用于大鼠检测的PET/MR高场磁共振射频线圈的研制
发布时间：2021-04-04 00:21
磁共振成像（MRI）是一种非侵入性技术,主要用于医疗应用以获得高质量的人体内部图像。高场磁共振使用非电离辐射,在任何成像平面上都有很高的软组织分辨率,可以同时提供人体形态和功能信息。在医疗诊断应用中,单一模态的图像通常不能给医生提供所需要的充分的病理信息,将不同模态的图像（PET图像和MRI图像）融合在一起可获得更丰富的信息,从而可以更全面了解病变组织或器官的综合信息,以便作出准确的诊断或制定出合适的诊治方案。然而,将PET集成到高场MRI扫描仪中涉及一系列关键问题,其中解决PET/MR相互间的电磁干扰是首先要解决的问题,因为这两个系统之间的电磁相互作用可能会损害任何一个系统的整体性能。射频线圈是磁共振成像系统的重要组成部分,是用于发送/接收磁共振信号的介质。临床前动物研究对于促进无创成像新技术在肿瘤检测和疾病诊断中的应用有重要作用。由于不同小动物PET/MR系统的差异,通用的线圈不能满足最佳成像质量的需要。目前缺乏商用的小动物PET/MR专用射频线圈,设计和制作用于PET/MR的磁共振射频线圈有着重要的意义。针对PET和MR组件同时从同一成像体中获取数据导致的空间不足、振动、可变热负...
【文章来源】： 张帅 重庆理工大学
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原子核的自旋现象
2PET/MR成像基本原理9在射频激励前，自旋处于平衡状态，净磁化指向z方向。在90度激励下，自旋翻转到x-y平面，仅存在静态场B0时，自旋均处于平衡态，M0指向B0方向图2.2（a），为了产生磁共振信号，在横向平面（x-y方向）上应用拉莫尔频率的射频脉冲，该平面垂直于B0（z方向）的方向，以激发这些自旋脱离平衡，用于产生射频脉冲和激发自旋(以及检测磁共振信号)的电子设备称为射频发射（或接收）线圈。射频脉冲从z方向向x-y平面倾斜M0，直到关闭脉冲。M0通过的章动角，或称“翻转角”可由式（2.4）给出。=∫1()0(2.4)其中，B1为射频信号的磁场强度，T为脉冲持续时间。如果将翻转角设置为90°，则在RF脉冲结束时，在Larmor频率处x-y平面上的净磁化进动如图2.2（b）。在射频脉冲被切断后，进动自旋开始失去相干性，净磁化强度在z方向回到平衡状态，这个过程称为弛豫。在恢复纵向平衡的过程中，净磁化强度沿z方向重新增长，同时对环境的能量损失以特定类型组织的时间常数T1为特征。因为T1弛豫描述了自旋和它们的环境之间的相互作用，它也被称为自旋晶格弛豫。同时，环境和自旋-自旋相互作用导致自旋以不同的速率进动，从而使自旋反相。对于特定类型的组织，去相位的过程以时间常数T2为特征。每个组织的消退速度是不同的，例如，脂肪组织消退得更快。一般对于相同组织来说，T1弛豫最多几秒，T2弛豫需要几十毫米秒，T1比T2需要更长的时间。图2.2磁化矢量方向磁化矢量在外加磁场中受到弛豫效应（T1和T2）时的行为由Bloch方程式（2.5）来描述。=×+2(0)1（2.5）
重庆理工大学硕士学位论文10其中，i，j和k是单位向量分别在x，y和z方向，M0是仅有主磁场B0产生的磁化矢量，B使主要关注的一个物理量，应用射频磁场，它还可以包括梯度常2.3磁共振成像系统组成磁共振系统一般构成一个大的水平主磁体，容纳感兴趣的成像空间；梯度系统使磁场在X、Y和Z平面上发生线性变化；射频收发机系统，传送和接收磁共振信号，并由计算机进行数据采集、处理和图像重建。图2.3为MRI系统的基本组成部分。下面分别介绍每个组件的一些关键特性。图2.3磁共振成像系统结构2.3.1主磁体有三种主要类型的磁铁设计是可用的。它们是永久性、电阻性和超导磁体。永磁体：顾名思义，永磁体始终处于开启状态，不能关闭，不需要液体冷却，维护费用低。然而，对于人类应用，它们非常重（100吨），只能提供大约0.5T的最大磁场强度。电阻磁铁：他们是基于电流流过线圈产生电磁场的原理。在紧急情况下，它们可以很容易地关闭。使用这些磁铁可以获得0.3T的最大场强。均匀性差和恒功率供应是这类磁铁的一些缺点。超导磁体：超导磁体广泛应用于许多研究和临床设施。它们能产生超高磁场，工作温度接近绝对零度（-273.5°C）。这些磁铁需要液氦冷却，以保持导线上的零电阻，因此被称为超导磁铁。使用这些磁铁可以保持高水平的磁场均匀性。然而，液氦必须定期供应，以保持温度，只要温度保持不变，液氦就一直存在。在选择磁铁类型的一个重要考虑是保持高度的均匀性，其中磁场的变化是最小的，在一个广泛的成像样品
本文编号：3117365
【文章来源】： 张帅 重庆理工大学
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原子核的自旋现象
2PET/MR成像基本原理9在射频激励前，自旋处于平衡状态，净磁化指向z方向。在90度激励下，自旋翻转到x-y平面，仅存在静态场B0时，自旋均处于平衡态，M0指向B0方向图2.2（a），为了产生磁共振信号，在横向平面（x-y方向）上应用拉莫尔频率的射频脉冲，该平面垂直于B0（z方向）的方向，以激发这些自旋脱离平衡，用于产生射频脉冲和激发自旋(以及检测磁共振信号)的电子设备称为射频发射（或接收）线圈。射频脉冲从z方向向x-y平面倾斜M0，直到关闭脉冲。M0通过的章动角，或称“翻转角”可由式（2.4）给出。=∫1()0(2.4)其中，B1为射频信号的磁场强度，T为脉冲持续时间。如果将翻转角设置为90°，则在RF脉冲结束时，在Larmor频率处x-y平面上的净磁化进动如图2.2（b）。在射频脉冲被切断后，进动自旋开始失去相干性，净磁化强度在z方向回到平衡状态，这个过程称为弛豫。在恢复纵向平衡的过程中，净磁化强度沿z方向重新增长，同时对环境的能量损失以特定类型组织的时间常数T1为特征。因为T1弛豫描述了自旋和它们的环境之间的相互作用，它也被称为自旋晶格弛豫。同时，环境和自旋-自旋相互作用导致自旋以不同的速率进动，从而使自旋反相。对于特定类型的组织，去相位的过程以时间常数T2为特征。每个组织的消退速度是不同的，例如，脂肪组织消退得更快。一般对于相同组织来说，T1弛豫最多几秒，T2弛豫需要几十毫米秒，T1比T2需要更长的时间。图2.2磁化矢量方向磁化矢量在外加磁场中受到弛豫效应（T1和T2）时的行为由Bloch方程式（2.5）来描述。=×+2(0)1（2.5）
重庆理工大学硕士学位论文10其中，i，j和k是单位向量分别在x，y和z方向，M0是仅有主磁场B0产生的磁化矢量，B使主要关注的一个物理量，应用射频磁场，它还可以包括梯度常2.3磁共振成像系统组成磁共振系统一般构成一个大的水平主磁体，容纳感兴趣的成像空间；梯度系统使磁场在X、Y和Z平面上发生线性变化；射频收发机系统，传送和接收磁共振信号，并由计算机进行数据采集、处理和图像重建。图2.3为MRI系统的基本组成部分。下面分别介绍每个组件的一些关键特性。图2.3磁共振成像系统结构2.3.1主磁体有三种主要类型的磁铁设计是可用的。它们是永久性、电阻性和超导磁体。永磁体：顾名思义，永磁体始终处于开启状态，不能关闭，不需要液体冷却，维护费用低。然而，对于人类应用，它们非常重（100吨），只能提供大约0.5T的最大磁场强度。电阻磁铁：他们是基于电流流过线圈产生电磁场的原理。在紧急情况下，它们可以很容易地关闭。使用这些磁铁可以获得0.3T的最大场强。均匀性差和恒功率供应是这类磁铁的一些缺点。超导磁体：超导磁体广泛应用于许多研究和临床设施。它们能产生超高磁场，工作温度接近绝对零度（-273.5°C）。这些磁铁需要液氦冷却，以保持导线上的零电阻，因此被称为超导磁铁。使用这些磁铁可以保持高水平的磁场均匀性。然而，液氦必须定期供应，以保持温度，只要温度保持不变，液氦就一直存在。在选择磁铁类型的一个重要考虑是保持高度的均匀性，其中磁场的变化是最小的，在一个广泛的成像样品
本文编号：3117365
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