Rubin 2021-06-03

时域核磁共振仪磁体均场

小核磁的系统架构图

磁场均匀性对时域核磁共振仪来说非常关键,本文简单介绍一下小核磁的匀场方式。

磁场的均匀性(homogeneity),是指在特定的容积限度内磁场的同一性,即穿过单位面积的磁力线的数目是否相同。在磁共振系统中,均匀性是以主磁场的百万分之一(ppm)作为一个偏差单位来度量的。对于不同的主磁场大小,其偏差单位也是不同的。例如对1.0T的时域核磁共振,1个ppm偏差单位转换成H质子频率计算约为42Hz。

主磁场的均匀性直接影响到组织的T2*弛豫时间长短。当主磁场均匀性越差时,即T2*越短,弛豫越快,从磁共振信号上体现出来即是FID信号的拖尾越短。当主磁场均匀性越高时,即T2*越长,弛豫越慢,即FID信号的拖尾越长。理论上,当主磁场绝对均匀时, T2*=T2,FID以组织固有的 2弛豫进行衰减。

主磁场不均匀性对组织T2的影响

时域核磁共振仪在采集信号时,通过观察显示器上核磁共振FID信号的衰减快慢(即FID拖尾的长短)来调整两块磁极的平行度,从而达到调整主磁场的均匀性目的。当FID信号的拖尾越长,即FID衰减包络线越缓,表示磁场均匀性越高。

永磁型时域核磁共振仪的主磁场均匀性与磁极间的平行度有关,因此我们可以直接调整两块磁极的平行度来达到匀场的目的;通过调整磁极平行度来达到的磁场均匀性还不能完全满足核磁共振成像的需要,因此还需要进行其他方式的匀场,主要包括无源匀场和有源匀场。

无源匀场是在磁极的内外表面贴小磁片或磁钢片,通过小磁片或磁钢片对局部磁力线的改变从而调整磁场均匀性,本实验装置中由于磁极间的均匀性较好,因此未采用无源匀场方式。下面实物图中小磁片即是无源匀场方式匀场。

有源匀场方式主要是根据通电线圈在线圈周围会产生磁场,通过给不同方向的线圈施加合适的电流产生的微小磁场来对主磁场的不均匀性进行校正。

永磁体均场实物图

参考资料:《核磁共振成像技术实验教程》(汪红志,张学龙,武杰)