gesigna mri训练系统主体框架设计及主要功能的实现-design of gesigna mri training systems main frame and realization of its main functions.docx

致谢 ..................................................................................................................................... 62论文著作 ............................................................................................................................. 63III第一章引言 1.1 研究背景及意义 医学磁共振成像已经成为现代医学诊断不可或缺的手段，各医学院 校 基本多设有医学影像专业，然而磁共振设备 价格昂贵，大多数院校无财力 购置相应的设备用于教学，致使影像教学与 实验经常脱节。而且，许多学 生没有见过磁共振设备，老师缺少相应的演 示软件进行教学，学生只能死 记原理。 医学院校影像学或生物医学工程专业学生的实习基本上安排在本科 阶 段的末期，而且实习阶段又面临与其他院校 学生竞争实习资源的局面，致 使学生在实习阶段并不能很好的掌握专业技 能，为就业做好准备。而且许 多卫生学校也设置了影像专业，致使原本稀 缺的教学和实习资源又面临新 的竞争压力。 课题组成员于 2009 年在山东中医药大学第二附属医院实习期间 ，咨 询 过医学影像方面的专家，并且，在与山东省 卫生学校实习学生交流过程中 得知，山东省内缺乏相关磁共振教学或模拟训练系统。 又通过 CNKI 检索词 条“磁共振教学系统 ”、“磁共振教学软件 ”、“磁 共 振训练系统 ”、“磁共振训练软件 ”均显示 0 条记录 ，使用 Google 及百度检 索以上词条均无相关记录 ，进一步检索到上海纽迈公司磁共振教学实验仪， 但是价格昂贵，不适合学生购买，且与临床 使用的磁共振工作站有很大差 距。 因此研发一种面向临床的磁共振训练系统已经非常迫切，并且具有 非 常好的市场前景，所以本课题组抓住这些有 利时机，研发设计了以国内医 院普遍采用的 GE 磁共振为原型的磁共振训练系统。 该系统不仅能够提高生物医学工程本科专业学生的实践能力，而且 能 有效的能够解决医学影像教学实验及临床实 践资源缺乏的局面，形成系统 的影像实践平台。该系统具有很广阔的市场前景。 1.2 论文组织结构 第一章主要介绍研究的背景及意义，并对医 学影像训练系统的研究现状， 本系统特点及主要创新点，论文的组织结构 第二章介绍磁共振原理及磁共振成像 第 三 章 介 绍 医 学 图 像 文 件 格 式 — — DICOM第四章介绍系统设计所使用的语言及其图像处理的相关应用 第五章介绍系统的设计思路及设计过程，及主要完成了哪些工作。 第六章对系统完成的工作进行总结与展望 第二章医用磁共振设备及磁共振原理 2.1 磁共振设备 磁共振已经成为一种成熟的重要的临床成像方法 , 不仅仅因为它能根 据诊断需要提供成像组织灵活多样的对比度 , 而且通过磁共振技术可以进 行解剖和生理学的研究 [1] 。磁共振成像设备有以下基本组成部分 [2] ： 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。 根据磁体的不同分为常导型磁共振、 超导型磁共振和永磁型磁共振三 种。 磁体的类型与磁场强度、 均匀度和稳定性有直接关系， 进 而影响 MRI 的图像质量 。常导型磁体的线圈由铜 、铝线绕成 ，磁场强度范围只有 0.15～0.3T，超 导型磁体的线圈由铌 -钛合金线绕成 ，场强范围为可达 0.35～ 3.0T， 选用液氦及液氮冷却；永磁型磁体由用磁性 物质制成的磁砖所组成，磁体 较重，磁场强度却偏低，最高可达 0.3T。梯度线圈的作用是修改主磁场， 产生梯度磁场 。虽然梯度线圈的磁场强度只占主磁场强度的 1%，但梯度磁 场对人体 MR 信号空间定位的三维编码起到关键作用，梯度场由 X、Y、Z 三个梯度磁场线圈组成，借助驱动器在扫描 过程中快速改变磁场的方向与 强度，能够快速完成空间编码。 图 2-1-1 常 导磁共 振设 备图 2-1-2 永 磁磁共 振设 备图 2-1-3 超 导磁共 振设 备2.2 磁共振现象及成像原理 原子由原子核与核外电子组成，核外电子数 的不同决定了原子核在化学与物理性质上的差 异。原子核由带电荷的质子和不带电荷的中子组 成，质子数一般等于核外电子数原子核除了它的 构成不同，其中质子带有电荷以外，还有一部分 核具有磁性，核磁共振就是研究这部分具有磁性 的原子核。 氢原子核中只有一个质子，质子有沿自身轴 旋转 (自旋 )的固有本