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永磁低场核磁共振分析仪原理和应用
永磁低场核磁共振分析仪原理和应用
1.引言
核磁共振成像（MRI）技术是一种广泛应用于医学和生物学等领域的非侵入性成像技术。在MRI中，人体组织暴露于强磁场中，当暴露于磁场内的核自旋经过一定的能量激发后会产生声波信号，这些信号将被接收和处理以生成空间图像。然而，MRI技术通常使用非常高的磁场，这会使成本很高，并且需要大量的电力和维修成本。因此，为了克服这些问题，发展使用更小的磁场的低场MRI技术已经成为了研究的热点。
2.永磁低场核磁共振分析仪原理
低场MRI技术可以使用永磁低场核磁共振（PMRI）分析仪。与传统的MRI技术不同，PMRI使用的磁场是由永久磁体产生的，而不是大型电磁体。永磁低场核磁共振分析仪（PMRI）是一种集成电路，通过将高度可调谐的永久磁体与激励脉冲、控制变量、RF接收线和数据收集器等组件集成在一起来实现低场MRI的分析，如图1所示。
图1.永磁低场核磁共振分析仪组件
PMRI使用的磁场通常在0.1到1.5特斯拉（T）之间，非常适合医学成像。为了减少磁场的震动和噪声，体积小的永久磁铁由多个磁体组成，这些磁铁可分离以便更好地在整个成像区域内均匀分布磁场。此外，PMRI使用具有低失真和良好信噪比的调制脉冲来生成受激励的信号，同时使用高性能数字信号控制器和RF接收器来实现对这些信号的高效接收和数字信号处理。
使用PMRI的关键在于磁场均匀性，因为非均匀性会导致图像失真。因此，PMRI设计专门的扫描协议，例如反复水平切片扫描（FLASH）和梯度回波串级重复（FSE），以确保准确测量和成像。
3.永磁低场核磁共振分析仪应用
PMRI的潜在应用非常广泛，包括神经科学、心血管医学、癌症诊断和治疗等。下面列举了一些例子：
神经科学：PMRI能够监测和分析神经元活动，研究不同脑区的连接方式，了解人类和动物脑功能的结构和发展。由于神经系统对磁场敏感，并且PMRI使用的磁场强度与自然界中类似，这使得PMRI成为观察人类和其他动物神经系统行为的理想工具。
心血管医学：PMRI可以用来评价心脏结构和功能，如评估心室重构和血流动力学，这对于揭示循环中的异常现象，例如心肌梗死和心脏瓣膜疾病等疾病的病理机制至关重要。
肿瘤学：PMRI可以检测肿瘤的位置和大小，并跟踪肿瘤的发展，这有助于制定更有效的治疗计划。由于PMRI使用的磁场强度较低，因此对人体产生的影响也相对较小。这使得肿瘤患者可以经常接受PMRI扫描，以了解其疾病状态。
4.结论
永磁低场核磁共振分析仪已成为医学、生物学和化学等领域中成像技术的里程碑式发展。它利用更小的磁场不仅为医生提供了更准确和高分辨率的成像能力，而且使得磁共振成像更加适用于不同领域，成为那些不能经常接受高剂量放射线的患者的理想成像选择。由于永久磁体和电信号控制器价格的降低，PMRI技术将不断发展并继续在其他领域中发挥作用。