磁共振成像硬件基本知识
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MRI设备基本组成认知和操作MRI设备由主磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统等组成,为确保MRI设备的正常运行,还需有磁屏蔽、射频屏蔽、超导及低温等其它辅助设备。
一、主磁体系统主磁体系统(又称静磁场系统),是磁共振成像装置的核心部件,也是磁共振成像系统最重要、制造和运行成本最高的部件。
主磁体的作用是产生一个均匀的、稳定的静态磁场,使处于磁场中的人体内氢原子核被磁化而形成磁化强度矢量,并以拉莫尔频率沿磁场方向进行自旋(进动)。
(一)主磁体的性能指标1.磁场强度2.磁场均匀性3.磁场稳定度4.有效孔径5.磁场的安全性(二)主磁体的种类与特点1.永磁体2.超导磁体(三)匀场主磁场的均匀性是MR的重要指标,无论何种磁体由于受设计和制造工艺限制,在其制造过程中都不可能使整个有效空间内的磁场完全均匀一致。
另外,磁体周围环境中的铁磁性物体(如钢梁等)也会进一步降低磁场的均匀性。
因此,磁体安装完毕后还要在现场对磁场进行物理调整,称为匀场。
静磁场是靠各种匀场补偿线圈和铁磁材料,经多次补偿、测量、修正而逐渐逼近理想均匀磁场。
由于精度要求极高而且校准工作极其繁琐,大多是在计算机辅助下,采取多次测量、多次计算、多次修正才能达到1250pxDSV(球体直径)5ppm的均匀度。
常用的匀场方法有有源匀场和无源匀场两种。
1.有源匀场2.无源匀场二、梯度磁场系统梯度磁场系统是为MR提供满足线性度要求、可快速开关的梯度磁场。
(一)梯度磁场的作用在磁共振成像时,必须要在成像区域内的静磁场上,动态地迭加三个相互正交的线性梯度磁场,如图6-12所示,使受检体在不同位置的磁场值有线性的梯度差异,实现成像体素的选层和空间位置编码的功能。
三个梯度场的任何一个均可用以完成这三项作用之一,但联合使用梯度场可获得任意轴面的图像。
此外,在梯度回波和其他一些快速成像序列中,梯度磁场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚,产生梯度回波信号的作用;在成像系统没有独立的匀场线圈的磁体系统的情况下,梯度线圈可兼用于对磁场的非均匀性校正,因此,梯度系统也是MRI设备的核心系统。
磁共振的组成及部件作用
1. 磁铁磁铁是核磁共振仪最基本的组成部件。
它要求磁铁能提供强而稳定、均匀的磁场。
核磁共振使用的磁铁有三种L永久磁铁、电磁铁和超导磁铁。
由永久磁铁和电磁
2. 探头探头装在磁极间隙内,用来检测核磁共振信号,是仪器的心脏部分。
探头除包括试样管外,还有发射线圈以及豫放大器等元件。
待测试样放在试样管内,再置于
3. 波谱仪 a. 射频源和音频调制高分辨波谱仪要求有稳定的射频频率和功能。
为此,仪器通常采用恒温下的石英晶体振荡器得到基频,再经过倍频、调频和功能放大。
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。
磁共振成像仪的基本硬件介绍医用MRI仪通常由主磁体、梯度线圈、射频线圈、计算机系统及其他辅助设备等五部分构成。
主磁体主磁体是MRI仪最基本的构件,是产生磁场的装置。
根据磁场产生的方式可将主磁体分为永磁型和电磁型。
永磁型主磁体实际上就是大块磁铁,磁场持续存在,目前绝大多数低场强开放式MRI仪采用永磁型主磁体。
电磁型主磁体是利用导线绕成的线圈,通电后即产生磁场,根据导线材料不同又可将电磁型主磁体分为常导磁体和超导磁体。
常导磁体的线圈导线采用普通导电性材料,需要持续通电,目前已经逐渐淘汰;超导磁体的线圈导线采用超导材料制成,置于液氦的超低温环境中,导线内的电阻抗几乎消失,一旦通电后在无需继续供电情况下导线内的电流一直存在,并产生稳定的磁场。
目前中高场强的MRI仪均采用超导磁体。
主磁体最重要的技术指标包括场强、梯度切换率、磁场均匀度及主磁体的长度。
主磁场的场强可采用高斯(Gauss,G)或特斯拉(Tesla,T)来表示,特斯拉是目前磁场强度的法定单位。
距离5安培电流通过的直导线25px处检测到的磁场强度被定义为1高斯。
特斯拉与高斯的换算关系为:1 T = 10,000G。
在过去的30年中,临床应用型MRI仪场强已由0.2 T以下提高到3.0 T以上,目前一般把0.5 T以下的MRI仪称为低场机,1.5 T到3.0T之间的称为高场机。
高场强MRI仪的主要优势表现为:(1)主磁场场强高提高质子的磁化率,增加图像的信噪比;(2)在保证信噪比的前提下,可缩短MRI信号采集时间;(3)增加化学位移使磁共振频谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)对代谢产物的分辨力得到提高;(4)增加化学位移使脂肪饱和技术更加容易实现;(5)磁敏感效应增强,从而增加血氧饱和度依赖(BOLD)效应,使脑功能成像的信号变化更为明显。
当然MRI仪场强增高也带来以下问题:(1)设备生产成本增加,价格提高。