医学影像设备学第6章-磁共振成像设备经典

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第一节 概述
③FMRI技术:FMRI技术包括血 氧水平依赖比照增强成像技术、 弥散加权成像、灌注加权成像、 弥散张量成像及MRS等。
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第一节 概述
④磁共振成像介入,有良好的组 织比照度,亚毫米级空间分辨力 ,全方位地观察。 ⑤消除伪影的技术,如空间预饱 和技术、梯度磁矩衡消技术和快 速成像技术等,可有效消除人体 的生理运动如呼吸、血流、脑脊 液脉动、心脏跳动、胃肠蠕动等 引起的磁共振图像的伪影。
Raymond Damadian 〔 1936~〕
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第一节 概述
1971年,达马迪安的研究 成果在?Science?杂志上发 表。达马迪安认为,利用 MR对生物体进展成像是可 能的。 1977年达马迪安等人建成 了人类历史上第一台全身 MRI设备,并于1977年7 月3日取得第一幅横断面质 子密度图像。
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第一节 概述
1967年,约翰斯〔Jasper Johns〕等人首先利 用活体动物进展实验,成功地检测出动物体内分 布的氢、磷和氮的MR信号。
1970年,美国纽约州立大 学的达马迪安〔 Raymond Damadian〕 对已植入恶性肿瘤细胞的 老鼠进展了MR实验,发 现正常组织与恶性肿瘤组 织的MR信号明显不同。
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第二节 主磁体系统
B0的稳定性非常重要。只要有十亿分之几十T的变 化,就会引起至少3°的相位差,图像上将会产生伪 影。 B0的均匀性亦非常重要。磁场不均匀会产生信号丧 失以及几何畸变。一般要求在直径25~50cm的球 体内均匀度应为10~100ppm。
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第二节 主磁体系统
对于全身成像主磁体,直径大约为1~1.2m。对于动 物或人的四肢成像,通常直径为0.3m。 磁体会对人体安康或设备造成不同程度的损害、干扰 和破坏,因此磁体的屏蔽十分重要。 主磁体储存的磁能一般有兆焦级的巨大能量,一旦磁 体电源或内部接线断开,或超导磁体突然熄火,将有 大量能量释放出来引起很大的破坏作用。
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第二节 主磁体系统
一、主磁体的性能指标 临床用MRI设备的主磁体有三种:永磁体、常导磁
体和超导磁体,常导磁体目前根本已淘汰。 磁场强度 磁场均匀性 磁场稳定性 有效孔径 边缘场空间范围
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第二节 主磁体系统
1.磁场强度 MRI设备的主磁场又叫静磁场。 在一定范围内增加其强度,可提高图像的SNR。 MRI设备的场强不能太低。 随着超导材料价格和低温制冷费用的下降,现在大 多数MRI设备采用超导磁体,磁场强度在0.5~ 9.4T范围。
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第二节 主磁体系统
磁场均匀性的测量前先要准确定 出磁体中心,再在一定半径的空 间球体上布置场强测量仪〔高斯 计〕探头,并逐点测量其场强, 然后通过计算机处理数据、计算 整个容积内的磁场均匀性。 磁场均匀性并不是固定不变的。
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第二节 主磁体系统
3.磁场稳定性 受磁体附近铁磁性物质、环境温度
或匀场电源漂移等因素的影响,磁场的均匀性或B0
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第一节 概述
RF接收器由前置放大器、RF放大器、带通滤波器、检 波器、低频放大器和A/D转换器等组成。 计算机将采集到的数据进展图像重建,并将图像数据送 到显示器进展显示。 计算机还负责对整个系统各局部的运行进展控制,使整 个成像过程动作协调一致,产生高质量图像。
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第二节 主磁体系统
目录
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第一节 概述
MRI技术进展: ①EPI使MR的成像时间大大 缩短,通常每秒可获取20幅 图像,30ms内采集完成一幅 完整的图像。 具有瞬时成像,可去除运动 伪影、高时间分辨力便于动 态研究。
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第一节 概述
②磁共振血管成像〔 magnetic resonance angiographer,MRA〕: MRA不需要比照剂即可得到 血管造影像。近年开展的动态 增强MRA〔dynamic contrast-enhanced MRA, DCE MRA〕,应用静脉注射 顺磁性比照剂是一全新MRA 技术。
医学影像设备学
第六章 磁共振成像设备
第一节 概述
目录
一、开展简史 二、特点 三、组成及工作原理
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第一节 概述
MR现象是1946年分别由美
国斯坦福大学物理系菲利克斯
·布洛赫(Felix Bloch)教授和
哈佛大学的爱德华·普塞尔
(Edward Purcell)教授领导的
Felix Bloch 〔1905-
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第一节 概述
采用级联脉宽调制功率放大级构成的增强梯度放大 器已可输出2000V、500A的大功率信号,能支持任 意形状的梯度脉冲波形。 已开发出双梯度系统,最大梯度磁场强可达 80mT/m,其切换率可到达150mT/m/ms。 多元阵列式全景线圈的开展十分迅速,目前已能支 持4、8、16、32、64个接收通道,支持3~4倍的图 像采集速度。
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第二节 主磁体系统
4.边缘场空间范围 主磁体周 围空间中磁场称为边缘场,其 大小与空间位置有关,随着空 间点与磁体距离的增大,边缘 场的场强逐渐降低。边缘场是 以磁体原点为中心向周围空间 发散的,因而具有对称性,通常 以等高斯线图来表示。
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第二节 主磁体系统
二、永磁型磁体 1.构造 永磁体由永久磁 铁如铁氧体或钕铁的磁砖拼 砌而成。MRI设备采用的永 磁体分为闭合式和开放式两 种类型,如下图。
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第一节 概述
平面回波成像法早在1977年就已提出,但因受硬件 条件的限制现在才实现。 快速傅立叶成像方法因具有效率高、功能多、产生的 图像分辨力高、伪影小等优点,故被广泛地应用。 2003年的诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家 劳特伯和英国诺丁汉大学教授曼斯菲尔德。
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第一节 概述
MRI技术飞速开展,高性能梯度磁 场、开放型磁体、软线圈、相控阵 线圈以及计算机网络的应用,显示 出MRI设备的硬件开展趋势。
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第一节 概述
三、组成及工作原理 MRI设备的根本构造,主要由主磁体、梯度系统、
射频系统、计算机系统和其他辅助设备等组成。 目前MRI设备已普遍提供符合DICOM 3.0标准的 输出接口,可方便连接到PACS中。
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第一节 概述
❖ 三、组成及工作原理
MR 设备构造框图
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第一节 概述
MRI设备一般把主磁体做成圆柱形或矩形腔体,里面不 仅可以安装主磁体的线圈,还可以安装梯度线圈和全身 的RF发射线圈以及接收线圈。 梯度发生器产生一定开关形状的梯度电流,经放大后由 驱动电路送至梯度线圈产生所需的梯度磁场,以实现MR 信号的空间编码。 RF发射器包括频率合成器、RF形成、放大和功放,产 生所需要的RF脉冲电流,送至RF发射线圈。
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第一节 概述
1974年,英国科学家曼斯菲尔德〔Peter Mansfield〕 研究出脉冲梯度法选择成像断层的方法; 1974年英国诺丁汉大学的欣肖〔W.S. Hinshaw〕提出 的敏感点成像方法〔sensitive point〕; 1975年瑞士苏黎世的库玛〔A. Kumar〕、韦特〔 D.Wetti〕和恩斯特〔R. R. Ernst〕等三人报道的快速 傅立叶成像法; 1977年鲍托姆雷〔P. A. Bootomley〕在敏感点成像技 术的根底上提出了多敏感点成像法;
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第一节 概述
二、特点 MRI设备与其他影像设备相比较具有以下优点: 1.无电离辐射危害 。 2.多参数成像,可提供丰富的诊断信息 。 3.高比照度成像 在所有医学影像技术中,MRI的软 组织比照分辨力最高。 4.MRI设备具有任意方向断层的能力 MRI设备可获 得横断、冠状断、矢状断和不同角度的斜断面图像。
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第二节 主磁体系统
2. 磁场均匀性 主磁体在其工作孔径内产生匀强磁 场B0。为对病人进展空间定位,在B0之上还需叠 加梯度磁场△B 。 单个体素上的△B必须大于其磁场偏差,否那么将 会扭曲定位信号,降低成像质量。 磁场的偏差越大,表示均匀性越差,图像质量也会 越低。
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第二节 主磁体系统
磁场均匀性〔magnetic field homogeneity〕是指在 特定容积限度内磁场的同一性,即穿过单位面积的磁 力线是否一样。这里的特定容积通常取一定直径的球 形空间,以DSV表示〔diameter of spherical volume,DSV),如10cm DSV, 40cm DSV。在 MRI设备中,均匀性是以主磁场的10作为一个偏差单 位定量表示的,习惯上这样的偏差单位称为ppm〔 part per million〕。
超高磁场MRI设备开展十分迅速, 3T全身MRI设备已用于临床,9.4T MRI设备样机已研制成功。
7T Siemens MR
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第一节 概述
低场强MRI设备,不管是永磁 型、常导型或超导型都已采用 开放型;中场强开放式MRI设 备也已应用。
性能大幅度提高,图像质量、 成像功能也有很大改善,成像 时间亦有所缩短,且病人舒适 、减少了幽闭恐惧感,又便于 操作和检查,而且还便于介入 治疗。
一、主磁体的性能指标 二、永磁型磁体 三、超导型磁体 四、匀场技术 五、磁屏蔽
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第二节 主磁体系统
主磁体是MRI设备最重要、本钱最高的部件。 作用是产生一个均匀的静磁场,使处于该磁场中的 人体内氢原子核被磁化而形成磁化强度矢量。当磁 化强度矢量受到满足MR条件的RF交变磁场鼓励时 ,即发出MR信号。
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第一节 概述
在图像重建方面,非笛卡儿的重建、不完整数据的 采集、与并行成像技术有关的重建方法都是当前十 分活泼的领域。 并行成像技术,又称为灵敏度编码技术〔 sensitivity encoding technique,SENSE〕或阵 列转换处理器技术〔array spatial sensitivity encoding technique,ASSET〕,是一个重大的 技术突破,能大幅度缩短MRI扫描时间。
示心 脏和血管构造 采用MRI技术可以测 定血流,其原理为流体的时飞〔 time of flight,TOF〕效应和相位 比照〔phase contrast,PC〕敏感 性〔不需注射比照剂〕。
6.无骨伪影干扰,后颅凹病变清晰 可辨。
7.可进展功能、组织化学和生物化 学方面的研究 。
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第二节 主磁体系统
均匀性标准的规定还与所取测量空间的大小有关。一 般来说,整个孔径范围为50ppm; 与磁体中心同心的、直径为40cm和50cm的球体内分 别是510ppm和10ppm; 被测标本区每立方厘米的空间应小于0.01 ppm。 在测量空间一定的情况下,磁场均匀性还可用另外一 种方法表示,即给出磁场强度的ppm值在给定空间的 变化范围,这叫做绝对值表示法。
小组同时独立发现的。
1983〕
Bloch和Purcell共同获得了
1952年的诺贝尔物理学奖。
Edward Mills Purcell 〔1912-
1997〕
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第一节 概述
MR的根本原理是: 当处于磁场中的物质受到射频〔Radio Frequency ,RF〕电磁波的鼓励时,如果RF电磁波的频率与 磁场强度的关系满足拉莫尔方程,那么组成物质的 一些原子核会发生共振,即所谓的MR现象。 原子核吸收了RF电磁波的能量,当RF电磁波停顿 鼓励时,吸收了能量的原子核又会把这局部能量释 放出来,即发射MR信号。
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第一节 概述
1972年,美国纽约州立大学 的劳特伯〔Paul Lauterbur 〕指出用MR信号完全可以重 建图像 1973年劳特伯采用三个线性 梯度磁场选择性地激发样品, 使之得到所需的成像层面。
Lauterbur〔 1929~〕
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第一节 概述
在成像方法方面,除了劳特伯的组合层析法和达马迪 安的FONAR法以外,还出现了许多新方法,大大丰 富了MRI理论。
也会发生变化,这就是常说的磁场漂移。 磁场稳定度是指单位时间磁场的变化率,短期稳定度 要在几个ppm/h之内,长期稳定度要在10ppm/h 之内。
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第二节 主磁体系统
4.磁体有效孔径 磁体有效孔径是指梯度线圈、匀 场线圈、射频体线圈、衬垫、内护板、隔音腔和外 壳等部件在磁体检查孔道安装完毕,所剩空间的有 效内径。对于全身MRI设备,一般来说其有效孔径 尺寸必须至少到达60cm。
永磁体 40
第二节 主磁体系统
2.性能 永磁体的造价低,场强可达0.35T,能产 生优质图像,耗能低,运行维护费用低,从最初100 吨减少到现在的3~5吨。 永磁体的缺点是磁场强度较低,磁场的均匀性欠佳 ,环境温度的变化将导致设备的稳定性变差,不能 满足临床波谱研究的需要。
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