中華醫(yī)學(xué)會MRI技師培訓(xùn)基本結(jié)構(gòu)

磁共振成像系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院錢建國2011年12月13日1可整理ppt磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）技術(shù)是利用人體內(nèi)原子核在磁場內(nèi)與外加射頻磁場發(fā)生共振，而產(chǎn)生影像的一種成像技術(shù)。2可整理pptMRI設(shè)備基本結(jié)構(gòu)磁體系統(tǒng)梯度線圈系統(tǒng)射頻發(fā)射/接受系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3可整理ppt第一節(jié)磁體系統(tǒng)用以產(chǎn)生磁化矢量，并可以激發(fā)核磁共振要求足夠大孔徑，非常高均勻度和穩(wěn)定度磁體腔Bo4可整理ppt磁體系統(tǒng)

磁體產(chǎn)生原理： 利用永久磁性材料產(chǎn)生磁場，或利用通電線圈產(chǎn)生磁場。磁體特性：

磁場強(qiáng)度1T(特斯拉)=10000(高斯）一般MRI磁場強(qiáng)度為：0.15T---3.0T

磁場強(qiáng)度越高，組織磁化強(qiáng)度越高，產(chǎn)生MR信號強(qiáng)度越高。均勻度<100ppm

決定圖像空間分辨率和信噪比

穩(wěn)定度是衡量磁場強(qiáng)度隨時(shí)間漂移程度的指標(biāo)

5可整理ppt磁體分類永久磁體(Permanent)

電磁體(Resistive)混合型(Permanent/Resistive)超導(dǎo)磁體(Superconductive)AllTypesareTemperatureSensitive!永久無法關(guān)閉消耗電力消耗液氦6可整理ppt永久磁體利用永久性的強(qiáng)磁性材料制造永久磁場，無須電力或液氦消耗磁場外泄漏小，因磁體兩極通過磁性材料連接在一起可以制成開放式結(jié)構(gòu)，減少病人幽閉恐懼癥7可整理ppt永久磁體的開放度大

開放程度可達(dá)120cmx44cm8可整理ppt可以開展介入治療運(yùn)動(dòng)成像9可整理ppt永久磁體的磁場收斂性極強(qiáng)

對周圍環(huán)境沒有影響周圍環(huán)境不產(chǎn)生影響.只需極小的放置空間.極低的場地建設(shè)成本.極低的運(yùn)行成本.10可整理ppt永久型磁體的缺點(diǎn)磁場強(qiáng)度低0.4T以下磁體龐大，笨重10t以上磁場均勻度受環(huán)境溫度影響大11可整理ppt電磁體(常導(dǎo)型)電磁體是在常溫度下采取在一組多匝的線圈中通上大電流。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單缺點(diǎn)是需要水冷，這是由于常導(dǎo)線圈具有一定電阻，通大電流時(shí)會產(chǎn)生大量熱量一般用于低場（<0.5T）的磁體系統(tǒng)，其磁場穩(wěn)定性受到電流變化等因素影響比較差12可整理ppt混合型磁體(Permanent/Resistive)

混合型磁體是將永久磁體和電磁體組合在一起，在永久磁體的磁極上繞上線圈并通上電流是對永久磁體的改進(jìn)，可以進(jìn)一步提高磁場強(qiáng)度加上勻場線圈后可以改善場均勻度13可整理ppt超導(dǎo)磁體超導(dǎo)磁體是將通電線圈采用Vb/Ti合金組成，這種材料的超導(dǎo)狀態(tài)的臨界點(diǎn)大約在8K左右，一般是將超導(dǎo)線圈浸泡在液氦內(nèi)，達(dá)到絕對溫度零度（－273C)。14可整理ppt超導(dǎo)磁體磁場強(qiáng)度高，可達(dá)8T(一般為0.15-3T）超導(dǎo)磁體的磁場穩(wěn)定基本不受環(huán)境溫度影響成像質(zhì)量高可作MR波譜分析及MR功能成像等15可整理ppt超導(dǎo)磁體以前為了保證液氦不大量蒸發(fā)，采取在液氦容器再套放在液氮容器中。需要定期補(bǔ)充液氦和液氮16可整理pptHe目前一般是采用冷頭制冷，將蒸發(fā)出來的氦氣通過壓縮制冷再送回磁體液氦容器罐的外圈，形成一個(gè)低溫隔熱層，減少液氦的消耗。

17可整理ppt人為失超實(shí)例另一例失超18可整理ppt被動(dòng)屏蔽PassiveShielding兩種方式：用厚鋼板建造屏蔽屋Constructionofthicksteeltoenclosethemagnetroom在磁體上加上厚鋼板Couldboltthemetaltothemagnetitself(e.g.1.5TMagnashield)19可整理ppt主動(dòng)屏蔽ActiveShielding在原磁場外面套加上一組反向磁場，減小對外部影響（Asecondarymagnetiswrappedaroundtheprimarymagnettoreversetheexternalfieldeffects）對移動(dòng)大型金屬敏感Susceptibleto“movingmetal,”e.g.elevators,cars,trucks,andtrainssmallfieldlargefieldopposingfieldsprimarymagnetsecondarymagnet20可整理ppt磁場均勻度和勻場由于主磁場受到環(huán)境變化等諸多因素的影響，無法達(dá)到理想的均勻度不可能得到完全理想的線圈電流強(qiáng)度有可能發(fā)生微小變化磁體中存在的金屬會影響磁場21可整理ppt磁場均勻度和勻場

MagnetHomogeneity當(dāng)磁場存在嚴(yán)重不均勻時(shí)，在所成的圖象上將出現(xiàn)偽影對因此對每個(gè)新安裝的磁共振磁體必須測量其空間多點(diǎn)的磁場強(qiáng)度采取勻場方式來改善磁場均勻度，即根據(jù)各點(diǎn)的測量值，計(jì)算出各補(bǔ)償位置的應(yīng)有的補(bǔ)償數(shù)值，進(jìn)行磁場的補(bǔ)償，提高均勻度。MILKNon-homogeneousHomogeneous22可整理ppt磁場均勻度和勻場

MagnetHomogeneity因此對每個(gè)新安裝的磁共振磁體必須測量其空間多點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，計(jì)算出磁場偏差值，對不滿足設(shè)計(jì)要求的，必須勻場(Shimming)勻場按照其實(shí)現(xiàn)方式區(qū)分，分為無源勻場和有源勻場。23可整理ppt無源勻場PassiveShimming用許多各種規(guī)格的鐵條、鐵片或鐵點(diǎn)放在磁場的各個(gè)補(bǔ)償位置，它們將受到磁化，并改變其周圍的局部磁場，提高均勻度24可整理ppt

勻場技術(shù)：1。計(jì)算機(jī)輔助的被動(dòng)勻場

2。梯度自動(dòng)勻場永久磁場均勻度可以達(dá)到25ppm25可整理ppt有源勻場ActiveShimming利用一組不同形狀的勻場線圈放在磁體內(nèi)，通以適當(dāng)?shù)碾娏鱽懋a(chǎn)生補(bǔ)償磁場，達(dá)到勻場的目的線圈在液氦腔內(nèi)：超導(dǎo)勻場；線圈在液氦腔外：常溫勻場比被動(dòng)勻場容易實(shí)現(xiàn)和改變，但制造昂貴勻場線圈shimcoilspatientopening磁體magnet26可整理pptxyx2

x2-y2

超導(dǎo)磁體勻場Typ. 0.05 0.1 0.25 0.5 0.63 1.7* ppmDSV 10 20 30 40 45 50 cm主動(dòng)勻場18對超導(dǎo)勻場線圈27可整理ppt磁體技術(shù)的發(fā)展向更加節(jié)省液氦方向發(fā)展，如GE的K4磁體，可以2年補(bǔ)充液氦28可整理ppt磁體技術(shù)的發(fā)展磁體向更加短小和更加開放方向發(fā)展，早期的磁體長度為210-240cm。如今Philips的3T磁體也僅為157cm29可整理ppt寬口徑外形設(shè)計(jì)

以前的樣子...磁體腔磁體腔病人掃描孔道直徑60cm開口外形長度210cm領(lǐng)先的磁體技術(shù)與梯度技術(shù)30可整理ppt開口、孔道與病人

以前的樣子...

身高1.5M的病人病人需要更多舒適的檢查空間磁體腔磁體腔大夫，里面太悶了！嗚...31可整理ppt長度172cm射頻掃描筒長=70cm66cm60cm更短的寬口徑外形設(shè)計(jì)

翻開歷史新的一頁...

全新概念、全新享受磁體腔磁體腔病人掃描孔道32可整理pptMagnetVesselMagnetVessel兩級開放

更短的寬口徑外形設(shè)計(jì)

病人更加舒適...70cm掃描孔道高均勻磁場、高性能梯度場與高舒適孔道的完美結(jié)合磁體腔磁體腔33可整理ppt第二節(jié)梯度場系統(tǒng)功能和特性梯度線圈和梯度場渦流34可整理ppt梯度線圈和梯度磁場梯度線圈是緊貼著安裝在常溫的磁體腔內(nèi)為防止震動(dòng)移位，通常將三組線圈用環(huán)氧樹脂膠封作為一個(gè)單元35可整理ppt梯度線圈和梯度磁場Z梯度線圈36可整理ppt梯度線圈和梯度磁場X梯度線圈37可整理ppt梯度線圈和梯度磁場Y梯度線圈38可整理ppt梯度系統(tǒng)的特性梯度場強(qiáng)決定最小層厚決定最小FOV39可整理ppt梯度系統(tǒng)的特性切換率最大梯度場強(qiáng)上升時(shí)間=梯度場強(qiáng)mT/m上升時(shí)間(msec)最大梯度場強(qiáng)risetime最高梯度場強(qiáng)23-30mT/m最高的梯度切換率120-150mT/m/ms梯度切換率：上升和下降時(shí)間40可整理ppt非共振式梯度系統(tǒng)共振式梯度系統(tǒng)

切換率為名義切換率僅用于EPI

常規(guī)掃描仍為低切換率掃描振蕩電路，

Siemens/Toshiba使用切換率為實(shí)際切換率用于EPI和常規(guī)掃描最新高頻電源技術(shù)

GE/Philips/Picker使用梯度電源兩種工作形式41可整理ppt

MRI?

SE?

GradientEcho

?

FOV?

?

/

?

FastSE,moreecho?

ShorterTR?

ShorterTE?

/

?

SNR

/

?

EPI?3DFastSE?

FastCardiac42可整理ppt

非共振式梯度系統(tǒng)滿足100%

工作周期最高的梯度切換率SR20/77/120最短梯度回波序列(GRE)TE時(shí)間0.9ms快速自旋回波回波間隔小于4.6ms單次激發(fā)快速自旋回波回波間隔小于

4.3ms平面回波成象(EPI)采集最快

64ms超薄3D層厚0.1mm最高梯度場強(qiáng)23mT/mGESigna1.5T梯度系統(tǒng)SX43可整理ppt梯度磁場的發(fā)展44可整理ppt梯度磁場的發(fā)展靜音技術(shù)FSE序列45可整理ppt第三節(jié)射頻系統(tǒng)功能和特性線圈構(gòu)型線圈信噪比線圈質(zhì)量發(fā)射器和發(fā)射帶寬接受器和接受通道數(shù)、帶寬和采樣率46可整理ppt功能和特性產(chǎn)生并收集磁共振信號發(fā)射器功率為幾百瓦，而單個(gè)體元的磁化矢量僅為0.1uv發(fā)生器和接受器的B1方向必須和B0方向垂直47可整理ppt線圈構(gòu)型體線圈在超導(dǎo)磁場下，常采用馬鞍型/鳥籠型線圈頭，肢體線圈在超導(dǎo)磁場下，常采用小尺寸馬鞍型/鳥籠型線圈

48可整理ppt線圈構(gòu)型體線圈在永久磁場下，常采用螺線型線圈頭，肢體線圈在永久磁場下，常采用小的螺線型線圈49可整理ppt線圈構(gòu)型表面線圈，可以進(jìn)一步提高局部SNR，但均勻性差如腰椎線圈、肩關(guān)節(jié)線圈等50可整理ppt線圈構(gòu)型相共振線圈，可以克服表面線圈成像范圍小，均勻度差的缺點(diǎn)相共振線圈采用多個(gè)小線圈排列在一起，每個(gè)線圈都有自己的信號通道如頸胸腰椎線圈、Torso線圈等51可整理ppt線圈與發(fā)射和接受RF線圈分為三種：只發(fā)射、只接受和既發(fā)射又接受體線圈：既發(fā)射又接受頭線圈：有既發(fā)射又接受型的，也有只 接受的表面線圈：只接受(此時(shí)采用體線圈發(fā)射)52可整理ppt可作運(yùn)動(dòng)成像的特殊線圈53可整理ppt高質(zhì)量的正交頭線圈

Dim:27cmlength:41cm16ETLWorks-in-ProgressFSEET: 16TR: 5000TE: 96/Ef

12/02:09256x192/2NEX54可整理ppt正交的多功能spine/bodycoil

48x12048x150MediumLarge55可整理ppt

用途廣泛的表面線圈

shouldercoilSETR: 466TE: 18/Fr

9/07:36256x192/5NEX56可整理ppt靈敏的正交ExtremityCoil ExtremityCoilSE/90TR: 400TE: 25

12/07:47512X196/6NEX57可整理pptRF發(fā)射器產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間穩(wěn)定的RF合適的波形通過開關(guān)定時(shí)發(fā)射RF射頻發(fā)射器的線性：輸出功率必須正比于輸入功率58可整理ppt信號接受系統(tǒng)將接受到高頻MR信號進(jìn)行信號放大(前置放大器)，經(jīng)過濾波器得到所需的MR音頻信號，對此MR音頻信號進(jìn)行數(shù)字化采樣正交發(fā)射和接受檢測數(shù)字采樣率帶寬59可整理pptRF屏蔽MR信號幅度非常小，為uV級，容易受外界幾十MHz的無線電波的干擾。為避免外界干擾，需要將磁共振信號探測系統(tǒng)與外界隔離常采用將掃描室用薄銅皮全部包裹，作成RF屏蔽室，一般屏蔽要求電磁波衰減達(dá)到90-100db.60可整理pptRF技術(shù)發(fā)展接受器的信號通道數(shù)從早期的1個(gè)成為現(xiàn)在6個(gè)、8個(gè)，提高了相共振線圈的性能多通道并行采集技術(shù)（SENSE）數(shù)字化射頻發(fā)射和接受61可整理ppt多通道并行采集技術(shù)（SENSE）62可整理ppt第四節(jié)計(jì)算機(jī)及