磁共振基础知识与3.0T磁共振1
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
磁共振成像基本知识
Nuclear Magnetic Resonance Imaging
首字母缩写:
NMRI
为了和原子核及射线的放射性危害区分开 来，临床医生建议去掉N，简称为磁共振成像
MRI
2
发展历史
1946 年美国斯坦福大学的F. Bloch 和哈佛大学E.M .Purcell领导的两个研究组首次独 立观察到磁共振信号，由于该重要的科学发现，他们两人共同荣获1952年诺贝尔物 理奖。其发展最初阶段的应用局限于物理学领域，主要用于测定原子核的磁矩等物 理常数。
•T1弛豫是由于高能质子的能量释放回到低能状态
•用T1值来描述组织T1弛豫的快慢
高能的质子把能量释放给周围的晶格 （分子）
晶格震动频率高于质子进动频率
能量传递慢－－纯水
晶格震动频率接近于质子进动频率
能量传递快－－脂肪，含中小分子蛋白质
晶格震动频率低于质子进动频率
能量传递慢－－含高浓度大分子蛋白
不同组织有不同的T1弛豫时间
T1加权成像 ( T1WI )
•反映组织纵向 弛豫的快慢！
• T1值越小 纵向磁化矢量恢复越快 已经恢复的 纵向磁化矢量大 MR信号强度越高（白）
• T1值越大 纵向磁化矢量恢复越慢 已经恢复的 纵向磁化矢量小 MR 信号强度越低（黑）
• 脂肪的T1值约为250毫秒 MR信号高（白） • 水的T1值约为3000毫秒 MR信号低（黑）
在20世纪70年代初，美国科学家Paul Lauterbur发现了在磁场中引入梯度的方法来创 造二维图像的可能性。通过分析发射的无线电波的特性，他可以确定它们的来源。 这使得用其他方法无法可视化的结构的二维图片成为可能。 英国的科学家 Peter Mansfield，进一步发展了梯度磁场的 运用。他展示了如何对信号进行数学分析，并展示了极快 成像的可行性。他们利用磁共振技术观察不同结构方面的 重大发现促进了现代磁共振成像( MRI )的发展和在医学 影像中的应用，代表了医学诊断和研究的突破。并共同荣 获2003年的诺贝尔生理学-医学奖。
MRI基础知识
自旋回波（SE）：采用90º -180º 脉冲组 合形式构成。该序列为MRI的基础序 列。其中又包括2D/3D快速、超快速 自旋回波序列，单次激发半傅里叶采 集快速自旋回波。
SET1WI
FSET2WI
矢状面3DSET1
冠状面3DSET1
流空效应产生的条件
血液在血管内流动，在脉冲序列的激发和回 波收集的时间过程中，血液将因为流动而发生位 置的变化，这种位置的变化就会对 MR 信号产生 影响，原因是曾经在某一个层面中(成像层面总 是有厚度的)被激发的血液，在等待回波收集的 过程中将部分或全部流出原来的成像层面，新流 入的血液因没有被激发的经历，因此，收集不到 信号，这时，流空效应就产生了。由以上描述可 知，流空效应的产生，其先决条件是在等待回波 时间内，原已被激发的血液已经流出成像层面， 与血流速
4、分子生物学和组织学诊断的提高。
利用磁共振的波谱分析可以在不同程度 上反映正常和异常区域的分子生物学和 组织学特征，在影像诊断向分子生物学 和组织学方向迈出重要的一步。
5、无骨骼伪影的干扰。CT检查常遇到
骨骼伪影对病变区域的干扰，而磁共振 检查不存在这一弊端，有利于临床检查 的扩展。 6、无损伤的安全检查，这也是MRI的 最大特点。
属异物 （4） 换有人工金属心脏瓣膜者 （5）金属关节、假肢 （6）内置神经刺激器者。 （7）妊娠3个月以内者。
我院GE0.5T磁共振机
计算机控制系统
磁共振成像的基本原理：从人体进入强
大的外磁场（Bo），到获得清晰的MR 图像，人体组织的受检部位的每一个氢 质子都经历一系列复杂的变化。 ①氢质子群体的平时状态：无外磁场 Bo的作用，人体氢质子杂乱排列，磁 矩方向不一，相互抵消。
30T磁共振参数要求
3.0T磁共振参数要求3.0T磁共振1台，设备需为整机原装进口并为各投标品牌厂家最新型最高端的产品。
设备需满足下列参数要求：一、磁体1、磁场强度需≥3.0T。
2、中心共振频率需≥127MHz。
3、应用类型需为全身通用型。
4、需为超导体磁场类型。
5、需具有主动屏蔽和抗外界干扰屏蔽等屏蔽方式。
6、需具有主动匀场、被动匀场、动态匀场等匀场方式。
7、需提供超导匀场、病人个性化匀场、高级高序匀场。
8、匀场通道需≥36个。
9、匀场点数≥1600个。
10、需具有3.0T不锈钢专用磁体。
11、磁体长度（不含外壳）需≥170cm。
12、磁体长度（含外壳）需≤190cm。
13、患者检查孔道内径大小需≥70cm。
14、患者检查孔道长度需≥163cm。
15、磁体需为两端开放式和对称式设计。
16、病人检查床至扫描孔道顶端的距离需≥45cm。
17、磁体重量（含液氦）需≤7.0吨。
18、磁场稳定度需≤0.1ppm/h。
19、磁场均匀度：（1）40cmDSV需≤0.27ppm。
（2）30cmDSV需≤0.08ppm。
（3）20cmDSV需≤0.03ppm。
20、液氦需零消耗。
21、5高斯磁力线轴向范围需≤5.2m，5高斯磁力线径向范围需≤2.8m。
22、1高斯磁力线轴向范围需≤7.8m, 1高斯磁力线径向范围需≤4.9m。
二、梯度系统1、梯度线圈需具有中空内冷式冷却方式。
2、最大单轴梯度场强：（1）若为环绕式梯度需≥35mT/m（非有效值）。
（2）若为非环绕式梯度需≥60mT/m（非有效值）。
3、最大单轴梯度切换率：（1）若为环绕式矩阵梯度需≥150mT/m/s（非有效值）。
（2）若为非环绕式矩阵梯度需≥200mT/m/s（非有效值）。
4、梯度功能单元数量需≥46个。
三、扫描床与环境调节系统1、扫描床最低高度需≤53cm。
2、垂直运动时扫描床最大承受重量需≥250kg。
3、扫描床水平运动最大速度需≥250mm/s。
4、需具备智能触控病人定位系统。
3.0T磁共振技术参数
1套床底集成全脊柱（CTL）线圈
共102单元的线圈。
同时必须具备1.40米的Whole Body Suite全套软硬件
包括支持1.40米全身成像的检查床
必须提供多通道射频发射技术True Foum 。
*8.4.3.2
如果是局部高密度靶线圈（必须投标商原厂生产），则要求：
头颈专用相控阵线圈：要求单个线圈同时并行采集通道数≥8通道，支持并行采集功能，具备拓扑相控阵技术
负偏离加2%
8.4.4.3
头部专用相控阵线圈
要求单个线圈同时并行采集通道数≥32通道，支持并行采集功能，具备拓扑相控阵技术
负偏离加2%
8.4.4.4
通用柔性线圈(包括大、小柔线圈)
具备
负偏离加2%
8.4.4.5
膝关节专用相控阵线圈
要求线圈同时并行采集通道数≥8通道，支持并行采集功能，具备拓扑相控阵技术（请厂家单独报价并包含在投标总价内）
负偏离加2%
8.4.4.6
肩关节专用相控阵线圈
具备
8.5
前列腺频谱多通道体表线圈
具备
8.6
直肠内相控阵线圈
具备
8.7
心脏相控阵线圈
根据通道数评1-3级
每降一级，加1%
8.8
小动物线圈（鼠、兔线圈）
具备
四、病人检查环境
1
双向病人通话系统
具备
2
提供照明、通风及防磁耳机
具备
3
检查床最大承重
≥150KG
4
检查床最低位置
8.4.2
发射/接收正交体线圈
≥32个单元
8.4.3
表面接收线圈必须包括：
*8.4.3.1
磁共振成像(1)基础入门
Raymond Damadian与第一台MRI装置（1977）
MRI基本原理
普通CT成像示意图
螺旋CT原理示意图
磁共振没有射线
实现人体磁共振成像的条件:
利用人体内氢原子核作为磁共振中的靶子，它是人体内最 多的物质。H核只含一个质子不含中子，最不稳定，最易 受外加磁场的影响而发生磁共振现象。
磁共振发展史
发生事件
作者或公司
发现磁共振现象
Bloch Purcell
发现肿瘤的T1、T2时间长 Damadian
做出两个充水试管MR图像 Lauterbur
活鼠的MR图像
Lauterbur等
人体胸部的MR图像
Damadian
初期的全身MR图像
Mallard
磁共振装置商品化
诺贝尔奖金
Lauterbur Mansfierd
x
对Mz施加90度的射频脉冲
z
B0
代
MZ
表
主
磁 场
y
的 方
x
向
z
90度
y
MXY
x
A
B
在 A-B 这一过程中，产生能量
C
B0
射频脉冲激发使磁场偏转90度，关闭脉冲 后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
脉冲停止后，发生了一种物理学现象：弛豫
•弛豫
•Relaxation
•放松、休息
• 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下，横向 宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向宏观磁化 矢量从零逐渐回到平衡状态，这个过程称为
人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。
自然状态下， H核进动杂乱无章，磁性相互抵消。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
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0.05～3T 范围内。
一般将≤0.3T 称为低场，0.3T ～1.0T 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。
磁 体梯度线圈 射频 线圈 梯度 控制 梯度 驱动 接受 通道 发射 通道 脉冲程序 计算机 显示器 存储器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。
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•
髙场磁共振
四、磁共振成像快速采集技术
• 快速采集是当今磁共振技术发展的主流， 合理利用快速采集技术不但可以缩短MRI的
检查时间，还可大大提高检查质量。起决 定性作用的是软、硬件的发展与提高。
•
髙场磁共振
五、临床磁共振成像常用技术
• 1.脂肪抑制技术:图1、2 • 2.化学位移成像及Dixon技术：图3、4 • 3.空间饱和及空间标记技术：图5 • 4.磁化传递技术：用于增加TOR MRA • 5.倾斜优化非饱和激励技术：用于减少血流饱和 • 6.流动补偿技术：用于减少血液、脑脊液流动伪影 • 7.磁共振增强检查技术：缩短局部组织T1弛豫时间，所以增强图像均
• 在进行人体磁共振成像时，信号的强度取 决于质于的数量，也即质子的密度。
• 脂肪、肌肉、血液以及骨胳中质子含量的 不同，决定磁共振图像中各种组织信号的 强弱和对比，这种图像即称为质于密度像。
• 除了组织中质于含量的不同对成像起作用 以外，还有其他的组织特性对磁共振图像 的信号有更为重要的影响，这就是组织磁 化的弛豫时间。
西门子3.0T磁共振
二、磁共振成像物理学原理
• 1.磁共振成像的物质基础： • 人体由很多分子组成，分子由原子组成； • 所有原子的核心都是原子核；
–带正电荷和中性粒子的集合体； –占原子质量的绝大部分；
• 质子带正电荷， 它们象地球一样 在不停地绕轴旋 转，并有自身的 磁场。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、磁共振成像物理学原理
一、磁共振成像仪硬件基本知识
• 磁共振设备的组成： • 1.主磁体：磁共振的分类的依据： • ①永磁型磁体(低场磁共振)：＜0.5T • ②电磁型磁体及超导型磁体（中高场磁共振）：
1.5T、3.0T • 2.梯度系统 • 3.射频系统 • 4.计算机系统及其他辅助设备
西门子0.2T磁共振
西门子1.5T磁共振
• 2.磁共振现象
• 共振是一种常见的现象。指南针是我们最熟悉 的磁体，地球是一个磁场。
• 指南针在地球表面作定向排列，即在静止状态 下指北。
• 如果我们用手指轻击指南针，使之来回摆动， 直到指南针从我们手指上得到的能量全部放出 后，又回到原来的位置，指北。这就是共振现 象。针摆动的频率为共振頻率。
二、磁共振成像物理学原理
• 3.磁共振成像 • 核即原子核，磁有两种含义：
–①外加静磁场B0； –②由射频脉冲产生的激励磁场B1。
• B0与B1有以下方面的不同：首先，B0的场强大约是 B1的10000倍；其次，B0是恒定的，方向与磁体扫 描膛平行，B1磁场迅速转动，方向总是与B0垂直。
• 用射频线圈做天线接收器，将释放出来的 能量转化为信号。
• 1.时间飞跃法MRA • 2.相位对比法MRA • 3.对比增强MRA • 4.其他MRA方法 • 除对比增强MRA需要造影剂外，其他方
法均不需要造影剂，无创、无辐射检查血 管情况
动脉瘤及血管狭窄
• 血管狭窄
正常颈部MRA
主动脉夹层MRA
腹部MRA
下肢MRA
全身血管成像
七、MR水成像及排泄性腔道MR成 像技术
为T1WI • 8.磁共振成像生理门控及导航回波技术:心电门控、呼吸门控，用于减
少呼吸运动伪影 • 9.组织弛豫时间的测量：
图1：压脂序列显示前列腺占位
图2:压脂序列显示肝内占位
图3：化学位移同反相位成像
图4：Dixon技术水脂分离显示臂丛神经及淋巴结
图5：空间预饱和技术显示静脉畸形
六、磁共振血管成像技术
磁共振室
磁共振基础知识及相关临床应用
• 一、磁共振成像仪硬件基本知识 • 二、磁共振成像物理学原理 • 三、磁共振成像脉冲序列及临床应用 • 四、磁共振成像快速采集技术 • 五、临床磁共振成像常用技术 • 六、磁共振血管成像技术 • 七、MR水成像及排泄性腔道MR成像技术 • 八、DWI及DTI • 九、磁共振灌注加权成像技术 • 十、脑功能成像技术及磁敏感加权成像技术 • 十一、磁共振波普技术 • 十二、磁共振成像对比剂 • 十三、MRI检查的注意事项及禁忌症 • 十四、磁共振在临床各系统中的应用
前列腺癌波普分析图
十二、磁共振成像对比剂
• 1.阳性对比剂：钆喷酸葡胺、钆贝普安 • 2.阴性对比剂：
脑膜瘤平扫及增强
脑转移瘤平扫及增强
十三、MRI检查的注意事项及禁忌症
• （一）注意事项： • 1.病人进入检查室以前，必须取出身上的一
切金属物品，如手表、钥匙、钢笔、硬币、 眼镜以及各种磁卡等。 • 2.对幼儿、烦躁不安和忧郁恐惧症病人给与 适量镇静剂。 • 3.腹盆部检查最好空腹、憋尿。
• 1.fMRI的临床应用研究 • 2.SWI成像技术及其临床应用
fMRI
fMRI－－ 躯体运动，感觉，视觉，语言，针灸镇痛
SWI显示微出血
十一、磁共振波普技术
• 1.MRS在神经系统的临床应用 • 2.MRS在前列腺的临床应用研究 • 3.MRS在乳腺的临床应用研究
脑胶质瘤波普分析图
图2：DWI在体部肿瘤诊断中的价值
图3：全身类PET
图4：DTI图像显示脑白质纤维素的走行方向
九、磁共振灌注加权成像技术
• 脑部疾病的灌注成像临床应用 • 1.脑卒中 • 2.脑肿瘤 • 3.脑功能的研究 • 4.其他应用
DWI+PWI显示缺血半暗带
PWI显示急性脑缺血
十、脑功能成像技术及磁敏感加权 成像技术
• 1.MR胰胆管成像 • 2.MR尿路成像 • 3.MR内耳水成像 • 4.其他水成像技术
八、DWI及DTI
• 1.DWI在神经系统的应用：图1 • 2.DWI在体部的临床应用：图2 • 3.全身DWI技术（类PET）：图3 • 4.扩散张量成像技术（DTI）：图4
图1：DWI在早期脑梗塞中的应用
• 与X线和CT成像的原理不同，MRI没有X线辐 射，而主要利用质子密度与质子的弛豫时 间（T1与T2）的差异成像，尤其是弛豫时间 更为重要。
• 因为质子在人体中的差异仅10％，但弛豫 时间可相差百分之数百。
三、磁共振成像脉冲序列及临床应 用
• 磁共振成像是利用脉冲序列进行的，充分 理解各种脉冲序列的基本构建和特点是保 证MR图像技术质量和提高诊断准确率的前