MRI装置の構成

静磁場磁石
・永久磁石

常時稼働し、消費電力が小さく漏洩磁場が少なく,
 低価格で冷却装置が不要のため維持費が安い
 温度変化により磁場強度が変動するため,恒温制御(断熱材や空調設備など)が必要。
 めっちゃ
 静磁場0.150.3T:水平方向


・常電導磁石
 銅またはアルミニウムのコイルに加える電流を変化させ稼働できるが
    消費電力が大きく
,コイル発熱や温度特性により冷却設備が必要。
    磁場の切断が容易。

・超電導磁石
 電気抵抗のない超電導状態で永久電流が得られ、
 定電流制御を必要とせず電力消費が少ない
 未使用時でも磁場は発生している。
 均一性や磁場の安定性に優れているが,漏洩磁場が多い。
  起電導状態を保つため液体ヘリウムで低温状態にさせ,強い電流で高磁場を得る。
 超伝導状態の静磁場コイルの消費電力は0
 液体ヘリウムの蒸発は画質に影響を及ぼさない。

*クライオスタット:真空断熱容器で液体ヘリウムで満たされている。


 磁場の空間的均一性の良さ:超電導磁石>永久磁石   
   漏洩磁場:常電導磁石>永久磁石

分解能:超電導磁石>永久磁石            
    温度依存性:永久磁石>超電導磁石

ランニングコスト:超電導磁石>永久磁石       
    クエンチング:超電導磁石のみ発生

消費電力:超伝導磁石>永久磁石


傾斜磁場コイル
 空間周波数を変えて、画像の位置情報(x,y,zの三方向)を付加する
 


シムコイル
 静磁場均一性を補正(シミング)するための常電導磁石


〇RF
コイル
 コイル面は静磁場と平行に置く

・表面コイル:MR信号を近くで受信でき、高信号が得られる。
        →小さいほど分解能が高くなる。

 受信領域以外の感度が低くなり、目的部位以外のノイズが減る
        →よって
SN比が高くなる。

      コイル面は静磁場と平行になるように置く。
        コイル径が小さいほど
SN比は高い

QDコイル:感度

・フェーズドアレイコイル:表面コイルが複数つながった受信用コイル
  高い感度を生かしつつ、広い領域を撮像でき、
  画質の向上とパラレルイメージングによる撮像時間の短縮が出来る。

磁気シールド 
アクティブシールド
 静磁場磁石の外側に電磁石を設置して、逆向きの磁場で漏洩磁場を打ち消す。
パッシブシールド
 強磁性体を用いた磁気シールド。
 MRI装置を鉄製シールドで覆い,磁束を閉じ込める。

 

 信号の発生原理

○磁気モーメント

 磁気双極子において,磁極の量と距離の積からなるベクトル.

 1Hは,全ての核種の中で最も核磁気モーメントが強い.

 原子・分子の陽子・中性子の数が同じだと磁気モーメントは生じない

 

○歳差運動と磁化および共鳴励起

・歳差運動:自転軸時間の経過に従いその中心軸傾き、先端が円を描くようになるような運動

[ラーモアの式]  歳差運動の共鳴周波数f(γ・B0)/2π 、ω=γ・B0

γ:磁気回転比  
 B0:静磁場の強さ:磁束密度[テスラ]、コイルに流れる電流に比例して大きくなる

MRIで用いられる核腫と共鳴周波数

核腫

1H

13C

19F

23F

31P

共鳴周波数[MHz/T]

42.58

10.71

40.10

11.26

17.24

広告

 

○緩和時間
 T1T2  ………絶対的にT1>T2値となる

TI緩和
 縦緩和、90°パルスによる励起後の縦磁化は0となり、時間tとともに初期の磁化に回復していく。

T1緩和 II0×(1exp(-t/T1))  
 T1値=11/e

 I0:初期の磁化  t:時間  
 T1値:I063.2%となる時間

 

T2緩和
 横緩和、90°パルスによる励起後の横磁化は最大となり、時間tとともに低下していく。

T2緩和 II0×exp(-t/T2)  
 T2値 =1/e

 I0:初期の磁化  t:時間  
 T2I036.8%となる時間

 

○磁性体

・強磁性体:コバルトニッケルフェライトなど

      磁場によって磁化され、それ自体が磁石になるもの

・常磁性体:ある種の金属、酸素ガラス
      血液
(デオキシヘモグロビンメトヘモグロビンヘモデジリン)

      外部の磁場が無いときは磁性をもたないもの

・反磁性体:基本的に磁性体で無いもの。血液ではオキシヘモグロビン

      磁場で逆向きに磁化され
 

広告
 撮像の原理

2DFTSE
 (
二次元フーリエ変換を用いたスピンエコー法)

90°パルスと180°パルスがエコー信号を発生させる

血管は無信号(位相分散による)

 

○グラディエントエコー法
 (GRE)

読み取り用傾斜磁場を出力して横磁化を制御する方法

 90度パルスの代わりに励起(α°)パルスをフリップ角(任意)で、
 180度パルスの代わりに傾斜磁場の反転をする。

・特徴:「TEが短い」「TR が短い」「撮像時間が短い」
    「任意のフリップ角度」
「スライス厚の薄層化が可能」
    「磁化率差に鋭敏で
T2強調画像が得られない(T2*強調画像になる)

 SE法に比べ、「S/N比が小さい」「磁化率の影響と磁場の不均―性の影響を受けやすい」

・適応:「MRアンギオ」「血腫の診断」

・フリップ角:フリップ角大でT1強調画像に、小でT2*強調画像になる
 

広告