磁共振成像(MRI)系統(tǒng)

概述

　　磁共振成像(MRI)系統(tǒng)能夠提供清晰的人體組織圖像，系統(tǒng)檢測(cè)并處理氫原子在強(qiáng)磁場(chǎng)中受到共振磁場(chǎng)激勵(lì)脈沖的激發(fā)后所生成的信號(hào)。

　　氫原子核的自旋運(yùn)動(dòng)決定了它自身的固有磁矩，在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，這些氫原子將定向排列。簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可以把靜態(tài)磁場(chǎng)中的氫原子核看作一條拉緊的繩子。原子核具有一個(gè)共振頻率或“Larmor”頻率，具體取決于本地磁場(chǎng)強(qiáng)度。如同一條繩索在外部張力作用下發(fā)生共振。在典型的1.5T MRI磁場(chǎng)中，氫原子的共振頻率近似為64MHz。

　　適當(dāng)?shù)拇殴舱窦?lì)或者是RF脈沖激勵(lì)(頻率等于氫原子核諧振頻率)能夠強(qiáng)制原子核磁矩部分或全部偏移到與作用磁場(chǎng)垂直的平面。停止激勵(lì)后，原子核磁矩將恢復(fù)到靜態(tài)磁場(chǎng)的狀況。原子核在重新排列的過(guò)程中釋放能量，發(fā)出共振頻率(取決于場(chǎng)強(qiáng))的RF信號(hào)，MRI成像系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并形成圖像。

　　MRI成像系統(tǒng)原理框圖

　　靜態(tài)磁場(chǎng)

　　MRI成像需要把病人置于強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，形成有序的氫原子核。通常有三種方法產(chǎn)生磁場(chǎng)：固定磁鐵、磁阻(電流通過(guò)傳統(tǒng)的線圈)、超導(dǎo)磁鐵。固定磁鐵和磁阻產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般限制在0.4T以下，無(wú)法達(dá)到高分辨率圖像所要求的場(chǎng)強(qiáng)。因此，大多數(shù)高分辨率成像系統(tǒng)采用超導(dǎo)磁鐵。超導(dǎo)磁鐵體積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要把線圈浸入液態(tài)氦中，使溫度保持在絕對(duì)零度附近。