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第 03 章

03-01
前言

场强
03-02
磁体类型

永磁型磁体
阻抗型磁体
混合型磁体
超导型磁体
03-03
>匀场

03-04
磁屏蔽

03-05
梯度线圈

涡流
03-06
发射器和接收器

发射线圈和接收线圈
表面线圈
03-07
Faraday屏蔽系统

03-08
计算机数据采集系统

03-09
如何选购仪器


第03章
仪器

03-01  前言

磁共振领域内的许多先驱们所用的成像仪,要么是自己设计的要么就是由现有设备改造而来的。二十世纪五十年代,Erik Odeblad就用一套经过特殊改装的谱仪对组织进行开创性磁共振研究,二十世纪七十年代,Paul C. Lauterbur所用的那套全身成像装置就是由他本人设计的,见图03-01a。

图 03-01a
医学核磁共振成像仪中磁体可能的构造简图。源自Paul C. Lauterbur实验室第一台全身磁共振成像仪[⇒ Lai, House, Lauterbur],该仪器所用磁体为阻抗型磁体

如今,市场上磁共振成像仪器种类繁多、成像技术多样,潜在客户在选购仪器的时候难免困惑。因此,用户必须明确自己的具体需求。

分析型核磁共振仪和磁共振成像仪在基本组件上是相似的。只不过,磁共振成像仪需要额外配备梯度线圈和Faraday屏蔽系统。梯度线圈的作用将在本书后面的部分加以讨论。Faraday屏蔽系统可以阻止由电台发射的、与仪器共振频率相等或相近的辐射波产生的不利干扰,见图03-01b。

图 03-01b
1984年出现的最早的商业型磁共振成像仪之一,所用磁体是阻抗型磁体,站在成像仪旁边的是Philips公司早期的磁共振科学家André Luiten。


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Components of an MR Machine. 如图03-02和图03-03所示,任何一套磁共振成像仪都包括以下几个必备组件:

spaceholder 600 一个足够大的、能容纳待测样品的磁体(待测样品可以是小鼠也可以是病人);
spaceholder 600 梯度线圈和电子控件;
spaceholder 600 射频脉冲发射器和射频接收器;
spaceholder 600 供电设备和冷却系统;
spaceholder 600 数据采集和处理系统,包括一个功能强大的计算机;
spaceholder 600 操作台和诊断台。

图03-03以一套移动的磁共振成像仪为例,展示了磁共振成像仪的典型布局。




图03-02

一台磁共振成像仪器的主要组件。




图03-03

安置在一辆拖车上的一整套超导型磁共振成像仪,所有必需的组件都装配在有限的空间里。


磁共振成像仪的核心部件是磁体。磁体质量的好坏取决于它是否能提供一个静态的、稳定的、均匀的磁场。

静态磁场不随时间变化而变化。地磁场和条形磁铁产生的磁场都属于稳定的静态磁场。磁共振成像仪必须配备一个稳定的静态磁场。只有在足够均匀的磁场中,样品的一端感受到的磁场才与另一端的相同。所以,磁共振成像仪所用磁场必须是均匀的。


03-01-01  场强

依据磁场强度可以对磁共振成像仪进行分类,参见表03-01。由于成像仪的用途不同,磁场强度可相差数倍、
超低场:<0.1T
低场:≤0.4T
中等场:<1.5T
高场:≥1.5T
超高场:>2.5T

表03-01
磁场强度的界定。这个界定是由EMRF在1989年所推出的。

这种界定会随着商用仪器、科学研究型仪器的市场结构变化而变化,但随科学研究型仪器的变化而变化则更为频繁。

磁场强度小于0.1T的超低场成像仪几乎已经停止使用了。医用成像仪多为中等场强或高场强的,不过,磁场强度在3T和11T之间的研究型超高场成像仪越来越受欢迎。

对磁共振成像或者其他技术如功能成像来说,不存在最佳场强。用途的多样性决定了仪器及其相应场强的多样性。没有一个绝对完美的或者理想的场强能同时满足所有的临床需要和(或)所有的研究需要。

第18章详细讨论了高场成像仪,尤其是场强高于2T的仪器的磁场强度可能存在的危害和副作用.



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磁共振成像领域内的一个古老却永不过时的话题:
场强之争 – The field-strength war.


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