放射醫(yī)學(xué)丨【相關(guān)專業(yè)知識】MRI設(shè)備：射頻系統(tǒng)構(gòu)造及其特性

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       射頻系統(tǒng)構(gòu)造及其特性

       射頻系統(tǒng)是MRI系統(tǒng)中實施射頻激勵并接收和處理MR信號的功能單元。射頻系統(tǒng)分為發(fā)射單元和接收單元兩部分。

       (一)射頻線圈

       射頻線圈既是原子核發(fā)生磁共振的激勵源，又是磁共振信號的探測器。射頻線圈中用于建立射頻場的線圈稱為發(fā)射線圈，用于檢測MR信號的線圈稱為接收線圈。

       MR信號的接收和射頻激勵不能采用電耦合的線狀天線，而必須采用磁耦合的環(huán)狀天線，即射頻線圈。

       射頻線圈的種類很多，按功能分類，可分為發(fā)射/接收兩用線圈及接收線圈；按線圈作用范圍分類，可將其分為全容積線圈、部分容積線圈、表面線圈、體腔內(nèi)線圈、相控陣線圈等，其中相控陣線圈是由兩個以上的線圈單元組成的線圈陣列，這些線圈可彼此連接，組成一個大的成像區(qū)間，使有效空間增大，每個線圈單元可獨立應(yīng)用；按極化方式分類，可分為線（性）極化和圓（形）極化兩種線圈，其中圓形極化線圈也可稱為正交線圈，兩個繞組工作時接收同一磁共振信號，但得到的噪聲卻是互不相干，如果對輸出信號進行適當組合，就可使線圈的信噪比提高，磁體內(nèi)置的發(fā)射/接收體線圈就是正交線圈；按主磁場方向分類，可分為用于橫向靜磁場的磁體中螺線管線圈，以及用于縱向靜磁場的磁體中的鞍形線圈；按繞組形式分類，可分為亥姆霍茲線圈，螺線管線圈、四線結(jié)構(gòu)線圈（鞍形線圈、交叉橢圓線圈等）、STR（管狀諧振器）線圈和鳥籠式線圈等多種形式。

       (二)射頻系統(tǒng)發(fā)射單元

       射頻發(fā)射單元的功能就是在射頻控制器的作用下，提供掃描序列所需的各種射頻脈沖，在射頻發(fā)射電路中是通過連續(xù)調(diào)整B1的幅度來改變RF脈沖翻轉(zhuǎn)角度。發(fā)射單元主要由射頻發(fā)射控制器、射頻脈沖序列發(fā)生器、射頻脈沖生成器、射頻振蕩器（射頻脈沖源）、射頻合成器、濾波放大器、波形調(diào)制器、射頻功率放大器、發(fā)射終端匹配電路及射頻發(fā)射線圈等功能組件構(gòu)成。

       在射頻控制器的統(tǒng)一指揮下，振蕩器產(chǎn)生的電磁波首先被送入頻率合成器，RF波的頻率在此得以校正，使之完全符合序列的需要；然后，標準頻率的RF波進入發(fā)射調(diào)制器，調(diào)制器的作用是產(chǎn)生需要的波形；RF脈沖要經(jīng)過多級放大，使其幅度逐步得以提高。射頻脈沖發(fā)射單元的最后一級為功率放大器，它輸出一定發(fā)射功率的RF脈沖信號，這一RF信號要通過一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進入射頻線圈，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的作用是緩沖器和開關(guān)。由于有些線圈（如體線圈和頭線圈）既是發(fā)射線圈又是接收線圈，必須通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進行轉(zhuǎn)換，射頻發(fā)射時，它建立的信號通路阻抗非常小，使線圈成為發(fā)射線圈；射頻接收階段，他建立的信號通路阻抗非常大，使線圈成為接收線圈。

       （三）射頻接受單元 射頻接收單元的功能是接收人體產(chǎn)生的磁共振信號，并經(jīng)放大、混頻、濾波、檢波、A/D轉(zhuǎn)換等一系列處理后送至數(shù)據(jù)采集單元。它由接收線圈、前置放大器、混頻器、相敏檢波器、低通濾波器及A/D轉(zhuǎn)換器等組成。

       接收線圈中感應(yīng)出的MR信號只有微伏（μV）數(shù)量級，首先將該信號送入前置放大器放大，再使信號混頻后產(chǎn)生一個中頻信號，該信號經(jīng)中頻放大器進一步放大后送往相敏檢波器，相敏檢波器將從該中頻信號中檢測出低頻MRI信號，由低頻放大器將檢波后的MR信號再進行做大，檢波輸出的信號中除了所需的MR信號外，還有一些高頻的干擾和噪聲，必須加低通濾波器濾除，信號經(jīng)兩個低通濾波器，濾除其中混雜的交流成分后送A/D轉(zhuǎn)換器將磁共振信號由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

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