磁共振成像系统组成

2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）

生命医科学学影学像院科

失超现象 请永远记住对于超导磁体而言，这 个开关不是普通的急停按钮，一般 情况下一旦按下失超开关意味着两 件事 1.损失金钱：磁体中的液氦会瞬间 全部消耗或耗大部 2. 损失时间：需要重新经过长期复 杂的除冰以及励磁过程才能重新产 生磁场。
均匀区域越大，匀场的难度也就越大，这在一方面也解释了 为什么超导磁共振系统想要把磁体洞口的直径做大哪怕一点都 是相当难得的技术突破
超导磁共振的匀场分为2种类型，分别是： 被动匀场(Passive shim) 主动匀场(Active shim)

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源自文库
1.5/3.0T区别
为了说明我们引入净磁化矢量的概念，氢 质子在强场强下不会全部沿磁场方向排布， 一部分沿着磁场方向，一部分反方向，净磁 化矢量与场强和温度有关系

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匀场 顾名思义就是要使磁场的强度均匀。
为什么需要匀场？
假设一下，若磁场在一定范围内不均匀/大小不一，那么处于这个范围内 的完全相同的一块物质所包含氢质子的拉莫尔进动频率则不相同。那么此 物质接收到一确定频率的射频场时，有的区域的氢质子就不能产生共振/发 生偏转，不能偏转就无法产生MR信号，那么最后的结果可能就是：一块相 同的均匀的物质，却产生了明暗不一的图像。这当然是不能被接受的。
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设备间又称设备机房 设备间内存放了系统的机柜 1. 射频放大器，用来产生规定能量大小的射频场，并通过射频线传导到射 频线圈进行发射 2. 梯度放大器。其实梯度线圈产生梯度场的大小取决于线圈内的电流大小 ，而电流的大小就是由梯度放大器控制的 3. 数据采集柜，用来对射频发射系统进行控制，同时对射频接收系统接收 到的信号进行后处理 4. 水冷柜，用来对系统进行制冷 5. 配电柜，提供MRI系统的供电 6. 滤波板，置于设备间和磁体间之间，是两个房间信号传输的接口

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操作间 操作计算机所在房间，医生控制扫描的房间 操作间内设备较为简单，主要包括以下部分：
1. 主控计算机，控制MRI系统，同时还负责跟外界Dicom协议 设备进行数据通信。 2. 显示输入设备，医生用起进行操作并观察

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被动匀场
• 利用在磁体洞内部特定的位置增加逆磁性物质的硅钢片，吸引磁感线向 需要的方向移动，从而保持磁感线水平分布。
• 被动匀场的过程非常繁琐及复杂，在磁体孔中放置定制的匀场架及磁场 探测器
• 主动匀场
• 利用电磁线圈产生的磁场对主磁场进行补偿。 • 由于人体也是一个逆磁性物质，在磁体内的病人同样会改变磁场的分布
，并且不同的人对磁场的改变还是不一样的，因此就需要引入能够针对 每一个病人适时进行改变的主动匀场。

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完整的MRI扫描系统
磁体，产生主磁场B0，进而确定被扫 描物体的Larmor进动频率，是进行 MRI扫描的根本前提。 射频系统，对被扫描物体进行激发并 改变净磁化矢量方向，随后射频接收 系统接收后续弛豫信号，是MRI信号产 生的基础。 梯度系统，对被扫描物体进行空间选 层以及相位、频率编码，用以对物体 在空间上进行像素区分，是MRI信号成 像的基础。
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励磁
前面我们学习超导磁共振磁体 的时候介绍过，磁场是由超导 电磁线圈产生的，线圈没有充 电也就没有磁场，而给线圈充 电的过程就是励磁

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再假设一下，我们前面讲到过梯度场的选层的作用。那么若主磁场不均匀
，选层时就会受到附近相同场强下发生偏转氢质子产生的信号的干扰。

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匀场并不是要求磁体洞内所有区域都保持均匀，而是能够确保 被扫描的区域保持均匀就可以了。
MRI基础知识

2010.6.6

2018年11月12日

医学影像科

内容概述 1 MR基础小要点 2 MRI系统组成
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核磁共振理论
氢质子在强磁场的作用下，将自动沿固定方向以 larmor频率旋转，如果这时有一个与此相同频率的射 频（rf）对氢质子进行激发，从量子力学角度看氢质 子会从低能跃迁到高能状态，高能状态的氢质子如 果取消射频激发，就会从高能降低到低能状态同时 发出相应的电磁波。

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为了保证线圈处于超导状态，磁体内部温度需要足够低，目前 主流磁体的内部使用液氦作为冷却液，液氦的温度4.215K, 约等 于-269℃。
但是超强性能的背后是超导MR系统需要一套复杂的制冷系统 给磁体中-269℃的液氦制冷以保持其温度。如果采用了最先进 的高效制冷系统，超导磁体理论上可以做到液氦0消耗，但是对 于其它的制冷系统，液氦是会随着时间不耗的，到了一定的低 点需要补充液氦

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超导现象 超导材料在某一温度绝对零度下电阻为0，在 一个回路中没有电阻，理论上电流就会永恒流 动。流动的电流就会有磁场。
H = N × I / Le H-磁场强度 N-励磁线圈匝数 I-电流 Le-有效磁路长度