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[分享] 磁共振线圈的选择

admin 发表于 2020-9-10 21:47:25 | 显示全部楼层 |阅读模式 [复制链接]
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来源微信公众号:磁共振之家
磁共振系统中的线圈较多,如匀场线圈、梯度线圈、射频线圈等。本文介绍的为射频线圈部分。射频线圈是MRI的重要组成部分,其作用是发射RF或接收RF信号。为了获得更高的信噪比,对于每个部位的扫描原则上均需配备专用的射频线圈,但磁共振中的线圈种类繁多,单个线圈价格从几万到几十万不等,出于经济的角度的考虑,医院在采购设备时不可能对每个部位都配备专用的线圈。
磁共振线圈大体可以分为接受线圈和发射/接收线圈。在实际应用中常见的有正交线圈、表面线圈、相阵控线圈、一体化线圈等。常用线圈及其特点:
既可发射RF信号,也可接收RF信号线圈,如头颅正交线圈、膝/踝关节正交线圈及磁体内部的大体(Body)线圈。其特点是成像图像均匀性好(所以正交线圈常用于质控中图像均匀度的检测),但其成像范围、图像的信噪比及成像速度有限,现已不能完全满足临床的需求。
只接收RF信号线圈,如单/多通道相阵控表面线圈。该线圈只负责接收RF信号,其发射RF信号由磁铁内部的体线圈完成。该线圈的均匀度不及正交线圈,但其可以做到多单元、多通道,能做到更大成像范围(通常为其直径的一半)、更快扫描速度(并行采集技术)、更好的信噪比(表面线圈更能贴合扫描部位。注:距离线圈近信号强度高,距离线圈远信号强度低)。
一体化线圈是在相阵控线圈的基础上,将整个线圈系统高度整合于检查床体内,在检查时可自由的选择组合进行扫描检查,无需来回的更换线圈。

种类如此繁多的线圈,那么在实际工作中,如何合理的选择正确的线圈?
在临床扫描中通常都是头线圈做头,脊柱线圈做脊柱,关节线圈做关节等等。但是如果没有配备相应的线圈或当某一线圈出故障怎么办?是否可以用其他线圈代替呢?

如果想用其他线圈替代需综合考虑如下几个问题:
1.扫描范围是否足够。选择线圈的总体原则是在能够包全解剖部位的前提下,尽可能的选择较小的线圈、有专用线圈选择专用线圈、有多通道线圈则优先考虑多通道线圈。单元数和通道数越多越好?
头颅多通道线圈,打开的单元数/通道数过多,会产生明显的并行采集伪影,如上图所示。
头颅多通道线圈,打开的单元数/通道数过多,信噪比明显下降(图2),如上图所示。
2.选择的线圈信噪比及均匀度是否能满足诊断要求。可以选用专用水模进行扫描并测量信噪比及图像均匀度百分比(PIU),然后对比其数据和图像。如下表测试的线圈1、线圈2的相关数据。

线圈1
线圈2
SNR
345.99±8.11
402.23±6.12
PIU
92.32±0.83
90.21±0.53
3.安全问题。更换线圈后对被检者是否会造成伤害或潜在的风险。另外需要重点考虑的是来自RF的安全(如下表医用磁共振SAR限值要求)。
基于上述限值要求,可对其SAR进行测量估算,如下表为两种不同线圈在扫描颅脑各序列时不同体重SAR值的概况。
4.被检者舒适度问题。虽然选择的线圈能获得更好的图像质量,但会引起被检者的不适或增加其痛苦,那也是不可取的。

基于以上几个问题,这里简单的做了两个个实例,仅供参考:
图1,脊柱线圈扫描的膝关节图像
图2,GP线圈扫描的膝关节图像
图1,脊柱线圈扫描的颅脑图像
图2,头颅线圈扫描的颅脑图像
在熟悉线圈性能的情况下,是可以应用一个线圈做多个部位的。只要你合理的选择相应的线圈,即可获得良好的图像质量。
“一圈多用”的应用价值:
1.对于一些资金不足的医院,不用每个部位均配备专用线圈,可使用一个线圈即可完成多个部位的扫描,节省了很大一笔买线圈的资金。
2.磁共振扫描其实一半都是一个体力活,大大的减少了来回换笨重线圈的频率,大大的节省了扫描技师的体力,极大的提高了工作效率。
3.如某个专用线圈出现了故障, 这也是一种非常有效的替代方式方法。
4.为提高图像质量提供了新的选择途径。
5.对于一些病情严重,移动困难的病患,如进行多部位检查时,不用来回的更换线圈。

磁共振线圈类型众多,其设计形式也多样化,需要指出的是专用线圈扫描的图像并不是一定比非专用线圈扫描的图像好(由上面的实例就可以看出来),所以应根据被检者的实际情况及软硬件的需求选择合理的线圈才能获得更好图像质量。
随着技术的不断革新成熟,未来的线圈会更轻、更薄、更快。

附录:
SAR(特定能量吸收率(SpecificAbsorption Rate)是定量研究RF生物热效应的指标,为生物组织单位时间、单位质量吸收RF的能量,单位为 W/kg。SAR 可分为全身 SAR 和局部 SAR,全身SAR 指人体全身组织 SAR 的平均值 , 局部 SAR 指人体任意 10 g 组织 SAR 的平均值 。
参考文献:
孙劼,张璞,李成伟,刘文丽.磁共振成像设备特定能量吸收率研究进展与计量需求[J].中国医疗设备,2018,33(3):110-114.
IEC 60601-2-33,Particular Requirements for the Basic Safety and Essential Performance of Magnetic Resonance Equipment for Medical Diagnosis[S].Intemational Electrotechnical Commission,2013.
FDA CDRH Guidance 793,Guidance for Industry and FDA Staff: Criteria for Significant Risk Investigations of Magnetic Resonance Diagnostic Devices[S].FDA,2003.

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