磁共振成像（MRI）是一種非侵入性技術(shù),主要用于醫(yī)療應(yīng)用以獲得高質(zhì)量的人體內(nèi)部圖像。高場磁共振使用非電離輻射,在任何成像平面上都有很高的軟組織分辨率,可以同時提供人體形態(tài)和功能信息。在醫(yī)療診斷應(yīng)用中,單一模態(tài)的圖像通常不能給醫(yī)生提供所需要的充分的病理信息,將不同模態(tài)的圖像（PET圖像和MRI圖像）融合在一起可獲得更豐富的信息,從而可以更全面了解病變組織或器官的綜合信息,以便作出準確的診斷或制定出合適的診治方案。然而,將PET集成到高場MRI掃描儀中涉及一系列關(guān)鍵問題,其中解決PET/MR相互間的電磁干擾是首先要解決的問題,因為這兩個系統(tǒng)之間的電磁相互作用可能會損害任何一個系統(tǒng)的整體性能。射頻線圈是磁共振成像系統(tǒng)的重要組成部分,是用于發(fā)送/接收磁共振信號的介質(zhì)。臨床前動物研究對于促進無創(chuàng)成像新技術(shù)在腫瘤檢測和疾病診斷中的應(yīng)用有重要作用。由于不同小動物PET/MR系統(tǒng)的差異,通用的線圈不能滿足最佳成像質(zhì)量的需要。目前缺乏商用的小動物PET/MR專用射頻線圈,設(shè)計和制作用于PET/MR的磁共振射頻線圈有著重要的意義。針對PET和MR組件同時從同一成像體中獲取數(shù)據(jù)導(dǎo)致的空間不足、振動、可變熱負... 

【文章來源】： 張帥 重慶理工大學

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

原子核的自旋現(xiàn)象

2PET/MR成像基本原理9在射頻激勵前，自旋處于平衡狀態(tài)，凈磁化指向z方向。在90度激勵下，自旋翻轉(zhuǎn)到x-y平面，僅存在靜態(tài)場B0時，自旋均處于平衡態(tài)，M0指向B0方向圖2.2（a），為了產(chǎn)生磁共振信號，在橫向平面（x-y方向）上應(yīng)用拉莫爾頻率的射頻脈沖，該平面垂直于B0（z方向）的方向，以激發(fā)這些自旋脫離平衡，用于產(chǎn)生射頻脈沖和激發(fā)自旋(以及檢測磁共振信號)的電子設(shè)備稱為射頻發(fā)射（或接收）線圈。射頻脈沖從z方向向x-y平面傾斜M0，直到關(guān)閉脈沖。M0通過的章動角，或稱“翻轉(zhuǎn)角”可由式（2.4）給出。=∫1()0(2.4)其中，B1為射頻信號的磁場強度，T為脈沖持續(xù)時間。如果將翻轉(zhuǎn)角設(shè)置為90°，則在RF脈沖結(jié)束時，在Larmor頻率處x-y平面上的凈磁化進動如圖2.2（b）。在射頻脈沖被切斷后，進動自旋開始失去相干性，凈磁化強度在z方向回到平衡狀態(tài)，這個過程稱為弛豫。在恢復(fù)縱向平衡的過程中，凈磁化強度沿z方向重新增長，同時對環(huán)境的能量損失以特定類型組織的時間常數(shù)T1為特征。因為T1弛豫描述了自旋和它們的環(huán)境之間的相互作用，它也被稱為自旋晶格弛豫。同時，環(huán)境和自旋-自旋相互作用導(dǎo)致自旋以不同的速率進動，從而使自旋反相。對于特定類型的組織，去相位的過程以時間常數(shù)T2為特征。每個組織的消退速度是不同的，例如，脂肪組織消退得更快。一般對于相同組織來說，T1弛豫最多幾秒，T2弛豫需要幾十毫米秒，T1比T2需要更長的時間。圖2.2磁化矢量方向磁化矢量在外加磁場中受到弛豫效應(yīng)（T1和T2）時的行為由Bloch方程式（2.5）來描述。=×+2(0)1（2.5）

重慶理工大學碩士學位論文10其中，i，j和k是單位向量分別在x，y和z方向，M0是僅有主磁場B0產(chǎn)生的磁化矢量，B使主要關(guān)注的一個物理量，應(yīng)用射頻磁場，它還可以包括梯度常2.3磁共振成像系統(tǒng)組成磁共振系統(tǒng)一般構(gòu)成一個大的水平主磁體，容納感興趣的成像空間；梯度系統(tǒng)使磁場在X、Y和Z平面上發(fā)生線性變化；射頻收發(fā)機系統(tǒng)，傳送和接收磁共振信號，并由計算機進行數(shù)據(jù)采集、處理和圖像重建。圖2.3為MRI系統(tǒng)的基本組成部分。下面分別介紹每個組件的一些關(guān)鍵特性。圖2.3磁共振成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.1主磁體有三種主要類型的磁鐵設(shè)計是可用的。它們是永久性、電阻性和超導(dǎo)磁體。永磁體：顧名思義，永磁體始終處于開啟狀態(tài)，不能關(guān)閉，不需要液體冷卻，維護費用低。然而，對于人類應(yīng)用，它們非常重（100噸），只能提供大約0.5T的最大磁場強度。電阻磁鐵：他們是基于電流流過線圈產(chǎn)生電磁場的原理。在緊急情況下，它們可以很容易地關(guān)閉。使用這些磁鐵可以獲得0.3T的最大場強。均勻性差和恒功率供應(yīng)是這類磁鐵的一些缺點。超導(dǎo)磁體：超導(dǎo)磁體廣泛應(yīng)用于許多研究和臨床設(shè)施。它們能產(chǎn)生超高磁場，工作溫度接近絕對零度（-273.5°C）。這些磁鐵需要液氦冷卻，以保持導(dǎo)線上的零電阻，因此被稱為超導(dǎo)磁鐵。使用這些磁鐵可以保持高水平的磁場均勻性。然而，液氦必須定期供應(yīng)，以保持溫度，只要溫度保持不變，液氦就一直存在。在選擇磁鐵類型的一個重要考慮是保持高度的均勻性，其中磁場的變化是最小的，在一個廣泛的成像樣品


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