核磁共振的磁场以及磁性

如今，市面上出售的核磁共振含油量测定仪来测量相关含油粮食的含油率的越来越多，仪器内部的磁共振成像系统，尽管在技术上已发生了很大变化，但其基本构成如下所示：

●磁体；

●梯度系统；

●射频系统；

●计算机系统；

●检查床；

●操作控制台。

 

本文就HCY-20核磁共振含油率测定仪磁共振成像系统的主磁场及磁体来介绍，让大家初步了解下。

 

磁共振成像需要一个强大均匀性的磁场，这个磁场由磁体产生。磁体是MR设备zui重要也是zui昂贵的部分，目前常用有二种磁体：超导磁体、永磁体。磁体性能的主要参考指标有磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性等。磁场强度决定于磁体本身的结构，超导磁体可以产生20T以上的磁场强度，而永磁体只能产生0.3T以下的磁场。磁场的均匀性是磁共振成像质量的关键因素，它是指成像磁场空间内一定范围的磁场强度的标准差与主磁场强度的比，以ppm为单位。通常理想的磁体及磁场均匀性在50cm的球径范围内可达几个ppm。范围越小则均匀度越高。磁场的稳定是指磁场强度在单位时间内的相对变化率，超导磁体可达0.1ppm／小时。

 

1.超导磁体：是一种电磁体，这种磁体的强大磁场来自流经一个巨大线圈内的电流，这个线圈即超导线圈。超导线圈由铝钛合金制成，以液氦作为制冷剂冷冻线圈，液氦也可作为预冷剂。

 

超导磁体的优点在于，一旦其能量达到所需场强，磁场持续存在，无需提供电能，磁场均匀性、稳定性好，场强较高。

 

目前，应用于临床成像的磁共振仪，其场强以1.0~ 1.5T为*，若场强超过1.5T，高磁场强度引起射频屏蔽效应，使单位时间的射频脉冲数减少，zui多采集层面减少。而且，随场强增加，组织的T₁常数增加，获得*对比的T_R时间延长，磁场超过2.0T时，由于RF输出高，很快达到“特定吸收率”限制。

 

超导系统的运行及维护费用相对较高，但相对其快速的病人处理量而言，费用还是比较经济的。

 

常温下每种导体都有电阻，进入回路的电流因在电阻上损失能量使电流逐渐衰减，无法提供稳定电能。超导体是指在超低温状态下无电阻的导电材料。电流在超导体内流动，无能量损失，这种导电特性称超导电性。超导线圈内可承受巨大直接电流数年而无需电压存在。为了使超导体实现超导电状态，必须使超导材料的温度达到一定的低温点，温度低于该点时即实现超导状态，超导材料实现超导的zui高温度称为该材料的”临界温度”。

 

2.永磁体：就是铁磁性物质经磁化后制成的大铁磁块。其磁体的形态呈马蹄形，其磁场是由磁性物质磁化后产生，无需电流及线圈，运行、操作费用低。

 

其磁场极性呈垂直方向分布，两极间距离较近，以保证磁场均匀性，过去为了达到磁场的均匀度，永磁体必须做得又大又重又昂贵，现今，永磁体重量已减至10×10³kg以下。

 

3.边缘磁场的屏蔽：边缘磁场是主磁场的一部分，它们处于磁体以外，无益于成像过程。永磁体的一个优点就是其边缘磁场小，团为其磁体本身就是一个大屏蔽。而超导磁体的边缘磁场均需要加以屏蔽，以确保其安全范围。

 

对于边缘磁场的屏蔽方法有两种：一是被动屏蔽，这种方法过去常用，屏蔽由软钢铁制成，包围整个磁体，使散磁减小，同时也增加了主磁场场强，磁体系统的总重量可达20~30×10³kg。如今，制造商采用了更好的屏蔽方法，称为自屏蔽，其方法是在磁体外缘连接超导线圈，其新产生的磁场对抗主磁场所产生的边缘磁场，以减少边缘磁场强度。

 

4.主磁场均匀性补偿：磁体zui主要的评价指标是其所产生的主磁场的均匀性，非均匀磁场使空间编码变形，影响层面的几何形态，图像层面内产生畸变。为了避免此类错误，在磁体安装期间必须对局部磁场的变异度进行调整。使其达到一定的指标范围，这个过程称为磁场均匀性补偿。

 

其方法有两种：一是被动补偿，这种方法是将小铁片固定在磁体的内面，以消除滋体的变形和不均匀性，这是一种重要方法；二是主动补偿，其方法是，若干补偿线圈与—个补偿管相连，调整不同幅度，不同极性的低幅稳定电流经补偿线圈，所产生的小磁场为主磁场强度不均匀提供补偿，这种方法又称为动态匀场，动态补偿后，超导磁体内的磁场均匀性在测量区域内可达几个ppm。