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含油糧食的含油率的越來越多，儀器內部的磁共振成像系統，盡管在技術上已發生了很大變化，但其基本構成如下所示：

●磁體；

●梯度系統；

●射頻系統；

●計算機系統；

●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，這個磁場由磁體產生。磁體是MR設備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、磁場穩定性等。磁場強度決定于磁體本身的結構，超導磁體可以產生20T以上的磁場強度，而永磁體只能產生0.3T以下的磁場。磁場的均勻性是磁共振成像質量的關鍵因素，它是指成像磁場空間內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的球徑范圍內可達幾個ppm。范圍越小則均勻度越高。磁場的穩定是指磁場強度在單位時間內的相對變化率，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一個巨大線圈內的電流，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。

 

超導磁體的優點在于，一旦其能量達到所需場強，磁場持續存在，無需提供電能，磁場均勻性、穩定性好，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減少，zui多采集層面減少。而且，隨場強增加，組織的T₁常數增加，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，無法提供穩定電能。超導體是指在超低溫狀態下無電阻的導電材料。電流在超導體內流動，無能量損失，這種導電特性稱超導電性。超導線圈內可承受巨大直接電流數年而無需電壓存在。為了使超導體實現超導電狀態，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超導狀態，超導材料實現超導的zui高溫度稱為該材料的”臨界溫度”。

 

2.永磁體：就是鐵磁性物質經磁化后制成的大鐵磁塊。其磁體的形態呈馬蹄形，其磁場是由磁性物質磁化后產生，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，其新產生的磁場對抗主磁場所產生的邊緣磁場，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，圖像層面內產生畸變。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，調整不同幅度，不同極性的低幅穩定電流經補償線圈，所產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勻場，動態補償后，超導磁體內的磁場均勻性在測量區域內可達幾個ppm。