梯度线圈-雅安职业技术学院
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。 缺点：B小，均匀性差，稳定性差。 优点（经济实用型）：开放性，低造价，低
运行成本，故障低，杂散小，环境影响小。
• 常导型：四线圈结构。
T=BIL，Q=0.24I2Rt。 边缘冷却铝/铜，风冷/水冷，0.2T。 优点：结构简单，重量轻，造价低，可关断磁
场，用于水资源、煤资源、风资源丰富地区。 缺点：水电消耗大，逐渐淘汰。
第三节 射频发射与接收系统
一、射频脉冲 二、射频线圈 三、射频脉冲发生系统 四、射频信号接收系统
射频（RF）场系统在 MRI设备中功能:
射频激励 +
接收和处理MR信号
一、射频脉冲
• 定义：射频线圈通电后发出的脉冲电磁波。（见下图）
• 常用两种：
硬脉冲：强而窄的脉冲，常用于非选择性的激励。
软脉冲：弱而宽的脉冲，常用于选择性的激励。
第四章 MRI设备及管理
雅安职业技术学院 医学影像教研室
本章学习目标
• 掌握：主磁体系统 、梯度场系统 、射频场与接 收系统及计算机系统组成、作用及性能指标；
• 熟悉：磁场的屏蔽分类及材料 、超导及低温系 统指标、 MRI的使用与维护。
概论
• 磁共振包括主磁体系 统、梯度磁场系统、 射频发射与接收系统、 计算机系统、运行保 障系统(如磁体的屏 蔽、超导及低温系统 等)
噪声。
C、梯度线圈
X、Y、Z向三组线圈 互成90度，即为正交 。
Z向梯度线圈： 两线圈的间距与直径/半径的关系：
线圈间距为线圈半径的 倍。 或者线圈直径约为两线圈间距的1.15倍。
• X向及Y 向梯度线圈 其排列方式有直线系统和鞍形线圈。
新进展：双线圈设计
• 短线圈：精细扫描模式。 • 长线圈：全身扫描模式。
• 是磁共振的核心部件，与扫描速度及成像 图像分辨率有关。
一、梯度磁场的性能指标
• 有效容积：均匀线性容积/鞍形线圈=60%。 • 主磁场同心，其容积越大，x,y,z方向不失真成像区
大。 • 梯度场的线性：梯度递增量相等。 • 梯度场越精确，线性越好，影像质量越高。（非线
性< 2%） • 梯度场的强度：强度越高，梯度就大，利于薄层扫
四、主磁体的匀场措施
第二节 梯 度 场 系 统
梯度磁场的作用 梯度磁场的性能指标 梯度系统的组成 梯度冷却系统 涡流的影响和补偿
（序）梯度磁场的作用
• 用途：
线性、快速开 关的梯度磁场
附加在主磁场上,使受 检体在不同位置产生 不同的共振频率.
定位定层:体素的选 层和空间三维编码
• 超导型：0.5T,后专门讲。 T=BIL，Q=0.24I2Rt，R= p L/S(常温） 高B、高稳定性、高均匀性。
• 混合型： 永磁+常导型。
三、磁体系统的组成
主磁体 +匀场线圈、梯度线圈和射频体线圈。
与之相连各自电源，即磁体电源、匀场 电源及梯度电源（永磁体不需磁体电源）。
小结：
X、Y、Z三组功放 推动
X、Y、Z三个方向正交的直流线圈（梯度线圈） 产生
X、Y、Z三向梯度磁场，共同确定检查部位的空间 位置。
三、梯度冷却系统
常用冷却方式：水冷、风冷。
四、涡流的影响和补偿
◊ 涡流的危害：
1.梯度场波形畸变。 2.增加制冷剂的消耗。 ◊ 采取措施：
1.加RC网络。2.加抵偿线圈。3.采用高阻材料。
（二）磁场均匀性：要求高，与分辨率有关。 非均匀性（主B编差、漂移）﹤选层梯度B，
影响压脂（水/脂差200Hz)及MRS分析。 单位：ppm，距孔中心40cm-1ppm,50cm-
2ppm,65cm-5ppm。 异地安装后匀场调整地。
（三）磁场稳定性：决定图像稳定度，与附近磁 场、环境温度、电源波动有关。
梯度上升时间： 梯形左腰的斜率。斜率大切换率高,上升时间
短，提高扫描速度。
二、梯度系统的组成
梯度系统是由梯度线圈、梯度控制器、数模 转换器（DAC）、梯度放大器和梯度冷却系统等部 分组成。
梯度场发生系统
将操作人 员输入的 指令变成 16位的数 字信号
A
将数字信 号转换成 模拟电压 控制信号
将模拟电压 信号放大到
B 足以推动梯
度线圈工作 产生磁场
C 梯度线圈
A、全数字化梯度控制器
梯度控制器（GCU）的任务是：按系统主控单元的指令， 发出全数字化的控制信号。
B、梯度放大器
生产要求（同普电产品）：功率大、开关时间短、输出 电流精确、可持续工作时间长、散热系统优良可靠。
工作方式：三套 梯度放大器经功放后分别供给X、Y、Z 向梯度线圈的电流，产生X、Y、Z向梯度磁场。
时间稳定性：5ppm/1~2h, 10ppm/8h。 热稳定性：永磁、常导相对差。 （四）有效孔径：大于65厘米Fra Baidu bibliotek （五）磁场的逸散度：必须加以限制。
二、成像用磁体的分类
主
永磁
磁
体 电磁
常导 超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
• 永磁型：材料、磁场强度及优缺点。
铝镍钴、铁氧体、稀土钴（中国产量高）。 保证B—孔径小/重量大。0.3T/14T,0.4T/22T
第一节 主磁体系统
• 磁体产生静态磁场。
• 它的性能直接关系到整个系统的信噪比， 在一定程度上直接决定着图像的质量。
一、主磁体的性能指标
• （一）主磁场强度：低、中、高场的评价 • B大—S/N高—超导; • 1.5T已普及, 3.0T/2005, 7.0T, 9.4T/芝加哥大学
医院 ; • B大 —人体生物效应? 未正式用于临床. • 高场技术—“下嫁” —低场平台。
描，像素小，空间分辩率高。
• 梯度场的强度： 梯度场强（mT/m）＝梯度场两端强度差值/梯度场长度 强度越高，梯度就大，利于薄层扫描，像素小，空间分
辩率高。 1.5T---30mT/m
• 梯度场切换率：
梯度场的切换率（mT/m/s）＝梯度场预定强度/t
1.5T---120mT/(m.s)
• 电子技术知识：脉冲越宽，覆盖的频率范围越窄，其选择 性就越好；脉冲越窄，覆盖的频率范围越宽，脉冲的选择 性就越差。
• 病人 非选择性/选择性
计算机
射频控制单元
操作人员输入指令 硬脉冲/软脉冲
• 静磁化强度M0受射频场（B1）作用偏离平衡位置θ角（翻
转角）：
B1
运行成本，故障低，杂散小，环境影响小。
• 常导型：四线圈结构。
T=BIL，Q=0.24I2Rt。 边缘冷却铝/铜，风冷/水冷，0.2T。 优点：结构简单，重量轻，造价低，可关断磁
场，用于水资源、煤资源、风资源丰富地区。 缺点：水电消耗大，逐渐淘汰。
第三节 射频发射与接收系统
一、射频脉冲 二、射频线圈 三、射频脉冲发生系统 四、射频信号接收系统
射频（RF）场系统在 MRI设备中功能:
射频激励 +
接收和处理MR信号
一、射频脉冲
• 定义：射频线圈通电后发出的脉冲电磁波。（见下图）
• 常用两种：
硬脉冲：强而窄的脉冲，常用于非选择性的激励。
软脉冲：弱而宽的脉冲，常用于选择性的激励。
第四章 MRI设备及管理
雅安职业技术学院 医学影像教研室
本章学习目标
• 掌握：主磁体系统 、梯度场系统 、射频场与接 收系统及计算机系统组成、作用及性能指标；
• 熟悉：磁场的屏蔽分类及材料 、超导及低温系 统指标、 MRI的使用与维护。
概论
• 磁共振包括主磁体系 统、梯度磁场系统、 射频发射与接收系统、 计算机系统、运行保 障系统(如磁体的屏 蔽、超导及低温系统 等)
噪声。
C、梯度线圈
X、Y、Z向三组线圈 互成90度，即为正交 。
Z向梯度线圈： 两线圈的间距与直径/半径的关系：
线圈间距为线圈半径的 倍。 或者线圈直径约为两线圈间距的1.15倍。
• X向及Y 向梯度线圈 其排列方式有直线系统和鞍形线圈。
新进展：双线圈设计
• 短线圈：精细扫描模式。 • 长线圈：全身扫描模式。
• 是磁共振的核心部件，与扫描速度及成像 图像分辨率有关。
一、梯度磁场的性能指标
• 有效容积：均匀线性容积/鞍形线圈=60%。 • 主磁场同心，其容积越大，x,y,z方向不失真成像区
大。 • 梯度场的线性：梯度递增量相等。 • 梯度场越精确，线性越好，影像质量越高。（非线
性< 2%） • 梯度场的强度：强度越高，梯度就大，利于薄层扫
四、主磁体的匀场措施
第二节 梯 度 场 系 统
梯度磁场的作用 梯度磁场的性能指标 梯度系统的组成 梯度冷却系统 涡流的影响和补偿
（序）梯度磁场的作用
• 用途：
线性、快速开 关的梯度磁场
附加在主磁场上,使受 检体在不同位置产生 不同的共振频率.
定位定层:体素的选 层和空间三维编码
• 超导型：0.5T,后专门讲。 T=BIL，Q=0.24I2Rt，R= p L/S(常温） 高B、高稳定性、高均匀性。
• 混合型： 永磁+常导型。
三、磁体系统的组成
主磁体 +匀场线圈、梯度线圈和射频体线圈。
与之相连各自电源，即磁体电源、匀场 电源及梯度电源（永磁体不需磁体电源）。
小结：
X、Y、Z三组功放 推动
X、Y、Z三个方向正交的直流线圈（梯度线圈） 产生
X、Y、Z三向梯度磁场，共同确定检查部位的空间 位置。
三、梯度冷却系统
常用冷却方式：水冷、风冷。
四、涡流的影响和补偿
◊ 涡流的危害：
1.梯度场波形畸变。 2.增加制冷剂的消耗。 ◊ 采取措施：
1.加RC网络。2.加抵偿线圈。3.采用高阻材料。
（二）磁场均匀性：要求高，与分辨率有关。 非均匀性（主B编差、漂移）﹤选层梯度B，
影响压脂（水/脂差200Hz)及MRS分析。 单位：ppm，距孔中心40cm-1ppm,50cm-
2ppm,65cm-5ppm。 异地安装后匀场调整地。
（三）磁场稳定性：决定图像稳定度，与附近磁 场、环境温度、电源波动有关。
梯度上升时间： 梯形左腰的斜率。斜率大切换率高,上升时间
短，提高扫描速度。
二、梯度系统的组成
梯度系统是由梯度线圈、梯度控制器、数模 转换器（DAC）、梯度放大器和梯度冷却系统等部 分组成。
梯度场发生系统
将操作人 员输入的 指令变成 16位的数 字信号
A
将数字信 号转换成 模拟电压 控制信号
将模拟电压 信号放大到
B 足以推动梯
度线圈工作 产生磁场
C 梯度线圈
A、全数字化梯度控制器
梯度控制器（GCU）的任务是：按系统主控单元的指令， 发出全数字化的控制信号。
B、梯度放大器
生产要求（同普电产品）：功率大、开关时间短、输出 电流精确、可持续工作时间长、散热系统优良可靠。
工作方式：三套 梯度放大器经功放后分别供给X、Y、Z 向梯度线圈的电流，产生X、Y、Z向梯度磁场。
时间稳定性：5ppm/1~2h, 10ppm/8h。 热稳定性：永磁、常导相对差。 （四）有效孔径：大于65厘米Fra Baidu bibliotek （五）磁场的逸散度：必须加以限制。
二、成像用磁体的分类
主
永磁
磁
体 电磁
常导 超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
• 永磁型：材料、磁场强度及优缺点。
铝镍钴、铁氧体、稀土钴（中国产量高）。 保证B—孔径小/重量大。0.3T/14T,0.4T/22T
第一节 主磁体系统
• 磁体产生静态磁场。
• 它的性能直接关系到整个系统的信噪比， 在一定程度上直接决定着图像的质量。
一、主磁体的性能指标
• （一）主磁场强度：低、中、高场的评价 • B大—S/N高—超导; • 1.5T已普及, 3.0T/2005, 7.0T, 9.4T/芝加哥大学
医院 ; • B大 —人体生物效应? 未正式用于临床. • 高场技术—“下嫁” —低场平台。
描，像素小，空间分辩率高。
• 梯度场的强度： 梯度场强（mT/m）＝梯度场两端强度差值/梯度场长度 强度越高，梯度就大，利于薄层扫描，像素小，空间分
辩率高。 1.5T---30mT/m
• 梯度场切换率：
梯度场的切换率（mT/m/s）＝梯度场预定强度/t
1.5T---120mT/(m.s)
• 电子技术知识：脉冲越宽，覆盖的频率范围越窄，其选择 性就越好；脉冲越窄，覆盖的频率范围越宽，脉冲的选择 性就越差。
• 病人 非选择性/选择性
计算机
射频控制单元
操作人员输入指令 硬脉冲/软脉冲
• 静磁化强度M0受射频场（B1）作用偏离平衡位置θ角（翻
转角）：
B1