核磁共振原理

企业申请报告飞利浦磁共振成像仪1套型号Ingenia3.0T MRI影像设备功能磁共振成像系统大体结构基本上由四个系统组成：即磁体系统、梯度磁场系统、射频系统和 计算机系统。1. 磁体系统磁体系统是磁共振成像系统最重要、成本最高的部件，是磁共振系统中最强大的磁场，平时 我们评论磁共振设备的大小就是指静磁场的场强数值，单位用特斯拉Tesla,简称T）或高 斯（Gauss）表示，1T=1万高斯。临床上磁共振成像要求磁场强度在0.053T范围内。一般将W0.3T称为低场，0.3T1.0T 称为中场，1.0T称为高场。磁场强度越高，信噪比越高，图像质量越好。但磁场强度过 高也带来一些不利的因素。为了获得不同场强的磁体，生产厂商制造出了不同类型的磁体，常见的磁体有永久磁体、常 导磁体和超导磁体。（1）永久磁体永久磁体是由永久磁铁（如铁氧体或铷铁）的磁砖拼砌而成。它的结构主要有两种，即 环型和轭型。优点是：造价低，场强可以达到0.3T，能产生优质图像，需要功率极小，维护费用低， 可装在一个相对小的房间里。缺点是：磁场强度较低，磁场的均匀度和强度欠稳定，易受外界因素的影响（尤其是温 度），不能满足临床波谱研究的需要。（2）常导磁体常导磁体是根据电流产生磁场的原理设计的。当电流通过圆形线圈时，在导线 的周围会产生磁场。常导磁体的线圈是由高导电性的金属导线或薄片绕制而成。它的结构主 要由各种线圈组成。优点是：造价较低，不用时可以停电，在0.2T以下可以获得较好的临床图像。缺点是：磁场的不稳定性因素主要是受供电电源电压波动的影响，均匀度差。另外易受 环境因素（如温度、线圈绕组的位置或尺寸）的影响.（3）超导磁体荷兰科学家昂尼斯（Kamerlingh Onnes）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，电阻的突然消失意味着物质已转变为某种新的状态，这些物质称 为超导体。科学家昂尼斯获得了 1913年诺贝尔物理学奖。优点是：场强高，稳定性和均匀度好，因此可开发更多的临床应用功能。缺点是：技术复杂和成本高。2. 梯度磁场系统梯度磁场简称梯度场，梯度是指磁场强度按其磁场的位置（距离）的变化而改 变，它的产生是由梯度线圈完成的，一般在主磁体空间沿着X、Y、Z三个方向放置。梯度 线圈有三组即GX、GY、GZ，叠加在静磁场的磁体内，当线圈通电时可在静磁场中形成梯 度改变。3. 射频系统射频脉冲磁场简称射频脉冲（radio frequency，RF）是一种以正弦波震荡的射频电波。 磁共振系统中应用的频率较低，相当于调频广播FM波段，根据静磁场的强度不同其RF频 率也不同。射频系统作用：用来发射射频磁场，激发样品的磁化强度产生磁共振，同时，接收样品磁共 振发射出来的信号，通过一系列的处理，得到数字化原始数据，送给计算机进行图像重建。 它是由发射射频磁场部分和接收射频信号部分组成。4. 计算机系统在MRI设备中，计算机系统包括各种规模的计算机、单片机、微处理器等，构成7MRI设 备的控制网络。信号处理系统可采用高档次微型机负责信号预处理、快速傅立叶变换和卷积 反投影运算。微机系统负责信息调度（如人机交互等）与系统控制（如控制梯度磁场、射频 脉冲）。（1）主计算机系统及其功能功能：主要是控制用户与磁共振各系统之间的通信，负责对整个系统各部分的运行进行 控制，使整个成像过程各部分的动作协调一致，产生所需的高质量图像。并通过运行扫描软 件来满足用户的所有应用要求，如扫描控制（控制梯度磁场、射频脉冲）、病人数据管理、 归档图像、控制图像的重建和显示等、评价图像以及机器检测（包括自检）等。组成：主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显示器（主诊断台）、辅助 图像显示器（辅诊断台或工作站）、图像硬拷贝输出设备（多幅相机、激光相机）、网络适 配器、测量系统的接口部件等。主图像显示器又是控制台的一部分，用于监视扫描和机器的 运行状况。（2）主计算机系统中运行的软件整个MRI系统从物理的观点来看可分为用户层、计算机层、接口层和测量系统等四层。 从控制的观点来看，又可分为软件和硬件两层。应用软件通过操作系统等系统软件与主计算 机发生联系，从而控制整个MRI设备的运行。如图所示。1）系统软件系统软件用于计算机自身的管理、维护、控制和运行，以及计算机程序的翻译、 装载和维护的程序组。系统软件分为操作系统（系统软件的核心）、语言处理系统和常用例 行服务程序等三个模块。2）应用软件应用软件是指为某一应用目的而特殊设计的程序组。在MRI系统中，运行的应 用软件就是磁共振成像的软件包。软件包中的模块通常有病人信息管理、图像管理、扫描及 扫描控制（应用软件的核心）、系统维护、网络管理、主控程序等。3）应用软件的信息交换应用软件从用户那里直接得到需求信息，将用户的请求转变为控制数据发往测 量、控制设备，获得测量数据，根据用户的需求输出图像。（3）图像重建图像的重建是一个极其复杂的信号处理过程，必须在复杂且严格的程序软件 控制下进行。图像重建的本质是对原始数据的高速数学运算（包括累加平均去噪声、相位校 正、傅立叶变换等）。图像重建既可用软件完成也可用硬件完成，软件重建的速度要慢于硬 件。（4）图像显示图像重建结束后，得到的是表示图像各点不同亮度的一组数据，这些图像数据 立即被送入主计算机系统的海量存储器或硬盘中，并以图像的形式输出才能让人眼看到。最 成熟、最受欢迎的显示方法是电子视频显示系统，目前比较流行的是液晶显示器。图像的显 示不仅限于当前的病人，在会诊或进行回顾性研究时还需要调出以往病人的图像。