磁共振成像系统

（一）分类磁共振按照不同的分类方法有不同的分类。按照场强大小分为高场、中场、低场磁共振；高场一般为场强高于1. OT的磁共振；巾场为场强高于0. ST而低于1.OT的磁共振；低场一般为低于0. ST的磁共振。按照磁体类型一般分为：永磁型磁共振、常寻型磁共振和超导型磁共振。永磁型磁共振维护费用小；逸散磁场小，对周围环境影响小；造价低；安装费用也较少；

一般只能产生垂直磁场；场强范围一般在0. 15～0. 35T；磁场随温度漂移严重，磁体需要很好的恒温；磁场不能关断，对安装检修带来困难；磁体沉重；且随着场强增大，磁体厚度增大，更加沉重。常导型磁共振生产制造较简单，造价低；可产生水平或垂直磁场；重量轻；检修方便，磁场均匀度也很高；场强一般在0. 1～0. 4T；运行耗费较大，通电线圈耗电达60kW以上；还需配用专门的供电设备和水冷系统。超导型磁共振场强范围0. 3～9T；磁场均匀性高；稳定性好；图像质量好；运行耗费很高，制冷剂主要是液氦的费用很高；运输、安装、维护费用也很高。目前主要市场上的磁共振以高场和低场为主，高场一般为超导型，低场一般为永磁型；且低场永磁型磁共振往往做成开放式，有C形式或立柱式；高场超导磁共振往往做成圆形孔腔式或站立式的磁共振。常导磁共振一般也做成圆形孔腔式。还有些公司推出了某些部位如头颅、四肢或关节专用检查的磁共振设备，其形态变化较灵活。一般来讲，低场永磁型以出诊断图像为主要目的，图像质量已经能够满足诊断要求；高场超寻型主要以功能磁共振为主，图像质量是其基础。

（二）MRI系统结构

磁共振系统的典型结构如图6-10所示，主要包括磁体子系统、梯度场子系统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子系统、射频屏蔽与磁屏蔽、MRI软件等，分述如下。

图6-10 磁共振系统框图

1．磁体子系统用以产生均匀稳定的静磁场Bo的主磁场，是磁共振系统的关键组成部分。其主要参数有：磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、孔腔大小、逸散磁场等；其中磁场强度越高，信号幅度越高，图像信噪比会越高；磁场均匀性越好，图像分辨率越高。磁体可有永磁型、常导型、混合型和超导型4种。

2．梯度场子系统是指与梯度磁场有关的一切单元电路，提供给系统线性度满足要求的、可快速开关的梯度场，以便动态地修改主磁场，实现成像体素的空间定位，是MRI系统的核心部件之一。由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器、梯度放大器、梯度冷却系统等组成。其主要参数有有效容积、线性、梯度场强度、梯度变换率和梯度上升时间等；有效容积越大，可成像区域越大；线性越好，图像质量越好；图6-11所示为超导型或常导型磁共振的三个梯度线圈的形状及其组合结构。

图6-11 圆孔腔磁体的梯度线圈组成示意图

3．射频子系统是MRI系统中实施射频激励并接收和处理RF信号的功能单元，不仅要根据扫描序列的要求发射各种翻转角的射频波，还要接收成像区域内氢质子的共振信号。射频子系统包括射频发射单元和信号接收单元：射频发射单元是在时序控制器的作用下，产生各种符合序列要求的射频脉冲的系统；射频接收单元是在时序控制器的作用下，接收人体产生的磁共振信号的系统。

主要参数有射频场均匀性、灵敏度、线圈填充容积等。

4．教据采集和图像重建子系统信号采集的核心是A/D转换器，转换精度和速度是重要指标。在M RI系统中，一般用16位的A/D转换器进行MR信号的数字化，经一定的数据接口送往接收缓冲器等待进一步处理，其结构如图6-13所示。射频子系统和数据采集子系统被合称为谱仪系统。A/D转换所得数据

不能直接用来进行图像重建，还需要进行数据处理，即拼接带有控制信息的数据。然后通过专用图像处理计算机进行图像处理。图像重建的运算主要是快速傅立叶变换，重建速度是MRI系统的重要指标之一。

图6-12中a、b分别为射频发射单元和信号接收单元框图。

图6-13 信号采集子系统框图

5．主计算机和图像显示子系统MRI系统中，计算机的应用非常广泛，各种规模的计算机、单片机、微处理器构成了MRI系统的控制网络。主计算机介于用户与MRI系统的测量系统之间，其功能主要是控

制用户与磁共振子系统之间的通信，并通过运行扫描软件来满足用户的所有应用要求。具体包括：扫描控制、患者数据管理、归档图像、评价图像以及机器检测等功能。同时，随着医学影像标准化的发展，还必须提供标准的网络通信接口。

6．射频屏蔽与磁屏蔽用于把外界和磁共振扫描系统之间严格屏蔽开来的系统，防止彼此之间的干扰和危害。磁共振的屏蔽一般都采用铜片或铜板来完成。

7．MR1软件包括系统软件、磁共振操作系统、磁共振图像处理系统；系统软件指主计算机进行自身管理、维护、控制运行的软件，即计算机操作系统。目前磁共振可使用Windows 2000、Windows XP、Windows NT、UNIX；磁共振操作系统包括患者信息管理系统、图像管理系统、扫描控制系统、系统维护、报告打印、图片输出等；磁共振图像处理系统指图像重建软件以及对图像进行一系列后处理，包括柔和、平滑、锐化、滤波、局部放大等处理功能的软件。

（三）磁共振指标及范围目前进入医院临床使用的磁共振型号很多，但其基本技术参数有以下几个部分：

1．磁体系统(1)磁体类型：一般为永磁型、常导型、超导型；

(2)磁场方向：一般为水平或垂直方向；

(3)场强：目前从0.1～3. OT；

(4)液氦蒸发速率：指超导磁体制冷剂液氦的消耗速率，如0.05L/H，液氦补充间隔24个月；

(5)稳定性：一般<0. lppm/H；

(6)磁场均匀性：一般定义为以磁场中心点为球心多少cm为半径的球体内的磁力线均匀性，比如<2. 5ppm/50cmDSV；

(7)逸散磁场（5高斯线）：一般定义为5高斯逸散磁场距离，分为轴向和径向，比如2. 5m/4m;

(8)磁体形状：一般为开放式（包括C形、立柱式、宽孔腔式）或封闭式（一般为圆柱体孑L腔式）；