第八章磁共振成像設備磁共振成像設備培訓教材第1頁GE企業(yè)3.0T超導磁體磁共振成像設備培訓教材第2頁0.35T0.2T

0.7T永磁體常見MR機0.5T1.5T1.0T3.0T磁磁共振成像設備培訓教材第3頁(一)MRI特點

1.以射頻脈沖作為成像能量源不使用電離輻射(X線)，對人體安全、無創(chuàng)；2.含有較高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(jié)構(gòu)，解剖結(jié)構(gòu)和病變形態(tài)顯示清楚、逼真；3.多方位成像能對被檢驗部位進行軸、冠、矢狀位以及任何傾斜方位層面成像，且無須變動病人體位，便于再現(xiàn)體內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)和病變空間位置和相互關系；磁共振成像設備培訓教材第4頁(一)MRI特點4.多參數(shù)成像、多序列成像經(jīng)過分別獲取T1加權(quán)像(T1weightedimage，TlWI)；T2加權(quán)像(T2weightedimage，T2WI)、質(zhì)子密度加權(quán)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上信號對比，對顯示解剖結(jié)構(gòu)和病變敏感；5.能進行形態(tài)學研究、進行功效、組織化學和生物化學方面研究。能夠?qū)δX脊液和血液流動作定量分析，提供一組相關流動非形態(tài)學信息。

磁共振成像設備培訓教材第5頁(二)主要用途尤其適合于中樞神經(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)檢驗，也適于縱隔、腹腔、盆腔實質(zhì)器官及乳腺檢驗。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)病變最正確檢驗方式。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)育異常等均含有極高敏感性，在發(fā)覺病變方面優(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。磁共振成像設備培訓教材第6頁

(二)主要用途

頭頸部，MRI應用大大改進了眼、鼻竇、鼻咽腔以及頸部軟組織病變檢出、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)動脈含有主要價值。在肌肉關節(jié)系統(tǒng)，已成為肌肉、肌腱、韌帶、軟骨病變影像檢驗主要伎倆之一。電影MRI技術還可進行關節(jié)功效檢驗。磁共振成像設備培訓教材第7頁

心血管系統(tǒng)，使專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)育等進行診療，也用于診療心肌、心包、心腔等病變。縱隔、腹腔、盆腔，MRI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)性腫塊與血管做出判別。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)覺、診療與判別診療含有價值。MRI軟組織極佳分辨率，成為診療乳腺病變有價值方法。(二)主要用途磁共振成像設備培訓教材第8頁(三)主要內(nèi)容

MRI檢驗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)象賠償技術、偽影賠償技術和一系列特殊成像技術組成。主要特殊成像技術：1.磁共振血管成像(magneticresonanceangiography，MRA)2.磁共振水成像(magneticresonancehydrography)磁共振成像設備培訓教材第9頁(三)主要內(nèi)容3.磁共振腦功效成像(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份數(shù)據(jù)信息。磁共振成像設備培訓教材第10頁

(四)磁共振成像不足空間分辯力較低；對帶有心臟起搏器或體內(nèi)帶有鐵磁性物質(zhì)病人不能進行檢驗；危重癥病人不能進行檢驗；對鈣化顯示遠不如CT，難以對病理性鈣化為特征病變作診療；常規(guī)掃描信號采集時間較長，使胸、腹檢驗受到限制；對質(zhì)子密度低結(jié)構(gòu)，如肺、皮質(zhì)骨顯示不佳；設備昂貴。磁共振成像設備培訓教材第11頁磁共振成像原理原子核自旋，有角動量。因為核帶電荷，它們自旋就產(chǎn)生磁矩。當原子核置于靜磁場中，原來是隨機取向雙極磁體受磁場力作用，與磁場作同一取向。以質(zhì)子即氫主要同位素為例，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對應于低能和高能狀態(tài)。磁共振成像設備培訓教材第12頁準確分析證實，自旋并不完全與磁場趨向一致，而是傾斜一個角度θ。這么，雙極磁體開始圍繞磁場進動。進動頻率取決于磁場強度。也與原子核類型相關。磁共振成像設備培訓教材第13頁它們之間關系滿足拉莫爾關系：ω0=γB0，即進動角頻率ω0是磁場強度B0與磁旋比γ積。γ是每種核素一個基本物理常數(shù)。氫主要同位素，質(zhì)子，在人體中豐度大，而且它磁矩便于檢測，所以最適宇從它得到核磁共振圖像。磁共振成像設備培訓教材第14頁以隨機相位作進動自旋集合磁共振成像設備培訓教材第15頁多個磁距排列形成宏觀磁化向量磁共振成像設備培訓教材第16頁從宏觀上看，作進動磁矩集合中，相位是隨機。它們合成取向就形成宏觀磁化，以磁矩M表示。就是這個宏觀磁矩在接收線圈中產(chǎn)生核磁共振信號。在大量氫核中，約有二分之一略多一點處于低等狀態(tài)。磁共振成像設備培訓教材第17頁能夠證實，處于兩種基本能量狀態(tài)核子之間存在動態(tài)平衡，平衡狀態(tài)由磁場和溫度決定。當從較低能量狀態(tài)向較高能量狀態(tài)躍遷核子數(shù)等于從較高能量狀態(tài)到較低能量狀態(tài)核子數(shù)時，就到達“熱平衡”。磁共振成像設備培訓教材第18頁假如向磁矩施加符合拉莫爾頻率射頻能量，而這個能量等于較高和較低兩種基本能量狀態(tài)間磁場能量差值，就能使磁矩從能量較低“平行”狀態(tài)跳到能量較高“反向平行”狀態(tài)，就發(fā)生共振。磁共振成像設備培訓教材第19頁因為向磁矩施加拉莫頻率能量能使磁矩發(fā)生共振，那么使用一個振幅為B1，而且與作進動自旋同時（共振）射頻場，當射頻磁場B1作用方向與主磁場B0垂直，可使磁化向量M偏離靜止位置作螺旋運動，或稱章動，即經(jīng)射頻場力迫使宏觀磁化向量圍繞它作進動。磁共振成像設備培訓教材第20頁假如各連續(xù)時間能使宏觀磁化向量旋轉(zhuǎn)90o角，他就落在與靜磁場垂直平面內(nèi)?？僧a(chǎn)生橫向磁化向量Mxy。假如在這橫向平面內(nèi)放置一個接收線圈，該線圈就能切割磁力線產(chǎn)生感生電壓。當射頻磁場B1撤除后，宏觀磁化向量經(jīng)受靜磁場作用，就圍繞它進動，稱為“自由進動”。磁共振成像設備培訓教材第21頁因進動頻率是拉莫爾頻率，所感生電壓也含有相同頻率。因為橫向磁化向量是不恒定，它以特征時間常數(shù)衰減至零為此，它感生電壓幅度也隨時間衰減，表現(xiàn)為阻尼振蕩，這種信號就稱為自由感應衰減信號(FID,FreeInductionDecay)。信號初始幅度與橫向磁化成正比，而橫向磁化與特定體元組織中受激勵核子數(shù)目成正比，于是，在磁共振圖像中可區(qū)分氫原子密度差異。磁共振成像設備培訓教材第22頁同時旋轉(zhuǎn)RF場B1可誘發(fā)橫向磁化磁共振成像設備培訓教材第23頁B1連續(xù)時間足夠長，使整個磁化向量落在橫向平面內(nèi)磁共振成像設備培訓教材第24頁RF脈沖后，橫向磁化Mxy繞外磁場軸進動使橫向平面內(nèi)線圈感生交流信號磁共振成像設備培訓教材第25頁FID信號磁共振成像設備培訓教材第26頁因為拉莫爾頻率與磁場強度成百分比，假如磁場沿X軸成梯度改變，得到共振頻率也顯然與體元在X軸位置相關。而要得到同時投影在二個坐標軸X-Y上信號，能夠先加上梯度磁場GX，搜集和變換得到信號，再用磁場GY代替GX，重復這一過程。磁共振成像設備培訓教材第27頁在實際情況下，信號是從大量空間位置點搜集，信號由許多頻率復合組成。利用數(shù)學分析方法，如富里葉變換，就不但能求出各個共振頻率，即對應空間位置，還能求出對應信號振幅，而信號振幅與特定空間位置自旋密度成百分比。全部核磁共振成像方法都以這原理為基礎。磁共振成像設備培訓教材第28頁第一節(jié)概述一、基本知識回顧1.原子核自旋、磁矩和進動一群自旋著質(zhì)子，顯示每個核內(nèi)周圍電荷形成一個環(huán)形電流。這些環(huán)形電流方向是雜亂無章，這是自然狀態(tài)下自旋核質(zhì)子群。每一個環(huán)形電流周圍將產(chǎn)生電磁效應，就是磁場。一個環(huán)形電流就好似一個小磁棒。理論上任何原子核所含質(zhì)子或中子為奇數(shù)時，含有磁性。磁共振成像設備培訓教材第29頁原子核自旋磁共振成像設備培訓教材第30頁磁共振成像設備培訓教材第31頁磁共振成像設備培訓教材第32頁磁共振成像設備培訓教材第33頁磁共振成像設備培訓教材第34頁磁共振成像設備培訓教材第35頁2.產(chǎn)生磁共振原子核只有奇數(shù)質(zhì)子或奇數(shù)中子數(shù)原子核產(chǎn)生自旋磁矩

泡利不相容原理：原子核內(nèi)成對質(zhì)子或中子自旋相互抵消磁共振成像設備培訓教材第36頁磁共振成像設備培訓教材第37頁

在主磁場中，1H

原子核在繞本身軸旋轉(zhuǎn)時，又沿主磁場方向做圓周運動，將質(zhì)子磁矩這種運動稱為進動或旋進。宏觀磁矩也做進動，其頻率w

，可用Larmor公式表示：

B0

為主磁場強度，r為磁旋比42.5兆赫/Tw=gBo共振進動頻率磁共振成像設備培訓教材第38頁（二）氫原子磁矩進動學說1.質(zhì)子帶正電荷，含有自旋性（就像旋轉(zhuǎn)中地球），并有自己磁場，自然狀態(tài)下，各個質(zhì)子磁場方向（自旋軸方向）處于雜亂無章排列狀態(tài)，宏觀磁矩M=0。磁共振成像設備培訓教材第39頁磁共振現(xiàn)象：分子、原子或原子核能級在外磁場中劈裂后，當外界電磁場（電磁波）頻率適當（光子能量適當）時，處于低能態(tài)分子、原子或原子核等吸收電磁波能量躍遷至高能態(tài)，這種現(xiàn)象稱為磁共振現(xiàn)象。磁共振成像設備培訓教材第40頁無外加磁場時自旋運動磁共振成像設備培訓教材第41頁2.氫原子置于磁場狀態(tài)當質(zhì)子進入強磁場，質(zhì)子將重新排列，大多數(shù)質(zhì)子（低能態(tài)）自旋軸方向平行于磁場方向，少數(shù)質(zhì)子（高能態(tài)）反向，宏觀磁矩為Mz。磁共振成像設備培訓教材第42頁磁場對自旋量子化作用磁共振成像設備培訓教材第43頁NS當質(zhì)子進入強磁場，質(zhì)子將重新排列，大多數(shù)質(zhì)子（低能態(tài)）自旋軸方向平行于磁場方向，少數(shù)質(zhì)子（高能態(tài)）反向，宏觀磁矩為Mz。

共振宏觀磁矩磁共振成像設備培訓教材第44頁因為Mxy=0，平衡態(tài)時M=Mz平衡態(tài)時在B0中質(zhì)子群：Mxy=0M=Mz磁共振成像設備培訓教材第45頁3.施加射頻脈沖原子核自旋系統(tǒng)吸收相同頻率射頻磁場能量而從平衡態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)系統(tǒng)激發(fā)后特征：

MZ<M0；MXY0磁共振成像設備培訓教材第46頁射頻脈沖90°脈沖

90°RF特點：Mxy衰減快，信號難以采集，自由感應衰減（FID）MxyMz共振磁共振成像設備培訓教材第47頁180°RF特點：1、Mxy重聚焦，信號得以采集，2、在TE/2激發(fā)3、Mxy衰減，是因為質(zhì)子失相位MxyMz去相位復相位180°脈沖

共振磁共振成像設備培訓教材第48頁4.射頻脈沖停頓后射頻脈沖符合頻率，被激勵質(zhì)子群發(fā)生共振，宏觀磁化矢量（M）離開平衡狀態(tài)，當脈沖停頓后，宏觀磁化矢量又自發(fā)地回復平衡狀態(tài)，

這個過程稱為“核磁馳豫”。磁共振成像設備培訓教材第49頁令M偏轉(zhuǎn)角達90°射頻脈沖稱為90°射脈脈沖，也就是說90°射頻脈沖中止時，Mz=0，M=Mxy。磁共振成像設備培訓教材第50頁Mxy不停旋轉(zhuǎn)，它磁場方向隨時間而改變，這是一個振蕩磁場，傳輸至附近一處固定天線內(nèi)即可產(chǎn)生感應電流。Mxy振蕩磁場就是組織發(fā)放出磁共振信號，天線內(nèi)感應生成電流即為接收信號。磁共振成像設備培訓教材第51頁磁共振成像設備培訓教材第52頁自由感應衰減信號（freeinduceddecay,FID):射頻脈沖停頓后樣品射頻輻射。（1）弛豫過程（relaxationprocess)：磁矩在射頻場結(jié)束后，在主磁場作用下，進行“自由旋轉(zhuǎn)”，因為粒子之間能量交換，全部磁矩將從不平衡態(tài)逐步過渡到平衡態(tài)，這一過程稱為弛豫過程。這一過程將發(fā)生相對獨立縱向弛豫和橫向弛豫。下面以90度脈沖后弛豫過程加以說明。磁共振成像設備培訓教材第53頁弛豫原子核系統(tǒng)從受激不平衡態(tài)向平衡態(tài)恢復過程包含兩方面:

縱向磁化分量MZ恢復橫向磁化分量MXY衰減磁共振成像設備培訓教材第54頁MzT1（縱向弛豫時間）：90°脈沖停頓后，Mz到達其最終平衡狀態(tài)63%時間。T2（橫向弛豫時間）：

90°脈沖停頓后，Mxy衰減到原來值37%時間。MxyMz

T1

63％

T237％核磁弛豫Mz，MxyMXY共振磁共振成像設備培訓教材第55頁

磁化強度矢量弛豫過程磁共振成像設備培訓教材第56頁a.橫向弛豫：在垂直于主磁場橫向磁化矢量由初始值逐步復零過程。滿足下式，T2稱為橫向弛豫時間，經(jīng)過T2，Mxy降低63%。因為磁矩之間相互作用，各磁矩旋進速度不一樣，從而使基本一致取向逐步消失，變?yōu)樵跈M向雜亂無章排列，從而使橫向磁化矢量減小至最終為零。又稱自旋——自旋弛豫。主要反應樣品磁環(huán)境不均勻性。磁共振成像設備培訓教材第57頁b.縱向弛豫：和主磁場方向平行磁化矢量由零逐步恢復最大值過程。滿足下式，T1稱為縱向弛豫時間，經(jīng)過T1，Mz恢復63%。這是因為熱輻射存在，從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)磁矩逐步躍遷至低能態(tài)，恢復平衡態(tài)。這一馳豫過程常又稱熱弛豫或自旋——晶格弛豫。主要反應局部能量交換信息。普通說來，縱向弛豫時間遠大于橫向弛豫時間。而且，不一樣組織與器官弛豫時間顯著不一樣，從而對軟組織及器官有特殊分辨能力。在主磁場為0.4~2T時，人體組織T1~103ms，T2~102ms。磁共振成像設備培訓教材第58頁縱向磁化對比（組織對比）各種組織在縱向磁化完全恢復之前，已恢復縱向磁化內(nèi)產(chǎn)生不一樣組織T1不一樣而形成縱向磁化不一樣現(xiàn)象。磁共振成像設備培訓教材第59頁

不一樣組織縱向弛豫時間常數(shù)

磁共振成像設備培訓教材第60頁

在1.0T磁場中不一樣組織橫向弛豫時間常數(shù)磁共振成像設備培訓教材第61頁T2*弛豫——有效橫向弛豫T2′弛豫效應——因為磁場不均勻性所致橫向弛豫效應T2*弛豫——由T2弛豫效應和T2′弛豫效應共同作用所產(chǎn)生橫向弛豫

1/T2*=1/T2′+1/T2磁共振成像設備培訓教材第62頁不一樣組織間T1、T2值有差異，又相對固定，這是MR成像基礎，用不一樣灰度表示。MRI圖像主要反應組織間T1差異，為T1加權(quán)（T1weightedimaging,T1WI)。主要反應組織間T2差異，為T2加權(quán)（T1weightedimaging,T2WI)。共振加權(quán)成像磁共振成像設備培訓教材第63頁加權(quán)成像主要反應組織間質(zhì)子（氫核）密度差異，為（

protondensityweightedimage，PDWI）磁共振成像設備培訓教材第64頁T2*加權(quán)又稱磁敏感加權(quán)磁敏感對比MRI常采集T2*產(chǎn)生T2*加權(quán)圖象，用于發(fā)覺含有磁化率不一樣病灶磁共振成像設備培訓教材第65頁短T1組織吸收能量多顯示強信號，長T1組織因飽和不能吸收太多能量，表現(xiàn)低信號組織間信號強度改變使圖像T1對比度得到增強因為信號檢測總是在橫向進行，采取短TE可最大程度削減因為T2弛豫造成橫向信號損失，排除了T2作用。T1加權(quán)像（短TE、短TR）

磁共振成像設備培訓教材第66頁在SE序列中，T1加權(quán)成像時要選擇較短TR和TE值，普通TR為500ms左右，TE為20ms左右，能取得很好T1加權(quán)圖像。參數(shù)設置（SE）：短TR（TR<T1），提升T1W；短TE（TE<<T2），降低T2W；T1加權(quán)像磁共振成像設備培訓教材第67頁T1WI脂水平衡狀態(tài)90縱向弛豫9068磁共振成像設備培訓教材第68頁脈沖序列

2、標準自旋回波脈沖序列標準自旋回波脈沖序列是在900激勵脈沖之間施加1800重聚焦脈沖組成。因為SE序列中采取了1800重聚焦脈沖，回波時間TE延長，使得圖像中出現(xiàn)了不希望T2對比，影響了T1對比，但TE降低受到更多限制，所以自旋回波脈沖序列可取得中等T1加權(quán)圖像。

磁共振成像設備培訓教材第69頁T2加權(quán)像（長TE、TR)長TR時掃描周期內(nèi)縱向磁化矢量已按T1時間常數(shù)充分弛豫采取長TE，信號中T1效應被深入排除；可突出液體鄧橫向弛豫較慢組織信號。普通病變部位都會出現(xiàn)大量水聚集，用T2加權(quán)像能夠非常滿意顯示這些水分布，所以在確定病變范圍上有主要作用磁共振成像設備培訓教材第70頁在SE序列中，T2加權(quán)成像時要選擇長TR和長TE值，詳細地說，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(quán)像磁共振成像設備培訓教材第71頁T2WI平衡狀態(tài)90度激發(fā)后采集信號時刻腦水72磁共振成像設備培訓教材第72頁脈沖序列

自旋回波脈沖序列

優(yōu)點：組織T2對比強；穩(wěn)定性好；使用相同TR，不一樣TE，能夠取得一個或多個額外回波以產(chǎn)生額外圖像而不需要增加時間，在臨床上可從視覺上對這些圖像進行比較。缺點：因為TE增加，使在每個特定TR期間內(nèi)采集層面數(shù)降低，同時采集一個層面圖像時間隨TE增加而增加，使自旋回波脈沖序列在T2加權(quán)圖像中采集效率低，信噪比也不理想。

磁共振成像設備培訓教材第73頁一、質(zhì)子密度圖像對比度體素內(nèi)質(zhì)子密度決定弛豫過程中縱向磁化最大值。組織質(zhì)子密度差產(chǎn)生對比稱質(zhì)子密度對比度，突出質(zhì)子密度分布圖像叫質(zhì)子密度像磁共振成像設備培訓教材第74頁質(zhì)子密度加權(quán)像（長TR短TE)長TR可使組織縱向磁化矢量在下一個激勵到來之前充分弛豫，削減T1對信號影響；短TE主要削減T2對圖像影響，這是圖像對比度僅與質(zhì)子密度相關參數(shù)選擇(SE)：長TR（TR>>T1）；短TE(TE<<T2)磁共振成像設備培訓教材第75頁質(zhì)子密度反應單位組織中質(zhì)子含量多少。在SE序列中，普通采取較長TR和較短TE時可取得質(zhì)子密度加權(quán)圖像，普通TR為2500ms左右，TE為20ms左右時，SE序列成像可取得很好質(zhì)子密度加權(quán)圖像。磁共振成像設備培訓教材第76頁脈沖序列

飽和脈沖序列在一系列等間距900激勵脈沖組成脈沖序列中，選取很長TR（第一個900激勵脈沖作用后，組織縱向磁化強度矢量M0有足夠時間恢復）和最小TE，這么脈沖序列稱為飽各脈沖序列。這一脈沖序列在實際中沒有應用。

磁共振成像設備培訓教材第77頁三、脈沖序列

自旋回波脈沖序列

SE是取得質(zhì)子密度加權(quán)成像最好方法。梯度回波脈沖序列（不慣用于取得質(zhì)子密度加權(quán)圖像）

優(yōu)點：信噪比和效率都相當好缺點：極難除去T2*對比及化學位移影響。質(zhì)子密度加權(quán)脈沖序列對照

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)良磁共振成像設備培訓教材第78頁磁共振成像設備培訓教材第79頁不論何種加權(quán)像，均會包含一定質(zhì)子密度、T1和T2對比度。因為不論TR和TE怎樣取值，縱向磁化MZ總是受質(zhì)子密度影響；在可供測量信號出現(xiàn)之前，一定程度弛豫已經(jīng)發(fā)生；

經(jīng)過序列參數(shù)選擇，總能使圖像某種對比度得以突出，同時使其它對比度影響大大降低。說明磁共振成像設備培訓教材第80頁序列參數(shù)優(yōu)化一.序列參數(shù)分類初級參數(shù)

TR、TE、TI、等導出參數(shù)圖像對比度、空間分辨率、SNR、成象時間二.參數(shù)優(yōu)化內(nèi)容1.對比度影響參數(shù)及優(yōu)化影響參數(shù)TR、TE、TI、2.空間分辨率影響參數(shù)及優(yōu)化3.信噪比影響參數(shù)及優(yōu)化磁共振成像設備培訓教材第81頁（三）梯度磁場與定位磁共振成像設備培訓教材第82頁梯度場與層面厚度關系磁共振成像設備培訓教材第83頁第二節(jié)主磁體系統(tǒng)磁體系統(tǒng)是磁共振成像系統(tǒng)最主要、成本最高部件，是磁共振系統(tǒng)中最強大磁場，平時我們評論磁共振設備大小就是指靜磁場場強數(shù)值，單位用特斯拉（Tesla，簡稱T,垂直于磁場方向1米長導線，經(jīng)過1安培電流，受到磁場作用力為1牛頓時，通電導線所在處磁感應強度就是1特斯拉。）或高斯（Gauss）表示，1T=1萬高斯。磁共振成像設備培訓教材第84頁臨床上磁共振成像要求磁場強度在0.05～3T范圍內(nèi)。普通將≤0.3T稱為低場，0.3T～1.0T稱為中場，＞1.0T稱為高場。磁場強度越高，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。但磁場強度過高也帶來一些不利原因。磁共振成像設備培訓教材第85頁為了取得不一樣場強磁體，生產(chǎn)廠商制造出了不一樣類型磁體，常見磁體有永久磁體、常導磁體和超導磁體。

磁共振成像設備培訓教材第86頁一、主磁體性能指標（1）磁場強度磁共振設備磁場強度大小就是指靜磁場場強數(shù)值大小，單位用特斯拉（Tesla，簡稱T）或高斯（Gauss）來表示，1T=1萬高斯。（2）磁場均勻度所謂磁場均勻度是指在特定容積（常取球形空間）程度內(nèi)磁場同一性程度，即穿過單位面積磁感應線是否相同。磁共振成像設備培訓教材第87頁（3）磁場穩(wěn)定度

磁場穩(wěn)定度分時間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度兩種。

時間穩(wěn)定度是指磁場隨時間而改變程度。磁場隨時間改變會產(chǎn)生相位差，造成圖像偽影。

熱穩(wěn)定度是指磁場值隨環(huán)境溫度改變而漂移程度。永磁體和常導磁體熱穩(wěn)定度較差，超導磁體時間穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度都能滿足要求。磁共振成像設備培訓教材第88頁（4）有效孔徑

有效孔徑是指梯度線圈、勻場線圈、射頻體線圈和內(nèi)護板等部件均安裝完成后所得到空間）。全身MRI設備，磁體有效孔徑須足以容納人體為宜，普通來說，內(nèi)徑應大于65厘米?？讖捷^小可使病人產(chǎn)生幽閉恐懼感。開放式磁體使病人躺在半敞開檢驗床上，不會產(chǎn)生幽閉恐懼感，并能開展磁共振介入治療項目。磁共振成像設備培訓教材第89頁（5）磁場逸散度強大主磁體周圍形成逸散磁場，其逸散程度稱為逸散度。它危害是對附近鐵磁性物體產(chǎn)生很強吸引力，對人體健康、醫(yī)療儀器設備受到不一樣程度損害、干擾和破壞。逸散程度辦法是對磁體采取各種有效屏蔽。磁共振成像設備培訓教材第90頁二、主磁體種類與特點磁共振成像設備培訓教材第91頁（1）永久磁體

永久磁體是由永久磁鐵（如鐵氧體或銣鐵）磁磚拼砌而成。它結(jié)構(gòu)主要有兩種，即環(huán)型和軛型。

優(yōu)點：造價低，場強能夠到達0.3T，能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)圖像，需要功率極小，維護費用低，可裝在一個相對小房間里。

缺點：磁場強度較低，磁場均勻度和強度欠穩(wěn)定，易受外界原因影響（尤其是溫度），不能滿足臨床波譜研究需要。磁共振成像設備培訓教材第92頁

（2）超導磁體荷蘭科學家昂尼斯（KamerlinghOnnes）在1911年首先發(fā)覺一些物質(zhì)電阻在超低溫下急劇下降為零超導性質(zhì)，電阻突然消失意味著物質(zhì)已轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N新狀態(tài)，這些物質(zhì)稱為超導體。科學家昂尼斯取得了1913年諾貝爾物理學獎。

優(yōu)點：場強高，穩(wěn)定性和均勻度好，所以可開發(fā)更多臨床應用功效。

缺點：技術復雜和成本高。磁共振成像設備培訓教材第93頁（3）常導磁體常導磁體是依據(jù)電流產(chǎn)生磁場原理設計。當電流經(jīng)過圓形線圈時，在導線周圍會產(chǎn)生磁場。常導磁體線圈是由高導電性金屬導線或薄片繞制而成。它結(jié)構(gòu)主要由各種線圈組成。優(yōu)點：造價較低，不用時能夠停電，在0.2T以下能夠取得很好臨床圖像。

缺點：磁場不穩(wěn)定性原因主要是受供電電源電壓波動影響，均勻度差。另外易受環(huán)境原因（如溫度、線圈繞組位置或尺寸）影響.磁共振成像設備培訓教材第94頁三、主磁體勻場辦法1.有源勻場（主動調(diào)整）利用勻場線圈調(diào)整磁場強度2.無源勻場（被動調(diào)整）利用鐵片產(chǎn)生附加磁場調(diào)整磁共振成像設備培訓教材第95頁第三節(jié)梯度磁場梯度磁場簡稱梯度場，梯度是指磁場強度按其磁場位置（距離）改變而改變，它產(chǎn)生是由梯度線圈完成，普通在主磁體空間沿著X、Y、Z三個方向放置。梯度線圈有三組即GX、GY、GZ，疊加在靜磁場磁體內(nèi)，當線圈通電時可在靜磁場中形成梯度改變。磁共振成像設備培訓教材第96頁磁共振成像設備培訓教材第97頁一、梯度磁場作用和性能指標（1）有效容積（梯度場均勻容積）

有效容積是指線圈所包容、其梯度場能夠滿足一定線性要求空間區(qū)域。磁共振成像設備培訓教材第98頁（2）梯度場線性

梯度場線性是衡量梯度場平穩(wěn)度指標。線性越好，表明梯度場越準確，圖像質(zhì)量就越好。磁共振成像設備培訓教材第99頁（3）梯度場強度梯度場強度是指梯度場能夠到達最大值。與主磁場相比梯度磁場是相當微弱。梯度場強度大，磁場梯度就能夠更大些，可進行超薄層面掃描。磁共振成像設備培訓教材第100頁（4）梯度場改變率和梯度上升時間梯度場改變率是指單位時間內(nèi)梯度場改變程度，即最大梯度與上升時間比率，亦稱梯度切換率。梯度上升時間是指梯度場到達某一預定值所需時間。梯度上升性能提升，可開發(fā)更加快速成像序列.磁共振成像設備培訓教材第101頁（5）梯度場工作周期梯度場工作周期是指在一個成像周期時間內(nèi)梯度場工作時間所占百分數(shù)。成像周期是指MRI設備采集一次數(shù)據(jù)所需時間，即一個脈沖序列執(zhí)行一遍所需時間。梯度場工作周期與成像層數(shù)相關，成像層數(shù)越多，梯度場工作周期百分數(shù)越高。磁共振成像設備培訓教材第102頁二、梯度磁場產(chǎn)生由中央處理單元中時序控制器（pPSC）給出18位串行信號，經(jīng)梯度控制器進行D/A轉(zhuǎn)換、渦流賠償、阻抗匹配送出3組直流信號加到X向、Y向、Z向三個獨立放大器上，經(jīng)增益放大后直接輸送到對應X向、Y向、Z向三個梯度線圈上。磁共振成像設備培訓教材第103頁梯度線圈磁共振成像設備培訓教材第104頁梯度場B0B0超導磁體系統(tǒng)磁共振成像設備培訓教材第105頁梯度放大器梯度放大器電路板安裝在控制柜中。梯度放大器是功率放大器，要求輸出功率大、開關時間短、響應快、輸出電流準確。大功率輸出要求：輸出電流大（決定梯度磁場強度）、輸出電壓高（決定梯度磁場切換率）。為了使3個梯度線圈工作互不影響，配置了3個獨立梯度放大器，在CCC控制下，分別獨立工作，輸出所需電流。磁共振成像設備培訓教材第106頁Z軸梯度線圈與磁場磁共振成像設備培訓教材第107頁X軸、Y軸梯度線圈與磁場磁共振成像設備培訓教材第108頁第四節(jié)射頻發(fā)射與接收系統(tǒng)射頻場系統(tǒng)包含射頻脈沖發(fā)射系統(tǒng)和射頻信號接收系統(tǒng)兩部分。用于建立RF場RF線圈叫發(fā)射線圈。用于檢測MR信號RF線圈叫接收線圈磁共振成像設備培訓教材第109頁發(fā)射線圈磁共振成像設備培訓教材第110頁

各種型號接收線圈磁共振成像設備培訓教材第111頁射頻脈沖90°脈沖

90°RF特點：Mxy衰減快，信號難以采集，自由感應衰減（FID）MxyMz共振磁共振成像設備培訓教材第112頁180°RF特點：1、Mxy重聚焦，信號得以采集，2、在TE/2激發(fā)3、Mxy衰減，是因為質(zhì)子失相位MxyMz去相位復相位180°脈沖

共振磁共振成像設備培訓教材第113頁發(fā)射線圈發(fā)射線圈用來產(chǎn)生RF磁場，必須讓RF功率放大器輸出電壓加到線圈兩端，使使發(fā)射線圈共振于RF頻率，這么線圈流過電流最大，產(chǎn)生RF磁場也最大。下列圖：線圈與電容諧振電路。線圈L與電容C2并聯(lián)，當滿足共振條件時，即產(chǎn)生諧振，線圈中電流將是總電流Q倍。因為發(fā)射線圈電阻很小， Q值為幾十~幾百。○LC2C1磁共振成像設備培訓教材第114頁發(fā)射線圈類型：圓形線圈；鞍形線圈；螺線管線圈；低頻鳥籠式線圈；高頻鳥籠式線圈。磁共振成像設備培訓教材第115頁磁共振成像卷高頻鳥籠式線圈磁共振成像設備培訓教材第116頁發(fā)射通道：含有形成RF脈沖形狀、對脈沖進行衰減控制、功率放大和監(jiān)視等功效。1、頻率合成器：發(fā)射部分需要一路中頻信號和一路同中頻進行混頻信號；接收部分需要用到兩路含有90°相位差中頻信號，和用于混頻一路RF信號；整個RF部分控制還要一個公用時鐘信號。這些都有頻率合成器來產(chǎn)生。2、發(fā)射混頻器：它經(jīng)過兩種信號混頻，產(chǎn)生RF信號，同時經(jīng)過門控電路形成RF脈沖波形。3、發(fā)射調(diào)制器：對RF信號進行幅度調(diào)制。磁共振成像設備培訓教材第117頁4、功率放大器：將RF信號由0.5V，1mW左右，放大到足夠大功率。30w功率分解600w600w功率合成10kw放大器放大器放大器5、發(fā)射控制器：控制、協(xié)調(diào)磁共振成像設備培訓教材第118頁接收線圈與接收通道接收線圈：用于接收人體所產(chǎn)生MR信號。能夠和發(fā)射線圈使用同一線圈，也可獨立使用。線圈越靠近人體組織接收信號越強；線圈越小、噪聲越小。慣用一些專用線圈：頭部線圈，關節(jié)表面線圈，脊柱相控陣線圈等。磁共振成像設備培訓教材第119頁接收通道MR信號感生電流很小，必須經(jīng)接收通道放大、混頻、濾波、檢波、A/D轉(zhuǎn)換等一系列處理后才能送到計算機。接收線圈前置放大器混頻器中頻濾波器相敏檢波器低頻放大器A/D轉(zhuǎn)換器相敏檢波器低頻放大器A/D轉(zhuǎn)換器磁共振成像設備培訓教材第120頁1、前置放大器：位于開端，要求匹配，尤其要低噪。2、混頻器與濾波器混頻器：將信號頻譜搬移到中頻上。濾波器：濾除無須要頻率組合，濾噪。3、相敏檢波器：從來自中頻濾波電路中頻信號中檢測出低頻MR信號。4、低頻放大與低通濾波5、ADC—A/D

磁共振成像設備培訓教材第121頁第五節(jié)計算機系統(tǒng)主計算機系統(tǒng)：由主機、磁盤存放器、光盤存放器、控制臺、主圖像顯示器、輔圖像顯示器、網(wǎng)絡適配器以及