磁共振成像设备培训教材.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,GE,公司,3,.0,T,超导磁体,0.35T,0.2T,0.7T,永磁体,常见,MR,机,0.5,T,1.5,T,1.0,T,3.0,T,磁,(一)MRI的特点,1.,以射频脉冲作为成像的能量源,不使用电离辐射,(X线)，对人体安全、无创；,2.,具有较高的组织对比度和分辩力,能清楚地显示脑灰质、脑白质、肌肉、肌健、脂肪等软组织以及软骨结构，解剖结构和病变形态显示清楚、逼真；,3.,多方位成像,能对被检查部位进行轴、冠、矢状位以及任何倾斜方位的层面成像，且不必变动病人体位，便于再现体内解剖结构和病变的空间位置和相互关系；,(一)MRI的特点,4.,多参数成像、多序列成像,通过分别获取,T,1,加权像,(T,1,weighted image，T,l,WI)；T,2,加权像,(T,2,weighted image，T,2,WI)、质子密度加权像(proton density weighted,，,PDWI),以及,T,2,*WI、重T,1,WI、重T,2,WI，在影像上取得组织之间、组织与病变之间在T,1,、,T,2,、,T,2,*和PD上的信号对比，对显示解剖结构和病变敏感；,5.能进行形态学研究、进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。可以对脑脊液和血液的流动作定量分析，提供一组有关流动的非形态学信息。,(二)主 要 用 途,特别适合于中枢神经系统、头颈部、肌肉关节系统以及心脏大血管系统的检查，也适于纵隔、腹腔、盆腔实质器官及乳腺的检查。,中枢神经系统，,MRI已成为颅颈交界区、颅底、后颅窝及椎管内病变的最佳检查方式。,对于脑瘤、脑血管病、感染疾病、脑变性疾病和脑白质病、颅脑先天发育异常等均具有极高的敏感性，在发现病变方面优于CT；,对于脊髓病变如肿瘤、脱髓鞘疾病、脊髓空洞症、外伤、先天畸形等，为首选方法。,(二)主 要 用 途,头颈部，,MRI的应用大大改善了眼、鼻窦、鼻咽腔以及颈部软组织病变的检出、定位、定量与定性。,磁共振血管成像,(magnetic resonance angiography，MRA),技术对显示头颈部血管狭窄、闭塞、畸形以及颅内动脉具有重要价值。,在肌肉关节系统，已成为肌肉、肌腱、韧带、软骨病变影像检查的主要手段之一。,电影,MRI技术还可进行关节功能检查。,心血管系统，使用心电门控和呼吸门控技术可对大血管病变如主动脉瘤、主动脉夹层、大动脉炎、肺动脉塞以及大血管发育等进行诊断，也用于诊断心肌、心包、心腔等病变。,纵隔、腹腔、盆腔，,MRI的流动效应，能在静脉不注射对比剂情况下，直接对纵隔内、肺门区以及大血管周围实质性肿块与血管做出鉴别。,对纵隔肿块、腹腔及盆腔器官，如肝、胰、脾、肾、肾上腺、前列腺病变发现、诊断与鉴别诊断具有价值。,MRI软组织极佳的分辨率，成为诊断乳腺病变有价值的方法。,(二)主 要 用 途,(三)主 要 内 容,MRI检查技术分为,影像显示,和,生化代谢分析,影像显示技术主要由脉冲序列、流动现象的补偿技术、伪影补偿技术和一系列特殊成像技术组成。,主要的特殊成像技术：,1.磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA),2.磁共振水成像(magnetic resonance hydrography),(三)主 要 内 容,3.磁共振脑功能成像(functional magnetic resonance，fMRI),4.化学位移成像(chemical shift imaging),5.生化代谢分析技术：磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS),，用于提供组织化学成分的数据信息。,(四)磁共振成像的局限性,空间分辩力较低；,对带有心脏起搏器或体内带有铁磁性物质的病人不能进行检查；危重症病人不能进行检查；,对钙化的显示远不如,CT，难以对病理性钙化为特征的病变作诊断；,常规扫描信号采集时间较长，使胸、腹检查受到限制；,对质子密度低的结构，如肺、皮质骨显示不佳；,设备昂贵。,磁共振成像原理,原子核自旋，有角动量。由于核带电荷，它们的自旋就产生磁矩。当原子核置于静磁场中，本来是随机取向的双极磁体受磁场力的作用，与磁场作同一取向。以质子即氢的主要同位素为例，它只能有两种基本状态：取向“平行”和“反向平行”，他们分别对应于低能和高能状态。,精确分析证明，自旋并不完全与磁场趋向一致，而是倾斜一个角度。这样，双极磁体开始环绕磁场进动。进动的频率取决于磁场强度。也与原子核类型有关。,它们之间的关系满足拉莫尔关系：,0,=,B,0,，即进动角频率,0,是磁场强度,B,0,与磁旋比,的积。,是每种核素的一个基本物理常数。氢的主要同位素，质子，在人体中丰度大，而且它的磁矩便于检测，因此最适宇从它得到核磁共振图像。,以随机相位作进动的自旋集合,多个磁距排列形成的宏观磁化向量,从宏观上看，作进动的磁矩集合中，相位是随机的。它们的合成取向就形成宏观磁化，以磁矩M表示。就是这个宏观磁矩在接收线圈中产生核磁共振信号。在大量氢核中，约有一半略多一点处于低等状态。,可以证明，处于两种基本能量状态核子之间存在动态平衡，平衡状态由磁场和温度决定。当从较低能量状态向较高能量状态跃迁的核子数等于从较高能量状态到较低能量状态的核子数时，就达到“热平衡”。,如果向磁矩施加符合拉莫尔频率的射频能量，而这个能量等于较高和较低两种基本能量状态间磁场能量的差值，就能使磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较高“反向平行”状态，就发生共振。,由于向磁矩施加拉莫频率的能量能使磁矩发生共振，那么使用一个振幅为,B,1,，而且与作进动的自旋同步（共振）的射频场，当射频磁场,B,1,的作用方向与主磁场,B,0,垂直，可使磁化向量,M,偏离静止位置作螺旋运动，或称章动，即经射频场的力迫使宏观磁化向量环绕它作进动。,如果各持续时间能使宏观磁化向量旋转,90,角，他就落在与静磁场垂直的平面内。可产生横向磁化向量,M,xy,。如果在这横向平面内放置一个接收线圈，该线圈就能切割磁力线产生感生电压。当射频磁场,B,1,撤除后，宏观磁化向量经受静磁场作用，就环绕它进动，称为“自由进动”。,因进动的频率是拉莫尔频率，所感生的电压也具有相同频率。由于横向磁化向量是不恒定，它以特征时间常数衰减至零为此，它感生的电压幅度也随时间衰减，表现为阻尼振荡，这种信号就称为自由感应衰减信号(FID,Free Induction Decay)。信号的初始幅度与横向磁化成正比，而横向磁化与特定体元的组织中受激励的核子数目成正比，于是，在磁共振图像中可辨别氢原子密度的差异。,同步旋转的,RF,场,B1,可诱发横向磁化,B1,的持续时间足够长，使整个磁化向量落在横向平面内,RF,脉冲后，横向磁化,Mxy,绕外磁场轴进动使横向平面内的线圈感生交流信号,FID信号,因为拉莫尔频率与磁场强度成比例，如果磁场沿,X,轴成梯度改变，得到的共振频率也显然与体元在,X,轴的位置有关。而要得到同时投影在二个坐标轴,X-Y,上的信号，可以先加上梯度磁场,G,X,，收集和变换得到的信号，再用磁场,G,Y,代替,G,X,，重复这一过程。,在实际情况下，信号是从大量空间位置点收集的，信号由许多频率复合组成。利用数学分析方法，如富里叶变换，就不但能求出各个共振频率，即相应的空间位置，还能求出相应的信号振幅，而信号振幅与特定空间位置的自旋密度成比例。所有核磁共振成像方法都以这原理为基础。,第一节 概述,一、基本知识回顾,1.,原子核的自旋、磁矩和进动,一群自旋着的质子，显示每个核内周边的电荷形成一个环形电流。这些环形电流的方向是杂乱无章的，这是自然状态下的自旋核质子群。,每一个环形电流周围将产生电磁效应，就是磁场。一个环形电流就好似一个小磁棒。,理论上任何原子核所含质子或中子的为奇数时，具有磁性。,原子核自旋,2.,产生磁共振的原子核,只有奇数质子或奇数中子数的原子核产生的自旋磁矩,泡利不相容原理：,原子核内成对质子或中子的自旋相互抵消,在主磁场中，,1,H,原子核在绕自身轴旋转时，又沿主磁场方向做圆周运动，将质子磁矩的这种运动称为进动或旋进。,宏观磁矩也做进动，其频率,w,，可用,Larmor,公式表示：,B,0,为主磁场强度，,r,为,磁旋比,42.5,兆赫,/T,w=g Bo,共振,进动频率,（二）氢原子磁矩进动学说,1.,质子带正电荷，具有自旋性（就像旋转中的地球），并有自己的磁场，自然状态下，各个质子的磁场方向（自旋轴方向）处于杂乱无章的排列状态，宏观磁矩,M=0,。,磁共振现象：,分子、原子或原子核能级在外磁场中劈裂后，当外界电磁场（电磁波）的频率适当（光子能量适当）时，处于低能态的分子、原子或原子核等吸收电磁波的能量跃迁至高能态，这种现象称为磁共振现象。,无外加磁场时自旋的运动,2.,氢原子置于磁场的状态,当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（高能态）反向，宏观磁矩为,Mz,。,磁场对自旋的量子化作用,N,S,当质子进入强磁场，质子将重新排列，大多数质子（低能态）自旋轴方向平行于磁场方向，少数质子（高能态）反向，宏观磁矩为,Mz,。,共振,宏观磁矩,由于M,xy,=0，平衡态时M=M,z,平衡态时在B,0,中的质子群：,M,xy,=0,M=M,z,3.,施加射频脉冲,原子核自旋系统吸收相同频率的射频磁场能量而从平衡态变为激发态,系统激发后特征：,M,Z,M,0,；,M,XY,0,射频脉冲,90脉冲,90,RF,的特点：,Mxy,衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（,FID,）,Mxy,Mz,共振,180RF,的特点：,1,、,Mxy,重聚焦，信号得以采集，,2,、在,TE/2,激发,3,、,Mxy,的衰减，是由于质子失相位,Mxy,Mz,去相位,复相位,180,脉冲,共振,4.,射频脉冲停止后,射频脉冲符合频率，被激励的质子群发生共振，宏观磁化矢量（,M,）离开平衡状态，当脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复平衡状态，,这个过程称为,“,核磁驰豫,”,。,令M偏转角达90的射频脉冲称为90射脉脉冲，也就是说90射频脉冲中止时，M,z,=0，M=M,xy,。,M,xy,不停的旋转，它的磁场方向随时间而变化，这是一种振荡磁场，传播至附近一处固定的天线内即可产生感应电流。,M,xy,的振荡磁场就是组织发放出的磁共振信号，天线内感应生成的电流即为接受的信号。,自由感应衰减信号（,free induced decay,FID,):,射频脉冲停止后样品的射频辐射。,（,1,）弛豫过程（,relaxation process,),：磁矩在射频场结束后，在主磁场的作用下，进行“自由旋转”，由于粒子之间的能量交换，所有磁矩将从不平衡态逐渐过渡到平衡态，这一过程称为弛豫过程。这一过程将发生相对独立的纵向弛豫和横向弛豫。下面以,90,度脉冲后弛豫过程加以说明。,弛豫,原子核系统从受激的不平衡态向,平衡态恢复的过程,包括两方面,:,纵向磁化分量,M,Z,的恢复,横向磁化分量,M,XY,的衰减,Mz,T1,（纵向弛豫时间）：,90脉冲停止后，,Mz,达到其最终平衡状态,63%,的时间。,T2,（横向弛豫时间）：,90脉冲停止后，,Mxy,衰减到原来值的,37%,的时间。,M,xy,M,z,T,1,63,T,2,37,核磁弛豫,Mz,，,Mxy,MXY,共振,磁化强度矢量的弛豫过程,a.,横向弛豫：在垂直于主磁场的横向磁化矢量由初始值逐渐复零的过程。满足下式，,T2,称为横向弛豫时间，经过,T2,，,Mxy,减少,63%,。由于磁矩之间的相互作用，各磁矩的旋进速度不一样，从而使基本一致的取向逐渐消失，变为在横向杂乱无章的排列，从而使横向磁化矢量减小至最后为零。又称自旋,自旋弛豫。主要反应样品磁环境的不均匀性。,b.,纵向弛豫：和主磁场方向平行的磁化矢量由零逐渐恢复最大值的过程。满足下式，,T1,称为纵向弛豫时间，经过,T1,，,Mz,恢复,63%,。这是由于热辐射的存在，从低能态跃迁至高能态的磁矩逐渐跃迁至低能态，恢复平衡态。这一驰豫过程常又称热弛豫或自旋,晶格弛豫。主要反映局部的能量交换信息。,一般说来，纵向弛豫时间远大于横向弛豫时间。而且，不同的组织与器官的弛豫时间显著不同，从而对软组织及器官有特殊的分辨能力。在主磁场为,0.42T,时，人体组织,T110,3,ms,，,T210,2,ms,。,纵向磁化对比（组织对比）,各种组织在纵向磁化完全恢复之前，已恢复的纵向磁化内产生的不同组织,T,1,不同而形成纵向磁化不同的现象。,不同组织的纵向弛豫时间常数,在,1.0T,磁场中不同组织的横向弛豫时间常数,T,2,*,弛豫,有效横向弛豫,T,2,弛豫效应,由于磁场不均匀性所致横向弛豫效应,T,2,*,弛豫,由,T,2,弛豫效应和,T,2,弛豫效应共同作用所产生的横向弛豫,1/T,2,*,=1/T,2,+1/T,2,不同组织间的,T1,、,T2,值有差别，又相对固定，这是,MR,的成像基础，用不同的灰度表示。,MRI,图像主要反映组织间的,T1,的差别，为,T1,加权（,T1 weighted imaging,T1WI),。,主要反映组织间的,T2,的差别，为,T2,加权（,T1 weighted imaging,T2WI),。,共振,加权成像,加权成像,主要反映组织间的质子（氢核）密度的差别，为（,proton density weighted image,，,PDWI,）,T2*,加权又称磁敏感加权,磁敏感对比,MRI,常采集,T2*,产生,T2*,加权图象，用于发现具有磁化率不同的病灶,短,T,1,组织吸收能量多显示强信号，长,T,1,组织因饱和不能吸收太多能量，表现低信号,组织间信号强度的变化使图像的,T,1,对比度得到增强,由于信号检测总是在横向进行，采用短,TE,可最大限度削减由于,T,2,弛豫造成的横向信号损失，排除了,T,2,的作用,。,T,1,加权像（短,TE,、短,TR,）,在,SE,序列中，,T1,加权成像时要选择较短的,TR,和,TE,值，一般,TR,为,500ms,左右，,TE,为,20ms,左右，能获得较好的,T1,加权图像。,参数设置（,SE,）：,短,TR,（,TRT,1,），提高,T,1,W,；,短,TE,（,TET,1,）,长,TE,（,TET,1,）；短,TE (TET,2,),质子密度反映单位组织中质子含量的多少。在,SE,序列中，一般采用较,长,TR,和较,短,TE,时可获得质子密度加权图像，一般,TR,为,2 500ms,左右，,TE,为,20ms,左右时，,SE,序列成像可获得较好的质子密度加权图像。,脉冲序列,饱和脉冲序列,在一系列等间距,90,0,激励脉冲组成的脉冲序列中，选用很长的,TR,（第一个,90,0,激励脉冲作用后，组织的纵向磁化强度矢量,M,0,有足够的时间恢复）和最小的,TE,，这样的脉冲序列称为饱各脉冲序列。,这一脉冲序列在实际中没有应用。,三、脉冲序列,自旋回波脉冲序列,SE,是获得质子密度加权成像的最好方法。,梯度回波脉冲序列,（不常用于获得质子密度加权图像）,优点：信噪比和效率都相当好,缺点：很难除去,T,2,*,对比及化学位移的影响。,质子密度加权脉冲序列的对照,脉冲序列,质子密度对比,信噪比,去伪影,自旋回波,良,优,优,快速自旋回波,良,优,良,梯度回波,良,优,良,无论何种加权像，均会包含一定的质子密度、,T,1,和,T,2,对比度。因为无论,TR,和,TE,如何取值，纵向磁化,M,Z,总是受质子密度的影响；在可供测量的信号出现之前，一定程度的弛豫已经发生；通过序列参数的选择，总能使图像的某种对比度得以突出，同时使其它对比度的影响大大降低。,说明,序列参数的优化,一,.,序列参数分类,初级参数,TR,、,TE,、,TI,、,等,导出参数,图像对比度、空间分辨率、,SNR,、,成象时间,二,.,参数优化内容,1.,对比度的影响参数及优化,影响参数,TR,、,TE,、,TI,、,2.,空间分辨率的,影响参数及优化,3.,信噪比,的,影响参数及优化,（三）梯度磁场与定位,梯度场与层面厚度的关系,第二节 主磁体系统,磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场，平时我们评论磁共振设备的大小就是指,静磁场的场强数值,，单位用,特斯拉,（,Tesla,，简称,T,垂直于磁场方向的,1,米长的导线，通过,1,安培的电流，受到磁场的作用力为,1,牛顿时，通电导线所在处的磁感应强度就是,1,特斯拉,。）或,高斯,（,Gauss,）表示，,1T=1,万高斯。,临床上磁共振成像要求磁场强度在,0.05,3T,范围内。一般将,0.3T,称为低场，,0.3T,1.0T,称为中场，,1.0T,称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁场强度过高也带来一些不利的因素。,为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造出了不同类型的磁体，,常见的磁体,有,永久磁体,、,常导磁体,和,超导磁体,。,一、主磁体的性能指标,（,1,）磁场强度,磁共振设备磁场强度的大小就是指静磁场的场强数值大小，单位用特斯拉（,Tesla,，简称,T,）或高斯（,Gauss,）来表示，,1T=1,万高斯。,（,2,）磁场均匀度,所谓磁场均匀度是指在特定容积（常取球形空间）限度内磁场的同一性程度，即穿过单位面积的磁感应线是否相同。,（,3,）磁场稳定度,磁场的稳定度分,时间稳定度,和,热稳定度,两种。,时间稳定度,是指磁场随时间而变化的程度。磁场随时间变化会产生相位差，导致图像伪影。,热稳定度,是指磁场值随环境温度变化而漂移的程度。永磁体和常导磁体的热稳定度较差，超导磁体的时间稳定度和热稳定度都能满足要求。,（,4,）有效孔径,有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈和内护板等部件均安装完毕后所得到的空间）。全身,MRI,设备，磁体有效孔径须足以容纳人体为宜，一般来说，内径应大于,65,厘米。孔径较小可使病人产生幽闭恐惧感。,开放式磁体使病人躺在半敞开的检查床上，不会产生幽闭恐惧感，并能开展磁共振介入治疗项目。,（,5,）磁场的逸散度,强大的主磁体周围形成的逸散磁场，其逸散程度称为逸散度。它的危害是对附近的铁磁性物体产生很强的吸引力，对人体健康、医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和破坏。逸散程度的措施是对磁体采取各种有效的屏蔽。,二、主磁体的种类与特点,（,1,）永久磁体,永久磁体是由永久磁铁（如,铁氧体,或,铷铁,）的磁砖拼砌而成。它的结构主要有两种，即,环型,和,轭型,。,优点：,造价低，场强可以达到,0.3T,，能产生优质图像，需要功率极小，维护费用低，可装在一个相对小的房间里。,缺点：,磁场强度较低，磁场的均匀度和强度欠稳定，易受外界因素的影响（尤其是温度），不能满足临床波谱研究的需要。,（,2,）超导磁体,荷兰科学家昂尼斯（,Kamerlingh Onnes,）在,1911,年首先发现,某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的超导性质，电阻的突然消失意味着物质已转变为某种新的状态，这些物质称为超导体,。科学家昂尼斯获得了,1913,年诺贝尔物理学奖。,优点,：场强高，稳定性和均匀度好，因此可开发更多的临床应用功能。,缺点,：,技术复杂和成本高。,（,3,）常导磁体,常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。,当电流通过圆形线圈时，在导线的周围会产生磁场,。常导磁体的线圈是由高导电性的金属导线或薄片绕制而成。它的结构主要由各种线圈组成。,优点：,造价较低，不用时可以停电，在,0.2T,以下可以获得较好的临床图像。,缺点：,磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响，均匀度差。另外易受环境因素（如温度、线圈绕组的位置或尺寸）的影响,.,三、主磁体的匀场措施,1.有源匀场（主动调整）,利用匀场线圈调整磁场强度,2.无源匀场（被动调整）,利用铁片产生附加磁场调整,第三节 梯度磁场,梯度磁场简称梯度场，梯度是指磁场强度按其磁场的位置（距离）的变化而改变，它的产生是由梯度线圈完成的，一般在主磁体空间沿着,X,、,Y,、,Z,三个方向放置。梯度线圈有三组即,GX,、,GY,、,GZ,，叠加在静磁场的磁体内，当线圈通电时可在静磁场中形成梯度改变。,一、梯度磁场的作用和性能指标,（,1,）有效容积,（梯度场的均匀容积）,有效容积是指线圈所包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间区域。,（,2,）梯度场的线性,梯度场的线性是衡量梯度场平稳度的指标。线性越好，表明梯度场越精确，图像的质量就越好。,（,3,）梯度场的强度,梯度场强度是指,梯度场能够达到的最大值,。与主磁场相比梯度磁场是相当微弱的。梯度场强度大，磁场梯度就可以更大些，可进行超薄层面的扫描。,（,4,）梯度场变化率和梯度上升时间,梯度场变化率是指,单位时间内梯度场变化的程度,，即最大梯度与上升时间的比率，亦称梯度切换率。梯度上升时间是指梯度场达到某一预定值所需的时间。梯度上升性能的提高，可开发更快速的成像序列,.,（,5,）梯度场工作周期,梯度场工作周期是指,在一个成像周期的时间内梯度场工作时间所占的百分数,。成像周期是指,MRI,设备采集一次数据所需的时间，即一个脉冲序列执行一遍所需的时间。梯度场工作周期与成像层数有关，成像层数越多，梯度场的工作周期百分数越高。,二、梯度磁场的产生,由中央处理单元中的时序控制器（pPSC）给出18位串行信号，经梯度控制器进行D/A转换、涡流补偿、阻抗匹配送出3组直流信号加到X向、Y向、Z向三个独立的放大器上，经增益放大后直接输送到对应的X向、Y向、Z向三个梯度线圈上。,梯度线圈,梯度场,B,0,B,0,超导磁体系统,梯度放大器,梯度放大器电路板安装在控制柜中。,梯度放大器是功率放大器，要求输出功率大、开关时间短、响应快、输出电流精确。,大功率的输出要求：输出电流大（决定梯度磁场强度）、输出电压高（决定梯度磁场切换率）。,为了使,3,个梯度线圈的工作互不影响，配备了,3,个独立的梯度放大器，在,CCC,的控制下，分别独立工作，输出所需的电流。,Z,轴梯度线圈与磁场,X,轴、,Y,轴梯度线圈与磁场,第四节 射频发射与接收系统,射频场系统,包括,射频脉冲发射,系统和,射频信号接收,系统两部分。,用于建立,RF,场的,RF,线圈叫发射线圈。,用于检测,MR,信号的,RF,线圈叫接收线圈,发射线圈,各种型号接收线圈,射频脉冲,90脉冲,90,RF,的特点：,Mxy,衰减快，信号难以采集，自由感应衰减（,FID,）,Mxy,Mz,共振,180RF,的特点：,1,、,Mxy,重聚焦，信号得以采集，,2,、在,TE/2,激发,3,、,Mxy,的衰减，是由于质子失相位,Mxy,Mz,去相位,复相位,180,脉冲,共振,发射线圈,发射线圈用来产生,RF,磁场，必须让,RF,功率放大器的输出电压加到线圈的两端，使使发射线圈共振于,RF,频率，这样线圈流过的电流最大，产生的,RF,磁场也最大。,下图：线圈与电容的谐振电路。,线圈,L,与电容,C2,并联，当满足共振条件时，即产生谐振，线圈中的电流将是总电流的,Q,倍。由于发射线圈电阻很小，,Q,值为几十,几百。,L,C,2,C,1,发射线圈的类型：,圆形线圈；鞍形线圈；螺线管线圈；低频鸟笼式线圈；高频鸟笼式线圈。,磁共振成像卷,高频鸟笼式线圈,发射通道：,具有形成,RF,脉冲形状、对脉冲进行衰减控制、功率放大和监视等功能。,1,、频率合成器：,发射部分需要一路中频信号和一路同中频进行混频的信号；接收部分需要用到两路具有,90,相位差的中频信号，和用于混频的一路,RF,信号；整个,RF,部分的控制还要一个公用的时钟信号。这些都有频率合成器来产生。,2,、发射混频器,：它通过两种信号混频，产生,RF,信号，同时通过门控电路形成,RF,脉冲波形。,3,、发射调制器：,对,RF,信号进行幅度调制。,4,、功率放大器：,将,RF,信号由,0.5V,，,1mW,左右，放大到足够大的功率。,30w,功率分解,600w,600w,功率合成,10kw,放大器,放大器,放大器,5,、发射控制器：,控制、协调,接受线圈与接收通道,接受线圈：用于接收人体所产生的,MR,信号。,可以和发射线圈使用同一线圈，也可独立使用。,线圈越接近人体组织接收的信号越强；线圈越小、噪声越小。,常用一些专用线圈：头部线圈，关节表面线圈，脊柱相控阵线圈等。,接收通道,MR信号的感生电流很小，必须经接收通道放大、混频、滤波、检波、A/D转换等一系列处理后才能送到计算机。,接收线圈,前置放大器,混频器,中频滤波器,相敏,检波器,低频,放大器,A/D,转换器,相敏,检波器,低频,放大器,A/D,转换器,1,、前置放大器：,位于开端，要求匹配，尤其要低噪。,2,、混频器与滤波器,混频器：将信号频谱搬移到中频上。,滤波器：滤除不必要的频率组合，滤噪。,3,、相敏检波器：,从来自中频滤波电路的中频信号中检测出低频,MR,信号。,4,、低频放大与低通滤波,5,、,ADCA/D,第五节 计算机系统,主计算机系统：,由主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显示器、辅图像显示器、网络适配器以及测量系统的接口部件等组成。,射频发射,射频,线圈,射频,接收,梯度,形成,梯度放大,与线圈,射频控制,梯度控制,计算机,重建控制,显示控制,阵列机,AP,显示设备,（计算机功能框图）,梯度场控制,每个梯度场都,有一定的形状,，并且,X,、,Y,、,Z,三个方向的梯度之间,有严格的时序关系,，必须用计算机控制。,直接控制：,间接控制：,CPU,缓存器,D/A,梯度驱动,梯度存储器,缓存器,D/A,CPU,计算机,梯度驱动,解放了,CPU,射频脉冲的控制,根据成像方法的需要，,MRI,以一定的时间间隔，产生一定形状的,RF,脉冲波。包括：,RF,脉冲波形成、相位控制、脉冲开关等。（还包括,RF,接收,的衰减及滤波控制）,计算机,RF,地址,计数器,数据寄存器,RF,存储器,RF,数据锁存储器,DAC,图像重建,IOP,输入输出口,AP,快速数据处理机,CPU,采集部分,IOP,地址版,IOP,数据,AP,海量,存储,器,错误,检校,板,MRI,总线,图像重建部分结构框图,图像显示,帧存,1,帧存,2,视频输出,处理器,图像,显示器,字符,数字版,时钟与,控制,操作员,终端,帧存接口,总线接口,图像显示部分框图,第六节 磁场的屏蔽,一、等高斯线,磁场与环境的相互影响：,磁体所产生的磁场，向空间各个方向散布，称为杂散磁场。它的强弱与空间位置有关。常用等高斯线图来形象地表示杂散磁场的上述分布。,当杂散磁场的场强达到一定程度时，可能干扰周围环境中磁敏感性强的设备，影响正常工作。这种影响通常在,5,高斯线内区域非常明显。,杂散磁场对部分医疗设备的影响,磁共振成像系统的部分磁场干扰源,干扰源,至磁体中心的最小距离（,m,）,地板内的钢筋网（,15,公斤,m 2),1,钢梁、支持物、混凝支柱,5,轮椅、担架,8,大功率电缆、变压器,10,活动床、电瓶车、小汽车,12,起重机、卡车,15,铁路、地铁、电车,30,磁屏蔽的分类,可分为有源和无源两种：,有源屏蔽（活跃的盾）是由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽。与工作线圈（内线圈）相比，屏蔽线圈可称为外线圈。这种磁体的内线圈中通以正向电流，以产生所需的工作磁场；,外线圈中通以反向电流，以产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场，达到屏蔽的目的。,无源屏蔽（消极的盾）使用的是铁磁性屏蔽体，即上面所说的软磁材料罩壳。无源磁屏蔽可分为下述,3,种：,（,1),房屋屏蔽：在磁体室上下及四周墙体镶入 厚钢板，构成封闭的磁屏蔽间。用材多（十吨左右），价格昂贵。,（,2),定向屏蔽：若杂散磁场的分布仅在某个方向超出了规定的限度（如,5,高斯），可在该方向的墙壁中安装屏蔽物，形成定向屏蔽。此法适用于磁共振成像室和,CT,室共用一建筑物的情形。,（,3),自屏蔽（自我,shelding,的）：是指仅在磁体周围安装铁磁材料屏蔽体的屏蔽方法。效果较好，体积大而重。,