI信號(hào)的空間定位編碼； （2）產(chǎn)生MR回波（梯度回波）； （3）施加擴(kuò)散加權(quán)梯度場； （4）進(jìn)行流

5、動(dòng)補(bǔ)償； （5）進(jìn)行流動(dòng)液體的流速相位編碼。第9頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五梯度場強(qiáng)梯度場強(qiáng)是指單位長度內(nèi)磁場強(qiáng)度的差別，通常用每米長度內(nèi)磁場強(qiáng)度差別的毫特斯拉-梯度場； 有效梯度場兩端的磁場強(qiáng)度差值除以梯度場施加方向上有效梯度場的范圍（長度）即表示梯度場強(qiáng)，即：梯度場強(qiáng)（mT/M）梯度場兩端的磁場強(qiáng)度差值/梯度場的長度切換率（slew rate）是指單位時(shí)間及單位長度內(nèi)的梯度磁場強(qiáng)度變化量，常用每秒每米長度內(nèi)磁場強(qiáng)度變化的毫特斯拉量（mT/M.S）來表示，切換率越高表明梯度磁場變化越快，也即梯度線圈通電后梯度磁場達(dá)到預(yù)設(shè)值所需要時(shí)間（爬升時(shí)間）越短切換率梯度場預(yù)定

6、強(qiáng)度/t（梯度場增高到預(yù)定值所需的時(shí)間）梯度場強(qiáng)示意圖 梯度場切換率示意圖第10頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五渦流由于梯度線圈周圍存在導(dǎo)體。當(dāng)梯度電流導(dǎo)通或切斷時(shí)，變化的磁場在周圍導(dǎo)體中感應(yīng)出感生電流，此感生電流在金屬體內(nèi)環(huán)形流動(dòng)，成為渦流。渦流產(chǎn)生的熱量成為渦流損耗。渦流的強(qiáng)度與磁場變化率成正比。渦流會(huì)消弱梯度場強(qiáng)（渦流也會(huì)產(chǎn)生變化磁場，其方向與梯度線圈所產(chǎn)生的磁場相反）因此渦流補(bǔ)償可以通過RC電路使梯度脈沖電流產(chǎn)生畸變；也可以利用有緣梯度磁場屏蔽 即安放第二組梯度線圈，與原梯度線圈同軸，但電流方向相反，電流同時(shí)通斷。第11頁，共21頁，2022年，5月20日，10

7、點(diǎn)5分，星期五第12頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五射頻系統(tǒng)脈沖線圈有發(fā)射線圈和接收線圈之分。發(fā)射線圈發(fā)射射頻脈沖（無線電波）激發(fā)人體內(nèi)的質(zhì)子發(fā)生共振，就如同電臺(tái)的發(fā)射天線；接收線圈接收人體內(nèi)發(fā)出的MR信號(hào)（也是一種無線電波），就如同收音機(jī)的天線。有的線圈可同時(shí)作為發(fā)射線圈和接受線圈，。大部分表面線圈只能作為接受線圈，而由體線圈來承擔(dān)發(fā)射線圈的功能。第13頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五發(fā)射線圈發(fā)射線圈所發(fā)射的射頻脈沖的能量與其強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。現(xiàn)代新型的發(fā)射線圈由高功率射頻放大器供能，所發(fā)射的射頻脈沖強(qiáng)度增大，因而所需要的持續(xù)時(shí)間縮短，加快了

8、MRI的采集速度第14頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五接收線圈接收線圈離檢查部位越近，所接收到的信號(hào)越強(qiáng)，線圈內(nèi)體積越小，所接收到的噪聲越低，因而各產(chǎn)家開發(fā)了多種適用于各檢查部位的專用表面線圈，如心臟線圈、肩關(guān)節(jié)線圈、直腸內(nèi)線圈、脊柱線圈等。第15頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五計(jì)算機(jī)系統(tǒng)射頻發(fā)射射頻線圈射頻接收梯度形成梯度放大與線圈梯度控制計(jì)算機(jī)重建控制顯示控制射頻控制陣列機(jī)AP顯示設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能框圖第16頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU緩存器D/A梯度驅(qū)動(dòng)直接控制梯度磁場的控制：梯度存儲(chǔ)器緩存器D/

9、ACPU計(jì)算機(jī)間接控制第17頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五射頻脈沖的控制：RF地址計(jì)數(shù)器計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)寄存器RF存儲(chǔ)器RF數(shù)據(jù)鎖存儲(chǔ)器RF DACRF脈沖控制部分原理框圖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第18頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五 磁共振成像技術(shù)在以下幾個(gè)方面取得很大進(jìn)展： 1.回波平面成像（echoplannar maging,EPI），使MR的成像時(shí)間大大縮短，可在100200ms內(nèi)得到高分辨率的圖像（像素寬度1.5mm。分辨率較低的圖像（像素寬度3mm）只需50ms就可得到。2.磁共振血管造影（magnetic esonance angiography，MRA），不需要造影劑即可得到血管造影像，優(yōu)于CT和X線血管造影。還有磁共振的灌注和滲透加權(quán)成像，不僅提供了人體組織器官形態(tài)方面的信息，還提供了功能方面的信息。第19頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)5分，星期五 3.磁共振成像介入，有良好的組織對比度，可以精確地區(qū)分病灶的界面、確定目標(biāo)；亞毫米級(jí)空間分辨率便于病灶定位和介入引導(dǎo)；多層和三維空間成像允許全方位地觀察重要的解剖結(jié)構(gòu)；快和超快速的成像序列能夠?qū)ι磉\(yùn)動(dòng)、介入器具和介入引起的變化進(jìn)行