医学影像专业课程-核磁共振硬件系统结构详细介绍.ppt
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1、核磁共振硬件系统结构详细介绍核磁共振硬件系统结构详细介绍医学影像专业课程12.1 Introduction 12.1 Introduction l主磁体主磁体 Magnet l梯度系统梯度系统 Gradient system lRF系统系统 RF systeml计算机系统计算机系统 Computer systemPDP11、VAXSUN、SGI;PC多用户操作系统多用户操作系统VMS(早期)(早期)UNIX文件存档:文件存档:MOD MOD DVDDVD CDRCDR3T:LinuxLinux(GEGE)Windows Windows XPXP(SIEMENSSIEMENS、PhilipsPh
2、ilips)MR 系统构造系统构造MR系统部件和构造以及系统部件和构造以及T/R转换开关转换开关12.212.2主磁体主磁体l主磁体是主磁体是MR的主要部件的主要部件l主磁体特性主磁体特性:稳定性(稳定性(Stability)均匀性(均匀性(Homogeneity)非均匀性非均匀性Inhomogeneity (ppm)= variation (T)/field strength (T) 106主磁体类型主磁体类型l永永磁体磁体 Permanent magnetl常导体常导体 Resistive magnetl超导体超导体 Superconducting magnetI 永磁体永磁体 Perma
3、nent magnetl永磁体使用磁性材料产生磁场永磁体使用磁性材料产生磁场高剩磁高剩磁l稀土合金,如稀土合金,如 SmCo5,Nd-Fe-B.ALNICO (铁、钴合金)(铁、钴合金)SmCo5 ALNICO(钐钴钐钴 铁钴合金)铁钴合金)Nd-Fe-B (钕、硼、铁合金)(钕、硼、铁合金)l 0.2TALNICO 23 吨吨 Nd-Fe-B 4 吨吨HITACHlAIRIS-mate (0.2T) 7.8吨吨 lAIRIS-2 (0.3T) 10吨吨 lAPERTO (0.4T) 13吨吨钕铁硼材料钕铁硼材料优点优点: 高剩磁高剩磁缺点缺点: 温度系数比较大温度系数比较大 1. 结构结构l
4、Ring(环型环型) l Yoke(轭型轭型)C-shapeH-shapeyoke有源材料产生B0无源材料形成磁路2. 影响因素影响因素l剩磁剩磁 (Remanence)l矫顽力矫顽力 (Coercive force)指破坏磁体磁化状态所需之力也就是使磁感指破坏磁体磁化状态所需之力也就是使磁感沿磁滞回线减少至零时所需的磁场强度沿磁滞回线减少至零时所需的磁场强度矫顽力大矫顽力大硬磁材料硬磁材料矫顽力小矫顽力小软磁材料软磁材料 l磁路结构磁路结构 (Magnetic circuit structure)ll一般永磁体场强不大于一般永磁体场强不大于0.5l开放(开放(孩子、幽闭症、介入孩子、幽闭症、
5、介入)l系统构造简单系统构造简单l不产生热不产生热l运行成本低运行成本低l维护费用低维护费用低 l寿命长寿命长l永磁体场强对温度非常敏感永磁体场强对温度非常敏感 ( 0.1 C)。 例如,例如, Nd-Fe-B磁体温度升高磁体温度升高1 C ,磁场,磁场降低约降低约1000ppm;II 常导体常导体 Resistive magnet1.电磁理论电磁理论(Electromagnetism theory):l线圈中有电流时会产生磁场,并会导致线圈中有电流时会产生磁场,并会导致线圈温升。线圈温升。 Air-cored resistive magnet constructed using four c
6、oils arranged either horizontally or vertically.Air-cored resistive magnetsIron-cored resistive magnetsl2. 材料的选择材料的选择铜(铜(Copper):电导率大、密度大、:电导率大、密度大、价格高、产热少;价格高、产热少;铝(铝(Aluminum):电导率小、密度:电导率小、密度小、价格低、产热多;小、价格低、产热多; 线圈产生的热量由线圈产生的热量由去离子去离子水带走水带走l3. 稳定性稳定性 不太好不太好l4. 均匀性均匀性 不太好不太好III.超导磁体超导磁体 Superconduc
7、ting magnetl1.超导理论超导理论: 当温度当温度T降低到临界温度降低到临界温度(critical temperature),电阻突然变为电阻突然变为0(测量不出测量不出)。电。电流可永无休止的流动。流可永无休止的流动。l超导磁体可产生强磁场超导磁体可产生强磁场l超导材料临界温度:超导材料临界温度:普通铅(普通铅(Plumbum): 7.4K铌钛合金铌钛合金(NiobiumTitanium): 20K稀土陶瓷稀土陶瓷(Ceramic) :100K 2. 超导材料类型超导材料类型:lII: Ni(铌铌)、V(钒钒)、Tc(锝锝) alloy or compoundlI: other M
8、R: Type II Mullity NbTi alloy filaments complex lead (铌钛合金多芯复合超导线铌钛合金多芯复合超导线位于铜基中位于铜基中) is very popular, and it can load 700A. 3. 超导材料的选择:超导材料的选择:l可负载大电流可负载大电流l可保持超导状态可保持超导状态(4.2K He)lMR 系统提供的低温制冷装置系统可使系统提供的低温制冷装置系统可使所选超导材料保持超导状态;所选超导材料保持超导状态;l超导材料要有合适的物理特性:超导材料要有合适的物理特性:可塑性可塑性(plasticity) 和和柔韧性柔韧性(
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