第七章 磁共振成像（MRI）,遵义医学院影像学教研室 冯发文,主磁体 梯度磁场系统 射频系统 计算机系统,第三节 磁共振成像设备,,,,,一、主磁体,作用：提供均匀稳定的静磁场B0,（一）主磁体主要的技术指标： 磁场强度 磁场均匀度 磁场稳定性,1.1 磁场的强度,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 特斯拉与高斯的换算关系为：1 T = 10000 G0.2 ——3.0 T,0.5 T以下 低场 0.5 T到1.0 T 中场 1.0 T到2.0 T 高场 大于2.0 T 超高场（3.0 T为代表）,目前临床应用型MRI主磁体场强:,1.2磁场的均匀性 — 空间一致性,磁场的均匀性指特定容积内磁场的同一性； 磁场不均匀的影响：信号丢失、几何畸变； 表示单位：ppm 主磁场场强的10-6； 均匀度标准与测量空间大小有关；一般要求：直径25-50cm球体内均匀度：10-100ppm 磁场的均匀性可通过匀场技术调整提高磁场均匀性意义：,提高图像信噪比 MR信号空间定位准确性 场强均匀可减少伪影（特别是磁化率伪影） 大视野扫描（如肩关节等偏中心部位的MRI检查） 充分脂肪抑制扫描 有效区分MRS的不同代谢产物,匀场技术：有源匀场与无源匀场,有源匀场又称主动匀场 指利用匀场线圈，通过调整线圈电流强度使周围局部磁场发生变化来调整主磁场均匀性。
无源匀场又称被动匀场是在磁体内壁放置适当的小铁片来调整磁场均匀性 大多MRI设备均为无源匀场有源匀场并用，有源匀场一般在无源匀场的基础上进行1.3磁场的稳定性— 时间温度一致性,磁场的稳定性指磁场随时间、温度的变化情况 影响因素：附近磁性物质、环境温度、电源等 表示单位：单位时间磁场变化率 ppm/h 稳定性测定：时间稳定性和热稳定性,（二）磁体类型,永磁,常导,超导,,目前临床使用 磁体有三种：,永磁体,1、永磁体,结构 ：永久磁铁 如铁氧体或钕铁 性能特点： 造价低、耗能低、运行维护费用低； 磁场强度低、磁场均匀性欠佳; 环境温度敏感; 磁体重量大，磁场不能关闭永磁体,主要技术参数： 磁场强度：0.1—0.4T 磁场均匀性：≤10ppm 瞬时稳定： ≤ ±1ppm/h 磁体孔径：1m×0.5m 高斯线性范围： 横向2.5m纵向2m,常导磁体,一、结构： 高导电性能线圈 二、性能特点： 造价低、耗能高 磁场强度低、电源敏感 逐渐淘汰,超导磁体,荷兰科学家昂尼斯 在1911年首先发现某些物质的电阻在超低温下急剧下降为零的超导性质获1913年诺贝尔物理学奖 一、结构具有超导性能材料（铌钛）制成的线圈,（Kamerlingh Onnes）,超导磁体,二、运行环境及特点： 线圈中电流建立后，无需外加电源； 通过液氦维持低温(4.2k)；0 K= －273.15 ℃ 液氦易蒸发和泄漏，须定期补充； 失超现象：如系统故障，致使线圈温度高于临界温度10K时，线圈会产生电阻，这种情况非常危险。
超导系统中一般设有液氦损耗安全警报超导磁体,三、性能特点： 磁场强度高 稳定性和均匀性好 技术复杂、液氦冷却、运行维护费用高,超导磁体,三、主要技术参数： 磁场强度：0.5—9.4T 磁场均匀性：≤10ppm 瞬时稳定： ≤ 0.1ppm/h 磁体孔径：0.9m-1.0m 充磁时间：0.2-0.5h,高场强MRI仪的主要优势：,1、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MR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,高场强MRI的不足,（1）化学位移伪影明显 （2）RF热效应与场强平方成正比 （3）运动伪影严重,二、梯度磁场系统,结构：梯度磁场线圈及梯度磁场控制系统 作用： 1、提供线性良好、可快速切换的梯度磁场（层面选择梯度Gs、相位编码梯度Gp、频率编码梯度Gf），对MR信号进行三维空间定位 2、产生MR回波（梯度回波） 3、施加扩散加权梯度场 4、进行流动补偿 5、进行流动液体的流速相位编码,梯度磁场技术参数,梯度场强： 梯度线圈产生的磁场强度随空间变化率， 单位：mT/m(毫特斯拉/米)。
梯度切换率（爬升时间）： 单位时间磁场梯度变化率，单位： mT/m/s ，影响图像信噪比 均匀容积：线圈包容的、其梯度场能满足一定线性要求的空间区域，影响成像范围 线性：线性好，定位精确，图像质量好三、射频系统,射频系统结构： 发射线圈和接收线圈及射频控制 发射线圈: 发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的质子发生共振，就如同电台的发射天线 接收线圈: 接收人体内发出的MR信号（也是一种无线电波），就如同收音机的天线 射频控制： 发射通道、接受通道,三、射频系统,线圈种类： 全容积线圈：整个包容或包裹成像部位，较大范围内均匀发射接受RF，常见如头线圈、体线圈； 表面线圈: 发射射频脉冲（无线电波）激发人体内的发生共振，就如同电台的发射天线； 部分容积线圈:全容积与表面线圈结合; 相控阵线圈：两个以上的线圈单元组成的线圈阵列; 腔内线圈：置于人体相关体腔内，局部高分辨成像；,,,,,线圈 正交线圈 相控阵线圈 表面线圈,四、计算机系统 计算机属于MRI系统的控制中心： 梯度场切换控制 射频脉冲发射 MR信号采集 数据重建（一般配有专用阵列处理AP） 图像显示等功能五、其他辅助设备 除了上述重要硬件设备外，MRI仪还需要一些辅助设施方能完成病人的MRI检查，例如：检查床、液氦及水冷却系统、空调、胶片处理系统等。
MRI的发展目的、方向及热点：,发展目的： 缩短成像时间 提高图像质量 降低成像费用 更舒适、人性化的受检环境,,,发展方向： 原理方面：开发研究新的成像参数，温度、压强、导电率、 粘滞度 、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）化学位移,同一种核在不同分子中所处的化学环境不同，使共振频率发生位移的现象称为化学位移 1.5T主磁场中， H2O和脂类中的1H的共振频率分别为63.75Hz及210Hz（相差3ppm）,磁共振波谱MRS （Magnetic resonance spectroscopy）,利用磁共振现象中化学位移效应，对特定原子核及其化合物进行分析的方法 目前唯一无损伤性研究活体组织器官代谢、生化变化的方法,The end！,。