《MRI设备基本构造和发展》.pdfVIP

MRI设备基本构造和发展 华东师范大学物理系 李建奇 华东师范大学物理系 磁共振设备基本组成 • 磁体：大孔径、非常高的均匀度和稳定度。 • 梯度线圈子系统：产生静态磁场梯度用以选择 层面及层面内磁化矢量的频率编码和相位编码。 • 射频发射/信号接收系统：产生射频脉冲来倾 倒磁化矢量和探测磁化矢量进动产生的MR信号。 • 计算机系统：管理磁体、发射/接收器、梯度 ； 场系统；处理并存储MR信号 • 辅助系统: 稳压器、变压器、空调、屏蔽、激 光相机、洗片机等 华东师范大学物理系 华东师范大学物理系 磁体系统 华东师范大学物理系 磁场产生原理 • 运动电荷（电流）产生磁场 • 磁场的特性：强度、均匀度和稳定度 华东师范大学物理系 磁场特性 • 磁场强度和均匀度取决于电流强度和通过的路径 • 磁场强度的单位是高斯或特斯拉（T） 1T＝10000gauss, • • 稳定度取决于电流的稳定度 • 交变的电流则产生交变的磁场； 交变的磁场则产生交变的电流 华东师范大学物理系 华东师范大学物理系 磁体类型：永久磁体、电磁体、 混合型磁体和超导磁体 华东师范大学物理系 永久磁体 • 将永久磁性材料排列在一起。 • 优点：磁体外磁场的泄漏较小、开放结构 • 缺点：体积太大（0.2T，23吨）、 热稳定性差、磁场均匀性差 • 发展：采用新型轻质合金就可大大降低磁体 的重量（铷合金 0.2T 大孔径磁体，只需 900磅）；采用匀场线圈来大大改善场均匀 度，并降低热效应。 华东师范大学物理系 电阻磁体 • 在线圈内通以强电流(一般采用铜线，绕 安培的电流。) • 缺 点 ： 功 耗 很 大 ( 5 0KW), 产生的热量必须通过水交换将它带走 华东师范大学物理系 混合型磁体 • 永久磁体和电磁体组合在一起， 在永久磁体的磁极上绕以铜线圈 • 优点：增加了磁场强度 在加以匀场线圈以改善场均匀度。 华东师范大学物理系 超导磁体 华东师范大学物理系 超导电性 • 有一部分金属（Hg）和合金(Nb/Ti、 Nb3Sn、V3Ga等)，当温度下降到某一临 界温度时，电阻就为零，即处于超导状 态，当处于临界温度下的线圈通以电流 后，就不再有功率消耗。 华东师范大学物理系 超导磁体组成 • Nb/Ti合金(Tc=10K左右)； • 将超导线圈浸泡在液氦中； • 早期：液氦的容器外面布以液氮(77K): 定期补充液氮和液氦； • 现在：采用冷头，将装有液氦的容器壁 降到10K-20K 华东师范大学物理系 华东师范大学物理系 立磁 • 某一部分加热，产生电阻；加电压通电 流；去热恢复超导状态。 • 一旦立磁后，电流和磁场就非常稳定， （0.001高斯/小时）。 华东师范大学物理系 失超(Quench) • 某一段发热使其高于临界温度(磨擦、磁 通量跳跃，人为等),使得液氦迅速挥发， 如爆炸一般。 • 预防方法：将超导线圈置于铜基上 逐步立磁