主要有三大基本構(gòu)件組成,即磁體部分,、磁共振波譜儀部分、數(shù)據(jù)處理和圖像重建部分,。
磁體部分
磁體主要有主磁體(產(chǎn)生強(qiáng)大的靜磁場(chǎng)),、磁共振成像MRI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)償線圈(校正線圈)、射頻線圈和梯度線圈組成,。
主磁體用以提供強(qiáng)大的靜磁場(chǎng),,而且要求較大的空間范圍(能容納病人),保持高度均勻的磁場(chǎng)強(qiáng)度,。衡量磁體的性能有四條標(biāo)準(zhǔn):磁場(chǎng)強(qiáng)度,、時(shí)間穩(wěn)定性、均勻性,、孔道尺寸,。增加靜磁場(chǎng)強(qiáng)度可使檢測(cè)靈敏度提高,即掃描時(shí)間縮短和空間分辨率提高,。但也會(huì)使射頻場(chǎng)的穿透深度減少,。磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.35T時(shí),可以得到很好的空間分辨率,,當(dāng)前臨床上所用的較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.5T,。
主磁體分三類:普通電磁體、永磁體和超導(dǎo)磁體,。普通電磁體是利用較強(qiáng)的直流電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),。維持一個(gè)主磁體磁場(chǎng)的耗電約為100kW。一般需要通電數(shù)小時(shí)后,,磁場(chǎng)才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),。線圈中流過大電流將產(chǎn)生大量熱,要通過熱交換器以冷卻水散熱,。永磁材料經(jīng)外部激勵(lì)電源一次充磁后,,去掉激勵(lì)電源仍長(zhǎng)期保持及磁性,,磁場(chǎng)強(qiáng)度很易保持穩(wěn)定。因此,,磁體維護(hù)簡(jiǎn)便,,維持費(fèi)用最低。其缺點(diǎn)是重量較大,,因而很難達(dá)到1T場(chǎng)強(qiáng),。當(dāng)前場(chǎng)強(qiáng)限制在0.5T以下。超導(dǎo)磁體當(dāng)前是用得比較多的,。在超導(dǎo)狀態(tài)下,,電流流過導(dǎo)體時(shí)沒有電阻損耗,從而不會(huì)使導(dǎo)體升溫,。同樣直徑的導(dǎo)線在超導(dǎo)狀態(tài)下可以通過更大電流而不損壞,。用超導(dǎo)材料制成的線圈通以強(qiáng)大電流可產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng),而且在外加電流切斷后,,超導(dǎo)線圈中的電流仍保持不變,,因而超導(dǎo)磁場(chǎng)極為穩(wěn)定。為了維持超導(dǎo)狀態(tài),,必須將超導(dǎo)線圈放在杜瓦罐中浸入液氦,,液氦的溫度為4.7K。為減少液氦的蒸發(fā)消耗,,在其外面的圓筒中還要設(shè)液氮(77.4K)緩沖層,。在使用過程中要適時(shí)補(bǔ)充液氦及液氮。近年來由于真空保溫技術(shù)的進(jìn)步,,可省掉液氮的二級(jí)冷卻,,單純使用液氦保持超導(dǎo)條件。
補(bǔ)償線圈的作用是補(bǔ)償主磁場(chǎng)線圈,,使其產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)逼近理想均勻磁場(chǎng),。由于精度要求高而且校準(zhǔn)工作極其繁瑣,一般是以計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行,,需要多次測(cè)量,、多次計(jì)算和修正才能達(dá)到要求。一般是采取各種形狀的線圈并根據(jù)具體情況,,通以不同電流,,以彌補(bǔ)基礎(chǔ)場(chǎng)的不均勻處。
射頻線圈是用于向人體輻射出指定頻率和一定功率的射頻電磁波,,磁共振成像MRI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用以激勵(lì)器原子核的共振的,。這種線圈應(yīng)和主磁場(chǎng)相互垂直,并且盡可能在人體形成較均勻地射頻場(chǎng),,并使它盡量接近人體以使發(fā)射和接收過程具有較高的效率,。有的射頻線圈包括發(fā)射線圈和接受線圈二部分,,也有的收、發(fā)兼用,。此外,,還有頭部接收線圈、肢體線圈,,頸線圈,、脊椎線圈、眼窩線圈,、胸線圈等多種專用的表面線圈,,以提高轉(zhuǎn)換效率和圖像質(zhì)量。
梯度線圈需要特定的梯度電源,。它與專用的梯度線圈嚴(yán)格匹配,,電源穩(wěn)定度要求萬分之一。梯度電源和補(bǔ)償電源一般都采用水冷卻,。另外,,主磁場(chǎng)的逸散磁場(chǎng)對(duì)周圍影響很大,主要影響對(duì)象是各種磁盤,、圖像顯示器、影像增強(qiáng)器和戴起搏器的病人等,。外界磁性物體對(duì)主磁體均勻度也有影響,。
磁共振波譜儀部分
主要包括射頻發(fā)射部分和一套磁共振信號(hào)的接收系統(tǒng)。發(fā)射部分相當(dāng)于一部無線電發(fā)射機(jī),,它是波形和頻譜精密可調(diào)的單邊帶發(fā)射裝置,,其峰值發(fā)射功率有數(shù)百瓦至十五千瓦可調(diào)。接收系統(tǒng)用來接收人體反映出來的自由感應(yīng)衰減信號(hào),。由于這種信號(hào)極微弱,,故要求接收系統(tǒng)的總增益很高,噪聲必須很低,。一般波譜儀都采用超外差式接收系統(tǒng),,其主要增益可取之中頻放大器。由于中頻放大器工作在與發(fā)射系統(tǒng)不同的頻段上,,可避免發(fā)射直接干擾,。在預(yù)放大器與中放器之間設(shè)有一個(gè)接收門,實(shí)際上也就是一個(gè)射頻開關(guān),,它主要是在發(fā)射系統(tǒng)工作瞬間關(guān)閉,,防止強(qiáng)大的射頻發(fā)射信號(hào)進(jìn)入接收系統(tǒng)。經(jīng)中頻放大后的FID(自由衰減信號(hào))信號(hào)一般幅值都超過0.5伏,,可進(jìn)行檢波,。檢波后,,信號(hào)還要進(jìn)行放大和濾波。
數(shù)據(jù)處理和圖像重建部分
磁共振信號(hào)首先通過變換器變?yōu)閿?shù)字量,,并存入暫存器,。圖像處理機(jī)按所需方法處理原始數(shù)據(jù),獲得磁共振的不同參數(shù)圖像,,并存入圖像存儲(chǔ)器,。這種圖像可根據(jù)需要進(jìn)行一系列的后置處理。后置處理內(nèi)容分為兩大類:其一是通用的圖像處理,,其二是磁共振專用的圖像處理,,如計(jì)算T1值、T2值,、質(zhì)子密度的,。至少應(yīng)采用三十二位陣列處理機(jī)。經(jīng)重建后的圖像依次送入高分辨率的顯示裝置,,也可存入磁盤和通過多幅照相機(jī)制成硬拷貝,。
控制臺(tái)一般是由主診斷控制臺(tái)和輔助診斷控制臺(tái),磁共振成像MRI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個(gè)臺(tái)可提高病人流通量,。顯示器也有兩個(gè),,一個(gè)是字符顯示器,菜單式操作軟件也在此顯示,。另一個(gè)是高分辨率大屏幕圖像顯示器,。
整個(gè)系統(tǒng)由主計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)工作時(shí),,主計(jì)算機(jī)同時(shí)控制個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)工作,。
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