第八章磁共振成像設(shè)備(一)

2023/3/271學(xué)習(xí)目標(biāo)了解磁共振現(xiàn)象產(chǎn)生的過程；掌握磁共振成像設(shè)備的組成；掌握主磁體的作用、指標(biāo)、種類與特點(diǎn)。第一頁，共31頁。2023/3/272主要內(nèi)容一、磁共振成像基礎(chǔ)；二、MRI的基本結(jié)構(gòu)；三、主磁體的性能指標(biāo)；四、主磁體的種類與特點(diǎn)；五、主磁體的勻場措施。第二頁，共31頁。磁共振成像設(shè)備2023/3/273第三頁，共31頁。2023/3/274一磁共振成像基礎(chǔ)1.基本概念第四頁，共31頁。2023/3/275一磁共振成像基礎(chǔ)1.基本概念核自旋環(huán)形電流感應(yīng)磁場磁矩磁矩第五頁，共31頁。2023/3/276一磁共振成像基礎(chǔ)1.基本概念自旋進(jìn)動第六頁，共31頁。2023/3/277一磁共振成像基礎(chǔ)1.基本概念成像基礎(chǔ)：質(zhì)子自旋進(jìn)動+外磁場射頻磁場頻率=自旋質(zhì)子進(jìn)動頻率???ω0=γB0ω0:質(zhì)子共振頻率B0:磁場強(qiáng)度γ:磁旋比核磁共振現(xiàn)象臨床MR成像：1H磁共振現(xiàn)象：核磁共振+射頻磁場第七頁，共31頁。2023/3/278一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說平時(shí)狀態(tài)置于磁場任意、無規(guī)律，相互抵消，宏觀磁矩為零M第八頁，共31頁。2023/3/279一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說加射頻脈沖MMZMXY第九頁，共31頁。2023/3/2710一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說脈沖停止后MXY弛豫弛豫時(shí)間第十頁，共31頁。2023/3/2711一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說弛豫時(shí)間：自旋-晶格弛豫時(shí)間(縱向弛豫)自旋-自旋弛豫時(shí)間(橫向弛豫)63%MZ=63%MM第十一頁，共31頁。2023/3/2712一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說弛豫時(shí)間：自旋-晶格弛豫時(shí)間(縱向弛豫)自旋-自旋弛豫時(shí)間(橫向弛豫)37%MXY=37%MM第十二頁，共31頁。2023/3/2713一磁共振成像基礎(chǔ)2.氫原子磁矩進(jìn)動學(xué)說MRI成像基礎(chǔ)：

人體不同器官的正常組織與病變組織的T1、T2值相對固定，而且有差別。T1加權(quán)

T2加權(quán)

PD加權(quán)

第十三頁，共31頁。一磁共振成像基礎(chǔ)3.梯度場與定位MR圖像獲取被檢體某層面MR信號成像區(qū)域所有質(zhì)子共振信號不含空間定位信息!!!×主磁體中添加梯度磁場無梯度場有梯度場第十四頁，共31頁。2023/3/2715一磁共振成像基礎(chǔ)3.梯度場與定位完成同一層面定位頻率編碼梯度相位編碼梯度第十五頁，共31頁。2023/3/2716二MRI的基本結(jié)構(gòu)第十六頁，共31頁。2023/3/2717三主磁體系統(tǒng)作用：產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定的靜態(tài)磁場，使氫原子核被磁化，形成磁化強(qiáng)度矢量，并以拉莫爾頻率進(jìn)動。分類：常導(dǎo)磁體超導(dǎo)磁體永久磁體混合磁體小型磁體中型磁體大型磁體直流磁體脈沖磁體交流磁體直螺線管線圈磁體橫向型磁體鳥籠型磁體局部型磁體全身型磁體低場強(qiáng)中場強(qiáng)高場強(qiáng)第十七頁，共31頁。2023/3/2718四主磁體的性能指標(biāo)1.磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度↑1H磁矩↑MR信號↑高磁場強(qiáng)度特點(diǎn)：①信號增強(qiáng)，成像功能增強(qiáng)②縮短掃描時(shí)間③可進(jìn)行頻譜分析④運(yùn)動偽影、化學(xué)偽影增多⑤運(yùn)行成本提高⑥機(jī)房面積增大主流產(chǎn)品：低場開放型第十八頁，共31頁。2023/3/2719四主磁體的性能指標(biāo)2.磁場均勻性磁場均勻性↓扭曲定位信號圖像失真畸變磁場均勻性是指在特定容積限度內(nèi)磁場的同一性，及穿過單位面積的磁力線是否相同。成像質(zhì)量↓MR設(shè)備在較大的空間范圍內(nèi)保持高度均勻磁場安裝現(xiàn)場的勻場校正、最后驗(yàn)收的測量結(jié)果為準(zhǔn)第十九頁，共31頁。2023/3/2720四主磁體的性能指標(biāo)3.磁場穩(wěn)定度受附近鐵磁性物質(zhì)、環(huán)境溫度、磁體電源穩(wěn)定性等因素的影響，磁場均勻性或場強(qiáng)值將發(fā)生改變。磁場穩(wěn)定性↓圖像一致性、可重復(fù)性↓成像質(zhì)量↓時(shí)間穩(wěn)定度：磁場隨時(shí)間而變化的程度熱穩(wěn)定度：磁場隨溫度變化而漂移的程度第二十頁，共31頁。2023/3/2721四主磁體的性能指標(biāo)4.有效孔徑有效孔徑>65cm第二十一頁，共31頁。2023/3/2722四主磁體的性能指標(biāo)5.磁場的安全性主磁體逸散磁場人體健康、其余醫(yī)療儀器設(shè)備干擾、損害磁力限制逸散程度，對磁體進(jìn)行屏蔽

超導(dǎo)磁體存儲巨大能量，若電源斷開或磁體熄火，將釋放大量能量產(chǎn)生破壞作用，因此必須有應(yīng)急措施保證能量安全釋放。第二十二頁，共31頁。2023/3/2723五主磁體的種類與特點(diǎn)1.永磁體材料：具有鐵磁性的永磁材料外部激勵(lì)電源一次充磁后，去掉電源仍長期保持磁性，使用時(shí)既不耗電也無發(fā)熱問題結(jié)構(gòu)：多塊材料拼接而成第二十三頁，共31頁。2023/3/2724五主磁體的種類與特點(diǎn)1.永磁體優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低，消耗功率小，維護(hù)費(fèi)用低，雜散磁場小，質(zhì)量小，方便成為開放式磁體缺點(diǎn)：場強(qiáng)只能達(dá)到0.7T，穩(wěn)定性、均勻性較差，磁場不能關(guān)閉恒溫控制：直流溫度加熱器均勻分布與主磁體上，使其溫度控制在32.5℃第二十四頁，共31頁。2023/3/2725五主磁體的種類與特點(diǎn)2.超導(dǎo)磁體材料：超導(dǎo)材料超導(dǎo)狀態(tài)產(chǎn)生強(qiáng)大磁場沒有電能損耗循環(huán)電流恒定磁場電流斷電液氦冷卻線圈無需輸入電功率，只要維持冷卻一小段包以加熱系統(tǒng)，成為超導(dǎo)開關(guān)，可關(guān)閉磁體第二十五頁，共31頁。2023/3/2726五主磁體的種類與特點(diǎn)2.超導(dǎo)磁體低溫保障結(jié)構(gòu)：第二十六頁，共31頁。2023/3/2727五主磁體的種類與特點(diǎn)2.超導(dǎo)磁體優(yōu)點(diǎn)：高場強(qiáng)(>3.0T)、高穩(wěn)定性、高均勻性、磁場強(qiáng)度可調(diào)節(jié)改變，不消耗電能，容易達(dá)到所需孔徑，可關(guān)閉缺點(diǎn)：制造復(fù)雜、消耗液氦，日常運(yùn)行維持費(fèi)用高，逸散磁場大，屏蔽要求高第二十七頁，共31頁。2023/3/2728六主磁體的勻場措施磁體安裝完畢后，要在現(xiàn)場對磁場進(jìn)行物理調(diào)整，稱為勻場。計(jì)算修正測量有源勻場無源勻場第二十八頁，共31頁。2023/3/2729六主磁體的勻場措施1.有源勻場(主動調(diào)整)調(diào)整線圈電流的大小和方向補(bǔ)償磁場磁場波動磁體孔徑勻場線圈+消去磁場的不均勻性勻場電源穩(wěn)定性非常重要，由專用電源提供第二十九頁，共31頁。2023/3/2730六主磁體的勻場措施2.無源勻場(被動調(diào)整)條形磁鐵鐵片尺寸、數(shù)量、位置合適被磁化磁體孔洞內(nèi)