核磁共振成像技術(shù)

關(guān)于核磁共振成像技術(shù)第1頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五核磁共振成像技術(shù)核磁共振成像技術(shù)，簡稱MRI（MagneticResonanceImaging）其利用核磁共振對人體采集信號并給出二維或三維的重建圖像，在臨床醫(yī)學(xué)診斷上有獨特優(yōu)點。是繼CT后醫(yī)學(xué)影像學(xué)又一重大進步。MRI對比度高于XCT，而空間分辨率一般來說低于新型XCT，但對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)診斷，MRI無論在空間分辨率和對比度都超過XCT?；驹恚荷矬w組織能被電磁波譜中的短波成分穿透，而中波成分紫外線、紅外線、微波將受到阻擋。但是，人體組織能被磁共振產(chǎn)生的長波成分穿透，這是磁共振能用于臨床的基本原理。核磁共振是一種物理現(xiàn)象，為了避免與核醫(yī)學(xué)中放射成像混淆，又稱核磁共振成像術(shù)（MR）。MR提供的信息量不但大于醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的其他許多成像術(shù)，而且不同于已有的成像術(shù)，它對疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性。它可直接作出橫斷面、矢狀面、冠狀面和各種斜面的體層圖像，不會產(chǎn)生CT檢測中的偽影；不需注射造影劑；無電離輻射，對機體沒有不良影響。MR對檢測腦內(nèi)血腫、腦外血腫、腦腫瘤、顱內(nèi)動脈瘤、動靜脈血管畸形、腦缺血、椎管內(nèi)腫瘤、脊髓空洞癥和脊髓積水等顱腦常見疾病非常有效，同時對腰椎椎間盤后突、原發(fā)性肝癌等疾病的診斷也很有效。第2頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五核磁共振成像設(shè)備組成MRI組成：核磁場系統(tǒng)、核磁共振系統(tǒng)和圖像重建系統(tǒng)。磁場系統(tǒng)包括主靜磁場和梯度磁場。主磁場要求磁場強度大、均勻度高。根據(jù)主磁場構(gòu)成方式，將MRI分成三種類型：永磁型結(jié)構(gòu)簡單、使用和維修較方便，由于產(chǎn)生主磁場的磁體由多塊永磁材料組成，加工精度要求較高，體積大，磁場強度一般能達到0.3T電磁型磁場強度可達0.15~0.20T，但耗電量大，場強均勻性難以進一步 提高，影響圖像質(zhì)量的 進一步提高。

超導(dǎo)型場強、均勻性和 耗電量等超過電磁型。 場強可高達2.0T，成像 清晰，可做高分辨顯 示。但造價高、設(shè)備復(fù) 雜，需要較強工程技術(shù) 人員維護。MRI原理框圖第3頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五核磁共振成像設(shè)備組成根據(jù)主磁場強度將磁共振成像MRI設(shè)備區(qū)分為四種類型：超低磁場核磁共振成像設(shè)備：0.02T低磁場核磁共振成像設(shè)備：0.2~0.3T中磁場核磁共振成像設(shè)備：0.5~1.0T高磁場核磁共振成像設(shè)備：1.0~2.0T通常低強度磁場MRI設(shè)備對比度分辨率較好,但磁場弱,空間分辨率較低。高強度的磁場MRI設(shè)備空間分辨率高，但圖像對比度分辨率較低。對于中強度磁場的MRI設(shè)備各項性能介于兩者之間。第4頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五核磁共振成像設(shè)備組成主磁體

——Magnet梯度系統(tǒng)

——GradientsystemRF系統(tǒng)

——RFsystem計算機系統(tǒng)

——ComputersystemMR工作流程圖第5頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五主磁體（Magnet）主磁體是MRI的核心部分，它提供一個具有一定場強的均勻穩(wěn)定的靜磁場。磁體性能的優(yōu)勢取決于其磁場的均勻度、穩(wěn)定度和磁場強度。永磁體使用磁性材料產(chǎn)生磁場。不用液氨液氮冷卻，也無逸散磁場，系統(tǒng)構(gòu)造簡單，運行成本低，不產(chǎn)生熱，維護費用低。安裝場地小、壽命長。場強一般只能達到0.3T，且磁場均勻度受一定限制，穩(wěn)定度受環(huán)境影響較大。磁體結(jié)構(gòu)：

Ring(環(huán)型) Yoke(軛型)第6頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五主磁體（Magnet）主磁體是MRI的核心部分，它提供一個具有一定場強的均勻穩(wěn)定的靜磁場。磁體性能的優(yōu)勢取決于其磁場的均勻度、穩(wěn)定度和磁場強度。常導(dǎo)型磁體也稱作阻抗型磁體，磁場強度只能達到0.3T以下。運用電磁理論:當電路中流有電流，就會產(chǎn)生磁場；電流也會導(dǎo)致線圈溫度升高。但實際上只能用于成像，不能進行生化分析，限制了其進一步推廣和應(yīng)用。并且其穩(wěn)定性與均勻性都較差?？諝庑居来朋w（Air-coredresistivemagnets）鐵芯永磁體（Iron-coredresistivemagnets）空氣芯永磁體：四個線圈水平或豎直放置第7頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五主磁體（Magnet）主磁體是MRI的核心部分，它提供一個具有一定場強的均勻穩(wěn)定的靜磁場。磁體性能的優(yōu)勢取決于其磁場的均勻度、穩(wěn)定度和磁場強度。超導(dǎo)型磁體是利用超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生一個穩(wěn)定的均勻的靜磁場。在相應(yīng)低的溫度下呈現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，可允許通過非常大的電流而耗電極小，一般2T穩(wěn)定均勻的磁場強度在超導(dǎo)條件下很易實現(xiàn)。超導(dǎo)型磁體是目前最先進的設(shè)備。特性：高磁場、穩(wěn)定性好、均勻性好利用超導(dǎo)構(gòu)成的磁共振可進行單核成像（氫核密度像），也可進行人體組織多核成像。還能對人體組織進行功能性診斷和生理生化分析。超導(dǎo)磁體線圈：基于均勻性的考慮常使用4-8組獨立的線圈。*NbTi細絲包埋在銅材中；*銅材：失超時保護超導(dǎo)線圈；第8頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五第9頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五梯度系統(tǒng)（Gradientsystem）梯度：磁場沿著選擇的方向線性變化共振頻率與場強成正比第10頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五梯度系統(tǒng)主要組件有：梯度線圈組件梯度放大器梯度波形發(fā)生器其他部件（梯度接口板、輔助電纜及濾波器）。梯度波形發(fā)生器梯度驅(qū)動級梯度功率放大器梯度線圈梯度線圈：X、Y、Z梯度線圈分別獨立，封裝在玻璃纖維制作的大圓柱體內(nèi)，裝在磁體孔徑內(nèi)。Z梯度線圈由兩個反向的線圈串聯(lián)組成，兩個線圈的電流大小相等，方向相反。X、Y梯度線圈由一對8字型線圈組成，每一個線圈包含四個部分。梯度線圈產(chǎn)生磁力線與主磁場同向或反向。第11頁，共14頁，2022年，5月20日，1點39分，星期五RF（RadioFrequency）射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)主要由射頻發(fā)生器（發(fā)射部分）和探測器（接受部分）組成。發(fā)射部分由發(fā)射器、功率放大器和發(fā)射線圈組成；接收部分由接收線圈和低噪聲信號放大器組成。主機根據(jù)選擇的脈沖序列產(chǎn)生數(shù)字的脈沖波形，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換之后變成模擬信號，再經(jīng)過調(diào)制放大，驅(qū)動發(fā)射線圈，激發(fā)成像區(qū)域內(nèi)原子核發(fā)生NMR現(xiàn)象，產(chǎn)生NMR信號，經(jīng)過放大、解調(diào)、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理，再經(jīng)過FT變換等處理，重建出圖象送到顯示器顯示。RF線圈基本理論—諧振電路：電容、電感串聯(lián)或并聯(lián)梯形網(wǎng)絡(luò)：串聯(lián)電感和分路（shunt）電容—低通；串聯(lián)電容和分路電感—高通RF線圈特性：品質(zhì)因數(shù)Q：表示一個儲能器件(如電感線圈、電容等)、諧振電路中所儲能量同每周期損耗能量之比的一種質(zhì)量指標；電抗元件的Q值等于它的電抗與其等效串聯(lián)電阻的比值；元件的Q值愈大，用該元件組成的電路或網(wǎng)絡(luò)的選擇性愈佳。負載效應(yīng)：僅當由于負載的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應(yīng)去耦