磁共振成像技术实验

第一章NM20台式磁共振成像仪硬件概述 (1)

第一节系统硬件框图 (1)

第二节部件接插口 (3)

第三节部件连线 (8)

第四节系统开关机 (9)

第二章NMI20台式磁共振成像仪软件概述 (11)

第一节软件界面 (12)

第二节软件菜单栏介绍 (13)

第三节软件工具栏介绍 (27)

第四节功能选项卡 (29)

第三章部分可开设的实验项目 (35)

实验一机械匀场和电子匀场实验 (36)

实验二测量磁共振中心频率（拉莫尔频率） (42)

实验三旋转坐标系下的FID信号 (49)

实验四自动增益实验 (56)

实验五硬脉冲回波 (61)

实验六软脉冲FID实验 (70)

实验七软脉冲回波 (75)

实验八硬脉冲CPMG序列测量T2 (80)

实验九乙醇的化学位移测量 (85)

实验十自旋回波序列质子密度像 (89)

实验十一自旋回波权重像 (96)

实验十二一维梯度编码成像 (100)

实验十三单脉冲双相位编码成像 (103)

实验十四梯度回波成像 (108)

实验十五射频接收线圈的调谐与匹配 (114)

实验十六射频功放与门控调制实验 (120)

实验十七数据处理过程(模拟部分)实验 (125)

实验十八前置放大器及RF开关 (131)

实验十九梯度功率放大器 (137)

实验二十高频数字记忆示波器的使用 (142)

系统开关机

在使用NMI20台式核磁共振成像仪时，“开机”和“关机”均必须严格按以下顺序操作：

1)开机

启动计算机；

在计算机桌面上启动应用程序WinMRIXP；

开启射频单元电源；开启射频单元后部的恒温系统电源；

打开梯度放大器机箱电源开关。

2)关机

关闭梯度放大器机箱电源开关

关闭射频单元电源；

退出应用程序WinMRIXP；

关闭计算机。

核磁参数可分为系统参数、采样参数和处理参数三大类。系统参数在进行任何实验之前就需要设置好的参数，及让系统能处于核磁共振状态的参数，比如射频中心频率，增益等；采样参数在核磁信号采集的过程中用到，而处理参数则是在信号采集结束之后，即数据处理时用到。当然，还有一类参数，例如TD、SW 等，它们既是“采样参数”，也是“处理参数”，我们称之为“全局参数”。

1、参数定义

Pi －射频硬脉冲的宽度（i=1,2）

SPi –射频软脉冲的宽度（i=1,2）

RFAmpi –射频软脉冲的强度

Di –无射频脉冲时的延时参数

TD – NMR 信号的采样点数（复数点）

SW –谱宽，也就是采样频率

SF1 –射频信号频率f的主值。通常共振频率f = SF1 + Offset

Offset –射频信号频率f的偏移量。一般有f = SF1 + Offset

NS –累加次数

Ci –常数变量

RG –接收机的增益，数值越大，增益越大

第三章部分可开设的实验项目

以NMI20台式磁共振成像仪为基础，笔者们初步开发了20个试验项目。由于NMI20台式磁共振成像仪的开放度高，使用者可以根据自己的需要在这台设备上开发试验项目。

实验一机械匀场和电子匀场实验

一、学习目的：

为什么要匀场？

匀场方式主要有哪几种？

影响磁场均匀性的因素有哪些？

磁场均匀性会影响到组织的T1、T2和T2*中的哪些参数？主磁场的大小对上述参数中的哪些参数有影响？

二、实验目的：

1、了解磁场均匀性的概念与表示方法。

2、掌握永磁体的机械匀场和电子匀场的概念和基本方法。

3、掌握NMI20台式成像仪的主磁场均匀性调整的方法。

二、实验器材

NMI20台式核磁共振成像仪一台，样品管（含样品）一根。

三、实验原理

1、主磁场的均匀性

磁场的均匀性（homogeneity ），是指在特定的容积限度磁场的同一性，即穿过单位面积的磁力线的数目是否相同。在磁共振系统中，均匀性是以主磁场的百万分之一（ppm ）作为一个偏差单位来度量的，其数学定义为。

060min max 10101ppm ÷?=÷-=B B B B B 在某一个限定的空间围，式中：B0为主磁场中心磁感应强度（Gs ）；?B0为磁感应强度最大值与最小值的差（Gs ）。对于不同的主磁场大小，其偏差单位也是不同的。例如对0.5T 的磁共振，一个偏差单位即1个ppm 为6105.0-?T(0.0005mT)。

在MRI 中，要进行空间编码（层选脉冲、相位编码和频率编码），就要在静磁场上迭加微弱的梯度磁场。静磁场均匀性越差，偏差越大，图像质量越差。而且如果静磁场不均匀，在迭加上梯度磁场后，层位信号将发生偏离，引起图像失真和畸变。

例如，中心磁场强度为5000Gs ，梯度磁场强度为0.1Gs/cm 。在20cm 直径的球形体积，静磁场的不均匀度为2.5ppm 。那么，在X 轴的几何失真为多大？

G s 0125.010)50005.2(6=÷?=?B

沿X 轴的几何失真为?X

G s 0125.0gs/cm

1.011X ?=??=?B 梯度场强=0.125cm 主磁体磁场均匀度越差，几何变形越大。

均匀性标准的规定还与所取的测量空间的大小有关。

本实验装置所取的测量空间围为10mm ×10mm ×10mm 的球形空间。一般医学磁共振由于需要给受检者提供较大的受检围，因此其磁场均匀性的空间围一般为直径40~50cm 的球形或椭球形；

2、均匀性对组织T 2的影响因素和匀场方式

主磁场的均匀性直接影响到组织的*2T 时间长短。根据磁共振成像理论，组织的*2T 与主磁场的不均匀性0B ?之间的关系为：

02*211B T T ?+=γ。如图1所示，当主磁场均匀性越低时，即*2T 越短，弛豫越快，即FID 信号的拖尾越短。当主磁场均匀性

越高时，即*

2T 越长，弛豫越慢，即FID 信号的拖尾越长。理论上，当主磁场绝对均