磁共振成像系统组成
磁共振成像基础知识
IR序列M的变化过程
IR序列特点
IR序列具有强T1对比特性； • 可设定TI，饱和特定组织产生具有特征
性对 比图像(STIR、FLAIR)； • 短 TI 对比常用于新生儿脑部成像； • 采集时间长，层面相对较少。
STIR序列(Short TI Inversion Recovery)
在IR恢复过程中，组织的MZ都要过0点，但时间不 同。利用这一特点，对某一组织进行抑制。
超导型
优点：1.场强高(0.5-3.0T) ；2.磁场稳 定均匀；3.成像速度快，图象质量好。
缺点：1.造价高；2.需要补充液氦和 液氮；日常维护费用高。
梯度线圈
梯度线圈性能的提高 磁共振成像速度加 快
梯度线圈性能指标 梯度场强 20mT/m 切换率 50mT/m.s
脉冲线圈
作用：激发人体产 生共振；采集MR信 号
质子密度加权像
长TR、短TE——质子密度加权像，图像特点：
组织的 H 越大，信号就越强； H 越小，信号 就越弱。
脑白质：65 % 脑灰质：75 % CSF： 97 %
常规SE序列的特点
最基本、最常用的脉冲序列。 得到标准T1 WI 、 T2 WI图像。 T1 WI观察解剖好。 T2 WI有利于观察病变，对出血较敏感。 伪影相对少（但由于成像时间长，病人易
180- 90-{180-Echo}n
180°脉冲反转脉冲结束后，无MXY的存在，MZ开 始恢复，等MZ过了0点后，在时刻 t=TI (Time of In version反转时间)，再施加一个 90°脉冲(此后的脉 冲方式同SE)，再施加180°脉冲，就可以得到回波信 号。IR序列的TR一般为1800～2500ms，而TI=400～60 0ms。
磁共振成像质量控制教材课件
03
磁共振成像质量影响因素
硬件设备因素
1 2 3
磁场强度
磁场强度是影响磁共振成像质量的重要因素，高 磁场强度可以提供更高的信噪比和分辨率。
线圈
线圈的品质和配置对图像的采集和信号强度有直 接影响，高品质的线圈能够提供更好的图像质量 。
梯处 理，形成图像。
磁共振成像系统构成
磁体
射频系统
梯度系统
计算机系统
产生强磁场，通常为 1.5T或3.0T。
发射射频脉冲，激发氢 原子核。
产生磁场梯度，实现空 间定位。
处理共振信号，重建图 像。
磁共振成像序列
自旋回波序列（Spin Echo）： 最常用的序列，用于获取T1和 T2加权图像。
制定磁共振成像的标准化和规范化操作流程，确 保不同操作者之间的一致性和可靠性。
感谢您的观看
THANKS
校准射频系统
确保射频发射和接收的准确性。
校准梯度系统
确保梯度系统的线性度和准确性。
参数优化与标准化
优化扫描参数
根据不同的检查部位和需求，选择合适的扫描序列和参数。
标准化成像参数
制定标准操作流程，确保不同批次和时间点的成像质量一致性。
参数验证与测试
对新参数进行验证和测试，确保其可行性和可靠性。
操作规范与培训
信号稳定性
信号稳定性是影响图像质量的关键因素，需要定期检查和校准。
硬件设备性能
确保硬件设备性能正常，包括射频线圈、梯度系统和计算机系统等 。
质量控制的方法
校准与验证
定期对磁共振成像设备进行校准和验证，确保设备性 能正常。
数据监测与评估
MRI设备基本组成认知和操作
MRI设备基本组成认知和操作MRI设备由主磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统等组成，为确保MRI设备的正常运行，还需有磁屏蔽、射频屏蔽、超导及低温等其它辅助设备。
一、主磁体系统主磁体系统（又称静磁场系统），是磁共振成像装置的核心部件，也是磁共振成像系统最重要、制造和运行成本最高的部件。
主磁体的作用是产生一个均匀的、稳定的静态磁场，使处于磁场中的人体内氢原子核被磁化而形成磁化强度矢量，并以拉莫尔频率沿磁场方向进行自旋（进动）。
（一）主磁体的性能指标1．磁场强度2．磁场均匀性3．磁场稳定度4．有效孔径5．磁场的安全性（二）主磁体的种类与特点1．永磁体2．超导磁体（三）匀场主磁场的均匀性是MR的重要指标，无论何种磁体由于受设计和制造工艺限制，在其制造过程中都不可能使整个有效空间内的磁场完全均匀一致。
另外，磁体周围环境中的铁磁性物体（如钢梁等）也会进一步降低磁场的均匀性。
因此，磁体安装完毕后还要在现场对磁场进行物理调整，称为匀场。
静磁场是靠各种匀场补偿线圈和铁磁材料，经多次补偿、测量、修正而逐渐逼近理想均匀磁场。
由于精度要求极高而且校准工作极其繁琐，大多是在计算机辅助下，采取多次测量、多次计算、多次修正才能达到1250pxDSV（球体直径）5ppm的均匀度。
常用的匀场方法有有源匀场和无源匀场两种。
1．有源匀场2．无源匀场二、梯度磁场系统梯度磁场系统是为MR提供满足线性度要求、可快速开关的梯度磁场。
（一）梯度磁场的作用在磁共振成像时，必须要在成像区域内的静磁场上，动态地迭加三个相互正交的线性梯度磁场，如图6-12所示，使受检体在不同位置的磁场值有线性的梯度差异，实现成像体素的选层和空间位置编码的功能。
三个梯度场的任何一个均可用以完成这三项作用之一，但联合使用梯度场可获得任意轴面的图像。
此外，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度磁场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚，产生梯度回波信号的作用；在成像系统没有独立的匀场线圈的磁体系统的情况下，梯度线圈可兼用于对磁场的非均匀性校正，因此，梯度系统也是MRI设备的核心系统。
经典MRI磁共振成像原理讲解-2020版本-动画版本
上海XXX磁共振技术有限公司
Magnetic resonance imaging
磁共振成像原理
MRI技术培训
市场部：
这关爱健康，让生命绚丽多彩！
目录
CONTENTS
磁共振成像系统的基本硬件
--主磁体系统 --梯度系统 --射频系统 --计算机系统及谱仪 --其他辅助设备系统
相控阵线圈采集 SNR=26.3
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相控阵线圈
线圈单元(Element) 数据接收通道(Receiver) --4 通道 --8 通道 --16通道 --32通道
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四、计算机系统及谱仪
--射频脉冲激发 --信号采集 --时钟 --数据的运算 --图像显示
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非常重要
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高 能 与 低 能 状 态 氢 质 子 的 进 动
由于在主磁场中氢 质子进动，每个氢 质子均产生纵向和 横向磁化分矢量。
那么人体进入主磁 场后到底处于何种 核磁状态呢？
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处于低能状态的氢质子略多于处于高能状态的氢 质子，因而产生纵向宏观磁化矢量。
人体组织的MRI信号主要来源于自由水！
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•人体内有无数个氢质子(每毫升水氢质子=3×1022)； •每个氢质子都自旋产生核磁现象； •那么人体不就是一块大磁铁了吗？
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矢量的合成和分解：
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通常情况下人体内氢质子的核磁状态
通常情况下，尽管每个氢质子自旋均产生一个小的磁场， 但都是随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体组织并不 表现出宏观磁化矢量。
磁共振成像设备的工作原理
磁共振成像设备的工作原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种通过利用核磁共振现象来获得人体组织图像的医学检查技术。
它可以提供高分辨率、无创伤的全身解剖图像，对病理性变化早期的发现和定量分析具有重要意义。
那么，磁共振成像设备是如何工作的呢？下面将详细介绍MRI设备的工作原理。
首先，磁共振成像设备包括主磁场系统、梯度磁场系统和射频系统。
主磁场系统是整个设备的核心，产生一个极强的定向磁场，通常为1到3特斯拉。
这个磁场可以将人体内的核磁共振信号分离出来。
在主磁场的作用下，人体内的水分子和其他核自旋（比如氢原子核）会产生一个差异很小的能级分裂。
然后，梯度磁场系统起到定位的作用，通过改变磁场的强度和方向，可以选择性地激发和感应特定区域的核磁共振信号。
接下来，利用射频系统，通过传送一系列射频脉冲激发患者体内的核自旋。
这些射频脉冲将导致核自旋从基态向激发态跃迁，并在脉冲结束后，核自旋会回到基态并释放出能量。
这些释放的能量即为核磁共振信号。
为了获得高质量的MRI图像，必须对核磁共振信号进行针对性的频率分析和空间编码。
频率分析是指将复杂的核磁共振信号转换为频率分量，以获得不同的核磁共振频率信息。
而空间编码则是指通过改变梯度磁场的强度和方向，对核磁共振信号在空间上进行编码。
最后，通过一系列计算和图像重建算法，将获得的核磁共振信号转换为高质量的图像。
这些算法包括傅里叶变换、滤波、插值和二维重建等步骤，以达到优化图像质量的目的。
综上所述，磁共振成像设备的工作原理主要包括主磁场系统、梯度磁场系统和射频系统的协同作用。
通过产生一个高强度的定向磁场、改变梯度磁场的强度和方向、利用射频脉冲激发和感应核磁共振信号，并通过频率分析和空间编码，最终获得高质量的MRI图像。
这种非侵入性的成像技术在临床上的广泛应用将进一步提高医学诊断的精确性和准确性。
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种通过核磁共振现象来获得人体组织图像的非侵入性检查技术。
医学成像技术(第五章 核磁共振成像系统fMRI)
脑科学研究最具有挑战性的研究课题之 一是对人脑工作机制即人脑高级功能的研究， 这些功能主要包括视觉、听觉、认知（语言、 记忆）和运动功能等。涉及脑科学研究的许 多领域，如认知科学、神经科学、针灸、药 物滥用、运动、视听觉、手术计划、感觉、 ｆＭＲＩ数据分析与处理和临床应用等。目 前，国内的ｆＭＲＩ脑功能研究正在由单一 的功能研究转向多功能协同研究，由常规的 感觉、运动、视觉、听觉的研究向语言、认 知、情感、记忆等方面扩展和深入。
MRI技术的未来发展
第五章 核磁共振成像系统 5.6 功能磁共振成像
functional Magnetic Resonance Imaging
fMRI
利用磁共振原理对人体或动物的功能 进行研究与检测的成像方法
血管网
功能磁共振在中枢神经系统的应用
磁共振脑功能磁共振成像（ｆＭＲＩ）包括弥 散加权成像（ＤＷＩ）、灌注加权成像（ＰＷ Ｉ）、磁共振波谱（ＭＲＳ）和脑皮层激发功 能成像（ＢＯＬＤ）等技术。这将使中枢神经 系统影像学诊断从单纯形态影像学转向与脑功 能影像学相结合的发展道路。
其它如增强MRI及磁共振血管成像(MRA) 在脑梗塞早期诊断中都具有一定价值， 增强 MRI在T1WI上可显示脑实质异常强化， MRA 则可清晰显示颈内动脉闭塞或狭窄。 这些均 是早期脑梗塞的辅助诊断方法。
ＢＯＬＤ与ＰＥＴ相似，可以探查与认知、 感觉和运动功能相对应的神经元活动所在的脑 活动区。与ＰＥＴ相比，ＢＯＬＤ的优势在于 可以同时获得功能与形态解剖图像。ＢＯＬＤ 最直接的临床应用是：当病人的损伤部位于重 要的功能区相邻时，其可做出术前的功能区测 绘图，以帮助神经外科医师在最大程度地切除 病灶的同时，最大程度地降低神经功能缺陷。 此外，ＢＯＬＤ也可应用于精神疾病的研究， 如精神分裂症、药瘾、早老性痴呆散MRI， 是一种很有前途的早期 检测手段。 但该技术需要较先进高档的超导磁共振成 像仪， 目前尚无法广泛应用。
磁共振成像仪的基本结构与安全
射频安全
射频安全注意事项
在磁共振成像过程中，射频场会产生一定的热量，因此应避 免长时间暴露于射频场中，以免造成热损伤。同时，应避免 使用可能产生射频干扰的电子设备，以免影响成像质量和安 全性。
射频安全规定
为了确保射频安全，磁共振成像仪通常会配备一系列的防护 措施，例如温度监测系统、射频屏蔽等。操作人员应严格遵 守相关规定，确保射频区域的安全。
CHAPTER
04
磁共振成像仪的维护与保养
日常维护
01
02
03
每日清洁
对磁共振成像仪的表面进 行清洁，保持仪器的整洁 。
检查设备连接
确认所有电缆和连接是否 完好，没有破损或松动。
运行自检程序
每天开机后应运行自检程 序，确保设备正常工作。
定期保养
清洁内部组件
定期对设备内部进行清洁 ，特别是对高磁场区域进 行清理。
记录与报告
对所有的维护和维修活动进行记录 ，并定期向上级报告设备的运行状 况和维护情况。
CHAPTER
05
磁共振成像仪的未来发展
技术创新与进步
更高磁场强度
随着磁体技术的不断进步，未来 磁共振成像仪将具备更高的磁场 强度，从而提高图像分辨率和检
测灵敏度。
快速扫描技术
通过改进序列设计和硬件优化， 实现更快的扫描速度，减少患者
人体内的氢原子核发生共振。
磁体系统的性能直接影响成像质 量，包括磁场强度、均匀度和稳
定性等。
磁体系统的设计需考虑安全因素 ，如磁场强度和均匀度对人体的 影响，以及防止磁场对周围环境
的干扰。
梯度系统
梯度系统用于在磁场中产生位 置编码，实现空间定位和图像 重建。
梯度系统由梯度线圈和放大器 组成，通过快速切换梯度磁场 实现图像的扫描。
MRI技术——磁体与系统
MRI技术——磁体与系统3.1引言磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技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，而产生影像的成像技术。
MRI是随着计算机技术的飞速发展以及在X线CT的临床应用基础上发展起来的一种新型医学数字成像技术。
由于它既能显示形态学结构，又能显示原子核水平上的生化信息，还能显示某些器官的功能状况，以及无辐射等诸多优点，已越来越广泛地应用于临床各系统的检查诊疗中。
随着MRI技术的不断改进，其功能日趋完善，应用范围不断拓宽，是当今医学影像学领域发展最快、最具潜力的一种成像技术。
磁共振成像设备（简称为“MRI设备”）在我国卫生部被列为乙类大型医用影像设备，医院需要特别申请配置许可证。
MRI设备在临床上的应用日益广泛，在各系统疾病的诊断中扮演着越来越重要的角色，对于疾病的诊断有不可替代的作用。
该设备的配置集中体现着医院临床诊疗、以及科研工作的水平。
磁共振成像设备（简称MRI设备）主要由以下四部分构成：磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理等系统组成，各系统间相互连接，由计算机控制、协调。
对于超导MRI设备，低温保障冷却系统也是其重要组成部分。
实际的磁共振成像系统为了加快图像处理速度，一般都配备专用的图像处理阵列单元；为了实施特殊成像（如心脏门控、脑功能研究等），还要有对生理信号（心电、脉搏、（无创、有创）血压、血氧饱和度、氧分压、二氧化碳分压等）进行采集、处理、分析的单元。
为了实现实时脑功能成像，需要配置特殊的高性能计算机柜，射频脉冲实时跟踪，试验刺激的产生、传输（可通过波导孔）及控制，数据的全自动后处理系统等。
图像的硬拷贝输出设备（如激光相机）、软拷贝输出设备（如CD±R/RW、DVD±R/RW、MOD等光盘驱动器）也是必备的。
3.2磁体系统磁体系统是MRI设备产生成像所必需的静磁场（static magnetic field）的关键部件。
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匀场 顾名思义就是要使磁场的强度均匀。
为什么需要匀场？
假设一下，若磁场在一定范围内不均匀/大小不一，那么处于这个范围内 的完全相同的一块物质所包含氢质子的拉莫尔进动频率则不相同。那么此 物质接收到一确定频率的射频场时，有的区域的氢质子就不能产生共振/发 生偏转，不能偏转就无法产生MR信号，那么最后的结果可能就是：一块相 同的均匀的物质，却产生了明暗不一的图像。这当然是不能被接受的。
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
操作间 操作计算机所在房间，医生控制扫描的房间 操作间内设备较为简单，主要包括以下部分：
1. 主控计算机，控制MRI系统，同时还负责跟外界Dicom协议 设备进行数据通信。 2. 显示输入设备，医生用起进行操作并观察
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
励磁
前面我们学习超导磁共振磁体 的时候介绍过，磁场是由超导 电磁线圈产生的，线圈没有充 电也就没有磁场，而给线圈充 电的过程就是励磁
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
MRI基础知识
2010.6.6
2018年11ห้องสมุดไป่ตู้12日
医学影像科
内容概述 1 MR基础小要点 2 MRI系统组成
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
核磁共振理论
氢质子在强磁场的作用下，将自动沿固定方向以 larmor频率旋转，如果这时有一个与此相同频率的射 频（rf）对氢质子进行激发，从量子力学角度看氢质 子会从低能跃迁到高能状态，高能状态的氢质子如 果取消射频激发，就会从高能降低到低能状态同时 发出相应的电磁波。
生命医科学学影学像院科
被动匀场
• 利用在磁体洞内部特定的位置增加逆磁性物质的硅钢片，吸引磁感线向 需要的方向移动，从而保持磁感线水平分布。
• 被动匀场的过程非常繁琐及复杂，在磁体孔中放置定制的匀场架及磁场 探测器
• 主动匀场
• 利用电磁线圈产生的磁场对主磁场进行补偿。 • 由于人体也是一个逆磁性物质，在磁体内的病人同样会改变磁场的分布
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
设备间又称设备机房 设备间内存放了系统的机柜 1. 射频放大器，用来产生规定能量大小的射频场，并通过射频线传导到射 频线圈进行发射 2. 梯度放大器。其实梯度线圈产生梯度场的大小取决于线圈内的电流大小 ，而电流的大小就是由梯度放大器控制的 3. 数据采集柜，用来对射频发射系统进行控制，同时对射频接收系统接收 到的信号进行后处理 4. 水冷柜，用来对系统进行制冷 5. 配电柜，提供MRI系统的供电 6. 滤波板，置于设备间和磁体间之间，是两个房间信号传输的接口
生命医科学学影学像院科
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
生命医科学学影学像院科
超导现象 超导材料在某一温度绝对零度下电阻为0，在 一个回路中没有电阻，理论上电流就会永恒流 动。流动的电流就会有磁场。
H = N × I / Le H-磁场强度 N-励磁线圈匝数 I-电流 Le-有效磁路长度
再假设一下，我们前面讲到过梯度场的选层的作用。那么若主磁场不均匀
，选层时就会受到附近相同场强下发生偏转氢质子产生的信号的干扰。
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生命医科学学影学像院科
匀场并不是要求磁体洞内所有区域都保持均匀，而是能够确保 被扫描的区域保持均匀就可以了。
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失超现象 请永远记住对于超导磁体而言，这 个开关不是普通的急停按钮，一般 情况下一旦按下失超开关意味着两 件事 1.损失金钱：磁体中的液氦会瞬间 全部消耗或耗大部 2. 损失时间：需要重新经过长期复 杂的除冰以及励磁过程才能重新产 生磁场。
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生命医科学学影学像院科
为了保证线圈处于超导状态，磁体内部温度需要足够低，目前 主流磁体的内部使用液氦作为冷却液，液氦的温度4.215K, 约等 于-269℃。
但是超强性能的背后是超导MR系统需要一套复杂的制冷系统 给磁体中-269℃的液氦制冷以保持其温度。如果采用了最先进 的高效制冷系统，超导磁体理论上可以做到液氦0消耗，但是对 于其它的制冷系统，液氦是会随着时间不耗的，到了一定的低 点需要补充液氦
，并且不同的人对磁场的改变还是不一样的，因此就需要引入能够针对 每一个病人适时进行改变的主动匀场。
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完整的MRI扫描系统
磁体，产生主磁场B0，进而确定被扫 描物体的Larmor进动频率，是进行 MRI扫描的根本前提。 射频系统，对被扫描物体进行激发并 改变净磁化矢量方向，随后射频接收 系统接收后续弛豫信号，是MRI信号产 生的基础。 梯度系统，对被扫描物体进行空间选 层以及相位、频率编码，用以对物体 在空间上进行像素区分，是MRI信号成 像的基础。
均匀区域越大，匀场的难度也就越大，这在一方面也解释了 为什么超导磁共振系统想要把磁体洞口的直径做大哪怕一点都 是相当难得的技术突破
超导磁共振的匀场分为2种类型，分别是： 被动匀场(Passive shim) 主动匀场(Active shim)
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）
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生命医科学学影学像院科
1.5/3.0T区别
为了说明我们引入净磁化矢量的概念，氢 质子在强场强下不会全部沿磁场方向排布， 一部分沿着磁场方向，一部分反方向，净磁 化矢量与场强和温度有关系
2010.6.5 安莹 指导老师：史海涛（教授）、汪继超（高级实验师）