第六章 磁共振呈现设备(第四节)

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医学影像设备学第6章-磁共振成像设备经典

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。

第六章 磁共振呈现设备(第六节)

第六章  磁共振呈现设备(第六节)

第六节 磁共振成像设备质量保证
梯度伪影的原因: ① 梯度场的非线性引起几何 结构失真。梯度强度和线性 关系失真越厉害,所成像的 几何结构失真也越厉害。
涡流导致梯度非线性
第六节 磁共振成像设备质量保证
② 梯度系统控制电路故障,可能导致某个轴直流偏置 增大,或梯度切换不良,造成伪影。
③ 梯度线圈的工作在交变的大电流状态,工作时梯度 场快速变化所产生的力,使梯度线圈发生强烈的机械 振动,给图像带来伪影。
FOV不变,矩阵越大则体素越小,空间分辨率越高 ;矩阵不变,FOV越大则体素越大,空间分辨率越 低。 空间分辨率还与相位、频率编码有关的梯度场升降 幅度变化有关。
第六节 磁共振成像设备质量保证
2.线性度 图像的线性度是称为几何畸变,是描述MR 图像几何变形程度的指标。用图像中两点的距离与被 测物体相应两点实际尺寸相比较,计算线性度。一般 用畸变百分率表示,即:
医学影像设备学 第五章 磁共振成像设备
第六节 核磁共振质量保证
上海理工大学
姚旭峰
目录
一、MRI设备质量保证主要参数 二、磁共振成像设备性检测模体
三、磁共振成像伪影
第六节 磁共振成像设备质量保证
MRI设备质量保证指整个系统的质量体系,包括主体 设备质量、操作技术、周围配套设备的质量状况等。 对设备实施质量保证的目的是使诊断准确及时,减少 病人在受检过程中的危险、不适感和降低诊治过程中 的消费,提高医院的诊治效率。 用于质量保证的测量通常是对试验物体如模模体拟进 行的。
半高宽可以用Hz为单位,也可以用ppm为单位,二 者的关系为
FWHM(ppm)=
FWHM
42.576 B 0
Hz
第六节 磁共振成像设备质量保证

磁共振成像设备 ppt课件

磁共振成像设备  ppt课件

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•1978年 英国取得了第一幅人体头部的磁共振图像;
•1980年 第一副人体胸腹部MR图像产生 ,磁共振设备商品化。
•1982年底 全世界有2000名病例接受MRI检查; •1984年 美国FDA批准核磁共振使用于临床; •1986年 中国成立安科公司; •1998年 世界磁共振成像年;
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主要MRI厂家
国际:


国内:

PHILIPS
G.E
东大阿尔派(沈阳)
安科(深圳) 麦迪特(深圳) 鑫高益(宁波) 万东(北京)
SIEMENS
HITACHI MARCONI ( 原PICHER)
威达(广东) TOSHIBA 在磁共振方面,广东威达公司可能不大为人所知,但据行业
滞度、弹性等
•软件方面:开发新的脉冲序列
硬件方面:高温超导材料研究、4K技术、高灵敏线圈研发等
•应用技术方面:血管造影技术、心脏电影、介入MRI治疗、
增强剂技术等
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发展热点:
fMRI:功能磁共振成像,主要指脑功能磁共 振成像 MRS:磁共振波谱分析,化学位移、核磁矩、 元素确定、体内化学成分分析 新的成像核素的开发,如31P 专用小型磁共振的开发,如关节磁共振 站立式磁共振(STAND-UP MRI)
US
实时
与成像层数有 放 射 性 核 素 与层数有关 , 关 药 物 或 加 速 致冷耗费 器的耗费 更新新系统 更新软件 更新软件或 开发高灵敏 线圈 心脏起搏 器、铁磁性 植入者 更新软 件或开 发探头 空气组 织部位
妊娠病人受限
核素药课件
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第6章医学磁共振成像(MRI)设备与应用

第6章医学磁共振成像(MRI)设备与应用

(1)永久磁体
永久磁体是由永久磁铁(如铁氧体或铷铁)的磁 砖拼砌而成。它的结构主要有两种,即环型和轭 型。
优点是:造价低,场强可以达到0.3T,能产生优 质图像,需要功率极小,维护费用低,可装在一 个相对小的房间里。
缺点是:磁场强度较低,磁场的均匀度和强度欠 稳定,易受外界因素的影响(尤其是温度),不 能满足临床波谱研究的需要。
临床上磁共振成像要求磁场强度在0.05~3T范围内。一般将 ≤0.3T称为低场,0.3T~1.0T称为中场,>1.0T称为高场。磁 场强度越高,信噪比越高,图像质量越好。但磁场强度过高也 带来一些不利的因素。
为了获得不同场强的磁体,生产厂商制造出了不同类型的磁 体,常见的磁体有永久磁体、常导磁体和超导磁体。
组成:主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显 示器(主诊断台)、辅助图像显示器(辅诊断台或工作站)、 图像硬拷贝输出设备(多幅相机、激光相机)、网络适配器、 测量系统的接口部件等。主图像显示器又是控制台的一部分, 用于监视扫描和机器的运行状况。
(2)主计算机系统中运行的软件整个MRI系统从物理的观点来看可分为用户层、计算
理学或医学)内获得了六次诺贝尔奖。
6.1.2 MRI影像设备功能
现代磁共振成像系统大体结构都很相似,基本上由四个系统组成:即磁 体系统、梯度磁场系统、射频系统和计算机系统。
梯度 控制
梯度 驱动
磁体 梯度线圈
射频 线圈
接受 通道
发射 通道
脉冲程序
显示器
计算机
存储器
1.磁体系统 磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件,是磁 共振系统中最强大的磁场,平时我们评论磁共振设备的大小就 是指静磁场的场强数值,单位用特斯拉(Tesla,简称T)或高 斯(Gauss)表示,1T=1万高斯。

第六章-磁共振成像设备

第六章-磁共振成像设备

第六章磁共振成像设备 (1)第一节磁共振成像原理 (1)一、磁共振成像基本原理 (1)二、磁共振成像脉冲序列 (5)第二节磁共振成像系统 (8)第三节磁共振成像的临床应用 (13)第六章磁共振成像设备磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场发生共振而产生影像的一种成像技术。

MRI是随着计算机技术的飞速发展以及在X线CT的临床应用基础上发展起来的一种医学数字成像技术,既能显示人体形态学结构,又能显示原子核水平上的生化信息,还能显示某些器官的功能状态,以及无辐射等诸多优点,已越来越广泛的应用于临床各系统的检查诊疗中。

随着MRI技术的不断改进,其功能日趋完善,应用范围不断拓宽,是当今医学影像学领域发展最快、最有潜力的一种成像技术。

第一节磁共振成像原理一、磁共振成像基本原理1.核磁共振现象微观领域中的核子都有自旋的特性。

核子的自旋产生小磁矩,类似于小磁棒。

质子数或中子数至少有一个为奇数的大量原子核可在静磁场中体现出宏观磁化来,其磁化矢量与静磁场同向。

而每单个原子核在静磁场中做着不停的进动运动(一方面不断自旋,同时以静磁场为轴做圆周运动),进动频率(Precession Frequency)(即质子每秒进动的次数)为ω0=γB0,γ为原子核的旋磁比(对于每一种原子核,γ是一个常数且各不相同,如氢质子γ值为42.5MHz/T),B0为静磁场的场强大小。

人体含有占比重70%以上的水,又由于氢质子磁矩不为零,这些水中的氢质子是磁共振信号的主要来源,其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子。

对静磁场中的质子群沿着垂直于静磁场的方向施加某一特定频率的电磁波——其频率在声波范围内,故称为射频(Radio Frequency,RF)——原来的宏观磁化就会以射频场为轴发生偏转(章动),其偏转角度取决于射频场的施加时间、射频强度和射频波形。

当然,一个关键条件是:射频的频率必须与静磁场中的质子的进动频率一致。

第4节 MRI设备的主要物理部件和使用

第4节 MRI设备的主要物理部件和使用

第4节 MRI设备的主要物理部件和使用磁体、梯度场线圈和射频线圈是MR成像设备的重要物理部件。

它们的主要技术性能参数是磁感应强度、磁场均匀度、磁场稳定性、边缘场的空间范围、梯度场的磁感应强度和线性度、射频线圈的灵敏度等。

成像系统的主要用户功能是数据采集、影像显示和影像分析等。

磁共振成像设备有以下基本组成部分:①产生磁场的磁体和磁体电源;②梯度场线圈和梯度场电源;③射频发射/接收机;④系统控制和数据处理计算机;⑤成像操作和影像分析工作台;⑥活动检查床。

这些部分之间通过控制线和数据线及接口电路联接起来组成完整的设备。

这里着重讨论对磁共振成像和影像质量有决定性作用的物理部件,介绍它们的工作原理、特性和技术指标。

这些物理部件包括产生磁场的磁体、产生梯度场的梯度场线圈、用于射频发射和信号接收的射频线圈。

另外,MR成像设备必须有为用户提供的软件程序。

用户通过操作系统的终端利用这些程序,根据需要进行影像采集、影像显示和影像分析。

一、磁体1.磁体的性能参数产生磁场的磁体是MR成像系统的核心。

磁场的主要技术指标是磁感应强度、磁场均匀度、磁场的时间稳定性和边缘场的空间范围等,它们对影像质量有重要影响。

(1)磁场磁感应强度MRI所用的磁场磁感应强度从0.02T到4T,范围相当宽。

因为生物组织中含有大量质子,而且,质子的旋磁比大,所以,即使磁感应强度很低的磁场也能实现质子磁共振成像。

但是,磁感应强度越高,组织的磁化程度越大,产生的磁共振信号越强。

在一定范围内,磁感应强度越高,影像的信噪比越大,因信噪比近似与磁感应强度成线性关系。

磁共振频谱分析和化学位移成像要求的频谱分辨率很高,只能用磁感应强度很高的系统进行。

高磁场也有不利因素,主要是在高磁场条件下,射频频率高,人体对射频能量的吸收增加,射频对人体的穿透能力减小,同时因水和脂肪之间不同的化学位移引起的伪影的影响也不可忽略。

磁共振成像用的磁体有永久磁体、常导磁体和超导磁体3种。

第六章 磁共振成像(第一节至第二节)

第六章  磁共振成像(第一节至第二节)
医学影像物理学 第六章 磁共振成像
主编:南京医科大学 编者 海 南 医学院 华北理工大学 吴小玲 许建梅 侯淑莲
第六章 磁共振成像
2003年诺贝尔医学或生理学奖获得者
美国科学家保罗·劳特伯
英国科学家彼德·曼斯菲尔德
第六章 磁共振成像
核磁共振成像是利用原子核在强磁场内发生共振产生 的信号经图像重建的成像技术。
M x ' y ' M0eTE /T2
T2弛豫及T2*弛豫
三、自旋回波序列与加权图像
3.自旋回波信号的幅值 除第一个周期外,其它周期开始时的纵向磁化矢量均为 Mz,TE时刻的横向磁化矢量为 M x ' y ' M zeT /T Mz是在前一个脉冲周期结束时恢复的纵向磁化矢量。 当 TR>>TE时,可以证明纵向磁化矢量
T1WI
T2WI 加权图像
PDWI
第一节 磁共振信号与加权图像
一、FID信号加权与图像对比度形成 二、自由感应衰减类序列
三、自旋回波序列与加权图像
四、反转恢复序列与加权图像
一、FID信号加权与图像对比度形成 静磁场均匀时,自由感应衰减信号(FID)的衰减 速度反应了样品自旋-自旋相互作用的时间常数T2 ;但通常静磁场是不均匀的,自旋-自旋相互作用 与磁场的不均匀性共同作用,使FID信号的衰减更 快,用时间常数T2*来描述。
TE长
TE合适
合适的TE保证合适的对比度
TE短
三、自旋回波序列与加Hale Waihona Puke 图像4. SE序列的加权图像
(3)质子密度加权图像(PDWI) : 抑制T1差异对信
B0 1T 时约2000~2500ms );抑 号的影响,选择长 TR ( T1 ,

放射医学技术医学影像设备知识磁共振MR成像设备

放射医学技术医学影像设备知识磁共振MR成像设备

放射医学技术医学影像设备知识磁共振MR成像设备一、MRI设备的分类和发展(一)MRI设备的分类1.按磁体类型分类可分为永磁型MRI设备、常导型MRI 设备、超导型MRI设备、以及混合型MRI设备。

2.按磁体产生静磁场的磁场强度大小分类可分为低场(0.1~0.5T)MRI设备、中场(0.6~1T)MRI设备、高场(1.5~2T)MRI设备、以及超高场(3T及以上)MRI设备。

(二)MRI设备的发展主磁体的发展趋势是低磁场强度的开放和高磁场强度的性能改善。

低磁场强度永磁开放型MRI设备的磁场强度已达0.4T,其结构为单柱型或双柱非对称型。

开放式MRI设备的优点是可消除病人的幽闭恐惧症。

超导型MRI设备的磁场强度已由传统的1.5T 发展到3~4T,并有发展到7~8T的趋势。

超导型MRI设备的液氦消耗量已大幅度下降。

随着材料科学的进一步发展,将来可能出现高温超导磁体。

二、MRI设备的构成及其功能MRI设备由磁体系统、梯度系统、射频系统、信号采集和图像重建系统、主控计算机系统及辅助保障系统构成。

(一)磁体系统磁体的基本功能是为MRI设备提供满足特定要求的静磁场。

磁体系统除了磁体之外,还包括匀场线圈、梯度线圈及射频发射和接收体线圈(又称为内置体线圈)等组件。

1.永磁型磁体永磁型磁体的磁性材料主要有铝镍钴、铁氧体和稀土钴三种类型。

其磁体一般由多块永磁材料堆积或拼接而成,磁铁块的排布既要满足构成一定成像空间的要求,又要使其磁场均匀性尽可能高。

永磁体的磁场强度一般不超过0.45T。

永磁型磁体对温度变化非常敏感,这使其磁场稳定性变差。

因此,需要恒温恒湿空调系统将磁体间内的温度或磁体本身的温度变化严格控制在±1℃之内。

永磁型MRI设备以其优异的开放性能、低造价、低运行成本、整机故障率低、磁场发散少、对周围环境影响小、检查舒适等特点,应用于磁共振介入治疗和磁共振导引的介入手术中。

2.常导型磁体常导型磁体是用线圈中的恒定电流来产生MRI设备中的静磁场,其磁场强度与导体中的电流强度、导线形状和磁介质性质有关。

磁共振成像设备介绍

磁共振成像设备介绍
03
磁共振成像设备的发展趋势:从传统的磁共振成像设备,发展到功能磁共振成像设备,再到分子磁共振成像设备。
04
设备更新
设备从单线圈发展到多线圈
设备从二维成像发展到三维成像
设备从静态成像发展到动态成像
设备从常规成像发展到功能成像
设备从人工操作发展到自动化操作
磁共振成像设备从低场强发展到高场强
02
01
03
02
降低噪声:通过优化图像处理算法,降低图像噪声,提高图像质量
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提高设备稳定性:通过优化设备设计和制造工艺,提高设备的稳定性和可靠性
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降低设备成本:通过优化设备设计和生产工艺,降低设备成本,提高设备的普及率
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提高患者舒适度:通过优化设备设计和操作流程,提高患者的舒适度和检查体验
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谢谢
科研领域
生物医学研究:研究人体生理、病理、药理等
材料科学:研究新材料的性能、结构、制备等
02
化学研究:研究化学反应、分子结构、合成方法等
物理学研究:研究磁共振现象、成像原理、信号处理等
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其他应用
材料科学:用于研究材料的结构和性能
生物医学:用于研究人体组织和器官的结构和功能
地质学:用于研究地球内部结构和矿产资源
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磁共振成像设备的优缺点
优点
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高分辨率:能够清晰地显示组织和器官的细节
02
多参数成像:可以同时获得多种参数信息,如T1、T2、PD等
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无辐射:磁共振成像设备不使用辐射,对人体无伤害
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多方位成像:可以获取任意方向的图像,便于诊断和手术规划
缺点
01
成像时间长:磁共振成像设备成像时间较长,需要患者保持静止状态

最全的医学成像原理磁共振成像PPT课件

最全的医学成像原理磁共振成像PPT课件
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• (三)横向驰豫 • 1.横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后,自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动,其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中,每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • (三)横向驰豫 • 1.横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后,自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动,其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中, 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2.横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后,在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫,呈指数衰减曲线形式,如下图所示。
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• T2驰豫过程符合: • 式中:MXY(t)为t 时刻的横向磁化矢量值,M0为平衡态的磁化矢量值,t 为
驰豫时间,T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t=T2时,MXY=M0e-1=37% M0,即MXY 衰减至最大值的37%时所
• 1.空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比,MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2.成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3.禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4.不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定,所以不能
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二、自旋质子弛豫
• (一)驰豫的概念 • 驰豫(relaxation):是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 (平衡态)的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程:①纵向驰豫 (longitudinal relaxation);②横 向驰豫(transverse relaxation)

磁共振成像设备课件

磁共振成像设备课件
辐射防护措施
为确保辐射安全,应采取一系列措施,如设置电磁屏蔽室、提供 专业防护服等。
安全监测与评估
定期对磁共振成像设备的电磁辐射进行监测和评估,确保符合相 关安全标准。
05
磁共振成像设备的未来 发展与挑战
技术创新与突破
更高分辨率成像
通过改进磁场强度和优化信号处理技术,实现更高分辨率的磁共振 成像,从而提高诊断准确性和细节显示。
射频脉冲
特定频率的射频脉冲能够 激发氢原子核产生共振。
信号检测与处理
检测共振信号并进行处理 ,最终形成可用于诊断的 图像。
磁共振成像技术的发展历程
01
02
03
04
1970年代
磁共振现象被发现。
1980年代
第一台商用磁共振成像设备问 世。
1990年代
快速成像技术的发展提高了成 像速度和分辨率。
21世纪
磁场强度
磁场强度决定了成像质量,常见的磁 场强度有0.5T、1.5T和3.0T等。
射频系统
发射器
产生高频磁场和射频脉冲,激发 人体内的氢原子核。
接收器
接收来自人体内的信号,并将其 传输给计算机系统进行处理。
射频线圈
选择特定部位进行成像,通常有 头线圈、胸线圈和腹部线圈等。
梯度系统
梯度磁场
在成像区域内产生不均匀的磁场 ,以实现空间定位。
磁共振成像设备在运行过程中会产生大量热量,如不及时 散热,可能导致设备故障或损坏。
环境温度与湿度的控制
为确保设备正常运行和受检者的舒适度,应保持适宜的环 境温度和湿度。
定期维护与检查
定期对磁共振成像设备进行维护和检查,确保散热系统正 常运行,及时发现并解决潜在的热量问题。

磁共振成像设备(课堂PPT)

磁共振成像设备(课堂PPT)

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• 美国伊利诺大学的物理学家,1988年和达 马迪安一起获里根颁赠的国家技术勋章。
• 1973年,Lauterbur改良了频谱仪,在磁场内形 成线性变化的梯度,提供空间编码信号。首次进 行了不均匀物体(两试管水)的磁共振成像。
• Magnetic resonance imaging was first demonstrated on small test tube samples that same year by Paul Lauterbur
1
本章学习提示(direction)
• [目的要求] • 了解磁共振现象及其发展过程与未来技术的进展趋势 • 掌握磁共振的物理原理及空间定位的主要基本原理 • 掌握磁共振设备的主要构成部件及其成像工作原理 • 掌握磁共振各部件的性能参数对成像质量的影响 • 掌握磁共振各成像参数的优化原则和提高磁共振检查
• In 1971 Raymond Damadian showed that the nuclear magnetic relaxation times of tissues and tumors differed, thus motivating scientists to consider magnetic resonance for the detection of disease.
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引言
• 磁共振原理最初主要用于测量物质的物 理和化学特性,确定分子结构,进行生 化和代谢过程的研究。
• 目前,磁共振成像以其丰富的影像信息、 任意的几何参数、灵活的技术参数来满 足不同的诊断需要而成为重要的影像检 查手段。
6
先驱者
• 1905年,爱因斯坦的质能联系定律 (E=mc2 )说明了质量和能量的同一性。

磁共振成像设备介绍

磁共振成像设备介绍

磁共振成像设备介绍1. 概述磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种利用磁共振现象对人体或物体进行成像的无创检查技术。

它能够提供高对比度、高分辨率的图像,对于诊断疾病和观察生理过程具有重要价值。

磁共振成像设备是实现MRI检查的关键设备,下面将对其进行详细介绍。

2. 磁共振成像设备的组成磁共振成像设备主要由以下几个部分组成:2.1. 主磁体主磁体是磁共振成像设备的核心部件之一,它产生强大的静态磁场,用于对采集的信号进行定向和扩散。

主磁体通常采用超导磁体或永磁体。

超导磁体利用超导材料在极低温下产生极强的磁场,能够提供更稳定和均匀的磁场质量。

永磁体则是通过特殊磁材制造的,相对于超导磁体具有较低的成本和更小的体积。

2.2. 梯度线圈梯度线圈用于在磁共振成像过程中产生梯度磁场,通过改变梯度磁场的方向和强度,可以对磁共振信号进行空间编码,从而实现对物体内部结构的定位和分辨。

2.3. RF线圈RF线圈是用于向被检体中输入射频信号以及接收磁共振信号的设备。

它是磁共振成像设备的重要组成部分,能够产生高频的交变电磁场,激发被检体内部的磁共振信号。

2.4. 接收器接收器用于接收从被检体中采集到的磁共振信号,并将其转换为电信号进一步处理。

接收器通常包括信号放大器、滤波器、模数转换器等。

2.5. 控制与处理系统控制与处理系统负责操纵磁共振成像设备的各部分,并对采集到的信号进行处理和重建。

它通常由计算机和相应的软件组成,能够实现图像采集、重建和显示。

3. 磁共振成像设备的工作原理磁共振成像设备的工作原理是基于核磁共振现象。

当被检体置于强磁场中时,其中的原子核会受到磁场的影响,处于不同的能级。

通过向被检体中输入射频脉冲,可以使原子核从低能级跃迁至高能级。

当射频脉冲结束后,原子核会返回到低能级,并释放出能量。

这些能量以磁共振信号的形式被接收器采集,并由控制与处理系统转化为图像。

4. 磁共振成像设备的应用磁共振成像设备广泛应用于医学领域,主要用于以下方面:4.1. 诊断疾病磁共振成像设备能够提供高对比度和高分辨率的图像,可用于检测和诊断各种疾病,如脑卒中、肿瘤、心血管病等。

磁共振成像设备-1

磁共振成像设备-1
阻特性在很小的截面上通过大电流产生强磁 场。高场强、高稳定性、高均匀性、不消耗 电能及容易达到所需孔径。制造复杂、昂贵 及低温保障。
2. 超导性及超导材料
超导性(superconductivity)指在低温下某些导体 没有电阻,导电性超过常温下的优良导体现象。 超导体(superconductor)具有超导性的物质,超 导体出现超导性的最高温度叫临界温度,通常超导 材料的临界温度非常低,在液氦温区(4K),如水 银的临界温度为4K,锡的临界温度为3.7K,铌钛合 金的临界温度为9.2K左右。
80年代MR成像进入临床应用。
引导磁共振成像发展的大事件
1930s,爱西多.艾沙克.拉比(Isidor Isaac Rabi)应用锂电子 束通过磁场,然后用无线电波轰击该电子束从而发展了分子 束磁共振,
1940s,各自独立证实了被称为“浓缩物体中核磁共振 {NMR}的现象”,1952年获诺贝尔物理学奖“以表彰他们 对于核磁精密测量新方法的发展及有关的发现”
超导磁体所用的超导材料主要是铌钛(铌占 44%~50%)合金与铜的多丝复合线, 工作温度为4.2K(-269℃),即一个大气压下液 氦的温度; 临界电流密度为3*103A/mm2 ; 临界磁场为10T。
超导磁体场强大小
B 主磁场强度: B 0KI,
I为电流;K为线圈匝数。
Nb3Ti 铌钛合金
5.磁场的逸散度
强大的主磁体周围所形成的逸散磁场,会对 附近的铁磁性物体产生很强的吸引力,使人体健 康或医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和 破坏。
5高斯场范围
主磁体的种类及特点
(一)永磁型
永磁型磁体(permanent magnet)是最早应用 于MRI全身成像的磁体。用于构造这种磁体的永 磁材料主要有:
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第四节 射频系统
高频的鸟笼式线圈, 其电容平均分布于 两端的圆环,直导 体只有电感,如图 所示。
第四节 射频系统
(二)发射通道
发射通道具有形成RF脉冲形状、对脉冲进行衰减控 制、脉冲功率放大和监视等几个功能。 1. 频率合成器
发射部分需要一路中频信号和一路同中频进行混频 的信号; 接收部分需要用到两路具有90度相位差的中频信号 和用以混频的一路RF信号;
第四节 射频系统
目前使用的第四代相控阵线圈,称为一体化全景相 控阵线圈。 它是组合式阵列线圈,可进行线圈与线圈间的任意 组合。 可将多组线圈一起固定于病人身上,利用软件操作 ,实现线圈的不同组合和拆分,完成不同部位的检 查。
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(二) 接收通道
接收线圈的MR信号所产生的感生电流微弱,必须 经过接收通道放大、混频、滤波、检波、A/D转换 等处理后才能送到计算机。
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(二)发射通道
3.发射调制器 MRI 采用 脉冲形式的RF磁场,故对 RF信号的输出必须采用开关 控制。
为了激发一定频带的原子核 或者一个小空间区域的原子 核,还需对RF信号进行幅度 调制。
双平衡混合器
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(二)发射通道
4.功率放大级 发射调制器输出的RF脉冲信号必须 经功率放大,获得足够大的功率以后,才能馈送到 发射线圈以产生RF磁场。
接收RF信号部分由接收线圈和接收通道组成。 接收通道由低噪声放大器、衰减器、滤波器、相位 检测器、低通滤波器、A/D转换器等构成。
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一、射频线圈的种类
用于建立RF场的RF线圈叫发射线圈,用于检测MR 信号的RF线圈叫接收线圈。 MR成像用的发射/接收线圈相当于广播、电视用 的发射/接收天线。
最简单的发射线圈由单个圆形线圈组成。其分布:
B1 ( y ) 0 r2 2( r y )
2 2 3 2
式中y为场强所在点到线圈平面的距离。场强B1沿 轴方向随与线圈平面的距离y的增加而降低。
第四节 射频系统
线圈应尽可能产生均匀的RF磁场, 与躯干同轴安放的螺线管线圈仅限 于轭形永磁体。
脊柱表明线圈
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三、接收线圈与接收通道
四单元线性脊柱相控阵线圈,它由四个矩形线圈并 排、相邻线圈部分地重叠组成。
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三、接收线圈与接收通道 表面线圈只是在一定的视野(field of view,FOV )和体表下一定深度范围内有较高的SNR,如表面线 圈排列组合成一个相控阵线圈,则可以在足够大的视 野和深度范围内达到高SNR。
直径与人体大小一致的螺线管线圈 的MR频率相对偏低<10MHz。
对于高频轴向磁场超导磁体,有必 要找到一种能产生均匀磁场的柱形 结构线圈。
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鞍形线圈的导线,其工作频率一般不太高(大约 25MHz),且直径不大(最大30cm)。
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当频率高于25MHz时,鸟笼式线圈是一种RF场高 度均匀的发射线圈,它的形状像鸟笼。
A/D转换器是用来将所接收的模拟MRI信号变换成 数字信号,供图像重建系统重建图像。
第四节 射频系统
如果采样频率f小于被采样信 号的频率的两倍,该信号采样 后变成低频信号。
图(1)采样频率为信号频率 的四倍;
图(2)采样频率等于信号频 率的两倍; 图(3)采样频率小于信号频 率的两倍。
采样信号
第四节 射频系统
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5. 按使用部位分类 射频线 圈按照MR检查的部位来分 ,主要可分为头部、颈部 、头颈部、包绕线圈(用 于胸腹盆腔检查)、乳腺 、肩关节、膝关节、四肢 小关节、体线圈、全脊柱 线圈、腔内线圈(直肠) 等。
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二、发射线圈与发射通道
(一) 发射线圈
线圈L与电容C2并联,电路将谐振于RF频率:
由于RF脉冲的频率高达数十兆Hz,因此采用高频 功率放大器。 RF脉冲频宽较窄,可采用调谐回路放大器。
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(二)发射通道
5.发射控制器 在RF发射和接收部分里需要用到中 频信号,并且接收中使用的中频信号相位又有特别 要求。
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三、接收线圈与接收通道
(一) 接收线圈
接收线圈用于接收人体被检部位所产生的MR信号 ,直接决定着成像质量。 它与发射线圈的结构非常相似,有些线圈甚至具有 发射和接收双重功能。但其性能比发射线圈的高。 如Q值高,电阻小。
MR信号频谱
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(二) 接收通道
4.低频放大与低通滤波 由于检波器的要求,进入检 波器的中频信号及检波输出的低频信号必须由低频放 大器将检波后的MRI信号进行放大。 为保证不失真地进行放大,对低频放大器的要求:
①要有良 射频系统
5.ADC MR信号是随时间连续变化的模拟信号。 这种信号必须转换为数字信号才便于进一步的处理, 例如累加、存储、变换和运算等。
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三、接收线圈与接收通道
如同一个线圈分别用于发射和接收,可用一个“Q开 关”,使该线圈在发射脉冲期间为低Q值,而在接收 信号时变为高Q值。
接收器保护电路
第四节 射频系统
三、接收线圈与接收通道
为提高接收线圈的SNR,其形状跟被检部位的外形相 吻合,正好将其覆盖在被检部位的表面,此类线圈称为 表面线圈,如脊柱表面线圈、膝关节表面线圈等。
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3. 按适用范围分类 根据作用范围的 大小可将其分为全容积线圈、部分 容积线圈、表面线圈、体腔内线圈 和相控阵线圈5类。 4.按极化方式分类 常用的线圈按 其极化方式的不同可分为线性极化 和圆形极化两种方式。线极化的线 圈只有一对绕组,相应射频磁场也 只有一个方向。而圆形极化的线圈 一般被称为正交线圈。
①选择适当的混频器电路。 ②设计滤波电路,滤除组合频率。
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(二) 接收通道
3.相敏检波器 检波器的作用是将来自中频滤波电路的 中频信号中检测出低频MRI信号。 优点: 制作容易、不需要参考信号、 能减小高频漏泄影响等; 缺点: ①通带很宽,SNR小; ②检波特性曲线不是线性;, ③对高频信号的相位不敏感。
2 0 LC2 1
此时线圈中的电流将是总电流的Q倍,Q为回路的 品质因数:
0 L Q R
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式中R为发射线圈的电阻,这个电阻一般很小。Q 值为几十~几百。
发射线圈电路
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发射线圈的基本要求是:
①适当的Q值
②均匀的RF场
③线圈装置不能太大,避免自激振荡
第四节 射频系统
MRI信号的频谱取决于梯度磁场和层面的大小。若 MRI设备使用的梯度磁场在1~10 mT/m之间,相 应的信号频率应为12~120kHz。因此,采样频率应 在24~240kHz以上。
FID
同时整个RF部分的控制还要一个共用的时钟信号。
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(二)发射通道
频率合成器
第四节 射频系统
(二)发射通道
2.发射混频器 通过两种信号混频,产生RF信号, 同时通过门控电路形成RF脉冲波形。 采用不同的非线性器件,以及选取不同的工作状态, 可以得到多种混频器,其中以环形混频器性能最佳。
MR信号的接收和RF激励不采用电耦合的线状天线 ,而必须采用磁耦合的环状天线,也就是RF线圈。
第四节 射频系统
1. 按功能分类 按功能射频线圈可分为发射线圈/接 收两用线圈和接收线圈。两用线圈将发射线圈和接 收线圈制作合成一体。
2. 按主磁场方向分类 射频场的方向应该与主磁场相 垂直。
体现在设计上就需要不同的绕组结构。螺线管线圈 和鞍形线圈是体线圈的主要形式。
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(二) 接收通道
1.前置放大器 它是接收通道中最重要的环节,其质 量的好坏将严重影响图像质量。一般选用低噪声的场 效应管;
至少须有一对对接二极管,最好用有源门电路。 对放大器链的其余部分的要求较低,总增益约为104 可调。
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(二) 接收通道
2.混频器与滤波器 信号经过低噪声前置放大后进 行变频,将信号频谱搬移到中频上。 产生许多不需要的频率组合,应设法尽量减少其影 响,措施有:
医学影像设备学 第五章 磁共振成像设备
第四节 扫射频系统
上海理工大学 姚旭峰
目录
一、射频线圈的种类
二、发射线圈与发射通道
三、接收线圈与接收通道
第四节 射频系统
MRI设备的RF系统包括发射RF磁场部分和接收RF 信号部分两部分。 发射RF磁场部分由发射线圈和发射通道组成。
发射通道由发射控制器、混频器、衰减器、功率放 大器、发射/接收转换开关等组成。
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