中华医学会MRI技师培训基本结构.ppt
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1、磁共振成像系统基本结构复旦大学附属华山医院复旦大学附属华山医院钱建国 2011年年12月月13日日1可整理ppt磁共振成像(磁共振成像(magnetic magnetic resonance imaging,MRIresonance imaging,MRI)技)技术是利用人体内原子核在磁场术是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场发生共振,内与外加射频磁场发生共振,而产生影像的一种成像技术。而产生影像的一种成像技术。2可整理ppt MRI设备基本结构n n磁体系统n n梯度线圈系统n n射频发射/接受系统n n计算机系统3可整理ppt第一节 磁体系统n n用以产生磁化矢量,并可以激发核磁共振n
2、 n要求足够大孔径,非常高均匀度和稳定度磁体腔磁体腔Bo4可整理ppt磁体系统磁体产生原理:磁体产生原理:利用永久磁性材料产生磁场,利用永久磁性材料产生磁场,或利用通电线圈产生磁场。或利用通电线圈产生磁场。磁体特性:磁体特性:磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度 1T(1T(特斯拉特斯拉)=10000()=10000(高斯)高斯)一般一般MRIMRI磁场强度为:磁场强度为:0.15T-3.0T0.15T-3.0T 磁场强度越高,组织磁化强度磁场强度越高,组织磁化强度越高,产生越高,产生MRMR信号强度越高。信号强度越高。均匀度均匀度均匀度均匀度 100ppm100ppm 决定图像空间分辨率和信噪比
3、决定图像空间分辨率和信噪比决定图像空间分辨率和信噪比决定图像空间分辨率和信噪比 稳定度稳定度稳定度稳定度 是衡量磁场强度随时间漂移是衡量磁场强度随时间漂移是衡量磁场强度随时间漂移是衡量磁场强度随时间漂移程度的指标程度的指标程度的指标程度的指标 5可整理ppt磁体分类n n永久磁体(Permanent)n n电磁体(Resistive)n n混合型(Permanent/Resistive)n n超导磁体(Superconductive)All Types are Temperature Sensitive!All Types are Temperature Sensitive!永久无法关闭永久无
4、法关闭永久无法关闭永久无法关闭消耗电力消耗电力消耗电力消耗电力消耗液氦消耗液氦消耗液氦消耗液氦6可整理ppt永久磁体n n利用永久性的强磁性利用永久性的强磁性材料制造材料制造n n永久磁场,无须电力永久磁场,无须电力或液氦消耗或液氦消耗n n磁场外泄漏小,因磁磁场外泄漏小,因磁体两极通过磁性材料体两极通过磁性材料连接在一起连接在一起n n可以制成开放式结构,可以制成开放式结构,减少病人幽闭恐惧症减少病人幽闭恐惧症7可整理ppt永久磁体的开放度大开放程度可达开放程度可达开放程度可达开放程度可达120 cm x 44 cm120 cm x 44 cm8可整理ppt可以开展介入治疗 运动成像9可整理
5、ppt永久磁体的磁场收敛性极强永久磁体的磁场收敛性极强对周围环境没有影响对周围环境没有影响周围环境不产生影响周围环境不产生影响.只需极小的放置空间只需极小的放置空间.极低的场地建设成本极低的场地建设成本.极低的运行成本极低的运行成本.10可整理ppt永久型磁体的缺点n n磁场强度低 0.4T以下 n n磁体庞大,笨重 10t 以上n n磁场均匀度受环境温度影响大11可整理ppt电磁体(常导型)n n电磁体是在常温度下电磁体是在常温度下 采采取在一组多匝的线圈中取在一组多匝的线圈中通上大电流。通上大电流。n n优点是系统简单优点是系统简单n n缺点是需要水冷,这是缺点是需要水冷,这是由于常导线圈
6、具有一定由于常导线圈具有一定电阻,通大电流时会产电阻,通大电流时会产生大量热量生大量热量n n一般用于低场(一般用于低场(0.5T0.5T)的磁体系统,其磁场稳的磁体系统,其磁场稳定性受到电流变化等因定性受到电流变化等因素影响比较差素影响比较差 12可整理ppt混合型磁体(Permanent/Resistive)n n混合型磁体是将永久混合型磁体是将永久磁体和电磁体组合在磁体和电磁体组合在一起,一起,在永久磁体在永久磁体的磁极上绕上线圈并的磁极上绕上线圈并通上电流通上电流n n是对永久磁体的改进,是对永久磁体的改进,可以进一步提高磁场可以进一步提高磁场强度强度n n加上匀场线圈后可以加上匀场线
7、圈后可以改善场均匀度改善场均匀度13可整理ppt超导磁体n n超超导导磁磁体体是是将将通通电电线线圈圈采采用用Vb/TiVb/Ti合合金金组组成成,这这种种材材料料的的超超导导状状态态的的临临界界点点大大约约在在8K8K左左右右,一一般般是是将将超超导导线线圈圈浸浸泡泡在在液液氦氦内内,达达到到绝绝对对温温度度零零度度(273 C)273 C)。14可整理ppt超导磁体n n磁场强度高,可达8T(一般为0.15-3T)n n超导磁体的磁场稳定n n基本不受环境温度影响n n成像质量高n n可作MR波谱分析及MR功能成像等15可整理ppt超导磁体n n以前为了保证液氦不大量蒸发,采取在液氦容器再
8、套放在液氮容器中。n n需要定期补充液氦和液氮16可整理pptHen n目前一般是采用冷头制冷,将蒸发出来的氦气通过压目前一般是采用冷头制冷,将蒸发出来的氦气通过压缩制冷再送回磁体液氦容器罐的外圈,形成一个低温缩制冷再送回磁体液氦容器罐的外圈,形成一个低温隔热层,减少液氦的消耗。隔热层,减少液氦的消耗。17可整理ppt人为失超实例n n另一例失超另一例失超18可整理ppt被动屏蔽Passive Shielding两种方式:两种方式:n n用厚钢板建造屏蔽屋用厚钢板建造屏蔽屋Construction of thick Construction of thick steel to enclose
9、the steel to enclose the magnet roommagnet roomn n在磁体上加上厚钢板在磁体上加上厚钢板Could bolt the metal to Could bolt the metal to the magnet itself(e.g.the magnet itself(e.g.1.5T Magnashield)1.5T Magnashield)19可整理ppt主动屏蔽Active Shieldingn n在原磁场外面套加上一在原磁场外面套加上一组反向磁场,减小对外组反向磁场,减小对外部影响(部影响(A secondary A secondary mag
10、net is wrapped around magnet is wrapped around the primary magnet to the primary magnet to reverse the external field reverse the external field effectseffects)n n对移动大型金属敏感对移动大型金属敏感Susceptible to“moving Susceptible to“moving metal,”e.g.elevators,metal,”e.g.elevators,cars,trucks,and trainscars,trucks
11、,and trainssmall fieldlarge fieldopposing fieldsprimarymagnetsecondarymagnet20可整理ppt磁场均匀度和匀场n n由于主磁场受到环境由于主磁场受到环境变化等诸多因素的影变化等诸多因素的影响,无法达到理想的响,无法达到理想的均匀度均匀度 不可能得到完全理想不可能得到完全理想的线圈的线圈 电流强度有可能发生电流强度有可能发生微小变化微小变化 磁体中存在的金属会磁体中存在的金属会影响磁场影响磁场21可整理ppt磁场均匀度和匀场Magnet Homogeneityn n当磁场存在严重不均匀时,当磁场存在严重不均匀时,在所成的图
12、象上将出现伪影在所成的图象上将出现伪影n n对对因因此此对对每每个个新新安安装装的的磁磁共共振振磁磁体体必必须须测测量量其其空空间间多多点点的磁场强度的磁场强度n n采采取取匀匀场场方方式式来来改改善善磁磁场场均均匀匀度度,即即根根据据各各点点的的测测量量值值,计计算算出出各各补补偿偿位位置置的的应应有有的的补补偿偿数数值值,进进行行磁磁场场的的补补偿偿,提高均匀度。提高均匀度。MILKNon-homogeneousHomogeneous22可整理ppt磁场均匀度和匀场Magnet Homogeneityn n因因此此对对每每个个新新安安装装的的磁磁共共振振磁磁体体必必须须测测量量其其空空间间
13、多多点点的的磁磁场场强强度度,计计算算出出磁磁场场偏偏差差值值,对对不不满满足足设设计计要要求求 的的,必必 须须 匀匀 场场(Shimming)(Shimming)n n匀匀场场按按照照其其实实现现方方式式区区分分,分分为为无无源源匀匀场场和有源匀场。和有源匀场。23可整理ppt无源匀场Passive Shimmingn n用许多各种规格的铁用许多各种规格的铁条、铁片或铁点放在条、铁片或铁点放在磁场的各个补偿位置,磁场的各个补偿位置,它们将受到磁化,并它们将受到磁化,并改变其周围的局部磁改变其周围的局部磁场,提高均匀度场,提高均匀度24可整理ppt有源匀场Active Shimmingn n
14、利用一组不同形状的利用一组不同形状的匀场线圈放在磁体内,匀场线圈放在磁体内,通以适当的电流来产通以适当的电流来产生补偿磁场,达到匀生补偿磁场,达到匀场的目的场的目的n n线圈在液氦腔内:超线圈在液氦腔内:超导匀场;线圈在液氦导匀场;线圈在液氦腔外:常温匀场腔外:常温匀场n n比被动匀场容易实现比被动匀场容易实现和改变,但制造昂贵和改变,但制造昂贵匀场线圈shim coilspatientopening磁体magnet26可整理pptx x y y xx22 xx22-y-y22 Typ.0.05 0.10.25 0.50.63 1.7*ppmDSV 102030404550cm主动匀场主动匀场
15、1818对超导匀场线圈对超导匀场线圈对超导匀场线圈对超导匀场线圈27可整理ppt磁体技术的发展n n向更加节省液氦方向向更加节省液氦方向发展,如发展,如GEGE的的K4K4磁磁体,可以体,可以2 2年补充液年补充液氦氦28可整理ppt磁体技术的发展n n磁体向更加短小和更磁体向更加短小和更加开放方向发展,早加开放方向发展,早期的磁体长度为期的磁体长度为210-210-240cm240cm。如今。如今PhilipsPhilips的的3T3T磁体也仅为磁体也仅为157cm157cm29可整理ppt宽口径外形设计宽口径外形设计以前的样子以前的样子以前的样子以前的样子.磁磁 体体 腔腔磁磁 体体 腔腔
16、病人扫描孔道病人扫描孔道直径直径直径直径60 cm60 cm开口外形开口外形开口外形开口外形长度长度长度长度 210 cm210 cm领先的磁体技术与梯度技术领先的磁体技术与梯度技术领先的磁体技术与梯度技术领先的磁体技术与梯度技术30可整理ppt开口、孔道与病人开口、孔道与病人 以前的样子以前的样子以前的样子.身高身高身高身高 1.5 M 1.5 M 1.5 M 1.5 M 的病人的病人的病人的病人病人需要更多舒适的检查空间病人需要更多舒适的检查空间病人需要更多舒适的检查空间病人需要更多舒适的检查空间磁磁 体体 腔腔磁磁 体体 腔腔大夫,大夫,里面太闷了!里面太闷了!呜呜.31可整理ppt长度
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