核磁共振的磁場以及磁性

如今，市面上出售的核磁共振含油量測定儀來測量相關(guān)含油糧食的含油率的越來越多，儀器內(nèi)部的磁共振成像系統(tǒng)，盡管在技術(shù)上已發(fā)生了很大變化，但其基本構(gòu)成如下所示：

●磁體；

●梯度系統(tǒng)；

●射頻系統(tǒng)；

●計算機系統(tǒng)；

●檢查床；

●操作控制臺。

 

本文就HCY-20核磁共振含油率測定儀磁共振成像系統(tǒng)的主磁場及磁體來介紹，讓大家初步了解下。

 

磁共振成像需要一個強大均勻性的磁場，這個磁場由磁體產(chǎn)生。磁體是MR設(shè)備zui重要也是zui昂貴的部分，目前常用有二種磁體：超導磁體、永磁體。磁體性能的主要參考指標有磁場強度、磁場均勻性、磁場穩(wěn)定性等。磁場強度決定于磁體本身的結(jié)構(gòu)，超導磁體可以產(chǎn)生20T以上的磁場強度，而永磁體只能產(chǎn)生0.3T以下的磁場。磁場的均勻性是磁共振成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，它是指成像磁場空間內(nèi)一定范圍的磁場強度的標準差與主磁場強度的比，以ppm為單位。通常理想的磁體及磁場均勻性在50cm的球徑范圍內(nèi)可達幾個ppm。范圍越小則均勻度越高。磁場的穩(wěn)定是指磁場強度在單位時間內(nèi)的相對變化率，超導磁體可達0.1ppm／小時。

 

1.超導磁體：是一種電磁體，這種磁體的強大磁場來自流經(jīng)一個巨大線圈內(nèi)的電流，這個線圈即超導線圈。超導線圈由鋁鈦合金制成，以液氦作為制冷劑冷凍線圈，液氦也可作為預冷劑。

 

超導磁體的優(yōu)點在于，一旦其能量達到所需場強，磁場持續(xù)存在，無需提供電能，磁場均勻性、穩(wěn)定性好，場強較高。

 

目前，應用于臨床成像的磁共振儀，其場強以1.0~ 1.5T為*，若場強超過1.5T，高磁場強度引起射頻屏蔽效應，使單位時間的射頻脈沖數(shù)減少，zui多采集層面減少。而且，隨場強增加，組織的T₁常數(shù)增加，獲得*對比的T_R時間延長，磁場超過2.0T時，由于RF輸出高，很快達到“特定吸收率”限制。

 

超導系統(tǒng)的運行及維護費用相對較高，但相對其快速的病人處理量而言，費用還是比較經(jīng)濟的。

 

常溫下每種導體都有電阻，進入回路的電流因在電阻上損失能量使電流逐漸衰減，無法提供穩(wěn)定電能。超導體是指在超低溫狀態(tài)下無電阻的導電材料。電流在超導體內(nèi)流動，無能量損失，這種導電特性稱超導電性。超導線圈內(nèi)可承受巨大直接電流數(shù)年而無需電壓存在。為了使超導體實現(xiàn)超導電狀態(tài)，必須使超導材料的溫度達到一定的低溫點，溫度低于該點時即實現(xiàn)超導狀態(tài)，超導材料實現(xiàn)超導的zui高溫度稱為該材料的”臨界溫度”。

 

2.永磁體：就是鐵磁性物質(zhì)經(jīng)磁化后制成的大鐵磁塊。其磁體的形態(tài)呈馬蹄形，其磁場是由磁性物質(zhì)磁化后產(chǎn)生，無需電流及線圈，運行、操作費用低。

 

其磁場極性呈垂直方向分布，兩極間距離較近，以保證磁場均勻性，過去為了達到磁場的均勻度，永磁體必須做得又大又重又昂貴，現(xiàn)今，永磁體重量已減至10×10³kg以下。

 

3.邊緣磁場的屏蔽：邊緣磁場是主磁場的一部分，它們處于磁體以外，無益于成像過程。永磁體的一個優(yōu)點就是其邊緣磁場小，團為其磁體本身就是一個大屏蔽。而超導磁體的邊緣磁場均需要加以屏蔽，以確保其安全范圍。

 

對于邊緣磁場的屏蔽方法有兩種：一是被動屏蔽，這種方法過去常用，屏蔽由軟鋼鐵制成，包圍整個磁體，使散磁減小，同時也增加了主磁場場強，磁體系統(tǒng)的總重量可達20~30×10³kg。如今，制造商采用了更好的屏蔽方法，稱為自屏蔽，其方法是在磁體外緣連接超導線圈，其新產(chǎn)生的磁場對抗主磁場所產(chǎn)生的邊緣磁場，以減少邊緣磁場強度。

 

4.主磁場均勻性補償：磁體zui主要的評價指標是其所產(chǎn)生的主磁場的均勻性，非均勻磁場使空間編碼變形，影響層面的幾何形態(tài)，圖像層面內(nèi)產(chǎn)生畸變。為了避免此類錯誤，在磁體安裝期間必須對局部磁場的變異度進行調(diào)整。使其達到一定的指標范圍，這個過程稱為磁場均勻性補償。

 

其方法有兩種：一是被動補償，這種方法是將小鐵片固定在磁體的內(nèi)面，以消除滋體的變形和不均勻性，這是一種重要方法；二是主動補償，其方法是，若干補償線圈與—個補償管相連，調(diào)整不同幅度，不同極性的低幅穩(wěn)定電流經(jīng)補償線圈，所產(chǎn)生的小磁場為主磁場強度不均勻提供補償，這種方法又稱為動態(tài)勻場，動態(tài)補償后，超導磁體內(nèi)的磁場均勻性在測量區(qū)域內(nèi)可達幾個ppm。