《放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識(shí)磁共振MR成像設(shè)備》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識(shí)磁共振MR成像設(shè)備（11頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識(shí)放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識(shí)磁共振 MR 成像設(shè)備磁共振 MR 成像設(shè)備一、MRI 設(shè)備的分類和發(fā)展一、MRI 設(shè)備的分類和發(fā)展（一）MRI 設(shè)備的分類（一）MRI 設(shè)備的分類1按磁體類型分類 可分為永磁型 MRI 設(shè)備、常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備、超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備、以及混合型 MRI 設(shè)備。1按磁體類型分類 可分為永磁型 MRI 設(shè)備、常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備、超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備、以及混合型 MRI 設(shè)備。2按磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小分類 可分為低場(chǎng)（0.10.5T）MRI 設(shè)備、中場(chǎng)（0.61T）MRI 設(shè)備、高場(chǎng)（1.52T）MRI 設(shè)備、以及超高場(chǎng)（3T 及
2、以上）MRI 設(shè)備。2按磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小分類 可分為低場(chǎng)（0.10.5T）MRI 設(shè)備、中場(chǎng)（0.61T）MRI 設(shè)備、高場(chǎng)（1.52T）MRI 設(shè)備、以及超高場(chǎng)（3T 及以上）MRI 設(shè)備。（二）MRI 設(shè)備的發(fā)展（二）MRI 設(shè)備的發(fā)展主磁體的發(fā)展趨勢(shì)是低磁場(chǎng)強(qiáng)度的開放和高磁場(chǎng)強(qiáng)度的性能改善。低磁場(chǎng)強(qiáng)度永磁開放型 MRI 設(shè)備的磁場(chǎng)強(qiáng)度已達(dá) 0.4T，其結(jié)構(gòu)為單柱型或雙柱非對(duì)稱型。開放式 MRI 設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可消除病人的幽閉恐懼癥。超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備的磁場(chǎng)強(qiáng)度已由傳統(tǒng)的 1.5T發(fā)展到 34T，并有發(fā)展到 78T 的趨勢(shì)。超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備的液氦消耗量已大幅度下降。隨著材料
3、科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，將來可能出現(xiàn)高溫超導(dǎo)磁體。主磁體的發(fā)展趨勢(shì)是低磁場(chǎng)強(qiáng)度的開放和高磁場(chǎng)強(qiáng)度的性能改善。低磁場(chǎng)強(qiáng)度永磁開放型 MRI 設(shè)備的磁場(chǎng)強(qiáng)度已達(dá) 0.4T，其結(jié)構(gòu)為單柱型或雙柱非對(duì)稱型。開放式 MRI 設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可消除病人的幽閉恐懼癥。超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備的磁場(chǎng)強(qiáng)度已由傳統(tǒng)的 1.5T發(fā)展到 34T，并有發(fā)展到 78T 的趨勢(shì)。超導(dǎo)型 MRI 設(shè)備的液氦消耗量已大幅度下降。隨著材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，將來可能出現(xiàn)高溫超導(dǎo)磁體。二、MRI 設(shè)備的構(gòu)成及其功能二、MRI 設(shè)備的構(gòu)成及其功能MRI 設(shè)備由磁體系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、信號(hào)采集和圖像重建系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及輔助保障系統(tǒng)構(gòu)成。M
4、RI 設(shè)備由磁體系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、信號(hào)采集和圖像重建系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及輔助保障系統(tǒng)構(gòu)成。（一）磁體系統(tǒng)（一）磁體系統(tǒng)磁體的基本功能是為 MRI 設(shè)備提供滿足特定要求的靜磁場(chǎng)。磁體系統(tǒng)除了磁體之外，還包括勻場(chǎng)線圈、梯度線圈及射頻發(fā)射和接收體線圈（又稱為內(nèi)置體線圈）等組件。磁體的基本功能是為 MRI 設(shè)備提供滿足特定要求的靜磁場(chǎng)。磁體系統(tǒng)除了磁體之外，還包括勻場(chǎng)線圈、梯度線圈及射頻發(fā)射和接收體線圈（又稱為內(nèi)置體線圈）等組件。1永磁型磁體 永磁型磁體的磁性材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體和稀土鈷三種類型。其磁體一般由多塊永磁材料堆積或拼接而成，磁鐵塊的排布既要滿足構(gòu)成一定成像空間的要求，又要使其
5、磁場(chǎng)均勻性盡可能高。永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般不超過 0.45T。1永磁型磁體 永磁型磁體的磁性材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體和稀土鈷三種類型。其磁體一般由多塊永磁材料堆積或拼接而成，磁鐵塊的排布既要滿足構(gòu)成一定成像空間的要求，又要使其磁場(chǎng)均勻性盡可能高。永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般不超過 0.45T。永磁型磁體對(duì)溫度變化非常敏感，這使其磁場(chǎng)穩(wěn)定性變差。因此，需要恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)將磁體間內(nèi)的溫度或磁體本身的溫度變化嚴(yán)格控制在1之內(nèi)。永磁型 MRI 設(shè)備以其優(yōu)異的開放性能、低造價(jià)、低運(yùn)行成本、整機(jī)故障率低、磁場(chǎng)發(fā)散少、對(duì)周圍環(huán)境影響小、檢查舒適等特點(diǎn)，應(yīng)用于磁共振介入治療和磁共振導(dǎo)引的介入手術(shù)中。永磁型磁體對(duì)溫度變
6、化非常敏感，這使其磁場(chǎng)穩(wěn)定性變差。因此，需要恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)將磁體間內(nèi)的溫度或磁體本身的溫度變化嚴(yán)格控制在1之內(nèi)。永磁型 MRI 設(shè)備以其優(yōu)異的開放性能、低造價(jià)、低運(yùn)行成本、整機(jī)故障率低、磁場(chǎng)發(fā)散少、對(duì)周圍環(huán)境影響小、檢查舒適等特點(diǎn)，應(yīng)用于磁共振介入治療和磁共振導(dǎo)引的介入手術(shù)中。2常導(dǎo)型磁體 常導(dǎo)型磁體是用線圈中的恒定電流來產(chǎn)生MRI 設(shè)備中的靜磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度、導(dǎo)線形狀和磁介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。常導(dǎo)型磁體實(shí)際上是某種類型的空芯電磁鐵，其線圈通常用銅線繞成。由于銅有一定的電阻率，故又將由這種線圈制成的磁體稱為阻抗型磁體。2常導(dǎo)型磁體 常導(dǎo)型磁體是用線圈中的恒定電流來產(chǎn)生MRI 設(shè)備中
7、的靜磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度、導(dǎo)線形狀和磁介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。常導(dǎo)型磁體實(shí)際上是某種類型的空芯電磁鐵，其線圈通常用銅線繞成。由于銅有一定的電阻率，故又將由這種線圈制成的磁體稱為阻抗型磁體。常導(dǎo)型磁體的功耗較大，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量。線圈供電電源的波動(dòng)將會(huì)直接影響磁場(chǎng)的穩(wěn)定，因而高質(zhì)量的大功率恒流電源是常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備整機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。常導(dǎo)型磁體的功耗較大，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量。線圈供電電源的波動(dòng)將會(huì)直接影響磁場(chǎng)的穩(wěn)定，因而高質(zhì)量的大功率恒流電源是常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備整機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。3超導(dǎo)型磁體 有一些的金屬，當(dāng)將其置于接近絕對(duì)零度（零下 273.2 攝氏度，標(biāo)為 0K）的超低溫時(shí)，其
8、電阻為零，即處于超導(dǎo)狀態(tài)，這些具有超導(dǎo)性的物質(zhì)可稱為超導(dǎo)體。以超導(dǎo)體為線圈材料制造的磁體稱為超導(dǎo)型磁體。3超導(dǎo)型磁體 有一些的金屬，當(dāng)將其置于接近絕對(duì)零度（零下 273.2 攝氏度，標(biāo)為 0K）的超低溫時(shí)，其電阻為零，即處于超導(dǎo)狀態(tài)，這些具有超導(dǎo)性的物質(zhì)可稱為超導(dǎo)體。以超導(dǎo)體為線圈材料制造的磁體稱為超導(dǎo)型磁體。（1）超導(dǎo)磁體的構(gòu)成：超導(dǎo)磁體主要由超導(dǎo)螺線管線圈（簡(jiǎn)稱超導(dǎo)線圈）、高真空超低溫杜瓦容器、及其附屬部件構(gòu)成。（1）超導(dǎo)磁體的構(gòu)成：超導(dǎo)磁體主要由超導(dǎo)螺線管線圈（簡(jiǎn)稱超導(dǎo)線圈）、高真空超低溫杜瓦容器、及其附屬部件構(gòu)成。（2）超導(dǎo)環(huán)境的建立：磁體超導(dǎo)環(huán)境的建立需要經(jīng)歷下述三個(gè)步驟。（2）超導(dǎo)
9、環(huán)境的建立：磁體超導(dǎo)環(huán)境的建立需要經(jīng)歷下述三個(gè)步驟。1）抽真空：環(huán)形真空絕熱層是超導(dǎo)磁體的重要保冷屏障，其真空絕熱、保冷性能主要決定于它的真空度。1）抽真空：環(huán)形真空絕熱層是超導(dǎo)磁體的重要保冷屏障，其真空絕熱、保冷性能主要決定于它的真空度。2）磁體預(yù)冷：磁體預(yù)冷是指用致冷劑將杜瓦容器（磁體）內(nèi)的溫度分別降至其工作溫度 4.2K（-268.8，與室溫相差近 300）的過程。2）磁體預(yù)冷：磁體預(yù)冷是指用致冷劑將杜瓦容器（磁體）內(nèi)的溫度分別降至其工作溫度 4.2K（-268.8，與室溫相差近 300）的過程。3）灌滿液氦：磁體預(yù)冷到 4.2K 后，液氦氣化減弱，液氦開始駐留在磁體內(nèi)部，直至將磁體灌滿
10、，一般可罐充到滿容量的 95左右。在 4.2K 這一臨界溫度下，超導(dǎo)線圈將實(shí)現(xiàn)從正常態(tài)至超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)環(huán)境從而建立起來。3）灌滿液氦：磁體預(yù)冷到 4.2K 后，液氦氣化減弱，液氦開始駐留在磁體內(nèi)部，直至將磁體灌滿，一般可罐充到滿容量的 95左右。在 4.2K 這一臨界溫度下，超導(dǎo)線圈將實(shí)現(xiàn)從正常態(tài)至超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)環(huán)境從而建立起來。（3）勵(lì)磁：勵(lì)磁又叫充磁，是指超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在磁體勵(lì)磁電源的控制下逐漸給超導(dǎo)線圈施加電流，建立預(yù)定靜磁場(chǎng)的過程。勵(lì)磁一旦成功，超導(dǎo)磁體就將在不消耗能量的情況下，提供強(qiáng)大的、高度穩(wěn)定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（3）勵(lì)磁：勵(lì)磁又叫充磁，是指超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在磁體勵(lì)磁電源的控制下逐漸給
11、超導(dǎo)線圈施加電流，建立預(yù)定靜磁場(chǎng)的過程。勵(lì)磁一旦成功，超導(dǎo)磁體就將在不消耗能量的情況下，提供強(qiáng)大的、高度穩(wěn)定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（4）失超（quench）：在勵(lì)磁或工作過程中，一旦超導(dǎo)體因某種原因突然失去超導(dǎo)特性而進(jìn)入正常態(tài)，即失超。引起失超的因素很多：如磁體結(jié)構(gòu)和線圈組份、超導(dǎo)材料性能不穩(wěn)定、磁體超低溫環(huán)境被破壞以及人為因素等。（4）失超（quench）：在勵(lì)磁或工作過程中，一旦超導(dǎo)體因某種原因突然失去超導(dǎo)特性而進(jìn)入正常態(tài)，即失超。引起失超的因素很多：如磁體結(jié)構(gòu)和線圈組份、超導(dǎo)材料性能不穩(wěn)定、磁體超低溫環(huán)境被破壞以及人為因素等。失超會(huì)將電磁能量轉(zhuǎn)換為熱能，引起液氦氣化，噴射而出。失超會(huì)將電磁能量轉(zhuǎn)換
12、為熱能，引起液氦氣化，噴射而出。（5）失超的預(yù)防保護(hù)措施（5）失超的預(yù)防保護(hù)措施通過傳感器、探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)控磁體的狀態(tài)；建立勵(lì)磁時(shí)的失超保護(hù)電路；超導(dǎo)建立并運(yùn)行后的失超保護(hù)措施；設(shè)置失超管；氧監(jiān)測(cè)器和應(yīng)急排風(fēng)機(jī)；緊急失超開關(guān)。通過傳感器、探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)控磁體的狀態(tài)；建立勵(lì)磁時(shí)的失超保護(hù)電路；超導(dǎo)建立并運(yùn)行后的失超保護(hù)措施；設(shè)置失超管；氧監(jiān)測(cè)器和應(yīng)急排風(fēng)機(jī)；緊急失超開關(guān)。超導(dǎo)型磁體具有高場(chǎng)強(qiáng)、高穩(wěn)定性、高磁場(chǎng)均勻性、線圈不持續(xù)消耗電能以及容易達(dá)到系統(tǒng)所要求的孔徑、能獲得高分辨率、高質(zhì)量的 MR 影像等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)型磁體不僅磁場(chǎng)強(qiáng)度可以做到很高（例如 9.4T），其磁場(chǎng)強(qiáng)度的穩(wěn)定性也很好（磁場(chǎng)強(qiáng)度漂移小
13、于0.1ppm/h）。超導(dǎo)型磁體具有高場(chǎng)強(qiáng)、高穩(wěn)定性、高磁場(chǎng)均勻性、線圈不持續(xù)消耗電能以及容易達(dá)到系統(tǒng)所要求的孔徑、能獲得高分辨率、高質(zhì)量的 MR 影像等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)型磁體不僅磁場(chǎng)強(qiáng)度可以做到很高（例如 9.4T），其磁場(chǎng)強(qiáng)度的穩(wěn)定性也很好（磁場(chǎng)強(qiáng)度漂移小于0.1ppm/h）。4混合型磁體 混合型磁體是利用上述兩種或兩種以上的磁體技術(shù)構(gòu)造而成的磁體。常見的是永磁型和常導(dǎo)型兩種磁體的組合。在永磁型磁體的兩個(gè)磁極上繞以銅質(zhì)線圈（繞線方向應(yīng)使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)與固有的永磁場(chǎng)方向一致并疊加）便得到混合型磁體。4混合型磁體 混合型磁體是利用上述兩種或兩種以上的磁體技術(shù)構(gòu)造而成的磁體。常見的是永磁型和常導(dǎo)型兩種磁
14、體的組合。在永磁型磁體的兩個(gè)磁極上繞以銅質(zhì)線圈（繞線方向應(yīng)使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)與固有的永磁場(chǎng)方向一致并疊加）便得到混合型磁體。（二）梯度系統(tǒng)（二）梯度系統(tǒng)梯度系統(tǒng)的功能是為 MRI 設(shè)備提供線性度優(yōu)良、梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度高、并可快速開關(guān)的梯度場(chǎng)，以便動(dòng)態(tài)地、依次遞增地修改主磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)成像體素的空間定位和層面的選擇。此外，梯度系統(tǒng)的功能是為 MRI 設(shè)備提供線性度優(yōu)良、梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度高、并可快速開關(guān)的梯度場(chǎng)，以便動(dòng)態(tài)地、依次遞增地修改主磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)成像體素的空間定位和層面的選擇。此外，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度場(chǎng)的翻轉(zhuǎn)還起著射頻激發(fā)后自旋系統(tǒng)的相關(guān)重聚作用。在梯度回波和其他一些
15、快速成像序列中，梯度場(chǎng)的翻轉(zhuǎn)還起著射頻激發(fā)后自旋系統(tǒng)的相關(guān)重聚作用。梯度系統(tǒng)由梯度線圈、梯度控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、梯度放大器和梯度冷卻系統(tǒng)等部分組成。梯度線圈和放大器均有雙套設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)有 MRI 設(shè)備中按照其梯度組合方式和工作模式可分為單梯度放大器單梯度線圈、雙梯度放大器單梯度線圈、單梯度放大器雙梯度線圈等三種梯度類型。梯度系統(tǒng)由梯度線圈、梯度控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、梯度放大器和梯度冷卻系統(tǒng)等部分組成。梯度線圈和放大器均有雙套設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)有 MRI 設(shè)備中按照其梯度組合方式和工作模式可分為單梯度放大器單梯度線圈、雙梯度放大器單梯度線圈、單梯度放大器雙梯度線圈等三種梯度類型。1梯
16、度線圈 MRI 設(shè)備至少需要三個(gè)相互正交（X、Y、Z 方向）的梯度磁場(chǎng)作為圖像重建的空間立體（X、Y、Z 軸）定位和層面選擇的依據(jù)。因此 MRI 設(shè)備中分別由 X、Y、Z 三個(gè)方向的梯度線圈以及為梯度線圈提供“動(dòng)力”的梯度放大器來提供這三個(gè)梯度場(chǎng) Gx、Gy、Gz。1梯度線圈 MRI 設(shè)備至少需要三個(gè)相互正交（X、Y、Z 方向）的梯度磁場(chǎng)作為圖像重建的空間立體（X、Y、Z 軸）定位和層面選擇的依據(jù)。因此 MRI 設(shè)備中分別由 X、Y、Z 三個(gè)方向的梯度線圈以及為梯度線圈提供“動(dòng)力”的梯度放大器來提供這三個(gè)梯度場(chǎng) Gx、Gy、Gz。2梯度控制器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 梯度控制器（GCU）的任務(wù)是按系統(tǒng)主控
17、單元的指令，發(fā)出全數(shù)字化的控制信號(hào)，該控制信號(hào)包含有梯度電流大小的代碼，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）接收并“解讀”后，立即轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓控制信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生梯度放大器輸出的梯度電流。2梯度控制器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 梯度控制器（GCU）的任務(wù)是按系統(tǒng)主控單元的指令，發(fā)出全數(shù)字化的控制信號(hào)，該控制信號(hào)包含有梯度電流大小的代碼，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）接收并“解讀”后，立即轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓控制信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生梯度放大器輸出的梯度電流。3梯度放大器 梯度場(chǎng)是在 X、Y、Z 軸方向梯度線圈中流動(dòng)電流（即梯度電流）的激勵(lì)下產(chǎn)生的，而梯度電流是由梯度放大器產(chǎn)生并輸出。3梯度放大器 梯度場(chǎng)是在 X、Y、Z 軸方向梯度
18、線圈中流動(dòng)電流（即梯度電流）的激勵(lì)下產(chǎn)生的，而梯度電流是由梯度放大器產(chǎn)生并輸出。梯度放大器是整個(gè)梯度系統(tǒng)的功率輸出級(jí)。它必須具有功率大、開關(guān)時(shí)間短、輸出電流精確、可重復(fù)性好、可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、散熱系統(tǒng)優(yōu)良可靠等特點(diǎn)。梯度放大器是整個(gè)梯度系統(tǒng)的功率輸出級(jí)。它必須具有功率大、開關(guān)時(shí)間短、輸出電流精確、可重復(fù)性好、可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、散熱系統(tǒng)優(yōu)良可靠等特點(diǎn)。4梯度冷卻系統(tǒng) 梯度線圈的電流一般在 100A 之上，將在線圈中產(chǎn)生大量的熱量，因此必須采用水冷的冷卻方式。4梯度冷卻系統(tǒng) 梯度線圈的電流一般在 100A 之上，將在線圈中產(chǎn)生大量的熱量，因此必須采用水冷的冷卻方式。梯度系統(tǒng)作為 MRI 設(shè)備的核心
19、和關(guān)鍵部件，其性能高低直接決定著 MRI 設(shè)備的掃描速度（時(shí)間分辨率）、最小掃描層厚（空間分辨率）、XYZ 三軸有效掃描范圍、影像的幾何保真度。MRI 設(shè)備對(duì)梯度系統(tǒng)的要求就是梯度場(chǎng)強(qiáng)高、梯度上升速度快、梯度切換率高、梯度線性度好、梯度輸出波形的準(zhǔn)確度高及其可重復(fù)性好、梯度效率和利用率高等。梯度系統(tǒng)作為 MRI 設(shè)備的核心和關(guān)鍵部件，其性能高低直接決定著 MRI 設(shè)備的掃描速度（時(shí)間分辨率）、最小掃描層厚（空間分辨率）、XYZ 三軸有效掃描范圍、影像的幾何保真度。MRI 設(shè)備對(duì)梯度系統(tǒng)的要求就是梯度場(chǎng)強(qiáng)高、梯度上升速度快、梯度切換率高、梯度線性度好、梯度輸出波形的準(zhǔn)確度高及其可重復(fù)性好、梯度效
20、率和利用率高等。（三）射頻系統(tǒng)（三）射頻系統(tǒng)射頻系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)施射頻（RF）激勵(lì)并接收和處理射頻信號(hào)，即 MR 信號(hào)。射頻系統(tǒng)不僅要根據(jù)不同掃描序列的要求編排組合并發(fā)射各種翻轉(zhuǎn)角的射頻脈沖，還要接收成像區(qū)域內(nèi)射頻系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)施射頻（RF）激勵(lì)并接收和處理射頻信號(hào)，即 MR 信號(hào)。射頻系統(tǒng)不僅要根據(jù)不同掃描序列的要求編排組合并發(fā)射各種翻轉(zhuǎn)角的射頻脈沖，還要接收成像區(qū)域內(nèi)1 1H（氫質(zhì)子）、H（氫質(zhì)子）、3131P、P、3 3He、He、2323Na、Na、1313C 等的磁共振信號(hào)。射頻系統(tǒng)由射頻線圈、射頻脈沖發(fā)射單元、以及射頻脈沖接收單元等部分組成。C 等的磁共振信號(hào)。射頻系統(tǒng)由射頻線圈、射頻脈沖發(fā)
21、射單元、以及射頻脈沖接收單元等部分組成。1射頻線圈1射頻線圈（1）一般概念：射頻線圈既是氫質(zhì)子、（1）一般概念：射頻線圈既是氫質(zhì)子、3131P、P、3 3He、He、2323Na、Na、1313C等發(fā)生磁共振的激勵(lì)源，又是磁共振信號(hào)的探測(cè)器（以下討論均以氫質(zhì)子為例）。因此，射頻線圈有發(fā)射線圈和接收線圈之分。C等發(fā)生磁共振的激勵(lì)源，又是磁共振信號(hào)的探測(cè)器（以下討論均以氫質(zhì)子為例）。因此，射頻線圈有發(fā)射線圈和接收線圈之分。無論是發(fā)射線圈還是接收線圈，它們所處理的都是同頻率的射頻信號(hào)。無論是發(fā)射線圈還是接收線圈，它們所處理的都是同頻率的射頻信號(hào)。（2）射頻線圈的種類（2）射頻線圈的種類1）按功能分類
22、：可分為發(fā)射/接收兩用線圈以及接收線圈。1）按功能分類：可分為發(fā)射/接收兩用線圈以及接收線圈。2）按線圈作用范圍分類：可將其分為全容積線圈、部分容積線圈、表面線圈、體腔內(nèi)線圈、相控陣線圈五類。其中相控陣線圈是由兩個(gè)以上的小線圈或線圈單元組成的線圈陣列。這些線圈可彼此連接，組成一個(gè)大的成像區(qū)間，使有效空間增大；各線圈單元也可相互分離，每個(gè)線圈單元也可作為獨(dú)立線圈應(yīng)用。2）按線圈作用范圍分類：可將其分為全容積線圈、部分容積線圈、表面線圈、體腔內(nèi)線圈、相控陣線圈五類。其中相控陣線圈是由兩個(gè)以上的小線圈或線圈單元組成的線圈陣列。這些線圈可彼此連接，組成一個(gè)大的成像區(qū)間，使有效空間增大；各線圈單元也可相
23、互分離，每個(gè)線圈單元也可作為獨(dú)立線圈應(yīng)用。3）按極化方式分類：可分為線（性）極化和圓（形）極化兩種線圈。其中圓形極化線圈也可稱為正交線圈，它的兩個(gè)繞組工作時(shí)接收同一磁共振信號(hào)，但得到的噪聲卻是互不相干，如果對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，就可使線圈的信噪比提高，故正交線圈的應(yīng)用非常廣泛。例如磁體內(nèi)置的發(fā)射/接收體線圈就是正交線圈，此外還有正交頭線圈等。3）按極化方式分類：可分為線（性）極化和圓（形）極化兩種線圈。其中圓形極化線圈也可稱為正交線圈，它的兩個(gè)繞組工作時(shí)接收同一磁共振信號(hào)，但得到的噪聲卻是互不相干，如果對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，就可使線圈的信噪比提高，故正交線圈的應(yīng)用非常廣泛。例如磁體內(nèi)置
24、的發(fā)射/接收體線圈就是正交線圈，此外還有正交頭線圈等。4）按主磁場(chǎng)方向分類：可分為用于橫向靜磁場(chǎng)的磁體中螺線管線圈，以及用于縱向靜磁場(chǎng)的磁體中的鞍形線圈。它們是體線圈的主要形式。4）按主磁場(chǎng)方向分類：可分為用于橫向靜磁場(chǎng)的磁體中螺線管線圈，以及用于縱向靜磁場(chǎng)的磁體中的鞍形線圈。它們是體線圈的主要形式。5）按繞組形式分類：可分為亥姆霍茲線圈、螺線管線圈、四線結(jié)構(gòu)線圈（鞍形線圈、交叉橢圓線圈等）、STR（管狀諧振器）線圈和鳥籠式線圈等多種形式。其中鳥籠式線圈應(yīng)用廣泛。5）按繞組形式分類：可分為亥姆霍茲線圈、螺線管線圈、四線結(jié)構(gòu)線圈（鞍形線圈、交叉橢圓線圈等）、STR（管狀諧振器）線圈和鳥籠式線圈等
25、多種形式。其中鳥籠式線圈應(yīng)用廣泛。2射頻脈沖發(fā)射單元 射頻脈沖發(fā)射單元由射頻控制器、射頻脈沖序列發(fā)生器、射頻脈沖生成器、射頻振蕩器（射頻脈沖源）、頻率合成器、濾波放大器、波形調(diào)制器、射頻脈沖功率放大器、發(fā)射終端匹配電路及射頻發(fā)射線圈等功能組件構(gòu)成。2射頻脈沖發(fā)射單元 射頻脈沖發(fā)射單元由射頻控制器、射頻脈沖序列發(fā)生器、射頻脈沖生成器、射頻振蕩器（射頻脈沖源）、頻率合成器、濾波放大器、波形調(diào)制器、射頻脈沖功率放大器、發(fā)射終端匹配電路及射頻發(fā)射線圈等功能組件構(gòu)成。在射頻控制器的統(tǒng)一指揮下，上述各個(gè)部件協(xié)同工作以生成MR 掃描序列所需的各種角度和功率的射頻脈沖。MRI 中最常用的射頻脈沖有 90在射頻
26、控制器的統(tǒng)一指揮下，上述各個(gè)部件協(xié)同工作以生成MR 掃描序列所需的各種角度和功率的射頻脈沖。MRI 中最常用的射頻脈沖有 900 0和 180和 1800 0兩種，但是，各種小角度射頻脈沖激勵(lì)技術(shù)要求射頻發(fā)射單元還要能夠產(chǎn)生任意角度的射頻脈沖進(jìn)行 RF激發(fā)。兩種，但是，各種小角度射頻脈沖激勵(lì)技術(shù)要求射頻發(fā)射單元還要能夠產(chǎn)生任意角度的射頻脈沖進(jìn)行 RF激發(fā)。射頻能量在人體中累積情況，即特殊吸收比率（SAR 值）能引起灼傷事件的發(fā)生，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管理和控制。SAR 值是計(jì)量電磁波輻射能量被人體實(shí)際吸收的計(jì)量尺度，以 W/kg 或 mW/g 來表示。射頻能量在人體中累積情況，即特殊吸收比率（SAR 值
27、）能引起灼傷事件的發(fā)生，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管理和控制。SAR 值是計(jì)量電磁波輻射能量被人體實(shí)際吸收的計(jì)量尺度，以 W/kg 或 mW/g 來表示。3射頻脈沖接收單元 射頻激勵(lì)脈沖關(guān)斷后，共振質(zhì)子的磁化強(qiáng)度矢量就要回到其平衡態(tài)位置，從而在射頻接收線圈中產(chǎn)生自由感應(yīng)衰減（FID）信號(hào)，于是，線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，即磁共振信號(hào)。磁共振信號(hào)只有微伏（V）的數(shù)量級(jí)，因而其接收系統(tǒng)的靈敏度、放大倍數(shù)、抗干擾能力都要非常高。射頻脈沖接收單元的功能是接收人體產(chǎn)生的磁共振信號(hào)，并經(jīng)適當(dāng)放大和處理后供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用。射頻脈沖接收單元由信號(hào)接收（前置放大器、混頻器、中頻放大器）、信號(hào)處理（相敏檢波、低通濾波器）、射頻接收
28、控制器等電路組成。3射頻脈沖接收單元 射頻激勵(lì)脈沖關(guān)斷后，共振質(zhì)子的磁化強(qiáng)度矢量就要回到其平衡態(tài)位置，從而在射頻接收線圈中產(chǎn)生自由感應(yīng)衰減（FID）信號(hào)，于是，線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，即磁共振信號(hào)。磁共振信號(hào)只有微伏（V）的數(shù)量級(jí)，因而其接收系統(tǒng)的靈敏度、放大倍數(shù)、抗干擾能力都要非常高。射頻脈沖接收單元的功能是接收人體產(chǎn)生的磁共振信號(hào)，并經(jīng)適當(dāng)放大和處理后供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用。射頻脈沖接收單元由信號(hào)接收（前置放大器、混頻器、中頻放大器）、信號(hào)處理（相敏檢波、低通濾波器）、射頻接收控制器等電路組成。（四）信號(hào)采集和圖像重建系統(tǒng)（四）信號(hào)采集和圖像重建系統(tǒng)1信號(hào)采集 信號(hào)采集是指對(duì)磁共振射頻接收信號(hào)進(jìn)
29、行模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，使之成為離散數(shù)字信號(hào)的過程。1信號(hào)采集 信號(hào)采集是指對(duì)磁共振射頻接收信號(hào)進(jìn)行模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，使之成為離散數(shù)字信號(hào)的過程。射頻信號(hào)采集單元的核心器件是 A/D 轉(zhuǎn)換器。A/D 轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)重要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換速度和精度。目前多通道（4、8、16、32 通道）射頻信號(hào)采集技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于從 0.3T 永磁型 MRI 設(shè)備到 7.0T 超導(dǎo) MRI 設(shè)備中。多通道射頻技術(shù)帶來的是磁共振成像速度、圖像空間分辨率、時(shí)間分辨率、以及圖像質(zhì)量均得到全面的提高。射頻信號(hào)采集單元的核心器件是 A/D 轉(zhuǎn)換器。A/D 轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)重要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換速度和精度。目前多通道（4、8、16、32 通道
30、）射頻信號(hào)采集技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于從 0.3T 永磁型 MRI 設(shè)備到 7.0T 超導(dǎo) MRI 設(shè)備中。多通道射頻技術(shù)帶來的是磁共振成像速度、圖像空間分辨率、時(shí)間分辨率、以及圖像質(zhì)量均得到全面的提高。2圖像重建 在 MRI 設(shè)備中，射頻系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)合稱為譜儀系統(tǒng)（測(cè)量系統(tǒng)）。圖像重建的任務(wù)則是根據(jù)譜儀系統(tǒng)所提供的原始數(shù)據(jù)來計(jì)算可顯示的磁共振灰度圖像。2圖像重建 在 MRI 設(shè)備中，射頻系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)合稱為譜儀系統(tǒng)（測(cè)量系統(tǒng)）。圖像重建的任務(wù)則是根據(jù)譜儀系統(tǒng)所提供的原始數(shù)據(jù)來計(jì)算可顯示的磁共振灰度圖像。圖像重建任務(wù)在專用的圖像陣列處理器中完成。圖像陣列處理器一般由數(shù)據(jù)接收單元、高速緩沖存
31、儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、算術(shù)和邏輯運(yùn)算部件、控制部件、直接存儲(chǔ)器存取通道、以及快速傅里葉變換器（FFT）組成。目前重建一幅 MR 圖像的最快速度僅需要 588.2 微秒，即每分鐘能完成 1700 幅高速圖像重建。圖像重建任務(wù)在專用的圖像陣列處理器中完成。圖像陣列處理器一般由數(shù)據(jù)接收單元、高速緩沖存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、算術(shù)和邏輯運(yùn)算部件、控制部件、直接存儲(chǔ)器存取通道、以及快速傅里葉變換器（FFT）組成。目前重建一幅 MR 圖像的最快速度僅需要 588.2 微秒，即每分鐘能完成 1700 幅高速圖像重建。（五）主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（五）主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及功能 主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)
32、、控制臺(tái)、主控圖像顯示器、輔助信息顯示器（顯示受檢者心電、呼吸等電生理信號(hào)和信息）、圖像硬拷貝輸出設(shè)備（相機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)適配器以及譜儀系統(tǒng)的接口部件等組成。1主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及功能 主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)、控制臺(tái)、主控圖像顯示器、輔助信息顯示器（顯示受檢者心電、呼吸等電生理信號(hào)和信息）、圖像硬拷貝輸出設(shè)備（相機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)適配器以及譜儀系統(tǒng)的接口部件等組成。主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制用戶與 MRI 設(shè)備各系統(tǒng)之間的通信，并通過運(yùn)行掃描軟件來滿足用戶的所有應(yīng)用要求。主控計(jì)算機(jī)擁有掃描控制,病人數(shù)據(jù)管理,圖像歸檔、打印、評(píng)價(jià),以及機(jī)器檢測(cè)（包括自檢）等功能。主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制用戶與 MRI 設(shè)備各系統(tǒng)之間的
33、通信，并通過運(yùn)行掃描軟件來滿足用戶的所有應(yīng)用要求。主控計(jì)算機(jī)擁有掃描控制,病人數(shù)據(jù)管理,圖像歸檔、打印、評(píng)價(jià),以及機(jī)器檢測(cè)（包括自檢）等功能。2主控計(jì)算機(jī)中的軟件 在 MRI 設(shè)備的主控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。其中系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和常用例行服務(wù)程序等三個(gè)模塊。應(yīng)用軟件包括磁共振成像、影像后處理及分析軟件包。2主控計(jì)算機(jī)中的軟件 在 MRI 設(shè)備的主控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。其中系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和常用例行服務(wù)程序等三個(gè)模塊。應(yīng)用軟件包括磁共振成像、影像后處理及分析軟件包。（六）輔助保障系統(tǒng)（六）輔助保障系
34、統(tǒng)為了實(shí)施特殊成像，需要配置對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行采集、處理、分析的單元。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)腦功能成像，需要配置特殊的射頻脈沖實(shí)時(shí)跟蹤，試驗(yàn)刺激的產(chǎn)生、傳輸及控制，數(shù)據(jù)的全自動(dòng)后處理系統(tǒng)等。圖像的硬拷貝輸出設(shè)備、軟拷貝輸出設(shè)備也是必備的。為了實(shí)施特殊成像，需要配置對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行采集、處理、分析的單元。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)腦功能成像，需要配置特殊的射頻脈沖實(shí)時(shí)跟蹤，試驗(yàn)刺激的產(chǎn)生、傳輸及控制，數(shù)據(jù)的全自動(dòng)后處理系統(tǒng)等。圖像的硬拷貝輸出設(shè)備、軟拷貝輸出設(shè)備也是必備的。三、MRI 設(shè)備的技術(shù)參數(shù)三、MRI 設(shè)備的技術(shù)參數(shù)MRI 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)有磁場(chǎng)強(qiáng)度（T，特斯拉），磁體重量（噸），磁體長(zhǎng)度（米），5 高斯線空間分布
35、范圍（米），液氦揮發(fā)速率（升/小時(shí)），X、Y、Z 三軸最大成像視野（厘米），磁場(chǎng)均勻性（ppm），梯度場(chǎng)強(qiáng)度（毫特斯拉/米），梯度場(chǎng)切換率（毫特斯拉/米/秒），最短 TR、TE 時(shí)間（毫秒），射頻接收通道數(shù)，射頻線圈的線圈單元數(shù)等。MRI 設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)有磁場(chǎng)強(qiáng)度（T，特斯拉），磁體重量（噸），磁體長(zhǎng)度（米），5 高斯線空間分布范圍（米），液氦揮發(fā)速率（升/小時(shí)），X、Y、Z 三軸最大成像視野（厘米），磁場(chǎng)均勻性（ppm），梯度場(chǎng)強(qiáng)度（毫特斯拉/米），梯度場(chǎng)切換率（毫特斯拉/米/秒），最短 TR、TE 時(shí)間（毫秒），射頻接收通道數(shù)，射頻線圈的線圈單元數(shù)等。四、MRI 設(shè)備機(jī)房設(shè)計(jì)及運(yùn)行環(huán)境
36、四、MRI 設(shè)備機(jī)房設(shè)計(jì)及運(yùn)行環(huán)境MRI 設(shè)備的場(chǎng)所設(shè)計(jì)必須考慮強(qiáng)磁場(chǎng)和射頻場(chǎng)等特殊性，需要考慮磁場(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響；也要考慮環(huán)境對(duì)主磁場(chǎng)的影響，如遠(yuǎn)離電梯等鐵磁物體移動(dòng)的場(chǎng)所。掃描間需要建立射頻屏蔽設(shè)施，必須考慮地面的承重，考慮電源穩(wěn)定性等因素。MRI 設(shè)備的場(chǎng)所設(shè)計(jì)必須考慮強(qiáng)磁場(chǎng)和射頻場(chǎng)等特殊性，需要考慮磁場(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響；也要考慮環(huán)境對(duì)主磁場(chǎng)的影響，如遠(yuǎn)離電梯等鐵磁物體移動(dòng)的場(chǎng)所。掃描間需要建立射頻屏蔽設(shè)施，必須考慮地面的承重，考慮電源穩(wěn)定性等因素。MRI 設(shè)備使用功能區(qū)包括磁體間、控制室、設(shè)備間、冷水機(jī)和機(jī)房空調(diào)間等 MRI 設(shè)備運(yùn)行所必須的功能區(qū)。MRI 設(shè)備使用功能區(qū)包括磁體間、控制室、設(shè)備間、冷水機(jī)和機(jī)房空調(diào)間等 MRI 設(shè)備運(yùn)行所必須的功能區(qū)。
放射醫(yī)學(xué)技術(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備知識(shí)磁共振MR成像設(shè)備
