MRI扫描仪的基本硬件构成
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。
mri的基本结构
mri的基本结构MRI的基本结构MRI（Magnetic Resonance Imaging）是一种通过利用核磁共振原理来生成高分辨率图像的医学成像技术。
它能够提供非常详细的人体内部结构图像，对于诊断疾病和研究人体解剖结构具有重要作用。
下面将介绍MRI的基本结构。
1. 主磁体系统MRI的主磁体系统是MRI设备的核心部分，它产生强大的恒定磁场。
主磁体通常采用超导磁体，可以产生高达1.5T或更高的磁场强度。
这个磁场会使人体内的水分子的原子核发生共振现象，从而产生信号。
2. 梯度线圈系统梯度线圈系统是MRI设备中的另一个重要组成部分，它能够在不同的方向上产生不同的磁场梯度。
这些梯度场可以用来定位信号来源的位置，并使得MRI图像具有空间分辨率。
3. 射频线圈系统射频线圈系统用于向人体内部发送无线电波，并接收来自人体的信号。
它包括表面线圈、内置线圈和灵敏线圈等不同类型。
射频线圈的设计和使用对于获得高质量的MRI图像至关重要。
4. 控制系统MRI设备的控制系统负责控制主磁体、梯度线圈和射频线圈的工作，以及对数据进行采集和处理。
控制系统通常由计算机和相关软件组成，可以根据医生的指示进行不同的扫描设置，并实时显示图像。
5. 数据处理和图像重建MRI采集到的数据需要经过一系列的处理和重建才能生成最终的图像。
这个过程包括噪声去除、数据滤波、峰值检测、图像配准和重建等步骤。
数据处理和图像重建的算法和方法对于获得清晰的图像具有重要影响。
6. 图像显示和分析MRI图像可以在计算机屏幕上进行显示和分析。
医生可以通过对图像进行调整和放大来观察人体内部的结构和病变情况。
同时，还可以利用图像处理软件对图像进行测量和分析，以辅助诊断和研究。
总结：MRI的基本结构包括主磁体系统、梯度线圈系统、射频线圈系统、控制系统、数据处理和图像重建、图像显示和分析等部分。
这些组件共同工作，使得MRI能够提供高质量的人体内部结构图像，为医学诊断和研究提供了重要工具。
mri的基本组成
mri的基本组成
MRI（磁共振成像）是一种非侵入性的医学成像技术，可以用来观察人体内部的结构和功能。
它由以下几个基本组成部分组成，包括主磁场、梯度线圈、射频线圈和计算机系统。
一、主磁场
主磁场是MRI系统的核心组成部分，它产生一个稳定的磁场，使得人体内的原子核（主要是氢核）可以被激发和探测。
主磁场的强度通常以特斯拉（T）为单位，常见的MRI设备主磁场强度为1.5T或
3.0T。
二、梯度线圈
梯度线圈是MRI系统中的另一个重要组成部分，它能够产生可控制的磁场梯度，用于定位和空间编码。
通过改变梯度线圈的电流强度和方向，可以获得不同的图像对比度和空间分辨率。
三、射频线圈
射频线圈是用来发射和接收无线电波信号的装置。
在MRI扫描过程中，射频线圈会向被扫描的区域发射无线电波，激发人体内的原子核共振。
同时，它也会接收被激发的信号，并将其传送到计算机系统进行处理。
四、计算机系统
计算机系统是MRI成像的关键部分，它负责控制整个系统的运行，
接收和处理射频线圈接收到的信号，并将其转化为图像。
计算机系统还可以根据需要对图像进行后处理，如图像重建、滤波和增强等。
通过这些基本组成部分的配合，MRI可以获得高对比度和高分辨率的图像，可以用于检测和诊断多种疾病，如肿瘤、心血管疾病和神经系统疾病等。
MRI的非侵入性和无辐射的特点，使其成为临床医学中常用的影像学技术之一。
总的来说，MRI的基本组成包括主磁场、梯度线圈、射频线圈和计算机系统。
这些组成部分的相互作用，使得MRI成为一种可靠、安全和有效的医学成像技术，为医生提供了重要的诊断和治疗依据，为患者的健康保驾护航。
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。
核磁共振硬件系统结构详细介绍
1 Introduction
主磁体 ~ Magnet 梯度系统 ~ Gradient system RF系统 ~ RF system 计算机系统 ~ Computer system
PDP11、 VAX
SUN、SGI; PC
多用户操作系统 •VMS（早期）
•UNIX
3T： •Linux（GE） •Windows XP （SIEMENS、 Philips）
文件存档： •MOD •DVD •CDR
MR 系统构造
MR系统部件和构造以及T/R转换开关
2主磁体
主磁体是MR的主要部件 主磁体特性:
– 稳定性（Stability） – 均匀性（Homogeneity） 非均匀性 Inhomogeneity (ppm) = variation (T)/field strength (T) ×106
开放（孩子、幽闭症、介入） 系统构造简单 不产生热 运行成本低 维护费用低 寿命长
永磁体场强对温度非常敏感 (0.1 C)。
例如， Nd-Fe-B磁体温度升高1 C ，磁场 降低约1000ppm；
II 常导体~ Resistive magnet
1.电磁理论(Electromagnetism theory): 线圈中有电流时会产生磁场，并会导致
UL
IL
di/dt =-UL/L
ν
• UH- 加热电压
• (超导开关)
• UL
•UH make is not SC;
•IL increasing with the effect of UL;
•B increasing linearly with t;
•UL gradually decreasing, till to 0 when B0 is acquired; •Turn off UH
MRI设备的主要物理部件和使用
MRI设备的主要物理部件和使用磁体、梯度场线圈和射频线圈是ＭＲ成像设备的重要物理部件。
它们的主要技术性能参数是磁感应强度、磁场均匀度、磁场稳定性、边缘场的空间范围、梯度场的磁感应强度和线性度、射频线圈的灵敏度等。
成像系统的主要用户功能是数据采集、影像显示和影像分析等。
磁共振成像设备有以下基本组成部分：①产生磁场的磁体和磁体电源；②梯度场线圈和梯度场电源；③射频发射/接收机；④系统控制和数据处理计算机；⑤成像操作和影像分析工作台；⑥活动检查床。
这些部分之间通过控制线和数据线及接口电路联接起来组成完整的设备。
这里着重讨论对磁共振成像和影像质量有决定性作用的物理部件，介绍它们的工作原理、特性和技术指标。
这些物理部件包括产生磁场的磁体、产生梯度场的梯度场线圈、用于射频发射和信号接收的射频线圈。
另外，ＭＲ成像设备必须有为用户提供的软件程序。
用户通过操作系统的终端利用这些程序，根据需要进行影像采集、影像显示和影像分析。
一、磁体1.磁体的性能参数产生磁场的磁体是ＭＲ成像系统的核心。
磁场的主要技术指标是磁感应强度、磁场均匀度、磁场的时间稳定性和边缘场的空间范围等，它们对影像质量有重要影响。
(1)磁场磁感应强度ＭＲＩ所用的磁场磁感应强度从0.02T到4T，范围相当宽。
因为生物组织中含有大量质子，而且，质子的旋磁比大，所以，即使磁感应强度很低的磁场也能实现质子磁共振成像。
但是，磁感应强度越高，组织的磁化程度越大，产生的磁共振信号越强。
在一定范围内，磁感应强度越高，影像的信噪比越大，因信噪比近似与磁感应强度成线性关系。
磁共振频谱分析和化学位移成像要求的频谱分辨率很高，只能用磁感应强度很高的系统进行。
高磁场也有不利因素，主要是在高磁场条件下，射频频率高，人体对射频能量的吸收增加，射频对人体的穿透能力减小，同时因水和脂肪之间不同的化学位移引起的伪影的影响也不可忽略。
磁共振成像用的磁体有永久磁体、常导磁体和超导磁体3种。
目前，大多数ＭＲ成像系统采用超导磁体，磁感应强度低的工作在0.3T，高的工作在2.0T，甚至4.0T或更高。
核磁共振波谱仪仪器构成
核磁共振波谱仪仪器构成一、核磁共振波谱仪的基本原理核磁共振波谱仪（Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer）是一种用于研究物质中原子核的结构和性质的仪器。
其基本原理是利用物质中原子核的自旋角动量和外加磁场之间的相互作用，通过给样品施加射频脉冲，使原子核从低能级跃迁到高能级，然后测量其回到基态时所发出的无线电频率，从而获得原子核的共振信号。
二、核磁共振波谱仪的仪器构成1. 磁场系统核磁共振波谱仪的磁场系统主要由大型超导磁体和磁场梯度线圈组成。
超导磁体产生均匀持续的强磁场，常用的磁场强度为1-20特斯拉。
磁场梯度线圈用于在样品空间内产生磁场梯度，以解析不同位置的共振信号。
2. 射频系统射频系统主要由射频发生器、射频放大器和探头三部分组成。
射频发生器产生特定频率和强度的射频脉冲信号，射频放大器将其放大至足够强度，探头则将射频信号传输至样品的附近。
3. 检测系统检测系统主要包括接收线圈、调谐电路和接收器。
接收线圈将样品发出的高频信号转换为电信号，并将其传输至接收器，接收器再进行放大、滤波和数字化处理。
4. 控制系统控制系统用于控制整个仪器的运行。
它包括仪器的开关控制、温度控制、数据采集与处理等功能。
5. 计算机系统计算机系统是核磁共振波谱仪的核心部分，它用于控制仪器的运行参数、采集原子核共振信号、进行数据处理和分析，并最终生成波谱图谱。
6. 样品及样品装载系统样品是核磁共振波谱分析的研究对象，常见的样品包括液体样品和固体样品。
样品装载系统用于将样品放置在仪器的样品室中，并确保样品处于磁场的均匀度区域。
7. 显示与记录系统显示与记录系统主要由显示器、打印机和存储设备组成。
显示器用于实时显示样品的核磁共振波谱图谱，打印机用于将波谱图谱输出成纸质文档，存储设备则用于长期保存和管理数据。
总结：核磁共振波谱仪由磁场系统、射频系统、检测系统、控制系统、计算机系统、样品及样品装载系统以及显示与记录系统组成。
MRI磁共振成像基本原理-杨正汉(可编辑)
MRI磁共振成像基本原理-杨正汉（可编辑）MRI磁共振成像基本原理-杨正汉学习MRI前应该掌握的知识电学磁学量子力学高等数学一、MRI扫描仪的基本硬件构成一般的MRI仪由以下几部分组成主磁体梯度线圈脉冲线圈计算机系统其他辅助设备 1、主磁体 2、梯度线圈作用: 空间定位产生信号其他作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成像速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术 3、脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振(广播电台的发射天线) 采集MR信号(收音机的天线) 4、计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像 5、其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗片机等二、MRI的物理学原理1、人体MR成像的物质基础原子的结构原子核总是绕着自身的轴旋转,,自旋 ( Spin )通常情况下人体内氢质子的核磁状态把人体放进大磁场 2、人体进入主磁体发生了什么, 没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。
指南针与地磁、小磁铁与大磁场进入主磁场后磁化矢量的影响因素进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量不同的组织由于氢质子含量的不同，宏观磁化矢量也不同磁共振不能检测出纵向磁化矢量 3、什么叫共振，怎样产生磁共振, 共振:能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。
共振条件频率一致实质能量传递无线电波激发后，人体内宏观磁场偏转了90度，MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后磁化矢量偏转，产生的旋转的宏观横向矢量越大，MR信号强度越高。
此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织 4、射频线圈关闭后发生了什么, 横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横向磁化矢量减少的过程。
纵向弛豫也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。
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梯度线圈性能的 提高 磁速成像技术
3、脉冲线圈
脉冲线圈的作用 如同无线电波的天线
激发人体产生共振（广 播电台的发射天线） 采集MR信号（收音机 的天线）
•脉冲线圈的分类
•按作用分两类 –激发并采集MRI信号（体线圈） –仅采集MRI信号，激发采用体线 圈进行（绝大多数表面线圈）
MRI扫描仪的基本 硬件构成
一般的MRI仪由以下几部分组成
主磁体 梯度线圈 脉冲线圈 计算机系统 其他辅助设备
1、主磁体
分类 磁场强度 磁场均匀度
•MRI按磁场产生方式分类
主 磁 体
永磁
常导
电磁 超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
•按磁体的外形可分为
•开放式磁体 •封闭式磁体 •特殊外形磁体
•放松、休息 •弛豫—释放能量，获得信号
获得能量后— Precessing (进动)
什么叫共振，怎样产生磁共振？
共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
共
条件
振
频率一致
实质
能量传递
体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？
给低能的氢质子能量，氢质子获得能 量进入高能状态，即核磁共振。
•弛豫
•Relaxation
氢原子核总是绕着自身的轴旋转 －－自旋 ( Spin )
自旋与核磁
•地球自转产生磁场 •原子核总是不停地按一定频率绕着自身的 轴发生自旋 ( Spin ) •原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁 场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
在主磁场中质子的磁化矢量方向是绝 对同向平行或逆向平行吗？？？
OpenMark 3000
•MR按主磁场的场强分类
–MRI图像信噪比与主磁场场强成正比
–低场: 小于0.5T –中场：0.5T－1.0T
–高场: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T）
–超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）
2、梯度线圈
作用：
空间定位 产生信号 其他作用