[临床医学]第一节MR成像原理.ppt

第一节 MR成像原理 巴州人民医院CT MR室 于金萍 主要内容 一、MR成像设备系统 二、MR现象 三、弛豫过程 四、MR信号 一、MR成像设备系统 （一）磁体系统 （二）梯度系统 （三）射频系统 （四）计算机系统 （五）辅助设备等 （一）、磁 体 磁共振的磁体（Magnet）的主要作用是产生稳定均匀的静磁场使组织产生磁化。磁体有三种类型 （一）常导型磁体 （二）永磁型磁体 （三）超导型磁体 （一） 、磁 体 （一）常导型磁体（Resistive Magnet） 常导型磁体的线圈由铜或铝线绕制的线圈组成，按线圈有无铁芯可分为铁芯常导型和空心常导型。 常导型磁体制造工艺简单且成本低，可以做成开放式磁体，磁场可以关闭。 但磁场稳定性差，电力消耗大，对电源稳定性要求高，运行维护费用高。 （一） 、磁 体 （二）永磁型磁体（Permanent Magnet） 永磁型磁体由铁氧体或钕铁硼等铁磁性物质及合金组成。 该磁体对周围环境影响小，屏蔽简单，可做成开放式磁体，安装及维护费用低，但场强较低，磁场的稳定性和均匀性差，受环境温度变化影响大，磁场不能关闭。 （一） 、磁 体 （三）超导型磁体（Superconducting Magnet） 超导型磁体由某些特殊合金如铌钛合金导线（超导温度8K）绕制成的超导线圈，当放置于超导磁体的液氦（温度4.2K，-269℃）当中时，其导线的电阻降为0，线圈呈超导状态，此时线圈导线中可通过强大的电流而不产生任何能量损耗。 励磁后可将电源断开，超导线圈内的电流恒定不变。 超导磁体的磁场强度高，目前临床应用可达到1.9Ｔ，磁场的稳定性和均匀性好，磁场可以关闭。 （一） 、磁 体 （三）超导型磁体 超导磁体设计制造工艺复杂、成本高、维护费用高，消耗一定量的液氦，消耗的液氦要及时补充，否则达到一定程度时能引起”失超“，消耗大量液氦而造成更大的损失。 （二） 、梯度系统 梯度系统（gradient system）的作用是产生线性变化的梯度磁场，用于组织的空间定位。梯度系统主要由X、Y、Z三组梯度功率放大器及对应的X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成。 （二） 、梯度系统 梯度功率放大器对MRI控制器发出的梯度给定信号进行功率放大后，输出给梯度系统的X、Y、Z线圈，在主磁场内形成X、Y、Z三个方向相互垂直的线性梯度磁场。在磁共振成像中分别用于层面选择、相位编码及频率编码。 （三） 、射频系统 射频系统（RF system）用于发射射频脉冲和接收MR信号，射频系统主要由三部分组成。 （一）射频发射机 （二）射频接收机 （三）射频线圈 （四）、计算机系统 磁共振的计算机系统（computer system）可分为硬件和软件二大部分。 （一）硬件部分 由主计算机及阵列处理机、MR控制器等组成。其作用是进行系统控制，产生脉冲序列，完成磁共振系统的扫描，图像采集、重建、显示和存贮。 （四）、计算机系统 （二）软件系统 磁共振计算机软件可分为以下几个部分。 １．计算机操作系统软件由计算机公司编制，用于计算机运行管理。 ２．磁共振应用软件，用于MR系统的运行控制、病人数据的录入、扫描序列的选择和参数设定，病人扫描数据采集，存贮和图像重建，以及各种图像和数据的后处理等。 （五）、射频屏蔽和磁屏蔽 （一）射频屏蔽 由于射频脉冲的高频信号可能对周围的精密仪器产生干扰，影响其正常工作同时又要避免周围的射频信号对十分微弱的MR信号的干扰，以获得良好图像，所以安装射频屏蔽是非常必要的； 射频屏蔽一般安装在扫描室内，由薄铜板焊接成为整体，四壁及屋顶、地面均需密封。观察窗应安装铜网。 （五）、射频屏蔽和磁屏蔽 （二）磁屏蔽 由于磁体有强磁场，一方面可以对附近的精密仪器产生磁化，同时会对心脏起搏器和急救仪器磁化造成严重后果。另一方面为了防止扫描室外的大的铁磁性物体如汽车等对磁场的干扰，影响图像质量，所以应对磁体进行屏蔽。 绝对禁止把铁磁性物体带人室内，以免被磁体吸住破坏磁体，或者落人扫描室内影响磁场均匀性。 二.MR现象 （一）原子的结构 1.核磁 质子、中子或质子和中子数不成对的原子核，高速自旋时产生的磁矩，相当于一个微型磁棒。 （二）自旋和磁性 （二）自旋和磁性 （二）自旋和磁性 2.磁化 如将生物组织置于一个大的外加磁场中（又称主磁场，用矢量Ｂ０表示），则质子磁矩方向发生变化，结果是较多的质子磁矩指向与主磁场方向相同，而较少的质子与B0方向相反，与B０方向相反的质子具有较高的位能。常温下，顺主磁场排列的质子数目较逆主磁场排列的质子稍多，因此，出现与主磁场B０方向一致的净宏观磁矩Ｍ，如图所示。 3.拉莫尔进动 处在外磁场中的核磁矩方向，并不完全朝向主磁场方向，而是象受到地球引力的旋转的陀螺一样，进行着