医学影像系统原理MRI-培训课件.ppt

磁体性能 （一）主磁场强度 MRI系统的主磁场B0又叫静磁场（static magnetic field）。在一定范围内，增加静磁场强度则氢质子所产生的磁矩越大，信号越强，图像的信噪比（SNR）也就越高。 通常将磁场强度≤0.3T的称为低磁场，≥0.3T-1.0T称为中场强，高于1.0T的称为高场强。磁场强度的选择应综合考虑图像的信躁比，生物效应，人体的安全性。目前，1.5T以上的超导MRI系统临床使用相当普遍，3.0T的超导MRI也已进入临床使用。国外已研制出7.0T和9.0T的超高场系统，但至今尚未进入临床应用阶段。 * （二）磁场均匀度 磁场均匀度（homogeneity）是MRI系统的重要指标之一，均匀度指在特定容积（取一球形空间）限度内磁场的同一性程度，即穿过单位面积的磁感应线是否相同。 MRI的磁体在其工作孔径内产生匀强磁场，即主磁场B0 。为了对扫描病人进行空间定位，在B0之上还需施加梯度磁场 。单个体素上的 必须大于其磁场偏差，否则将会扭曲定位信号，降低成像质量。磁场的偏差越大，表示均匀性越差，图像质量也会越低。在MRI系统中，均匀性是以主磁场的10-6作为一个偏差单位定量表示，偏差单位为：ppm。 * （三）磁场稳定性 磁体附近受铁磁性物质、环境温度或匀场电源漂移等因素的影响，磁场的均匀度或场值也会发生变化，这就是常说的磁场漂移。磁场的稳定性可以分为时间稳定性和热稳定性两种。时间稳定性指的是磁场随时间而变化的程度，如果在一次实验或一次检测时间内磁场值发生了一定量的漂移，它就会影响到图像质量。 稳定性还可随温度变化而漂移，其漂移的程度是用热稳定性来表述的。永磁体和常导磁体的热稳定性比较差，因而对环境温度的要求很高。超导磁体的时间稳定性和热稳定性一般都能满足要求。 * （四）有效孔径 有效孔径指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈和内护板等部件均安装完毕后柱形空间的有效内径。其内径一般大于65cm，孔径过小容易使被检者产生压抑感。然而，增加磁体的孔径在一定程度上比提高场强更难。近年来，在临床应用的开放式(OPEN型)磁体系统，其优点是病人位于半敞开的检查床上，受检者不易产生MRI检查时常有的恐惧心理，并且能开展MRI的介入检查及治疗等。 * 成像磁体分类 磁共振成像用磁体可分为永磁型、常导型、混合型和超导型4种。 （一）永磁型 永磁型磁体（ermanent magnet）是最早应用于MRI全身成像的磁体。永磁材料主要有铝镍钴、铁氧体和稀土钴三种类型。 * 永磁型 永磁体一般由多块永磁材料堆积（拼接）而成。磁铁块的排布既要构成一定的成像空间，又要达到磁场均匀度尽可能高的要求。另外，磁体的两个极片须用磁性材料连接起来，以提供磁力线的返回通路，从而减少磁体周围的杂散磁场。永磁体的场强一般不超过0.3T。永磁型磁体除了场强低外，其磁场均匀性也差。永磁型磁体对温度变化非常敏感，对磁体和机房的温度变化应控制在±1°C之内。 优点是结构简单、造价低、不消耗能量、维护费用低、磁场发散少，对环境影响小。 * （二）常导型 常导型磁体（conventional magnet）是利用线圈中的电流来产生磁场的。实际上是某种类型的空芯电磁铁，其线圈所用导线由于有一定的电阻率，又称为阻抗型磁体（resistive magnet）。 简单的圆形线圈产生的磁场是非均匀性的，为了提高磁场均匀度，可增加线圈，调整两线圈之间的距离，改善磁场的均匀度。为了产生较高的场强和足够的中空直径，往往数个线圈并用，常用的是四线圈常导型磁体。 * 常导型 常导型磁体可用加大线圈电流的方法来提高常导型磁体的场强。但是，导体的功耗与流经它的电流的平方成正比，线圈电流每增加一倍，其功耗将增加至4倍。通常产生0.2T左右的横向磁场，一个四线圈常导磁体消耗的功率将高达80kW。发出的热量须用无离子冷水系统带至磁体外散发。另外，线圈电源的波动将直接影响磁场的稳定。 * （三）超导型  目前，所有强磁场MRI扫描系统均采用超导磁体（super conducting magnet）。超导磁体是利用超导材料在低温下的零电阻特性，在很小的截面上可以通过强大的电流，产生强磁场，一般场强在0.5-3.0T之间。超导体的电磁线圈的工作温度在绝对温标4.2K的液氦中获得超低温环境。 * 超导线圈的材料一般采用铌－钛二元合金的多芯复合超导线。在液氦温度下，铌钛细丝处于超导态而呈现零电阻特性，但分布于其周围的铜基保持一定的电阻相当于绝缘体，一旦发生失超，电流就会从铜基流过，以释放磁体储存的巨大电能，防止过热而使超导体烧毁。另外，铜基作为机械支持物，可提高线圈的机械强度。 超导磁体的高场强、高稳定性、高均匀性、不耗电能以及容易达到有效的孔径是其优点。但是，超导线圈必