核磁共振成像设备

核磁共振成像设备（精选9篇）

核磁共振成像设备 篇1

1 前言

核磁共振成像技术, 简称核磁共振、磁共振或核磁, 是上世纪80年代发展起来的一种全新的影像检查技术。医用核磁共振 (简称MRI) 是利用核磁共振成像技术进行医学诊断的一种新颖的医学影像技术。

MRI作为一种重要的医学诊断设备, 对于安装场地的要求非常严格, 除了对于场地周围磁场的屏蔽要求外, 振动也会影响核磁共振的图像质量。对核磁共振能够造成影响的有稳态振动和瞬态振动。稳态振动通常是由电动机、泵、空调压缩机等引起的振动;瞬态振动通常是由交通工具、行人、开关门等引起的。因此在选择MRI设备的安装场地时应尽量远离停车场、公路、铁路、冷冻机房等大型设备用房等振动源。但当MRI设备的安装场地距离振动源较近时, 必须对MRI设备的安装场地进行隔振处理。

2 问题的提出

某医院拟在建筑物首层安装1台3.0t MRI设备, 拟选MRI场地下方地下1层为冷冻机房, 冷冻机房内安装有离心式冷水机组、螺杆式冷水机组及相关的水泵等设备。在MRI设备安装前, 设备供应商对场地环境进行测试, 发现在冷冻机房设备不运转的情况下, 场地振动为60μg (0Hz～26Hz) , 其它频段上也能满足设备安装要求, 但在冷冻机房全面运转的情况下, 场地振动加速度峰值远远超出设备安装要求, 振动严重超标, 不具备安装条件 (见图2) 。3.0t核磁共振成像设备对于场地的振动要求及冷冻机房运转时的具体测试数据见表1。

根据此测试结果, 设备供应商建议更换场地或对振动源进行隔振处理后再进行评估。因更换场地对于建筑平面功能影响较大, 所以, 采取对振动源进行隔振处理, 以期达到MRI设备的安装条件, 更换场地则作为如采取隔振措施仍无法达到设备供应商要求时的备选方案。

3 场地振动反应的分析

地下1层冷冻机房位于首层MRI设备场地正下方, 冷冻机房内设备有冷冻水泵、冷却水泵及冷水机组等, 水泵的参数见表2。根据场地的检测结果 (见图1) , 超过MRI设备安装要求的加速度峰值出现在24Hz左右, 而冷冻机房内冷冻水泵、冷却水泵的电机的转数为1450r/min, 电机的振动频率为1450/60≈24.2Hz, 所以可以确定, 冷冻机房内的水泵是首层MRI设备用房楼板产生振动的主要振源。另外, 要使得首层MRI设备场地楼板产生振动还应该存在传振途径, 地下1层冷冻机房内的冷冻水泵、冷却水泵、及冷水机组在安装时没有采取必要的隔振措施, 同时, 冷冻机房内管道以及从冷冻机房去往大楼各处的管道采用固定吊架安装, 直接固定于首层楼板及梁上 (见图2、图3) 。因此, 可以认定冷冻机房内的冷冻水泵、冷却水泵是主要的振源, 而管道则使得水泵的振动和冷水机组的振动相互影响、使振动变得复杂同时得以放大并通过首层的楼板向上传递。

为使MRI设备场地的振动满足MRI设备的安装要求, 隔振应从主动隔振与被动隔振两个方面去考虑。主动隔振是指在振源上采取措施, 以减小振源本身的振动。被动隔振是指在振源周围或MRI设备场地采取措施, 切断振源振动的传递, 从而达到减小MRI设备场地振动的目的。

4 问题的处理

根据以上的分析结果, 在主动隔振和被动隔振上分别采取相应的措施。

4.1 对振源采取措施

对于主要的振源冷冻、冷却水泵采用增加配重的方法减少设备本身的振动。因设备和管道均已安装完成, 水泵下方没有足够空间设置混凝土惰性块, 因此根据现场情况, 采用通过螺栓与焊缝紧密连接在一起的3层30mm厚钢板作为水泵的惰性块, 即可以满足惰性块与设备重量比大于1的要求[1], 又方便现场操作。

4.2 对冷冻、冷却水泵及冷水机组等设备进行隔振处理

1) 在水泵下设置钢弹簧隔振器和橡胶隔振垫组成的复合隔振器, 根据设备与配重重量通过计算得出的钢弹簧隔振器的压缩量选取适当的钢弹簧隔振器, 使得钢弹簧隔振器固有频率为3Hz左右, 从而达到最佳的隔振效果 (见图4、图5) 。

以冷冻水泵为例, 隔振器隔振效率的计算结果如下:

(1) 水泵机组的隔振系统总质量为:

式中, m为隔振系统总质量, kg;ms为水泵机组总质量, kg (包括出入口弯管) ;mt为惰性块总质量, kg。

(2) 水泵的干扰频率:

式中, n为设备每分钟转数, r/min。

(3) 每个水泵下设置8个隔振器, 每个隔振器荷载值:

(4) 拟选用隔振器竖向刚度K为:10kg/mm, 则隔振器压缩量h为:

(5) 隔振器固有频率:

(6) 隔振器频率比:

(7) 隔振传递率:

(8) 隔振效率:

2) 将原有水泵、冷水机组等出入水口与管道连接处所采用的单球连接软管改为隔振效果更好的双球连接软管。

3) 对于冷水机组和其它的配套设备 (包括冷冻机房运转时不主动产生振动的设备) , 均按前述方法增加钢弹簧隔振器和橡胶隔振垫组成的复合隔振器。复合隔振器的设置用于减少设备传到地面及周围结构的振动。

4.3 隔振处理

将冷冻机房内原有的冷冻设备管道由吊架改为由钢架制作的落地支架支撑, 并同样设置复合隔振器 (见图6、图7) 。对于冷冻机房内其它的风管及电缆桥架以及出冷冻机房的管道采用相应的弹簧吊架进行隔振处理 (见图8～图9) ;

4.4 对MRI设备安装房间进行被动隔振处理

MRI设备场地振动非常复杂, 而对振动的要求却很高, 在对冷冻机房采取了隔振措施后, 经过测量, MRI设备场地振动仍无法达到设备的安装要求, 因此除了对振源采取全面、彻底的主动隔振措施外, MRI场地还应采取有效的被动隔振措施。被动隔振措施的选择, 除了考虑地下一层冷冻机房内振源的影响外, 还应考虑到楼板共振的影响。对于楼板的自振频率, 理论计算的结果为8Hz左右[2]。

在振源采取了隔振措施后, 首先对未采取被动隔振的场地进行测试, 测试工况为开启1台螺杆式冷水机组、1台离心式冷水机组及相应循环水泵, 测试结果见图10。

从测试结果分析, 1、4、9三个峰值较为突出, 其中峰值4的频率为24.75Hz, 与冷冻机房循环水泵的干扰频率相同;峰值9的频率为49.5Hz与冷冻机房螺杆式冷水机组的干扰频率相同;峰值1的频率为8Hz, 应为楼板的自振频率。楼板的自振频率与理论计算结果较为吻合并与水泵的干扰频率相差较大, 不会与振源的振动共振从而起到放大振动的作用。

MRI场地的被动隔振采用浮筑地面的方式, 因此, 浮筑底面下隔振垫的选择尤为重要, 既要对冷冻机房内设备产生的振动起到良好的隔振效果, 又要避免放大地面现有振动 (避免共振) , 或虽然放大部分频率的振动, 但不超过MRI设备的安装要求限值。根据图10所示的测试结果, 可供选择的频率范围很窄, 在选取了自振频率在19Hz左右的Regupol6010BA隔振垫后进行了测试, 测试结果见图11。分析可知, Regupol 6010 BA隔振垫隔振系统对高频振动隔振效果较好, 如对螺杆式冷水机组的振动隔振效果较为明显, 但对中低频的隔振效果较差, 因Regupol6010 BA隔振系统的自振频率19Hz与水泵的干扰频率24.75Hz还是较为接近, 该隔振系统对水泵振动隔振无法达到预期效果。测试结果中19.25Hz振动非常突出, 该频率下振动在未采取隔振措施的场地测试结果中也存在, 但振动值并不突出, 很明显Regupol6010 BA隔振系统放大了该频率下的振动。

经过试验, 最终确定的隔振垫组成为2层30厚玻璃棉, 上铺硅酸钙板 (见图12) , 该隔振垫自振频率约为14Hz。测试结果表明, 该隔振垫既能有效减小水泵所产生的振动, 又不会与楼板及已有的不同频段的振动发生共振, 隔振效果明显。

隔振垫铺设完毕后, 上部浇筑250mm厚素混凝土垫层。施工过程中, MRI室内装饰材料应全部设在MRI场地隔振系统外, 不允许与隔振系统素混凝土板之间有任何连接。

5 测试结果

经过上述隔振措施, 设备供应商对场地进行了测试测试结果符合设备安装的振动要求 (见表3) 。因此, MRI场地的隔振处理达到了预期的目标。

6 结论

对于MRI等设备, 一般设计师往往仅注意到安装场地对于电磁屏蔽方面的要求, 而忽略了设备对于安装场地振动的要求。在前期的建筑方案设计中, 应避免此类设备的安装场地位于冷冻机房等运行时产生振动的设备用房附近, 以免造成MRI等设备场地无法满足安装要求的情况。当此类问题无法避免时, 通过合理的分析并采取适当的隔振措施, 场地亦可以达到安装要求, 但势必会造成额外的投资。在采取隔振措施时应注意到以下几个方面的问题。

1) 对于冷冻机房等设备用房的隔振方案的确定应从主动隔振和被动隔振两个方面去加以考虑;

2) 除了应对机房内部的振动设备进行隔振处理外, 与振动设备通过管道相连的非振动设备也应同时进行隔振处理;

3) 在设备安装场地隔振垫的选择上, 应该在其它隔振措施完成后, 根据此时场地的振动情况确定, 而不能随意选取;

4) 应该由专业的施工人员进行施工, 以保证隔振措施的实施。

摘要：建筑中冷冻机房中的水泵等振动源对于核磁共振成像设备会产生很大的影响, 选择核磁共振成像设备的安装场地时应尽量远离振动源。介绍了在核磁共振成像设备的安装场地距离振动源较近时, 在经过合理分析的基础上, 可以采取一些有效的隔振措施来保证核磁共振成像设备的正常安装和使用。

关键词：核磁共振成像,振动源,主动隔振,被动隔振

参考文献

[1]CECS59:94水泵隔振技术规程[S].

[2]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[3]JBJ22-91隔振设计规范[S].

核磁共振成像设备 篇2

磁共振成像序列的机理研究

【摘要】1946年，人们最初认识了核磁共振（NMR）现象。之后，NMR很快产生了实际用途。随着时间的推移，NMR技术不断发展，其解析分子结构的能力也越来越强。1973年，核磁共振成像技术（MRI）问世并日趋成熟，被人类广泛应用于各个领域，成为一项常规的医学检测手段。近年来，科学家在磁共振成像序列的机理上不断进行探究，并成功扩充磁共振序列库，对推动医学、神经生理学和认知神经科学的发展做出重要贡献，为人类揭示大脑和生命的奥秘奠基。本文主要介绍了几种常用的磁共振成像序列——SE序列、FSE序列、IR序列、GRE序列和三种杂合序列。

【关键词】核磁共振成像、序列、磁化矢量、弛豫、RF脉冲 【正文】

一、磁共振成像的原理及概述

处在磁场中的任何含有奇数质子或中子的原子核会吸收与磁场强度成正比的特定频率的电磁波能量而处于受激高能态。当处于受激高能态的原子核回复到初始低能态时，将会辐射出与激励频率相同的电磁波。这一现象被称为核磁共振（NMR），磁共振设备有：MR设备的场强、MR设备的磁体和MR设备的线圈。

磁共振成像（MRI）是基于核磁共振（NMR）原理的成像技术。依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。核磁共振成像（MRI）已在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。

由于氢为磁化最高的原子核，且氢为人体内含量最多的元素，故MRI中目前只应用氢核成像。在自然状态下，质子是无序的，因此它们不显示磁性。利用磁场使质子规范排列后，质子就会形成一个相应的磁化矢量，该磁化矢量方向与外磁场纵轴的方向相同。然而此时形成的磁力与外磁场相比十分微弱，还不能直接应用与成像技术。质子在外磁场中有特定的自旋方式和“进动”的运动方式。而其“进动频率”与外磁场的场强有关，用Lamor方程可表示为0B0。根据Lamor方程计算出能使氢质子产生共振的射频脉冲（RF脉冲），并向质子施加特定频率的RF脉冲，质子便会吸收RF脉冲的能量发生跃迁，同时变为处于“同相”的质子，形成一个新的宏观磁化量，即横向磁化矢量。此时的MR信号就可以应用成1/4 磁共振成像序列的机理研究

像。

新建立的横向磁化矢量的消失与原来的纵向磁化矢量的恢复过程称为“弛豫”。其中，纵向弛豫时间称为T1，横向弛豫时间称为T2。弛豫时间为一常数：T1=纵向磁化恢复到原来磁化量63%的时间；T2=横向磁化减少到初始的37%的时间。人体中不同成分的组织和结构的弛豫时间不同，正常组织与该组织中的病变组织之间的弛豫时间也不同，这是MRI用于临床诊断的最主要的物理基础。

MR信号与质子密度、T1、T2值、化学位移、相位、运动等因素有关，而这些因素对MR信号的影响收RF脉冲的调节、所用的梯度以及信号采集时刻的控制。因此，MRI成像技术中，有多个成像参数提供丰富的诊断信息，使MRI获得的图像十分清晰精细。且MRI对软组织有较好的分辨力，能够通过调节磁场自由选择所需剖面，对全身各系统疾病的诊断都有很大的价值。

二、磁共振成像的序列

磁共振成像序列可分为多种：

1、自旋回波（SE）序列；

2、快速自旋回波（FSE）序列；

3、反转恢复（IR）序列；

4、梯度回波（GRE）序列；

5、杂合序列。

（1）自旋回波（SE）序列：SE序列是目前MR成像中最基本、最常用的脉冲序列。SE序列包括单回波SE序列和多回波SE序列。单回波序列的过程是先发射一个90°脉冲，间隔一段时间后再发射一个180°脉冲，此后再经过一段时间间隔就出现了回波，即可测量回波信号的强度。其中，90°RF脉冲至测量回波信号之间的时间称为回波时间（TE）。在实际成像过程中，上述过程需要重复，相邻两个90°RF脉冲之间的时间间隔为重复时间（TR）。因此，SE序列组织的MR信号强度可用Bloch方程表示：

SSEf(H)g(V)(1eTR/T1)eTE/T2

从中可知，T1越长或T2越短，则信号越弱；T1越短、T2越长或质子密度越高，则信号越强。成像时通过对TR和TE时间的选择，可获得不同强度的T1、T2和质子密度加权像。

1、选用长TR（1500~2500ms）和短TE（10~25ms）可得到质子密度加权像；

2、选用长TR（1500~2500ms）和长TE（80~120ms）可得到T2加权像；

3、选用短TR（5000ms左右）和短TE（10~25ms）可得到T1加权像。若均选用中等长度的TE和TR，则无法突出对比，从而不适用于医学成像。

多回波序列是在施加90°RF脉冲后，每隔特定的时间连续施加多个180°RF脉冲，使磁化矢量产生多个回波。多回波SE序列可显著缩短成像时间，但因为弛豫的作用，相继

2/4 磁共振成像序列的机理研究

产生的回波信号幅度呈指数性衰减，使图像的信噪比降低。

SE序列具有组织对比良好、信噪比较高、伪影少、信号变化容易解释等特点。常用于颅脑、骨关节软组织、脊柱等的临床检测与治疗。

（2）快速自旋回波（FSE）序列：在SE序列中，T2加权像的产生所需要的扫描时间较长，FSE则解决了这个问题。FSE序列同多回波SE序列一样，是在施加90°RF脉冲后，连续施加多个180°RF脉冲，形成多个自旋回波。不同的则是FSE序列在每个TR时间内获得多个彼此独立的不同相位编码数据，因此可使用较少的脉冲激励及较少的TR周期形成图像，从而缩短扫描时间。

根据回波链长度（ETL），FSE序列可分为短回波链、中等长度回波链、长回波链三种。其特点有：快速成像、对磁场不均匀性不敏感、组织对比降低、图像模糊、脂肪组织信号强度增高、组织的T2值延长、能量沉积增加等。

（3）反转恢复（IR）序列：IR序列是较早应用的脉冲序列。其RF脉冲激励的顺序与SE序列相反。扫描中，先给一个180°RF脉冲，该脉冲使磁化矢量反转180°，之后磁化矢量依组织的纵向弛豫恢复，经过大约T1的时间后，磁化矢量恢复的量值直接与组织的T1有关，能够有效反应组织的T1差异。但是该信号还不能被测量，需再施加一个人90°RF脉冲，使其出现自由感应衰减信号（FID）。IR序列的信号强度由Bloch方程表示为：

SIRf(H)g(V)(12eTI/T1eTR/T1)eTE/T2

IR序列有两种信号处理方式：量值重建法和相位敏感重建法。所以，IR序列的信号不仅与所选择的TI、TE和TR有关，还与数据重建方式有关。IR序列可形成重T1加权像，在成像过程中完全排除T2的作用，能精细地显示解剖结构，因而在检测灰白质疾病方面有很大的优势。

近年来，以IR序列为基础发展起来的流动衰减反转恢复（FLAIR）序列得到重视。该方法采用长TI和长TE的IRSE序列脉冲，产生液体信号为0的T2加权像，是一种水抑制的成像方法。常用于脑的多发性硬化和脑梗塞等疾病的鉴别诊断，其在癫痫的研究中也越来越受到重视。

（4）梯度回波（GRE）序列：GRE序列又称为场回波（FE）序列，具有扫描时间少、磁敏感效应和三维成像的特点。其采用小于90°的射频脉冲激励和小的翻转角，并使用反转梯度取代180°复相脉冲。MR图像信号强度的大小主要由激励脉冲发射时纵向磁化矢量

3/4 磁共振成像序列的机理研究 的大小和纵向磁化矢量翻转到XY平面的横向磁化矢量的大小决定。GRE图像的对比主要依赖于激发脉冲的翻转角，TR和TE三个因素。在三个因素中，翻转角是主要的决定因素。

GRE序列虽采用小于90°的射频脉冲激励，但小角度脉冲的纵向磁化矢量变化较小，使发射前的纵向磁化矢量接近于完全恢复，能形成较大的稳态纵向细化矢量，故能产生较强的MR信号，明显缩短成像时间而又具有较高的图像信噪比。由于GRE序列不使用180°RF脉冲，可减少被检者体内的能量堆积，对被检者有利。目前，GRE已被广发应用在上中腹部脏器检查、血管检查、心脏成像、关节软骨成像、胆系成像中，是目前MR快速扫描序列中最为成熟的方法。

（5）杂合序列：

①梯度自旋回波（GSE）序列：GSE序列是由SE序列和GRE序列组合而成的快速成像序列，又被称为GRASE。该序列恢复了类似自旋回波的磁敏感性特点，又缩短了扫描时间。GRASE的一次激发中包含几个自旋回波，每个自旋回波中又包含了一系列梯度回波。一般情况下，GRASE中所有自旋回波包络叫做快速因子TF，将一个自旋回波包络所笼罩的梯度回波数叫做EPI因子EF。TF和EF都是GRASE的参数。

从广义上讲，TSE和EPI都属于GRASE序列。但在通常情况下，只有TF≠1和EF≠1的序列称为GRASE。当EF=1时，GRASE称为TSE序列；而当TF=1时，GRASE被称为EPI序列。因此，三种序列之间就可以相互转换，GRASE在序列的选择上具有很大的灵活性。

②TIR、TIRM序列：TIR、TIRM序列是在快速自旋回波序列前加一个180°准备脉冲组合成的新序列。该序列的工作原理与标注IR序列相似，并具有抑制脂肪信号的作用。如果在射频激励开始时液体纵向磁化的弛豫曲线正好经过零线，就可以抑制水信号。TIR、TIRM序列对观察脑室周围的病变有重大意义，通过对液体信号的压制，脑室周围的高密度病变以及周边的充水结构都能清楚显示。

③STEAM序列：STEAM序列是利用激发回波来取得信号的快速成像序列。STEAM序列采用3个RF脉冲：两个90°脉冲及一组紧随其后的小角度射频脉冲串。采样时，STEAM对每个回波信号分别进行相位编码。

STEAM序列能够克服磁场非均匀性的影响，且其图像不受运动伪影的干扰，还可以运用在扩散成像场合中。然而STEAM对脂肪或蛋白质等短T1组织的成像比较困难，最大信号幅度小，信噪比不高。

4/4 磁共振成像序列的机理研究

三、未来展望

科学家对生命的探究从未停息，人脑的思维方式一直是一个谜。借助MRI技术在脑功能成像方面的发展，有助于人类破译大脑之谜。利用脑功能成像技术研究脑的功能及发生机制是脑科学中最重要的课题。MRI血流成像技术、MRI波谱分析又帮助人类了解生命体的构造。因此，我们没有理由不相信：未来的MRI将成为思维阅读器，将在揭示生命的奥秘这一课题上将发挥更大的作用。

【参考文献】

1、杨正汉——MRI常用序列及其应用

2、万遂人——神奇的医学成像技术

3、百度百科——核磁共振成像

4、《电磁生物效应》北京邮电大学出版社，刘亚宁主编

5、《世界医疗器械》1999年4月

6、赵喜平、郑崇勋——快速磁共振成像序列及其应用

核磁共振成像设备 篇3

1临床资料

2004年1月~2009年12月本市3家大型医院完成MR检查13万余例, 共记录发生差错和意外42起, 其中检查时硬币、发夹等小金属物吸入磁体25起, 为发生的最常见意外;1例金属输液架吸入磁体, 通过停机、专业运输人员处理才完美解决;检查完成后医务人员工作疏忽, 患者锁入检查室超过2小时2起;由于查对制度执行不严, 患者检查部位错误4起;检查前医务人员磁体间门口阻挡安装有心脏起搏器等磁共振绝对禁忌症10起;意外发生率为0.033%。

2安全隐患

MRI的成像原理是将人体某部位放入强大磁场中, 在一定频率的射频脉冲的作用下, 使人体在静磁场中运动的原子核与之共振而形成图像信息[2]。安全性是在特定使用条件下, 特定人群中患有特定疾病的个体接受某项医疗保健技术服务后, 发生不良反应或意外损害的概率及严重程度[3]。患者从到磁共振开始至其安全离开, 均可因各种原因存在安全隐患, 按时间顺序可分为检查前、检查中、检查后的安全隐患。

2.1检查前的安全隐患

因患者等候时间过长, 科室人数不足, 工作人员对患者病情了解不够, 与患者沟通渠道不通畅, 导致患者对相关检查环境、设备不了解, 均可导致候诊时出现安全隐患。

2.2检查中的安全隐患

对操作程序或标准随意更改, 或不按制度要求而出错;注意力不集中而导致常规的操作出错, 如患者检查部位错误;工作经验不够丰富, 患者出现紧急情况时抢救工作不及时、不到位;知识面局限, 碰到问题缺乏相关知识而出错。

2.3检查后安全隐患

检查后患者脱离检查床时护理不及时摔倒;检查完毕后, 对危重病人搬动时, 方式不当, 可导致病情加重;因与患者沟通不充分, 导致检查结果保管不当而丢失。

3安全隐患的防范对策

3.1检查前的安全隐患的防范对策

3.1.1开始检查时先要检查候诊间有无危险因素存在, 如电线、电器有无损坏而导致的漏电;候诊间最好无可移动的磁性金属物品, 如铁铸移动输液架, 以免患者带入检查室;检查扫描间的物品, 定期进行消毒, 保持清洁卫生, 并保存一定的湿度和温度。

3.1.2检查前认真阅读申请单, 了解患者病情、检查项目和目的, 与患者充分沟通, 告知患者相关检查或治疗的等候时间、检查中的注意事项、检查部位、检查目的, 使病人能够配合检查。

3.1.3告知患者检查前体内外留有的金属物等均应取出, 防止产生伪影, 还可因磁体产生的强磁场能将进入磁场 (尤其5高斯以内) 的铁磁性金属物吸人磁体中央, 铁磁性物质在强大的磁场引力作用下, 将会飞向磁体。不仅会造成磁体中人员的伤亡, 而且会损坏磁体和射频线圈[4]。

3.1.4重视心理安全护理。对有心理障碍的病人给予疏导, 尤其是年老体弱的病人和儿童患者应做好心理护理, 必要时注射适量的镇静剂。

3.2检查中安全隐患的防范对策

3.2.1检查前应嘱咐患者在医生检查过程中, 按所需检查的具体要求配合检查。如:胸部MRI扫描时要求病人平静呼吸等。

3.2.2检查过程中医护人员应该密切观察病情, 随时观察病人有无反应, 相机进行处理。发生紧急情况, 应立即停止检查, 对症处理。科室应备有急救药品, 种类及数量应以临床急救室要求标准为依据, 同时应备有注射器、输液器及血压计等物品, 还应备有小瓶装的氧气或氧气袋、负压吸引器等。

3.2.3患者需做增强扫描时作为医护人员必须耐心向患者和家属详细介绍增强的目的、过程、安全性、术后可能出现的不良反应等应注意的事项, 以消除紧张恐惧等不良心理, 取得患者的理解和充分配合, 保证增强扫描的顺利进行。

3.2.4患者有过敏反应的应立即注射肾上腺素、给予吸氧等处理。观察平稳后再决定是否继续检查或离开检查室, 必要时护送患者到病区或急诊科。

3.2.5对必须检查的急、危重病人, 应在专业临床医师和护师的陪同下完成检查, 切不可因检查和治疗而给病人造成不可挽回的结果。

3.3检查后安全隐患的防范对策

3.3.1年老体弱的病人检查完毕后, 要搀扶病人缓慢地进行立坐, 系好约束带, 以防止患者发生虚脱或晕倒, 或因躁动从检查床上摔下来等意外情况的发生。

3.3.2对危重病人搬动时要小心细致, 防止病情加重;对做增强检查的病人, 应让病人休息片刻, 观察其是否有不良反应。

3.3.3检查结束病人离开前, 应叮嘱病人或家属胶片和检查报告是重要的医学资料, 请妥善保存, 避免潮湿和高温, 当作备用。

磁共振室的安全管理与安全隐患也是全院医疗安全的一部分, 健全的规章制度, 严格的操作规范, 是患者取得安全、有效的检查的前提。一旦出现医疗纠纷, 首先要看是否按常规操作。所以严格按常规操作是防范医疗风险, 保护患者与医生自我的有力依据。医院相关部门应根据磁共振室工作中常见的安全隐患制订出相应的制度, 强化工作人员的安全意识, 加强医疗技术管理, 健全规章制度, 强化责任, 规范操作规程, 确保诊疗的安全性, 使管理规范化、科学化。

参考文献

[1]刘越泽, 卢祖洵, 郭君伟, 等.磁共振成像安全性和有效性评价[J].中华医院管理杂志, 2004, 20 (10) :610-614.

[2]胡新民.医学物理学[M].北京, 人民卫生出版社, 2001:281-296.

[3]张乙眉, 许文欣, 张友九, 等.江苏省医用电子直线加速器使用安全性评价[J].江苏预防医学, 1994, (5) :26-28.

核磁共振成像设备 篇4

为了提高低场磁共振成像系统的信噪比,提出了具有失谐电路的`Bi2223带高温超导射频接收线圈.该线圈采用了电耦合方式传输超导谐振回路的磁共振信号,这种方式有利于进一步制成正交结构或相阵结构的超导接收线圈.为了防止趋肤效应降低超导接收线圈的性能,采用化学腐蚀的方法先将超导带的包套去掉,然后再制成超导主谐振电感.采用一种双探测线圈法对高温超导接收线圈和相同结构的常规铜线圈的Q值进行了测量,结果表明超导接收线圈比常规铜线圈的Q值约高一倍.

作 者：何砚发 王轶楠 吴春俐 孙晶 白质明 王金星  作者单位：东北大学理学院物理系,沈阳,110004 刊 名：低温物理学报  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS 年，卷(期)： 29(4) 分类号：O51 关键词：高温超导体   磁共振成像   射频接收线圈  

核磁共振成像设备 篇5

关键词：磁共振成像设备,双梯度,医疗设备管理,医学工程技术人员

飞利浦公司的Achieve 1.5T磁共振是一款中高档磁共振成像设备,目前仅山东省各级医疗机构就安装有数十台之多。我院的Achieve1.5T双梯度磁共振于2006年9月安装使用,自从一年质保期过后,我们自主维护、维修,并做好日常各项维修维护记录工作,实现了超低的维修成本,超高的开机率。现就该机的日常维护维修总结如下。

1 厂家安装,全程陪同,交流学习,积极主动

飞利浦Achieve1.5T双梯度磁共振安装调试时间累计约一个月左右,从设备开箱、就位、连线、安装、励磁、匀场到整机调试,院方有关人员全程协同厂方工程师,同工同休,协调一致,交流学习,增进了友谊,为以后的维修交流做了很好的铺垫。我院原有一台GE 0.5T超导磁共振,通过多年使用和维修经验的累积,我们对磁共振的原理、结构及其各部件模块的设计思路都有了一定的认知,在此基础上,对照新机器,比对学习,不耻下问,加强交流,一个月下来,基本做到对整机结构、主机系统(软件操作等)及附属设备有了一定的认知,为以后的故障分析检修打下了很好的理论基础。

2 端正思想认识,积极参与保修期间设备的维修维护

我院购入的飞利浦Achieve1.5T双梯度磁共振保修期为一年。一般说来,任何新设备,安装运行都有一个磨合期,飞利浦Achieve1.5T双梯度磁共振也不例外。处于磨合期的设备通常故障率比较高,而且大部分故障对医院工程师来说都是首次碰到,也是今后会经常碰到的,所以我们就利用这难得的机会向公司工程师学习,并且要求厂方工程师详细描述故障分析及检修过程,参照他们的描述,结合自己的分析,每次检修后都做详细维修记录。比如我们碰到的水冷机循环管路的清堵、梯度轴放大器的保险更换和替换维修、TR-SWITCH板的故障诊查检修及系统通讯引导故障等,就在保修期后重复出现过,我们都是参照保修期间的维修记录,分析判断,自主修复。再就是开拓思路、分析比对、求同存异、用元器件法修复了厂家报价要60万人民币的梯度轴放大器,成功地打破了设备厂家的技术配件垄断。既节约了维修经费,又锻炼了自己,更提升了我们临床工程师的岗位地位。

3 做好大型精密贵重医疗设备的工作日志和定期巡检

(1)每天对大型精密设备的运行情况、工作指示及故障维修做好记录,类似于临床的每日查房。自从飞利浦Achieve1.5T双梯度磁共振安装投入使用之日始,磁共振室坚持每天记录一次设备运行情况及Helium level(液氦水平)。我们更是始终如一做好每天的工作日志,记录设备运行情况、机房环境温湿度、水冷机各循环管路的冷热及水压情况、计算机图像重建柜的工作指示(正常10个指示灯亮)及梯度放大器机柜的液晶显示等,及时发现异常情况及不安全因素,并随时处理,消除故障隐患。比如,及时发现了MR设备机房地面积水并迅速处理;MR空调机组加湿水结垢引起的低湿度和软化水处理;超导磁体液氦压力过高和泄液减压处理;水冷机水压过低和补水到正常压力等。

(2)定期巡检、定期维护保养可以及时消除设备的故障隐患,减少设备的故障率,提高设备的运行质量。无论是保修期内还是保修期外我们一直坚持每周巡检一次、每季度保养一次。巡检中详细检查磁共振整机各部分特别是超导磁体的外围管路设施及其运行环境。保养维护工作主要有:图像质量评估、采集系统功能测试、电脑服务器主机系统的磁盘碎片整理、XP系统维护、水冷机水压的观测和循环水补充、梯度控制柜和梯度线圈冷却液的补充添加、空调机组加湿罐的水垢清除及各部分散热过滤网的清理更换等。通过我们的努力,设备一直保持良好的运行状态。

4 加强对使用科室设备操作技师的培训和交流

充分利用记录工作日志和定期巡检的机会,加强同MR操作技师的交流与沟通,使他们逐渐掌握1.5T双梯度磁共振的结构、原理、操作方法及使用中的注意事项,并熟悉该设备的使用环境条件和维护方法,不断提高他们的基本素质和技能,从而充分开发出设备的各项功能,提高了诊疗质量,避免了操作失误,减少了设备故障的发生。比如磁共振优化独特的扫描序列、磁共振波谱成像和磁共振pet的开发应用等,极大地拓展了该设备的应用空间。同时通过交流与沟通,也使我们维修人员加深了对该磁共振操作使用方面的熟悉和掌握,有助于设备故障的检修与分析判断。最近的一次磁共振故障,借助软件测试我们查出信号采集通道的一块图像处理板损坏,为使设备尽快正常运转,通过既在应用界面操作相关软件、改变通道设置,还在service mode界面下隔离坏板,并调整硬件有关连线,将16通道改为8通道(由于线圈的最高配置是8通道,通道改变前后效果是一样的),设备很快正常运转,既节约了维修经费,又提高了设备的使用效率。

通过以上四方面的工作,我院的1.5T双梯度磁共振运行三年以来,一直运行良好,虽然也出现了一些故障,但在我们的精心维护下,维修费用支出不到20万元,实现了以最少的维修成本达到了较高的开机率。

参考文献

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[2]倪萍.浅谈新形势下临床医学工程师的职责和任务[J].医疗设备信息,2006,(10):59-61.

[3]彭幼林.医疗设备维修保养方式探讨[J].医疗装备,2006,(5):24-25.

[4]王鹏,李红雁,孙剑.医学影像仪器设备的维修方法[J].中国社区医师(医学专业半月刊),2008,(1):135.

[5]朱险峰,卜祥义,邓卫红.如何做好医学影像设备维修的规范化管理[J].中国医疗前沿,2007,(12):57-58.

[6]涂咏涛,邵媛媛.浅谈医学工程技术人员在影像设备管理中的工作[J].临床医学工程,2009,(4):92-93.

核磁共振成像手术室设计浅析 篇6

1993年美国哈佛大学第一次在手术过程中使用了核磁共振成像 (intra-operative MRI, iMRI) 技术, 2005年上海华山医院引进我国第一台核磁共振 (Odin system) 设备之后, 解放军总医院和北京军区总医院及多家医院也相继引进该设备。核磁共振成像技术在手术中的应用可以避免医生对手术判断存在的误差, 准确的标定病变组织、大脑功能区及传导束等。在神经外科手术方面, 可以最大限度地去除病变组织、最少地损伤脑组织、保障神经功能的完整。

随着临床外科手术系统的建立及非介入探测技术的应用, 对手术环境与核核磁共振影像技术相结合的设计方式也提出了新的要求。核磁共振影像技术与手术微环境净化技术的整体设计正成为医院建筑设计中新的关注点。

一、空间定位

核磁共振成像与手术环境一体化, 称之为:核磁共振成像手术室。在医院建筑设计过程中, 核磁共振成像手术室的空间定位应大致考虑以下因素:

(一) 选择核磁共振成像手术室设置的位置

由于现阶段核磁共振成像手术室开展的大多为脑外科手术, 该类手术所需手术环境为I级洁净手术室, 所以该手术室需设置于洁净手术部的末端位置。

(二) 核磁共振成像手术室的双通道设计是直接设计与间接应用技术相结合的设计理念

由于核磁共振设备价值昂贵, 众多医院都希望引进在该设备开展手术的同时, 满足门诊和住院患者的临床检查需求。有鉴于此, 核磁共振成像手术室需做双通道的设计考虑。一通道为常规手术通道, 二通道为不经过手术部的独立检查通道, 从而达到设备共享目的。

(三) 尽可能远离振动源

来自外界震动干扰会引起磁场不稳定, 使核磁共振成像谱图的线形变差、线宽增大和相位扰乱, 从而降低谱图的分辨率, 影响手术判断。而各设备厂家均无法提供准确的振动耐受值, 所以该手术室应尽可能的远离震动源。

对震动源的考虑应分稳态振动和瞬态振动。稳态振动通常是指由空调压缩机等引起的振动, 所以应尽量避免电梯机房、泵房、空调机房等临近核磁共振成像手术室。瞬态振动通常是指由火车、汽车等交通工具引起的振动, 所以该手术室应尽量远离铁道、公路, 并适当考虑设置于建筑的合适楼层。

(四) 远离高压线等设备

大电流也会对核磁共振图像产生影响, 在空间的考虑上应远离高压线、变压器、大型发电机及电机等设备设施。核磁共振设备的制造商在其安装指南中均提示了磁体5高斯线范围内的注意事项, 因此在设计核磁共振设备机房的过程中, 必须考虑相邻的手术室所使用的各种用电设备是否影响核磁共振成像。

(五) 尽量放置在低层

核磁共振成像设备的主要部件磁体重量通常超过10吨, 且无法现场拆装, 建筑施工塔吊机无法完成吊装。在有条件的前提下, 应尽量避免将该手术室设置于过高的建筑楼层。

(六) 空间净高大于3.6m

核磁共振成像设备需满足一定建筑净高要求, 该设备的液态氦在更换过程中需要大于3.6m的空间净高, 这在某些手术室改造项目中无法满足。遇此类项目可将核磁共振成像手术室设置于满足吊装需求的建筑顶层, 或将所需区域楼板进行升高改造处理。

二、平面布局

(一) 双通道布局

平面布局上大致可分为两个区域, 手术操作区和核磁共振成像操作区。手术操作区配置有I级手术室、缓冲间、仪器间, 扫描操作区包括:核磁共振室、控制室、设备间等功能区域。如:核磁共振成像检查室需兼顾门诊、住院患者的诊断检查, 因此需考虑双通道布局, 设置该类患者的等候及通过区, 包括等候室、更衣间、缓冲间等 (见图1) 。

对核磁共振成像检查室、控制室、设备间的面积考虑方面, 设备厂家在指南手册中, 对不同型号的设备无明确的标准。大致为:核磁共振成像检查室50m2左右, 控制室20m2左右, 设备间10m2左右 (紧凑型参考尺寸) , 具体设计中应与设备制造方事前详尽沟通。

(二) 手术室面积问题

在此要着重讨论一下手术室面积问题。普通手术室设计中对I级手术室的面积考虑大多在45m2左右, 这对于核磁共振成像手术室显得局促。

1.脑外科手术患者在颅骨开放的状态下往返核磁共振成像手术室, 需要一个安全的尽量宽敞的输送通道, 以方便患者搬运。

2.除去普通手术室所配置的麻醉机、呼吸机等设备外, 该手术室还需考虑数字化导航设备、显微外科仪器等设备的放置空间, 这一点是不容忽视的。

3.随着外科系统的发展, “精准手术”成为临床外科学现代化标志。其所需的辅助医疗设备将会越来越多, 因此, 考虑适当的预留空间是非常必要的。

基于上述实际需求及预留发展的考虑, 建议核磁共振成像手术室面积应不小于60m2。

三、人员流线分析

(一) 核磁共振成像手术室所涉及的人员分以下四类:

1. 手术医生、麻醉师、护士。2.设备操作人员。3.手术患者。4.门诊、住院需要检查的患者。

(二) 进入洁净手术部的人员的路径

手术医生、麻醉师、护士、手术患者由洁净走廊, 经缓冲室进入手术室, 术中通过磁屏蔽门, 进入核磁共振成像检查室。

(三) 设备操作人员由外走廊经更衣、缓冲间进入控制室。

(四) 在无手术安排时间段, 门诊、住院患者可由外走廊经更衣、缓冲间进入检查室。

四、应注意其他的问题

(一) 设计值班风机

核磁共振成像设备需要严格的恒温恒湿环境, 需要空调系统24小时运转, 设计时应考虑值班风机以满足通风换气的要求。

(二) 安装减震器等措施减低震动干扰

空调机组在尽量远离核磁共振成像检查室的同时需采取减振措施, 因机组旋转部件的惯性和偏心不平衡所产生的扰力引起设备部件产生振动, 会经建筑结构传导至磁共振成像检查室。应通过安装减振器、管道补偿器等措施减低震动干扰。

(三) 基于该类手术室特殊要求, 设计选用UPS电源的供电时间应大于2小时。

(四) 门洞尺寸设计

考虑到颅骨手术患者在往返磁共振成像检查室过程中为颅骨开放状态, 为最大可能地避免碰撞和车轮震动对患者产生的影响, 手术室与磁共振成像检查室 (扫描室) 之间的隔离门洞的设计尺寸不宜过小, 建议门洞尺寸:2.3×2.1m。地面材料推荐选用不小于2.5mm厚的橡胶卷材。

五、结束语

非介入探测技术是当今临床外科发展不可或缺的技术手段, 核磁共振成像手术室的出现对拓展外科医学领域新技术应用, 实现医生术前准确的标定病变组织, 实施“精确手术”具有重要意义。核磁共振成像手术室被认为是当代医学非介入探测技术环境系统中合二为一的“精确手术”单元。设计过程中所涉及的周边设备与非独立设备单元, 都需要综合考虑且不可遗漏。各系统设计过程中需详尽了解核磁共振成像设备和数字化导航设备专业厂家的需求, 并在保证项目建成后各种设备顺利投入运行的同时, 还要为医院核磁共振成像手术室的预留打好基础。因此, 临床医学非介入探测技术应用对核磁共振成像与手术微环境一体化工程设计而言, 是一项跨专业的复合型工程设计。

摘要：本文结合工程设计实例, 从核磁共振成像手术室在医院建筑中的空间定位所涉及的相关问题入手, 分别对医学非介入探测技术环境的新建和改建工程设计中所具有的共性平面布局、流线、辅助设备和系统瞬间减震等技术问题进行了描述。通过既有的现代临床医学非介入探测技术应用对磁共振成像与手术微环境一体化工程设计案例, 介绍了直接设计与间接应用技术相结合的设计理念在“精确手术”单元建造设计中的应用。

冠状动脉病变的核磁共振成像研究 篇7

关键词：冠状动脉病变,核磁共振成像,研究

冠心病是指患者体内脂类物质代谢紊乱造成的高血脂,导致冠状动脉粥样硬化、顺应性下降及管腔狭窄或闭塞。冠心病作为冠状动脉的主要病变,可继发一系列心血管类疾病:及时诊断冠状动脉病变,为临床治疗冠状动脉病变提供依据,避免病情持续恶化[1]。中医认为冠心病为夺虚标实,标实以血瘀、痰湿、气滞、寒凝为主,本虚主要是气虚、阴虚。由于冠状动脉的结构形态复杂,受到胸腔组织器官的重叠影响,临床影像学检查的效果不太理想,创伤性较差。随着核磁共振成像(MRI)技术的发展,MRI逐渐成为临床诊断冠状动脉病变的重要手段;MRI无创伤性,具有任意层面成像的优势,对心脏结构和功能、冠脉显像和冠脉斑块进行检测。为进一步提高MRI对冠状动脉病变的诊断水平,本研究旨在研究冠状动脉病变的MRI。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取我院于2013年7月～2014年7月期间,临床确诊的28例冠状动脉病变患者作为研究对象;其中男性患者16例、女性患12例;年龄范围46.5～72.8岁、平均年龄(54.8±3.5)岁;纳入标准:本研究项目经医院伦理委员会批准,所有患者均符合《心血管内科疾病临床诊断与治疗方案》中规定的冠状动脉病变诊断标准,本组病例均签署知情同意书;排除标准:心、肝、肾功能不全,感染性疾病、恶性肿瘤、自身免疫性疾病患者,具有MRI检查禁忌症。

1.2 扫描方法

采用PHILIPS1.5 T的MRI对患者进行检查,梯度场40T/S,梯度切换率为200;在基础定位扫描中,采取平衡式快速梯度回波序列,横断位、冠状位及矢状位各20层,在患者屏气状态时,输出心率;确定冠脉静息期.通过计算左右冠脉静息期的起终点,推算触发延迟时间、梯度回波因子.进一步定位扫描;采用三点定位技术在定位图上定位RCA的起点、转折点和终点,获得RCA亮血图像,将图像进行软件处理.重建血管厚度为3mm.显示血管的最大长度和连续性。

1.3 冠状动脉病变MRI的图像评价及评分标准

冠状动脉病变MRI的图像评价将血管状态分为0～Ⅳ级:0级:血管走向清晰、轮廓明显光滑,管腔通畅,血流信号均匀一致,血管周围信号无异常,计1分;Ⅰ级:血管走向正常,轮廓较光滑,管腔未见明显狭窄,血流血流信号异常,计2分;Ⅱ级:血管走向屈曲,轮廓不规则,血流信号不均匀,局部信号异常,计4分;Ⅲ级:管腔明显狭窄,残余管腔占血管直径的一半左右,狭窄局部管腔具有点状高信号,计16分;Ⅳ级:管腔连续性中断,计32分。

2 结果

冠状动脉病变在MRI上表现具有差异性,血栓、粥样硬化斑块、血管壁均呈现高信号;冠状动脉病变MRI的阳性表现为血管局部信号减弱或增强,血流信号异常,血管的连续性中断;冠状动脉病变MRI的阴性表现为血管走向清晰,轮廓明显,血流信号均匀,管径未见明显狭窄;以冠脉造影检查结果为标准,MRI对冠状动脉病变评分为14.45±9.35,检出的敏感性为96.43%(2 7/28)、特异性为100.00%(28/28)、准确性为100.00%(28/28)。

3 讨论

目前,冠心病十分多见,且多发于老年人,老年人一般愿意采用中药做保守治疗。中药中最要从活血化瘀、宣痹通阳、芳香温通、调整脾胃、益气养阴及补肾固本等六个方面入手。该疾病的治疗方法多样,早期诊断可提高疗效.因此诊断手段的探讨与研究显得尤为重要。

冠状动脉病变的检查诊断原则为保证诊断效果的基础上,最大限度地降低检查的创伤性,提高临床诊断的准确率[2]。由于冠状动脉处于脂肪和心肌之间,在MRI检查期间,需进一步抑制脂肪信号,采取T2预置脉冲.可抑制心肌信号、保持血流信号,提高清晰图像。在冠状动脉病变的MRI检查中,患者的MRI表现具有差异性,与扫描序列密切相关;需进一步分析MRI的图像,提高对冠状动脉病变的鉴别诊断水平。在冠状动脉病变MRI的阴阳性表现具有特异性.冠状动脉病变MRI的阳性表现为血管局部信号减弱或增强,血流信号异常,血管的连续性中断;阴性表现为血管走向清晰、轮廓明显,血流信号均匀,管径未见明显狭窄[3]。冠状动脉病变在MRI上表现具有差异性,血栓、粥样硬化斑块、血管壁均呈现高信号,而血液的流动效应、图像重建等因素均影响MRI的图像分析;而空间分辨率、扫描层面和扫描厚度,心电门控触发时间均影像冠状动脉病变MRI的阴性表现。在本研究中,MRI对冠状动脉病变评分为14.45±9.35,检出的敏感性为96.43%、特异性为100.00%、准确性为100.00%;提示冠状动脉病变MRI的阴阳性表现具有特异性.MRI对冠状动脉病变的检出敏感性、特异性及准确性均较高,为临床筛查、诊断冠状动脉病变,疗效判断及评估预后提供依据。

参考文献

[1]李元歌,罗泽斌,夏俊等.双源(T冠状动脉成像与冠状动脉造影评价冠状动脉病变的对比研究[J].广东医学院学报,2012,30(2):138-142.

[2]李鸿江.双源CT冠状动脉成像与冠状动脉造影诊断冠状动脉病变的对照研究[J].河北医科大学学报,2012,33(5):584-586.

核磁共振成像设备 篇8

医学影像设备MR发展迅速, 全国“三甲”医院大都配备了3.0T MR, 极大地提高了治疗水平。MR设备集当今顶级技术于一身, 是物理学、信息科学、电子学以及医学交叉融合的结果。由于发展较快, 操作技师、诊断医师包括在校医学影像学学生们也都极需要MR原理基础。MR成像原理较为复杂, 而脉冲核磁共振成像实验仪充分利用古老的物理学, 建立理想模型的经典方法, 巧妙地采用了多媒体等现代化手段, 把文字教材、多媒体学习软件、模拟实验有机结合在一起, 将深奥难懂的理论描述为直观生动的多媒体展示, 使我们在短时间内了解MR成像的基本原理。

通过分析成像参数、序列参数、选层厚度对图像对比度的影响, 深刻理解对比度形成实质和各参数间的互相影响, 实验仪不但能实现成像的基本原理, 同时还能随意进行脉冲序列编程, 为研究快速谱成像方案提供了一个重要的平台, 也成为物理专业、医学影像专业、生物工程专业教学和科研、了解MR成像原理及基本技术的一个最有效的方法。

2 原理

脉冲核磁共振成像实验仪[1]由磁铁、探头、开关放大器、相位检波器、振荡器、控制采集器、计算机梯度电流驱动器组成。探头内包括梯度线圈和射频线圈, 修正磁铁本身因加工误差而带来的梯度场, 起到了匀场作用。同时, 梯度线圈起到空间相位编码和频率编码作用。样品放入射频线圈内的作用是旋转磁场和观察自由旋进信号的发射线圈和接收线圈。用开关放大器在观察自由旋进信号时将射频线圈与相位检波器放大器相连, 再由振荡器和射频脉冲发生器提供相位检波器和射频脉冲的射频基准, 利用相位检波器将采集困难的高频信号转变成容易采集的低频信号, 得到成像所必需的相位精度。控制采集系统将计算机发送的脉冲序列代码转换成实际的脉冲序列, 并将信号转变成数字代码传递给计算机, 如图1所示。

3 实验目的和实验内容

(1) 了解脉冲宽度对信号的影响, 对90°脉冲、180°脉冲有基本认识。

核磁共振的脉冲宽度是核磁共振的重要参数, 也是自旋回波产生的机理和弛豫时间测量的重要前提。

从图2可以明显观察到, 随着脉冲的增加信号幅度周期性变化, 尤其是信号的正负也呈周期变化, 这样能直观地了解90°脉冲和180°脉冲的形成和作用。

(2) 观察自旋回波信号, 了解其在成像中的作用。二维核磁共振成像建立在自旋回波的基础上, 所以必须了解自旋回波的机理并了解180°脉冲的意义。

从图3 (a) 中可以清晰看到, 180°脉冲后信号断裂, 信号正负发生突变同时信号幅度逐渐增加, 在等间隔时间信号的幅度最大, 这是自旋回波原理。

加大磁场梯度, 信号衰减加快, 自旋回波变窄但幅度最大位置不变, 如图3 (b) 所示。

当工作频率等于共振频率时, 观察信号频率为零, 这时可以清晰看到自旋回波正负与自由衰减信号相反, 如图3 (c) 所示。

(3) 采用定标样品 (三注油孔) 对一维成像 (空间频率编码) 有所认识, 观察梯度场各个参数对一维成像的影响。

梯度场对频谱的影响是一维成像的基本原理, 观察梯度场投影处的一维影像是了解核磁共振成像基本原理的重要步骤。将注油三孔样品放入探头中, 观察自由衰减信号及其频谱, 逐渐加大梯度场, 观察信号及频谱的变化, 在无梯度场时, 无法区分任何空间信息, 如图4所示。

较大梯度场下空间结构完全分开的同时信号明显变小, 噪声增加, 如图5所示。

通过以上实验可直观地理解梯度场在一维成像中的作用。

(4) 了解瞬间梯度场, 对二维成像 (空间相位编码) 有所认识, 了解瞬间梯度场的梯度大小、瞬间梯度保持时间对二维成像图形的影响。

观察瞬间梯度场扫描过程的信号如图6所示。显示核磁共振成像灰度如图7所示。在这些信号的对比下, 理解瞬间梯度场产生二维成像的原理。

(5) 三维核磁共振成像, 放入具有三维空间结构的标准样品进行三维数据的采集, 观察多层结构, 如图8所示。

(6) 了解弛豫时间的含义以及T1、T2弛豫时间测量的方法, 如图9所示。

T2测量如图9, 第一脉冲为90°脉冲, 第二脉冲为180°脉冲。当脉冲间隔较小时, 自旋回波幅度与自由衰减信号幅度相近, 如图9 (a) 所示。在脉冲间隔较大的情况下, T2较短的自旋回波信号较小, 如图9 (b) 所示, 信号按exp (-t/T2) 衰减;T2较长的自旋回波信号较大, 如图9 (c) 所示, 通过幅度和脉冲间隔衰减关系可以得到弛豫时间T2。

T1测量如图10所示, 第一脉冲为180°脉冲, 第二脉冲为90°脉冲。第二脉冲后自由衰减信号的幅度和正负随脉冲间隔改变, 按1~2 exp (-t/T1) 改变。当脉冲间隔小于T1/ln2时, 信号随间隔增加而变小, 信号为正;当脉冲间隔小于T1/ln2时, 信号随间隔增加而变大, 信号为负;当脉冲间隔等于T1/ln2时, 信号为0。所以, 找到信号为0的脉冲间隔就可以测量出T1。

(7) SE序列参数:RF第一脉冲和第二脉冲是硬脉冲, 90°脉冲和180°脉冲是靠调节脉冲时间实现的。瞬间梯度时间即相位编码梯度时间τ脉冲间隔是调节自旋回波时间TE, 脉冲重复时间TR, 坐标选择相位编码的梯度方向读出梯度的电流Gr。如图11所示。

(8) 观察化学位移伪影, 如图12 (a) 所示。

(9) 观察拉链伪影, 如图12 (b) 所示。

4 讨论

脉冲核磁共振成像实验仪采用高磁能积磁钢, 体积小, 磁体采用微米精度加工技术, 磁场均匀度高, 磁铁采用恒温控制器, 稳定性较高。由于射频电路采用DDS技术, 所以工作频率可以在保证高稳定度的前提下大范围 (10~20 MHz) 高分辨率 (1 Hz) 调节。采用正交检波技术, 能精确地测量射频相位, 可以了解量力学能级跃迁机理。

(1) 脉冲宽度对信号影响。根据辐射跃迁理论[2], 脉冲核磁共振过程在加载脉冲时为受激吸收过程, 自由衰减时为自发辐射, 在加载脉冲时还会出现受激辐射现象。加载脉冲时是受激吸收还是受激辐射, 主要取决于脉冲宽度[3]。根据Q=γB1T0, 当Q=90°时, 上能级与下能级之间布居数相等, 同时原子核磁矩与辐射场耦合系数最大, 得到最大的共振信号, 全过程处于受激吸收。

当Q=180°时, 原子核全部跃迁至上能级, 同时原子核磁矩与辐射场耦合系数最小, 得到最小的共振信号, 全过程处于受激吸收。调节脉冲宽度, 观察自由衰减信号的幅度与脉冲宽度的关系, 可以得到以上结论, 同时也可以测出B1的大小。

(2) 自旋回波。采用90°、180°脉冲自旋回波序列可以使散失的相位重聚[4]。加载90°脉冲后, 由于共振频率不同, 经过一段时间频率高的原子核相位超前, 共振频率低的原子核相位落后;加载180°脉冲后, 原子核磁矩旋进相位会产生180°跳变, 使原先落后的相位超前, 原先超前的相位落后, 经过同等时间后, 共振频率高的原子核又追上落后的相位, 从而相位重聚。

(3) 频率编码 (一维成像) 。在磁场梯度下, 含有被激发质子的样品在线性梯度磁场下发射频率不同, 所以频率信息对应空间信息为频率编码。梯度场对频谱的影响是一维成像的基本原理, 二维核磁共振成像用定标样品 (三注油孔) 进行SE序列密度图采集, 用不同投影坐标系观察样品。三维成像是由一维的频率编码和二维的相位编码组成, 通过Np·N5次的采集 (Np列数, N5层数) 得到三维的K空间。经过三维傅里叶变换得到三维核磁共振图像。

(4) 化学位移伪影是核磁共振中不同材料本身的化学位移不同, 从而使得共振频率的偏差干扰频率编码。拉链伪影是180°脉冲不严格, 导致180°脉冲后的FID信号干扰自旋回波信号产生的, 严格的180°脉冲FID信号理论值是零, 但不严格的180°脉冲就有较大的FID信号。过长的FID将串进自旋回波信号中, 它不会因为相位编码梯度而改变, 其在零位形成极强的信号, 并与图像干涉形成拉链式的图形。

核磁共振技术在生物、医学、化学、物理学中有着广泛应用[5], 此实验仪可以直观地了解核磁共振技术的基本原理和实现过程, 为相关领域的研究应用打下基础。并从中可以了解最基本的共振现象及各种脉冲序列的原理, 也可掌握磁共振成像、成像原理及图像重建的数学处理方法, 认识各种伪影的产生机理和脉冲参数设置对图像的影响认识。能自主地操作实验三维成像, 自行编辑IR序列, 自行实验采集数据处理, 并会对MR成像技术有一个全新的认识和提高。

参考文献

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[4]王骏, 甘泉.医学影像技术[M].镇江:江苏大学出版社, 2008.

核磁共振成像设备 篇9

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2000年—2013年神经外科手术并经病理证实的脑实质室管膜瘤患者12例,男性6例,女性6例,年龄4岁～46岁。多以间断头痛、头晕、肢体麻木无力、癫痫等症状就诊,病程1月至2年。

1.2仪器与方法

采用GE 3.0T及西门子1.5T超导型核磁共振扫描仪,对全部患者行MR平扫及增强扫描,扫描序列为:SE T1WI(TR960 ms,TE12 ms,或TR1 680 ms,TE12 ms,或TR2 400 ms,TE20 ms);FSE T2WI(TR4 800 ms,TE100 ms,或TR5 800 ms,TE103 ms,或TR5 000 ms,TE117 ms);常规行轴位、矢状及冠状面扫描,层厚6.0 mm,层间隔1.0 mm。增强扫描造影剂为钆喷酸葡胺注射液,剂量0.2mmol/kg,增强扫描包括轴位、矢状及冠状T1WI。

1.3 资料分析

由两位高级职称MR医师分别对图像进行独立分析,意见分歧时经讨论达成共识。评价肿块位置、形态、信号特点,分析其成分、强化特点等,得到一系列相应MRI特征。

2 结果

2.1 发病年龄、部位及生长方式

本组年龄<10岁者4例,其中位于额叶2例,顶、枕叶各1例;10岁～20岁5例,其中额顶叶、顶枕叶、颞叶、颞顶叶及幕下小脑半球各1例;>35岁者3例,其中2例位于幕上,顶叶、丘脑各1例,1例位于幕下小脑半球。幕上脑实质室管膜瘤10例,其中6例与侧脑室(体部及三角区)关系密切,1例与第三脑室关系密切,幕下脑实质室管膜瘤2例,均位于小脑半球,与第四脑室关系密切。

2.2 肿瘤形态、MR信号特征及强化特点

本组患者肿瘤形态不规则者5例,分叶团块状3例,类圆形4例。7例肿块表现为囊实性,囊性成分大小不一,其中3例肿块囊性成分与实性成分大小相仿,表现为大囊大结节者2例,大囊小结节及小囊大结节者各1例,多呈较均匀长T1、长T2信号,与脑脊液类似;实性成分信号多不均匀,呈等低T1、稍高T2信号,其中内散在长T1、长T2信号小囊变区者5例,肿块内见斑片样短T1、短T2小出血灶者1例。增强扫描,囊实性肿块实性部分明显不均匀强化。3例囊性肿块囊壁较薄,可见分隔;其中囊壁明显环形强化者2例,囊壁轻度不规则强化者1例。2例实性肿块,呈不均匀稍长T1、稍长T2信号,均为不均匀明显强化。

2.3 病理诊断

本组12例患者均经手术病理证实为室管膜瘤。参照室管膜瘤世界卫生组织(WHO)分级,Ⅱ级以下者6例;Ⅱ级及以上者6例,其中间变性室管膜瘤5例。术前影像诊断,幕上脑实质占位10例中,仅3例初步诊断正确,其余7例均诊断为胶质瘤,未进一步定性;幕下小脑半球占位2例,1例诊断正确,另1例诊断为胶质母细胞瘤。

3 讨论

室管膜瘤是起源于室管膜细胞和胶质上皮细胞的中枢神经上皮类肿瘤,主要发生于第四脑室,33.3%可发生于脑实质,其组织来源为胚胎异位的室管膜细胞,其在脑实质内形成玫瑰花结状结构,最终发展为室管膜瘤[1],亦可能为起源于脑室室管膜的肿瘤向脑实质侵袭。

3.1 发病年龄及好发部位

脑实质室管膜瘤最常见于儿童、青少年,少数见于中老年人[2,3]。本组发病平均年龄为17.4岁,与文献报道基本一致,WHO病理分级中Ⅱ级以上者本研究为6例,其中20岁以下儿童及青少年为4例,提示20岁以下者脑实质室管膜瘤恶性程度较高,预后差[4]。部分研究认为脑实质室管膜瘤以幕上最多见,且以额、顶叶好发。本组研究发生于幕上脑实质者10例,其中额、顶叶者6例,而2例颞叶和2例幕下小脑半球发生比率相对较低,与文献报道相符[5];与脑室关系密切者9例,其中幕上多与侧脑室关系密切6例,而幕下小脑半球肿瘤则主要发生于第四脑室附近2例,推测肿瘤生长可能与脑室内室管膜细胞直接演变或脑室周围异位的室管膜细胞有关[6]。

3.2脑实质室管膜瘤MR征象分析

本组幕上脑实质室管膜瘤10例,其中7例为囊实性肿块,囊性成分边界光整,与周围脑组织分界清;实性成分边界不光整,部分与周围脑组织分界不清,其内信号不均匀,多散在小囊变区(5例)及斑片样出血区(1例),瘤周水肿无至重度,与文献报道相符[7,8]。幕下小脑半球室管膜瘤2例,均为实性肿块,与周围脑组织及第四脑室分界不清,内散在小囊变区,几乎无瘤周水肿,但具有明显的占位效应,与报道相符[9]。增强扫描,实性肿块明显非均匀强化,本组研究为2例;囊实性肿块表现为囊壁环状强化及不均匀实性强化,本组研究为7例;囊性肿块,囊壁呈明显环状强化2例,未见明显强化1例;文献报道以实性为主的肿瘤周围出现结节、斑片状强化时[4],反映部分肿瘤周围脑组织浸润,提示室管膜瘤恶性程度较高[10]。

3.3 鉴别诊断

幕上脑实质室管膜瘤需与以下疾病进行鉴别:囊性星形细胞瘤:瘤周水肿较轻时,本病与囊性及囊实性脑实质室管膜瘤表现类似,但本病发病年龄较大,多见于小脑半球,幕上少见,几乎无钙化,瘤周水肿多较明显,增强扫描后不强化或强化程度较轻。胶质母细胞瘤:本病与以实性为主的室管膜瘤均常累及双侧额叶,且以出血常见,瘤周水肿较明显,核磁共振鉴别较困难,而室管膜瘤常有明显钙化,必要时可行CT进行鉴别。

幕下脑实质室管膜瘤发生于小脑半球、蚓部脑实质内时常靠近于脑表面,与硬膜或小脑幕有较长连接面,尤其以实性成分为主时需与脑膜瘤鉴别,脑膜瘤属脑外肿瘤,信号常较均匀,当生长迅速,其内出现囊变坏死区且体积较大,占位效应明显时,与实质型室管膜瘤鉴别困难,增强扫描可有典型的硬膜尾征。室管膜瘤发生于桥小脑角区时,需与听神经瘤鉴别,听神经瘤多以内听道为中心生长,引起内听道扩大,瘤内常有囊变、坏死,增强扫描肿块多呈明显不均匀强化或环状强化,与室管膜瘤鉴别困难,但本病常引起同侧听神经增粗及明显强化,即“瓶塞征”,有助于鉴别。

脑实质室管膜瘤影像学表现多不典型,虽其MRI表现具有一定的特征性,但仍与其他中枢神经系统肿瘤及部分脑外肿瘤鉴别困难,对于发病年龄较轻,发生于脑实质,与脑室关系密切的囊实性或实性伴散在囊变的病变,且明显欠均匀强化时,应考虑到本病可能性,必要时需临床表现结合多种影像学手段共同分析,以提高其诊断率。

参考文献

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[8]Mermuys K,Feuris W,Vanhoenacker PK,et al.Supratentorial ependymoma[J].Radio Graphics,2005,25(2):486-490.

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