磁振成像設備培訓教材

第八章磁共振成像設備GE公司3.0T超導磁體0.35T0.2T

0.7T永磁體常見MR機0.5T1.5T1.0T3.0T磁(一)MRI的特點

1.以射頻脈沖作為成像的能量源不使用電離輻射(X線)，對人體安全、無創(chuàng)；2.具有較高的組織對比度和分辯力能清楚地顯示腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)、肌肉、肌健、脂肪等軟組織以及軟骨結構，解剖結構和病變形態(tài)顯示清楚、逼真；3.多方位成像能對被檢查部位進行軸、冠、矢狀位以及任何傾斜方位的層面成像，且不必變動病人體位，便于再現(xiàn)體內(nèi)解剖結構和病變的空間位置和相互關系；(一)MRI的特點4.多參數(shù)成像、多序列成像通過分別獲取T1加權像(T1weightedimage，TlWI)；T2加權像(T2weightedimage，T2WI)、質(zhì)子密度加權像(protondensityweighted，

PDWI)以及T2*WI、重T1WI、重T2WI，在影像上取得組織之間、組織與病變之間在T1、T2、T2*和PD上的信號對比，對顯示解剖結構和病變敏感；5.能進行形態(tài)學研究、進行功能、組織化學和生物化學方面的研究。可以對腦脊液和血液的流動作定量分析，提供一組有關流動的非形態(tài)學信息。

(二)主要用途特別適合于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、頭頸部、肌肉關節(jié)系統(tǒng)以及心臟大血管系統(tǒng)的檢查，也適于縱隔、腹腔、盆腔實質(zhì)器官及乳腺的檢查。中樞神經(jīng)系統(tǒng)，MRI已成為顱頸交界區(qū)、顱底、后顱窩及椎管內(nèi)病變的最佳檢查方式。對于腦瘤、腦血管病、感染疾病、腦變性疾病和腦白質(zhì)病、顱腦先天發(fā)育異常等均具有極高的敏感性，在發(fā)現(xiàn)病變方面優(yōu)于CT；對于脊髓病變?nèi)缒[瘤、脫髓鞘疾病、脊髓空洞癥、外傷、先天畸形等，為首選方法。

(二)主要用途

頭頸部，MRI的應用大大改善了眼、鼻竇、鼻咽腔以及頸部軟組織病變的檢出、定位、定量與定性。磁共振血管成像(magneticresonanceangiography，MRA)技術對顯示頭頸部血管狹窄、閉塞、畸形以及顱內(nèi)動脈具有重要價值。在肌肉關節(jié)系統(tǒng)，已成為肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變影像檢查的主要手段之一。電影MRI技術還可進行關節(jié)功能檢查。

心血管系統(tǒng)，使用心電門控和呼吸門控技術可對大血管病變?nèi)缰鲃用}瘤、主動脈夾層、大動脈炎、肺動脈塞以及大血管發(fā)育等進行診斷，也用于診斷心肌、心包、心腔等病變。縱隔、腹腔、盆腔，MRI的流動效應，能在靜脈不注射對比劑情況下，直接對縱隔內(nèi)、肺門區(qū)以及大血管周圍實質(zhì)性腫塊與血管做出鑒別。對縱隔腫塊、腹腔及盆腔器官，如肝、胰、脾、腎、腎上腺、前列腺病變發(fā)現(xiàn)、診斷與鑒別診斷具有價值。MRI軟組織極佳的分辨率，成為診斷乳腺病變有價值的方法。(二)主要用途(三)主要內(nèi)容

MRI檢查技術分為影像顯示和生化代謝分析

影像顯示技術主要由脈沖序列、流動現(xiàn)象的補償技術、偽影補償技術和一系列特殊成像技術組成。主要的特殊成像技術：1.磁共振血管成像(magneticresonanceangiography，MRA)2.磁共振水成像(magneticresonancehydrography)(三)主要內(nèi)容3.磁共振腦功能成像(functionalmagneticresonance，fMRI)4.化學位移成像(chemicalshiftimaging)5.生化代謝分析技術：磁共振波譜分析(magneticresonancespectroscopy，MRS)，用于提供組織化學成分的數(shù)據(jù)信息。(四)磁共振成像的的局限性空間分辯力較較低；對帶有心臟起起搏器或體內(nèi)內(nèi)帶有鐵磁性性物質(zhì)的病人人不能進行檢檢查；危重癥癥病人不能進進行檢查；對鈣化的顯示示遠不如CT，難以對病理理性鈣化為特特征的病變作作診斷；常規(guī)掃描信號號采集時間較較長，使胸、、腹檢查受到到限制；對質(zhì)子密度低低的結構，如如肺、皮質(zhì)骨骨顯示不佳；；設備昂貴。磁共振成像原原理原子核自旋，，有角動量。。由于核帶電電荷，它們的的自旋就產(chǎn)生生磁矩。當原原子核置于靜靜磁場中，本本來是隨機取取向的雙極磁磁體受磁場力力的作用，與與磁場作同一一取向。以質(zhì)質(zhì)子即氫的主主要同位素為為例，它只能能有兩種基本本狀態(tài)：取向向“平行”和和“反向平行行”，他們分分別對應于低低能和高能狀狀態(tài)。精確分析證明明，自旋并不不完全與磁場場趨向一致，，而是傾斜一一個角度θ。這樣，雙極磁磁體開始環(huán)繞繞磁場進動。。進動的頻率率取決于磁場場強度。也與與原子核類型型有關。它們之間的關關系滿足拉莫莫爾關系：ω0=γB0，即進動角頻頻率ω0是磁場強度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的的一個基本物物理常數(shù)。氫氫的主要同位位素，質(zhì)子，，在人體中豐豐度大，而且且它的磁矩便便于檢測，因因此最適宇從從它得到核磁磁共振圖像。。以隨機相位作作進動的自旋旋集合多個磁距排列列形成的宏觀觀磁化向量從宏觀上看，，作進動的磁磁矩集合中，，相位是隨機機的。它們的的合成取向就就形成宏觀磁磁化，以磁矩矩M表示。就是這這個宏觀磁矩矩在接收線圈圈中產(chǎn)生核磁磁共振信號。。在大量氫核核中，約有一一半略多一點點處于低等狀狀態(tài)?？梢宰C明，處處于兩種基本本能量狀態(tài)核核子之間存在在動態(tài)平衡，，平衡狀態(tài)由由磁場和溫度度決定。當從從較低能量狀狀態(tài)向較高能能量狀態(tài)躍遷遷的核子數(shù)等等于從較高能能量狀態(tài)到較較低能量狀態(tài)態(tài)的核子數(shù)時時，就達到““熱平衡”。。如果向磁矩施施加符合拉莫莫爾頻率的射射頻能量，而而這個能量等等于較高和較較低兩種基本本能量狀態(tài)間間磁場能量的的差值，就能能使磁矩從能能量較低的““平行”狀態(tài)態(tài)跳到能量較較高“反向平平行”狀態(tài)，，就發(fā)生共振振。由于向磁矩施施加拉莫頻率率的能量能使使磁矩發(fā)生共共振，那么使使用一個振幅幅為B1，而且與作進進動的自旋同同步（共振））的射頻場，，當射頻磁場場B1的作用方向與與主磁場B0垂直，可使磁磁化向量M偏離靜止位置置作螺旋運動動，或稱章動動，即經(jīng)射頻頻場的力迫使使宏觀磁化向向量環(huán)繞它作作進動。如果各持續(xù)時時間能使宏觀觀磁化向量旋旋轉90o角，他就落在在與靜磁場垂垂直的平面內(nèi)內(nèi)?？僧a(chǎn)生橫橫向磁化向量量Mxy。如果在這橫橫向平面內(nèi)放放置一個接收收線圈，該線線圈就能切割割磁力線產(chǎn)生生感生電壓。。當射頻磁場場B1撤除后，宏觀觀磁化向量經(jīng)經(jīng)受靜磁場作作用，就環(huán)繞繞它進動，稱稱為“自由進進動”。因進動的頻率率是拉莫爾頻頻率，所感生生的電壓也具具有相同頻率率。由于橫向向磁化向量是是不恒定，它它以特征時間間常數(shù)衰減至至零為此，它它感生的電壓壓幅度也隨時時間衰減，表表現(xiàn)為阻尼振振蕩，這種信信號就稱為自自由感應衰減減信號(FID,FreeInductionDecay)。信號的初始始幅度與橫向向磁化成正比比，而橫向磁磁化與特定體體元的組織中中受激勵的核核子數(shù)目成正正比，于是，，在磁共振圖圖像中可辨別別氫原子密度度的差異。同步旋轉的RF場B1可誘發(fā)橫向磁磁化B1的持續(xù)時間足足夠長，使整整個磁化向量量落在橫向平平面內(nèi)RF脈沖后，橫向向磁化Mxy繞外磁場軸進進動使橫向平平面內(nèi)的線圈圈感生交流信信號FID信號因為拉莫爾頻頻率與磁場強強度成比例，，如果磁場沿沿X軸成梯度改變變，得到的共共振頻率也顯顯然與體元在在X軸的位置有關關。而要得到到同時投影在在二個坐標軸軸X-Y上的信號，可可以先加上梯梯度磁場GX，收集和變換換得到的信號號，再用磁場場GY代替GX，重復這一過過程。在實際情況下下，信號是從從大量空間位位置點收集的的，信號由許許多頻率復合合組成。利用用數(shù)學分析方方法，如富里里葉變換，就就不但能求出出各個共振頻頻率，即相應應的空間位置置，還能求出出相應的信號號振幅，而信信號振幅與特特定空間位置置的自旋密度度成比例。所所有核磁共振振成像方法都都以這原理為為基礎。第一節(jié)概述述一、基本知識識回顧1.原子核的自旋旋、磁矩和進進動一群自旋著的的質(zhì)子，顯示示每個核內(nèi)周周邊的電荷形形成一個環(huán)形形電流。這些些環(huán)形電流的的方向是雜亂亂無章的，這這是自然狀態(tài)態(tài)下的自旋核核質(zhì)子群。每一個環(huán)形電電流周圍將產(chǎn)產(chǎn)生電磁效應應，就是磁場場。一個環(huán)形形電流就好似似一個小磁棒棒。理論上任何原原子核所含質(zhì)質(zhì)子或中子的的為奇數(shù)時，，具有磁性。。原子核自旋2.產(chǎn)生磁共振的的原子核只有奇數(shù)質(zhì)子子或奇數(shù)中子子數(shù)的原子核核產(chǎn)生的自旋旋磁矩泡利不相容原原理：原子核內(nèi)成對對質(zhì)子或中子子的自旋相互互抵消在主磁場中，，1H原子核在繞自自身軸旋轉時時，又沿主磁磁場方向做圓圓周運動，將將質(zhì)子磁矩的的這種運動稱稱為進動或旋旋進。宏觀磁矩也做做進動，其頻頻率w，可用Larmor公式表示：B0為主磁場強度度，r為磁旋比42.5兆赫/Tw=gBo共振進動頻率（二）氫原子子磁矩進動學學說1.質(zhì)子帶正電荷荷，具有自旋旋性（就像旋旋轉中的地球球），并有自自己的磁場，，自然狀態(tài)下下，各個質(zhì)子子的磁場方向向（自旋軸方方向）處于雜雜亂無章的排排列狀態(tài)，宏宏觀磁矩M=0。磁共振現(xiàn)象：：分子、原子或或原子核能級級在外磁場中中劈裂后，當當外界電磁場場（電磁波））的頻率適當當（光子能量量適當）時，，處于低能態(tài)態(tài)的分子、原原子或原子核核等吸收電磁磁波的能量躍躍遷至高能態(tài)態(tài)，這種現(xiàn)象象稱為磁共振振現(xiàn)象。無外加磁場時時自旋的運動動2.氫原子置于磁磁場的狀態(tài)當質(zhì)子進入強強磁場，質(zhì)子子將重新排列列，大多數(shù)質(zhì)質(zhì)子（低能態(tài)態(tài)）自旋軸方方向平行于磁磁場方向，少少數(shù)質(zhì)子（高高能態(tài)）反向向，宏觀磁矩矩為Mz。磁場對自旋的的量子化作用用NS當質(zhì)子進入強強磁場，質(zhì)子子將重新排列列，大多數(shù)質(zhì)質(zhì)子（低能態(tài)態(tài)）自旋軸方方向平行于磁磁場方向，少少數(shù)質(zhì)子（高高能態(tài)）反向向，宏觀磁矩矩為Mz。共振宏觀磁矩由于Mxy=0，平衡態(tài)態(tài)時M=Mz平衡態(tài)時在B0中的質(zhì)子群：：Mxy=0M=Mz3.施加射頻脈沖沖原子核自旋系系統(tǒng)吸收相同同頻率的射頻頻磁場能量而而從平衡態(tài)變變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)系統(tǒng)激發(fā)后特特征：MZ<M0；MXY0射頻脈沖90°脈沖沖90°RF的特點：Mxy衰減快，信信號難以采采集，自由由感應衰減減（FID）MxyMz共振180°RF的特點：1、Mxy重聚焦，信信號得以采采集，2、在TE/2激發(fā)3、Mxy的衰減，是是由于質(zhì)子子失相位MxyMz去相位復相位180°脈沖共振4.射頻脈沖停停止后射頻脈沖符符合頻率，，被激勵的的質(zhì)子群發(fā)發(fā)生共振，，宏觀磁化化矢量（M）離開平衡衡狀態(tài)，當當脈沖停止止后，宏觀觀磁化矢量量又自發(fā)地地回復平衡衡狀態(tài)，這個過程稱稱為“核磁馳豫”。令M偏轉角角達90°°的射頻脈脈沖稱為90°射脈脈脈沖，也也就是說90°射頻頻脈沖中止止時，Mz=0，M=Mxy。Mxy不停的旋轉轉，它的磁磁場方向隨隨時間而變變化，這是是一種振蕩蕩磁場，傳傳播至附近近一處固定定的天線內(nèi)內(nèi)即可產(chǎn)生生感應電流流。Mxy的振蕩磁場場就是組織織發(fā)放出的的磁共振信信號，天線線內(nèi)感應生生成的電流流即為接受受的信號。。自由感應衰減減信號（freeinduceddecay,FID):射頻脈沖停停止后樣品品的射頻輻輻射。（1）弛豫過程程（relaxationprocess)：磁矩在射射頻場結束束后，在主主磁場的作作用下，進進行“自由由旋轉”，，由于粒子子之間的能能量交換，，所有磁矩矩將從不平平衡態(tài)逐漸漸過渡到平平衡態(tài)，這這一過程稱稱為弛豫過過程。這一一過程將發(fā)發(fā)生相對獨獨立的縱向向弛豫和橫橫向弛豫。。下面以90度脈沖后弛弛豫過程加加以說明。。弛豫原子核系統(tǒng)統(tǒng)從受激的的不平衡態(tài)態(tài)向平衡態(tài)恢復復的過程包括兩方面面:縱向磁化分分量MZ的恢復橫向磁化分分量MXY的衰減MzT1（縱向弛豫豫時間）：：90°脈沖沖停止后，，Mz達到其最終終平衡狀態(tài)態(tài)63%的時間。T2（橫向弛豫豫時間）：：90°脈沖沖停止后，，Mxy衰減到原來來值的37%的時間。MxyMzT163％T237％核磁弛豫Mz，MxyMXY共振磁化強度矢矢量的弛豫豫過程a.橫向弛豫：：在垂直于于主磁場的的橫向磁化化矢量由初初始值逐漸漸復零的過過程。滿足足下式，T2稱為橫向弛弛豫時間，，經(jīng)過T2，Mxy減少63%。由于磁矩矩之間的相相互作用，，各磁矩的的旋進速度度不一樣，，從而使基基本一致的的取向逐漸漸消失，變變?yōu)樵跈M向向雜亂無章章的排列，，從而使橫橫向磁化矢矢量減小至至最后為零零。又稱自自旋——自旋弛豫。。主要反應應樣品磁環(huán)環(huán)境的不均均勻性。b.縱向弛豫：：和主磁場場方向平行行的磁化矢矢量由零逐逐漸恢復最最大值的過過程。滿足足下式，T1稱為縱向弛弛豫時間，，經(jīng)過T1，Mz恢復63%。這是由于于熱輻射的的存在，從從低能態(tài)躍躍遷至高能能態(tài)的磁矩矩逐漸躍遷遷至低能態(tài)態(tài)，恢復平平衡態(tài)。這這一馳豫過過程常又稱稱熱弛豫或或自旋——晶格弛豫。。主要反映映局部的能能量交換信信息。一般說來，，縱向弛豫豫時間遠大大于橫向弛弛豫時間。。而且，不不同的組織織與器官的的弛豫時間間顯著不同同，從而對對軟組織及及器官有特特殊的分辨辨能力。在在主磁場為為0.4~2T時，人體組組織T1~103ms，T2~102ms?？v向磁化對對比（組織織對比）各種組織在在縱向磁化化完全恢復復之前，已已恢復的縱縱向磁化內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的不不同組織T1不同而形成成縱向磁化化不同的現(xiàn)現(xiàn)象。不同組織的的縱向弛豫豫時間常數(shù)數(shù)在1.0T磁場中不同同組織的橫橫向弛豫時時間常數(shù)T2*弛豫——有效橫向弛弛豫T2′弛豫效應——由于磁場不不均勻性所所致橫向弛弛豫效應T2*弛豫——由T2弛豫效應和和T2′弛豫效應共共同作用所所產(chǎn)生的橫橫向弛豫1/T2*=1/T2′+1/T2不同組織間間的T1、T2值有差別，，又相對固固定，這是是MR的成像基礎礎，用不同同的灰度表表示。MRI圖像主要反反映組織間間的T1的差別，為為T1加權（T1weightedimaging,T1WI)。主要反映組組織間的T2的差別，為為T2加權（T1weightedimaging,T2WI)。共振加權成像加權成像主要反映組組織間的質(zhì)質(zhì)子（氫核核）密度的的差別，為為（protondensityweightedimage，PDWI）T2*加權又稱磁磁敏感加權權磁敏感對比比MRI常采集T2*產(chǎn)生T2*加權圖象，，用于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)具有磁化化率不同的的病灶短T1組織吸收能能量多顯示示強信號，，長T1組織因飽和和不能吸收收太多能量量，表現(xiàn)低低信號組織間信號號強度的變變化使圖像像的T1對比度得到到增強由于信號檢檢測總是在在橫向進行行，采用短短TE可最大限度度削減由于于T2弛豫造成的的橫向信號號損失，排排除了T2的作用。T1加權像（短短TE、短TR）在SE序列中，T1加權成像時時要選擇較較短的TR和TE值，一般TR為500ms左右，TE為20ms左右，能獲獲得較好的的T1加權圖像。。參數(shù)設置（（SE）：短TR（TR<T1），提高T1W；短TE（TE<<T2），降低T2W；T1加權像68T1WI脂水平衡狀態(tài)90縱向弛豫90脈沖序列2、標準自旋旋回波脈沖沖序列標準自旋回回波脈沖序序列是在900激勵脈沖之之間施加1800重聚聚焦脈脈沖組成。。由于SE序列中采用用了1800重聚焦脈沖沖，回波時時間TE延長，使得得圖像中出出現(xiàn)了不希希望的T2對比，影響響了T1對比，但TE減少受到更更多的限制制，所以自自旋回波脈脈沖序列可可獲得中等等的T1加權圖像。。T2加權像（長長TE、TR)長TR時掃描周期期內(nèi)縱向磁磁化矢量已已按T1時間常數(shù)充充分弛豫采用長TE，信號中T1效應被進一一步排除；；可突出液液體鄧橫向向弛豫較慢慢的組織信信號。一般病變部部位都會出出現(xiàn)大量水水的聚集，，用T2加權像可以以非常滿意意的顯示這這些水的分分布，因此此在確定病病變范圍上上有重要作作用在SE序列中，T2加權成像時時要選擇長長TR和長TE值，具體地地說，TR為2500ms左右，TE為100ms左右。參數(shù)設置（（SE）：長TR（TR>>T1）長TE（TE<T2）T2加權像72T2WI平衡狀態(tài)90度激發(fā)后采集信號時刻腦水脈沖序列自旋回波脈沖沖序列優(yōu)點：組織織的T2對比強；穩(wěn)穩(wěn)定性好；；使用相同同的TR，不同的TE，可以獲得得一個或多多個額外回回波以產(chǎn)生生額外圖像像而不需要要增加時間間，在臨床床上可從視視覺上對這這些圖像進進行比較。。缺點：由于于TE的增加，使使在每個特特定的TR期間內(nèi)采集集的層面數(shù)數(shù)降低，同同時采集一一個層面圖圖像的時間間隨TE的增加而增增加，使自自旋回波脈脈沖序列在在T2加權圖像中中的采集效效率低，信信噪比也不不理想。一、質(zhì)子密密度圖像對對比度體素內(nèi)質(zhì)子子密度決定定弛豫過程程中縱向磁磁化的最大大值。組織質(zhì)子密密度差產(chǎn)生生的對比稱稱質(zhì)子密度度對比度，，突出質(zhì)子子密度分布布的圖像叫叫質(zhì)子密度度像質(zhì)子密度加權權像（長TR短TE)長TR可使組織的的縱向磁化化矢量在下下一個激勵勵到來之前前充分分弛豫，，削減T1對信號的影影響；短TE主要削減T2對圖像的影影響，這是是圖像對比比度僅與質(zhì)質(zhì)子密度有有關參數(shù)選擇(SE)：長TR（TR>>T1）；短TE(TE<<T2)質(zhì)子密度反反映單位組組織中質(zhì)子子含量的多多少。在SE序列中，一一般采用較較長TR和較短TE時可獲得質(zhì)質(zhì)子密度加加權圖像，，一般TR為2500ms左右，TE為20ms左右時，SE序列成像可可獲得較好好的質(zhì)子密密度加權圖圖像。脈沖序列飽和脈沖序列列在一系列等等間距900激勵脈沖組組成的脈沖沖序列中，，選用很長長的TR（第一個900激勵脈沖作作用后，組組織的縱向向磁化強度度矢量M0有足夠的時時間恢復））和最小的的TE，這樣的脈脈沖序列稱稱為飽各脈脈沖序列。。這一脈沖序序列在實際際中沒有應應用。三、脈沖序序列自旋回波脈沖沖序列SE是獲得質(zhì)子子密度加權權成像的最最好方法。梯度回波脈沖沖序列（不常用于于獲得質(zhì)子子密度加權權圖像）優(yōu)點：信噪噪比和效率率都相當好好缺點：很難難除去T2*對比及化學學位移的影影響。質(zhì)子密度加加權脈沖序序列的對照照脈沖序列質(zhì)子密度對比信噪比去偽影自旋回波良優(yōu)優(yōu)快速自旋回波良優(yōu)良梯度回波良優(yōu)良無論何種加加權像，均均會包含一一定的質(zhì)子子密度、T1和T2對比度。因因為無論TR和TE如何取值，，縱向磁化化MZ總是受質(zhì)子子密度的影影響；在可可供測量的的信號出現(xiàn)現(xiàn)之前，一一定程度的的弛豫已經(jīng)經(jīng)發(fā)生；通通過序列列參數(shù)的選選擇，總能能使圖像的的某種對比比度得以突突出，同時時使其它對對比度的影影響大大降降低。說明序列參數(shù)的的優(yōu)化一.序列列參參數(shù)數(shù)分分類類初級級參參數(shù)數(shù)TR、TE、TI、等等導出出參參數(shù)數(shù)圖像像對對比比度度、、空空間間分分辨辨率率、、SNR、成象象時時間間二.參數(shù)數(shù)優(yōu)優(yōu)化化內(nèi)內(nèi)容容1.對比比度度的的影影響響參參數(shù)數(shù)及及優(yōu)優(yōu)化化影響響參參數(shù)數(shù)TR、TE、TI、2.空間間分分辨辨率率的的影響響參參數(shù)數(shù)及及優(yōu)優(yōu)化化3.信噪噪比比的影響響參參數(shù)數(shù)及及優(yōu)優(yōu)化化（三三））梯梯度度磁磁場場與與定定位位梯度度場場與與層層面面厚厚度度的的關關系系第二二節(jié)節(jié)主主磁磁體體系系統(tǒng)統(tǒng)磁體體系系統(tǒng)統(tǒng)是是磁磁共共振振成成像像系系統(tǒng)統(tǒng)最最重重要要、、成成本本最最高高的的部部件件，，是是磁磁共共振振系系統(tǒng)統(tǒng)中中最最強強大大的的磁磁場場，，平平時時我我們們評評論論磁磁共共振振設設備備的的大大小小就就是是指指靜磁磁場場的的場場強強數(shù)數(shù)值值，單單位位用用特斯斯拉拉（Tesla，簡簡稱稱T,垂直直于于磁磁場場方方向向的的1米長長的的導導線線，，通通過過1安培培的的電電流流，，受受到到磁磁場場的的作作用用力力為為1牛頓頓時時，，通通電電導導線線所所在在處處的的磁磁感感應應強強度度就就是是1特斯斯拉拉。））或或高斯斯（Gauss）表表示示，，1T=1萬高高斯斯。。臨床床上上磁磁共共振振成成像像要要求求磁磁場場強強度度在在0.05～3T范圍圍內(nèi)內(nèi)。。一一般般將將≤≤0.3T稱為為低低場場，，0.3T～1.0T稱為為中中場場，，＞＞1.0T稱為為高高場場。。磁磁場場強強度度越越高高，，信信噪噪比比越越高高，，圖圖像像質(zhì)質(zhì)量量越越好好。。但但磁磁場場強強度度過過高高也也帶帶來來一一些些不不利利的的因因素素。。為了了獲獲得得不不同同場場強強的的磁磁體體，，生生產(chǎn)產(chǎn)廠廠商商制制造造出出了了不不同同類類型型的的磁磁體體，，常見見的的磁磁體體有永久久磁磁體體、常導導磁磁體體和超導導磁磁體體。一、、主主磁磁體體的的性性能能指指標標（1）磁磁場場強強度度磁共共振振設設備備磁磁場場強強度度的的大大小小就就是是指指靜靜磁磁場場的的場場強強數(shù)數(shù)值值大大小小，，單單位位用用特特斯斯拉拉（（Tesla，簡簡稱稱T）或或高高斯斯（（Gauss）來來表表示示，，1T=1萬高高斯斯。。（2）磁磁場場均均勻勻度度所謂謂磁磁場場均均勻勻度度是是指指在在特特定定容容積積（（常常取取球球形形空空間間））限限度度內(nèi)內(nèi)磁磁場場的的同同一一性性程程度度，，即即穿穿過過單單位位面面積積的的磁磁感感應應線線是是否否相相同同。。（3）磁磁場場穩(wěn)穩(wěn)定定度度磁場場的的穩(wěn)穩(wěn)定定度度分分時間間穩(wěn)穩(wěn)定定度度和熱穩(wěn)穩(wěn)定定度度兩種種。。時間間穩(wěn)穩(wěn)定定度度是指指磁磁場場隨隨時時間間而而變變化化的的程程度度。。磁磁場場隨隨時時間間變變化化會會產(chǎn)產(chǎn)生生相相位位差差，，導導致致圖圖像像偽偽影影。。熱穩(wěn)穩(wěn)定定度度是指指磁磁場場值值隨隨環(huán)環(huán)境境溫溫度度變變化化而而漂漂移移的的程程度度。。永永磁磁體體和和常常導導磁磁體體的的熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定度度較較差差，，超超導導磁磁體體的的時時間間穩(wěn)穩(wěn)定定度度和和熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定度度都都能能滿滿足足要要求求。。（4）有有效效孔孔徑徑有效效孔孔徑徑是是指指梯梯度度線線圈圈、、勻勻場場線線圈圈、、射射頻頻體體線線圈圈和和內(nèi)內(nèi)護護板板等等部部件件均均安安裝裝完完畢畢后后所所得得到到的的空空間間））。。全全身身MRI設備備，，磁磁體體有有效效孔孔徑徑須須足足以以容容納納人人體體為為宜宜，，一一般般來來說說，，內(nèi)內(nèi)徑徑應應大大于于65厘米?？讖捷^較小可使病人人產(chǎn)生幽閉恐恐懼感。開放式磁體使使病人躺在半半敞開的檢查查床上，不會會產(chǎn)生幽閉恐恐懼感，并能能開展磁共振振介入治療項項目。（5）磁場的逸散散度強大的主磁體體周圍形成的的逸散磁場，，其逸散程度度稱為逸散度度。它的危害害是對附近的的鐵磁性物體體產(chǎn)生很強的的吸引力，對對人體健康、、醫(yī)療儀器設設備受到不同同程度的損害害、干擾和破破壞。逸散程程度的措施是是對磁體采取取各種有效的的屏蔽。二、主磁體的的種類與特點點（1）永久磁體永久磁體是由由永久磁鐵（（如鐵氧體或銣鐵）的磁磚拼砌砌而成。它的的結構主要有有兩種，即環(huán)型和軛型。優(yōu)點：造價低，場強強可以達到0.3T，能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)質(zhì)圖像，需要要功率極小，，維護費用低低，可裝在一一個相對小的的房間里。缺點：磁場強度較低低，磁場的均均勻度和強度度欠穩(wěn)定，易易受外界因素素的影響（尤尤其是溫度）），不能滿足足臨床波譜研研究的需要。。（2）超導磁體荷蘭科學家昂昂尼斯（KamerlinghOnnes）在1911年首先發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)的電電阻在超低溫溫下急劇下降降為零的超導導性質(zhì)，電阻阻的突然消失失意味著物質(zhì)質(zhì)已轉變?yōu)槟衬撤N新的狀態(tài)態(tài)，這些物質(zhì)質(zhì)稱為超導體體?？茖W家昂尼尼斯獲得了1913年諾貝爾物理理學獎。優(yōu)點：場強高，穩(wěn)穩(wěn)定性和均勻勻度好，因此此可開發(fā)更多多的臨床應用用功能。缺點：技術復雜和成成本高。（3）常導磁體常導磁體是根根據(jù)電流產(chǎn)生生磁場的原理理設計的。當電流通過圓圓形線圈時，，在導線的周周圍會產(chǎn)生磁磁場。常導磁體的的線圈是由高高導電性的金金屬導線或薄薄片繞制而成成。它的結構構主要由各種種線圈組成。。優(yōu)點：造價較低，不不用時可以停停電，在0.2T以下可以獲得得較好的臨床床圖像。缺點：磁場的不穩(wěn)定定性因素主要要是受供電電電源電壓波動動的影響，均均勻度差。另另外易受環(huán)境境因素（如溫溫度、線圈繞繞組的位置或或尺寸）的影影響.三、主磁體的的勻場措施1.有源勻場（主主動調(diào)整）利用勻場線圈圈調(diào)整磁場強強度2.無源勻場（被被動調(diào)整）利用鐵片產(chǎn)生生附加磁場調(diào)調(diào)整第三節(jié)梯度度磁場梯度磁場簡稱稱梯度場，梯梯度是指磁場場強度按其磁磁場的位置（（距離）的變變化而改變，，它的產(chǎn)生是是由梯度線圈圈完成的，一一般在主磁體體空間沿著X、Y、Z三個方向放置置。梯度線圈圈有三組即GX、GY、GZ，疊加在靜磁磁場的磁體內(nèi)內(nèi)，當線圈通通電時可在靜靜磁場中形成成梯度改變。。一、梯度磁場場的作用和性性能指標（1）有效容積（梯度場的均均勻容積）有效容積是指指線圈所包容容的、其梯度度場能夠滿足足一定線性要要求的空間區(qū)區(qū)域。（2）梯度場的線線性梯度場場的線線性是是衡量量梯度度場平平穩(wěn)度度的指指標。。線性性越好好，表表明梯梯度場場越精精確，，圖像像的質(zhì)質(zhì)量就就越好好。（3）梯度度場的的強度度梯度場場強度度是指指梯度場場能夠夠達到到的最最大值值。與主主磁場場相比比梯度度磁場場是相相當微微弱的的。梯梯度場場強度度大，，磁場場梯度度就可可以更更大些些，可可進行行超薄薄層面面的掃掃描。。（4）梯度度場變變化率率和梯梯度上上升時時間梯度場場變化化率是是指單位時時間內(nèi)內(nèi)梯度度場變變化的的程度度，即最最大梯梯度與與上升升時間間的比比率，，亦稱稱梯度度切換換率。。梯度度上升升時間間是指指梯度度場達達到某某一預預定值值所需需的時時間。。梯度度上升升性能能的提提高，，可開開發(fā)更更快速速的成成像序序列.（5）梯度度場工工作周周期梯度場場工作作周期期是指指在一個個成像像周期期的時時間內(nèi)內(nèi)梯度度場工工作時時間所所占的的百分分數(shù)。成像像周期期是指指MRI設備采采集一一次數(shù)數(shù)據(jù)所所需的的時間間，即即一個個脈沖沖序列列執(zhí)行行一遍遍所需需的時時間。。梯度度場工工作周周期與與成像像層數(shù)數(shù)有關關，成成像層層數(shù)越越多，，梯度度場的的工作作周期期百分分數(shù)越越高。。二、梯梯度磁磁場的的產(chǎn)生生由中央央處理理單元元中的的時序序控制制器（（pPSC）給出出18位串行行信號號，經(jīng)經(jīng)梯度度控制制器進進行D/A轉換、、渦流流補償償、阻阻抗匹匹配送送出3組直流流信號號加到到X向、Y向、Z向三個個獨立立的放放大器器上，，經(jīng)增增益放放大后后直接接輸送送到對對應的的X向、Y向、Z向三個個梯度度線圈圈上。。梯度線線圈梯度場場B0B0超導磁磁體系系統(tǒng)梯度放放大器器梯度放放大器器電路路板安安裝在在控制制柜中中。梯度放放大器器是功功率放放大器器，要要求輸輸出功功率大大、開開關時時間短短、響響應快快、輸輸出電電流精精確。。大功率率的輸輸出要要求：：輸出出電流流大（（決定定梯度度磁場場強度度）、、輸出出電壓壓高（（決定定梯度度磁場場切換換率））。為了使使3個梯度度線圈圈的工工作互互不影影響，，配備備了3個獨立立的梯梯度放放大器器，在在CCC的控制制下，，分別別獨立立工作作，輸輸出所所需的的電流流。Z軸梯度度線圈圈與磁磁場X軸、Y軸梯度度線圈圈與磁磁場第四節(jié)節(jié)射射頻發(fā)發(fā)射與與接收收系統(tǒng)統(tǒng)射頻場場系統(tǒng)統(tǒng)包括射頻脈脈沖發(fā)發(fā)射系統(tǒng)和和射頻信信號接接收系統(tǒng)兩兩部分分。用于建建立RF場的RF線圈叫叫發(fā)射射線圈圈。用于檢檢測MR信號的的RF線圈叫叫接收收線圈圈發(fā)射線線圈各種型型號接接收線線圈射頻脈脈沖90°°脈沖沖90°°RF的特點點：Mxy衰減快快，信信號難難以采采集，，自由由感應應衰減減（FID）MxyMz共振180°RF的特點點：1、Mxy重聚焦焦，信信號得得以采采集，，2、在TE/2激發(fā)3、Mxy的衰減減，是是由于于質(zhì)子子失相相位MxyMz去相位位復相位位180°脈沖共振發(fā)射線線圈發(fā)射線線圈用用來產(chǎn)產(chǎn)生RF磁場，，必須須讓RF功率放放大器器的輸輸出電電壓加加到線線圈的的兩端端，使使使發(fā)發(fā)射線線圈共共振于于RF頻率，，這樣樣線圈圈流過過的電電流最最大，，產(chǎn)生生的RF磁場也也最大大。下圖：：線圈圈與電電容的的諧振振電路路。線圈L與電容容C2并聯(lián)，，當滿滿足共共振條條件時時，即即產(chǎn)生生諧振振，線線圈中中的電電流將將是總總電流流的Q倍。由由于發(fā)發(fā)射線線圈電電阻很很小，，Q值為幾幾十~幾百。?！餖C2C1發(fā)射線線圈的的類型型：圓形線線圈；；鞍形形線圈圈；螺螺線管管線圈圈；低低頻鳥鳥籠式式線圈圈；高高頻鳥鳥籠式式線圈圈。磁共振振成像像卷高頻鳥鳥籠式式線圈圈發(fā)射通通道：：具有形形成RF脈沖形形狀、、對脈脈沖進進行衰衰減控控制、、功率率放大大和監(jiān)監(jiān)視等等功能能。1、頻率率合成成器：：發(fā)射部部分需需要一一路中中頻信信號和和一路路同中中頻進進行混混頻的的信號號；接接收部部分需需要用用到兩兩路具具有90°°相位差差的中中頻信信號，，和用用于混混頻的的一路路RF信號；；整個個RF部分的的控制制還要要一個個公用用的時時鐘信信號。。這些些都有有頻率率合成成器來來產(chǎn)生生。2、發(fā)射射混頻頻器：它通通過兩兩種信信號混混頻，，產(chǎn)生生RF信號，，同時時通過過門控控電路路形成成RF脈沖波波形。。3、發(fā)射射調(diào)制制器：：對RF信號進進行幅幅度調(diào)調(diào)制。。4、功率率放大大器：：將RF信號由由0.5V，1mW左右，，放大大到足足夠大大的功功率。。30w功率分分解600w600w功率合合成10kw放大器器放大器器放大器器5、發(fā)射射控制制器：：控制、、協(xié)調(diào)調(diào)接受線線圈與與接收收通道道接受線線圈：：用于于接收收人體體所產(chǎn)產(chǎn)生的的MR信號。?？梢院秃桶l(fā)射射線圈圈使用用同一一線圈圈，也也可獨獨立使使用。。線圈越越接近近人體體組織織接收收的信信號越越強；；線圈圈越小小、噪噪聲越越小。。常用一一些專專用線線圈：：頭部部線圈圈，關關節(jié)表表面線線圈，，脊柱柱相控控陣線線圈等等。接收通通道MR信號的的感生生電流流很小小，必必須經(jīng)經(jīng)接收收通道道放大大、混混頻、、濾波波、檢檢波、、A/D轉換等等一系系列處處理后后才能能送到到計算算機。。接收線線圈前置放放大器器混頻器器中頻濾濾波器器相敏檢波器器低頻放大器器A/D轉換器器相敏檢波器器低頻放大器器A/D轉換器器1、前置置放大大器：：位于開開端，，要求求匹配配，尤尤其要要低噪噪。2、混頻頻器與與濾波波器混頻器器：將將信信號頻頻譜搬搬移到到中頻頻上。。濾波器器：濾濾除不不必要要的頻頻率組組合，，濾噪噪。3、相敏敏檢波波器：：從來自自中頻頻濾波波電路路的中中頻信信號中中檢測測出低低頻MR信號。。4、低頻頻放大大與低低通濾濾波5、ADC—A/D第五節(jié)節(jié)計計算機系系統(tǒng)主計算算機系系統(tǒng)：：由主機機、磁磁盤