头颅MRI基础知识1-硬件结构

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– 外磁场强度与均匀
氢质子密度 氢质子运动速 度 T1弛豫 T2弛豫

性 – 射频脉冲序列 – 序列定时参数 – 信号叠加次数
影响扫描时间的 参数有TR、矩阵、 激励次数

磁共振图像的基本参数
在一定的TR 时间内层数 与时间无关
TR、TE构成T1WI、T2WI 图像参数 成像参数 TR>1000 TE > 50 T2WI <MRI 500 编号( TE <50 T1WI –TR 1、 MRI 号) 1、重复时间TR >1000 TE <Ex 50) PdWI –TR 2、系统编号( 2、回波时间TE TI 构成反转恢复序列 – 3 、序列号( Se号) 层厚与间隔 3、反转时间TI 构成分辨率 – 4、图像号(Im号) 4、层面厚度 – 5、姓名、性别、年龄 5、层间距 FOV– 构成 6、日期、时间 6、重建野 图像大小 – 7、窗宽、窗位
合式又分环形和轭形两种。)和电磁型(由线圈绕制而成, 根据绕制线圈材料不同,又可分为常导磁体和超导磁体。 A 永磁型
B 常导型
C 超导型 D 混合型
永磁型
常导型
常导型:选择高导电性能的 金属导线或薄片绕制而成。 基本结构:四个或六个互为 平行通电线圈
缺点: 功耗大:通常这种四线圈磁体仅产生0.2T 左右的横向磁场,消耗的功率高达80kW。 线圈产生的热量须用线圈两旁的冷水系统 带至磁体外散发掉。 稳定性差:线圈电源的波动将直接影像磁 场的稳定,常导磁体需要专门的高精度恒 稳直流电源供电,生产这种电源是很困难 的。均匀度差:常导体磁场的均匀度受到 线圈大小和定位精度的影像。一般来说线 圈越大,成像区域的均匀性越好,但为了 降低功耗线圈会做的很小。而且同轴定位 也会存在误差。 受环境因素影响大:室温的变化或线圈之 间作用力引起绕组尺寸或位置变化,都会 影像磁场的稳定性。
T2Flai 序列能够充分显示脑室旁、 脑沟旁病灶。除对脑血管病的诊断具 有重要作用,对多发性硬化、脑炎、 囊肿与实质性病灶鉴别、肿瘤与水肿 的区分以及脑外伤的诊断非常有效。 目前该序列已经是常规扫描序列。 在 T2Flai 图像上,正常脑室与脑沟、 脑池为低信号。正常情况下脑室旁可 以有少许室管膜下渗出为高信号,除 此之外一旦发现高信号即为异常。
半卵圆 中心
额叶 中央沟
顶叶
上 层 面 中 央 沟 位 臵
放射冠
额叶
中央沟
顶叶
脑 室 层 面 中 央 沟 位 臵
额叶
尾状核 外囊 豆状核 内囊
岛叶 颞叶
丘脑
枕叶
基 底 节 区 与 枕 叶 范 围
大脑外 侧裂 颞 叶
外 侧 裂 与 颞 叶 位 臵
小 脑
枕叶
后 颅 凹 与 枕 叶 的 关 系
常见磁共振成像扫描序列


SE(FSE)-自旋回波(快速自旋回波) T1WI T2WI GRE-梯度回波 T2*WI IR-反转回波(包括T2FLAIR和T1FLAIR) 弥散加权(DWI) 脂肪抑制(T1脂肪抑制、T2脂肪抑制) MT-磁化传递 TOF-时空飞跃血管成像
其他扫描序列
灌注加权(PWI) 弥散张量成像(DTI) 质子波谱成像(MRS) 三维容积成像 脑功能 成像(fMRI)

线圈的安装过程:超导线圈经液氦冷却后,通入励 磁电流,当达到预期磁场时,切断电源。
超导体的屏蔽方法 无源屏蔽:采用铁磁性屏蔽体,但会影像磁场的均 匀度。其他还有房屋屏蔽、定向屏蔽、铁轭屏蔽会 用到无源屏蔽。 有源屏蔽:是由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽 。在磁体外部用载有反向电流的线圈来降低杂散磁 场,但要求线圈排列合理,电流控制准确。
液体衰减反转恢复序列(Flair)

该序列是近年发展起来的扫描序列, 分为T1Flair和T2Flair两种, T1Flair 主要有显著的灰白质对比度, 图像的组织界面清晰。 T2Flai是T2WI序列重要的补充,主要是 通过编制扫描序列中不同的脉冲方式, 达到抑制自由水,突出显示结合水的目 的。

三、正常磁共振图像的特征



脑组织结构完整 脑组织界面清晰 中线及中线旁结构居中 脑室系统的形态、大小及位臵完好 脑沟、脑池的形态、大小无改变 各扫描序列中脑内未见异常信号 正常血管流空现象存在 颅骨结构无破坏与增生 脑内无异常强化
正常 轴位 T1WI
正常 轴位 T2WI
量纲:每小时磁场的变化,单位是ppm/ h 。通
常短时间( 1-2 小时)漂移不能大于 5 ppm ,长
时间(8小时)不能大于10 ppm。

热稳定性:即B0和它的均匀度还随工作温度变化 而发生漂移。热稳定性不好同样会使图像质量 变差。
4)符Fra Baidu bibliotek需要的有效孔径

用于检测不同物体或人体的不同部位的MRI设备,主磁 体的孔径也不相同。
1)磁场强度
①定义:指主磁场B0的强度。其 强度越大,图像的信噪比越高,
但B0过大也会产生不利的影响。
②场强的划分:一般诊断用设备 B0通常在 0.02—3.0T之间。并称
小 于 0.5T 的 为 低 场 机 , 0.5—
1.0T 的为中场机, 1.0—2.0T 的 为 高 场 ( 1.5T 为代表 ) , 大于 2.0T的为超高场机(3.0T为代表 )。
医学影像设备学
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医学仪器教研室
匀场技术
主磁场必须通过匀场调整才能达到足够的均匀性。调 整分无源匀场和有源匀场两种方法,一般磁共振设备 都同时采用两种匀场技术。 1. 无源匀场: ① 方法:通过在磁体内壁放置一些铁片来达到提高磁 场均匀性。 ② 技术流程:磁体励磁(充磁) ~ 测量场强数据 ~ 计算 匀场参数~去磁~在相关位置贴补不同尺寸的小铁片 ③ 特点:可根据机型在不同位置放置铁片,可校正高 次谐波磁场的不均匀,材料便宜,不用电。
2)磁场均匀性:
①定义:指主磁场有效容积内(即直径为50厘米的球形
空间)磁场强度的同一性。即穿越单位面积的磁力线是 否相同。 ②量纲:通常用来量度均匀度的偏差单位是 B0强度的106
,用ppm表示。
③标准:对直径为50厘米的有效容积而言,其偏差值为
10ppm。另一种是给定偏差范围,即偏差范围为±5 ppm
7、矩阵 矩阵构成图 8、激励次数 像清晰度 9、扫描层数 NEX构成清晰 10、扫描时间

磁共振图像上的标记的意义
OAx-轴位 OSag-矢位 OCor-冠位
S-`0`位线上 I-`0`位线下 R-`0`位线右 L-`0`位线左 A-`0`位线前 P-`0`位线后
磁共振图像上的标记的意义
稳定的静磁场——磁体 产生磁场变化的梯度磁场——梯度系统 存在流动的氢质子——成像基础 发射射频脉冲激发能量的装臵 —— 射频 系统 接受物体放出能量的装臵——表面线圈 检测能量并转化为图象——计算机系统
1.主磁体
(1)主磁体是磁共振成像(MRI)仪基本构件, 是产生磁场的装置,其性能直接影响磁共振图像 的质量。 (2)主磁体的两个重要特性: 1)磁场强度B0; 2)B0对时间和位置的不变性,即B0的稳定性 和均匀性。 (3)性能指标 1)磁场强度 2)磁场均匀度 3)磁场稳定性 4)符合需要的有效孔径
场强的选择 1. 原则:应用型MRI设备一般选择低中场,应用兼 研究型MRI设备一般采用高场;研究型MRI设备 选用超高场。 2. 高场MRI设备的利弊 利:一般来说随着场强的升高,图像的清晰度也 会提高 弊:场强升高时,化学位移造成的伪影 严重。 化学位移:同一种原子核在不同的化学环境中所 产生的共振频率的偏移。虽然说脂肪于水中都 还有氢质子,但脂肪中的氢与碳相连,而水中 的氢是与氧原子相连,这就使共振时候的进动 频率存在差异,这个差异与主磁场的强度是成 正比的。 (0.5T—73.5Hz,1.5—220)

2. 有源匀场 ① 方法:指通过调整匀场线圈的电流强度改变其周围 局部磁场强度达到调整主磁场均匀性。 ② 组成:由若干个小线圈组成,分辨在骨架表面。 ③ 特点:可调节,通常在软件控制下进行的。但必须 配备匀场电源,受外界影响较大。
2.梯度系统

梯度系统是指与梯度磁场相关的电路单元和相关系 统。1973年美国纽约州立大学石溪分校化学和放射 学系教授保罗·劳特布尔 (Paul C. Lauterbur) 提 出在主磁场内附加一个不均匀的磁场(梯度磁场) 来改变 MRI成像空间各点的磁场强度,再用适当的 电磁波照射这一物体,这样根据物体释放出的电磁 波就可以绘制成物体某个截面内部的二维核磁共振 图像。

磁共振成像的基本序列是 T1 加权成像 ( T1WI )和 T2加权成像( T2WI ),任何 磁共振检查都必需有T1和T2图像; T1图像—了解脑内结构 T2图像—发现病变 脑内同一扫描方向上,各个序列扫描的 参数是匹配的,即层厚、间隔、位臵是 相同的,这样才能有效的对比不同序列 的信号特点。
超导磁体

临界温度:又称转变温度,是指超导材料发 生突变时的。常用的超导材料有水银和铌。
临界磁场:当为家磁场达到一定数值时,超 导体的超导性即被破坏,物质从超导态转变 为常态。 临界电流:在一定的温度和磁场下,超导体 的电流达到某一数值后超导性也会遭到破坏 ,这一数值就是临界电流。





基本结构:采用铌钛合金超导材料制成的超导线圈 。结构包括四线圈,六线圈及螺线管式。 工作特点:铌钛合金在 20K 时变成超导体,可负载 7000A的电流。由于线圈工作电流大,因此其安装固 定强度要求高。同时维护低温费用较高。场强高, 均匀性好,稳定性好。其磁体的屏蔽比其他种设备 要求更高。 如何保障低温环境:将磁体线圈浸泡在液氦里,液 氦在标准大气压下的沸点时4.3K。

对于全身成像的主磁体,需要相当大的空间,直径大
约为1~1.2m之间;

对于动物或人体四肢成像的主磁体,可采用较小的孔 径,通常直径为0.3m。
(2)作用
处于该磁场中的人体内氢原子核被磁化而形成磁 化强度矢量。
(3)分类
1)根据磁场产生方式分为永磁型(采用永久磁铁制成的
磁砖拼砌而成,包括两种结构:闭合式和开放式。其中闭
3.成像基础
4.射频系统
5.表面线圈
6.计算机及其他辅助系统
二、磁共振相关概念
1.磁共振图像的基本参数 2.磁共振成像的读片顺序 3.正常轴位图像脑叶定位 4.常见磁共振成像扫描序列 5.其他扫描序列

影响磁共振成像信号强度的因素

组织特异性因素 (内因)

操作因素(外因)
头颅MRI读片基础知识
内 容


磁共振成像机理
相关概念 正常磁共振图像的特征 异常磁共振成像的特点 颅脑MRI检查
一、磁共振成像机理


1.磁共振成像机硬件基本知识
2.磁共振成像物理学原理 3.磁共振现象 4.磁共振信号产生 5.磁共振加权成像
磁共振成像机的基本结构


2)磁场均匀性:
④测量方法:测量前要精确定出磁体的中心,在一定半
径的空间球体上放置场强测量仪探头,并逐点测量其场
强,记录数据。 ⑤影像因素:磁屏蔽、房间的大小位置、钢架结构、楼 上楼下移动设备等。
3)磁场稳定性

定义:指主磁场强度B0和它的均匀度随时间而发 生的变化程度,通常称此为磁场漂移。

中央沟
大 脑 外 侧 裂
磁共振成像的读片顺序
1、按时间排列图片; 2、按序列排列图片; 3、先读平扫再读增强; 4、先读T1WI,T2WI,再读其他序列; 5、功能图象只是诊断的参考。

正常轴位图像脑叶定位




了解中央沟的位臵; 了解大脑外侧裂的位臵; 额叶占大脑半球的3/5; 在大脑半球上层面,额叶占2/3; 颞叶位于外侧裂之外, 枕叶位于侧脑室后角附近, 基底节位于脑室前角和三角区之间。
超导磁体
电磁型中常导型磁体的线圈通常是铜线,由于耗能 大,对电源稳定性要求很高等缺点,目前几乎被永磁 型磁体和超导体磁体取代。超导磁体的线圈导线采用 超导材料制成,置于接近绝对零度的超低温环境中, 导线内的电阻抗几乎消失,一旦通电后在无需继续, 供电的情况下导线内的电流,一直存在,并产生稳定 的磁场,目前中高场强度减低。最常用的圆筒型磁体, 其超导磁体产生的磁场通常为水平磁场,其超导磁体 产生的磁场通常为水平磁场,磁力线与平卧的人体长 轴平行。
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