梯度磁场系统 ppt课件

临床应用型1.5TMRI 设备的常规梯度场强已普遍达到30mT/m 以上， 切换率达120mT/(m·s) 以上。
图16-13 为梯度场切换率示意图。
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梯度场的变化可用梯形来表示，梯形中只有中间的矩形部分才是 有效的，矩形部分表示梯度场已经达到预定值并持续存在。
梯形的左腰表示梯度线圈通电后梯度场强逐渐增高、直至预定值， 用t 表示梯度场增高到预定值所需的时间。
梯度磁场系统
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一、梯度场
1、梯度场的作用：由拉莫尔方程可知，质子的共振频率
ω0=γB0，可见改变B0就可改变ω0。
也就是说，如果能使扫描平面上每一点具有不同的ω0，人体不同部分 受激发的原子核，将在不同频率下共振。
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在梯度场预定值一定的情况下，上升时间越短，即梯度的斜率越大， 系统的性能就越好。
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（1）梯度场强度：指梯度场能够达到的最大值。
在线圈一定时，梯度场的强度由梯度电流所决定，而梯度电流又受 梯度放大器的功率限制。梯度场越强，就可采用越薄的扫描层厚， 体素就越小，影像的空间分辨率就越高。
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（5）梯度场线性
它是衡量梯度场动态地、依次平稳递增性能的指标。线性越好， 表明梯度场越精确，空间定位、选层、翻转激发也就越精确， 图像的质量就越好。
梯度场的非线性一般不能超过2% 。
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（6）有效容积：又叫梯度场的均匀容积，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，这个区域常位于磁体中 心，并与主磁场的有效容积同心。
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（4） 梯度上升时间：指梯形左腰的斜率。
斜率越大，即切换率越高，梯度场爬坡越快，所需的爬升时间(即 梯度上升时间〉越短。
梯度变化快，开启时间就短。梯度上升快，就可以进一步提高扫 描速度。
需要指出的是由于梯度磁场的剧烈变化会对人体造成一定的影响， 特别是引起周围神经刺激，因此梯度磁场场强和切换率不是越高 越好，是有一定限制的。
任意斜面的层面定位需要两个以上梯度的共同作用，它们的协同由梯 度控制器和扫描软件来完成。三个梯度的时序与所使用的成像方法和 扫描序列有关。
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3、梯度场的波形
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随着时间的推移，梯度场成比例地上升或下降，且只有在扫描周期
才出现。
梯度到达预定值后，需持续一段时间才开始下降． △Ｂmax为梯度场 的预定值，t0和t1分别为梯度开始上升和 到达预定值的时间，t2和t3 分别为梯度关闭和恢复至零值的时间。
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（3） 梯度场切换率z：是指单位时间及单位长度内的梯度磁场强度变 化量，常用每秒每米长度内磁场强度变化的毫特斯拉量来表示。
切换率越高表明梯度磁场变化越快，即梯度线圈通电后梯度磁场达 到预定值所需要时间(梯度上升时间)越短。如切换率为150mT/(m·S)
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（2）射频脉冲的频率：
设成像层面位于z1处，层面厚度为Δz，则所需的选层激发脉冲应满足 下述条件：
ωz1=γ（B+z1Gz）
Δω=γΔz Gz
其中，ωz1为射频脉冲的中心频率；Δω为其带宽。用满足此条件的RF 脉冲激发时，便可实现选择性激励。层面之外的其他组织不满足共振 条件，也就得不到激发。
Gx、Gy和Gz分别由互相垂直的三组梯度线圈产生，其中每个线圈 的工作特性和激励电路完全相同。
扫描时，它们所产生的梯度场ΔB与B0叠加后共同作用于相关的体素。
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2、三个梯度的作用：
三个梯度的性能是完全相同的；每次扫描均需三个梯度的共同作用； 每个梯度均可作为选层梯度、频率编码梯度和相位编码梯度，这取决 于层面所在的位置（频率编码和相位编码的方向由操作者指定）。
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二、磁共振成像的空间定位
1）轴向梯度磁场：梯度磁场自 上向下变化，从而明确上下关 系。
2）矢向梯度磁场：梯度磁场自 后向前变化，从而明确前后关 系；
3）横向梯度磁场：梯度磁场自
右向左变化，从而明确左右关
系；
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1．层面选择
（1）层面选择方法： 以横轴位成像为例，讨论层面的选择方法，以Gz 作为选层梯度。
层面的选择应用选择性激励（selective excitation）的原理。
选择性激励是用一个有限频宽（窄带）的射频脉冲仅对共振频率在该 频带范围的质子进行共振激发的技术。
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层面选择
在z向施加梯度后，沿z轴各层面上质子的进动频率可表示为：
ωz=γ（B0+zGz）
即垂直于z轴的所有层面均有不同的共振频率，而对每个层面（z坐标一定） 来说，层面内所有质子的共振频率均相同。这种具有相同共振频率的层 面称为等自旋面。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• 太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
梯度的叠加
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MRI设备在x，y，z三个坐标方向均使用梯度磁场，它们分别称为Gx 梯度、Gy梯度和Gz梯度。
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（2）梯度场强:是指单位长度内磁场强度的差别，通常用每米长度内磁 场强度差别的毫特斯拉量来表示。
有效梯度场两端的磁场强度差值除以梯度场施加方向上有效梯度场 的范围(长度)即表示梯度场强，即:
梯度场强(mT/m)= 梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度（如： 40mT/m）
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图16-12 为梯度场强示意图，条状虚线表示均匀的主磁场，斜线 表示线性梯度场;两条线相交处为梯度场中点，该点梯度场强为零， 不引起主磁场强度发生变化，虚线下方的斜线部分表示反向梯度 场，造成主磁场强度呈线性降低;虚线上方的斜线部分为正向梯度 场，造成主磁场强度呈线性增高。
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（3）频带与层厚的关系：
脉宽为τ的方波所对应的频带为ω0±
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即方波的频带与脉宽τ成反比：方波越窄，其频带越宽；方波越宽 ，其频
带越窄。
f(t)
1
F（ω）
0
t
(a) 方波函数 f （t）