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<div class="chapter" num="3">
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<!-- 第16页 -->
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<div class="page-box" page="17">
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第16页内容 -->
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<h1 class="firstTitle-l" style="margin-top: 100px; margin-bottom: 100px;">第二章 磁共振成像设备简介</h1>
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<div class="learnGoal" style="width: 100%;">
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<img class="learnImg img-h" src="../../assets/images/learnGoal.png" alt="" />
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<p class="center"><span class="bold">素质目标</span></p>
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<p class="content">培养严谨求实的科学态度，能够将本章内容与其他领域的知识相结合，确保技术的合理、合法、合规应用。</p>
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<p class="center omit">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">知识目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）掌握：磁共振成像设备的组成。
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</p>
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<p class="content">
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（2）熟悉：磁共振成像保障体系的设备构成。
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</p>
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<p class="content">
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（3）了解：磁共振成像保障体系中相关设备的作用和要求。
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</p>
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<p class="center omit">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">能力目标</span></p>
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<p class="content">（1）具备全面的知识储备，能完成磁共振成像设备的日常维护和保养。</p>
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<p class="content">（1）具备全面的知识储备，能完成磁共振成像设备的日常维护和保养。</p>
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</div>
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<div class="CaseStudy">
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<div class="CaseStudy-title">案例导入</div>
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<div class="CaseStudy-content">
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<p class="titleQuot-1">【案例】</p>
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<p class="content">
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某医院引进了一台新型磁共振成像设备，用于临床诊断。该设备具有高分辨率、高信噪比等优点，能够为医生提供更准确的诊断信息。一名中年患者因疑似脑部肿瘤前来就诊，医生决定使用该磁共振成像设备进行进一步检查。.0cm×2.0cm大小的肿块，质地中等，活动度较好，触压无痛，双侧面部肌肉运动对称，开口度及开口型正常。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">【问题】</p>
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<p class="content"></p>
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<p class="content">2．磁共振成像设备是由哪些主要部分组成的？</p>
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<p class="content">3．磁共振成像设备的工作原理是什么？</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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</div>
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007
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</div>
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</div>
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<!-- 第17页 -->
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第17页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="center mb-20"><img class="g-pic" src="../../assets/images/0020_01.jpg" alt="" /></p>
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<p class="content">
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磁共振成像设备是利用生物体的磁性核（主要是氢核）在磁场中所表现出的磁共振特性来进行成像的设备。随着超导技术、磁体技术、电子技术、计算机技术和材料科学的进步，磁共振成像设备得到飞速的发展。
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</p>
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<h2 class="secondTitle">第一节 磁共振成像设备的构成</h2>
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<p class="content">
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磁共振成像设备是由产生磁场的磁体系统、产生梯度场的梯度系统、用于射频发射和信号接收的射频系统、进行系统控制和数据处理的计算机和图像处理系统等组成（图2-1）。</p>
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<p class="content">
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MRI成像系统还有专用的图像处理单元和工作站、相应的生理信号处理单元、图像的拷贝输出设备等。相应的附属设备有磁屏蔽体、射频屏蔽体、氧监测器、水冷机组、不间断电源、空调及超导磁体的低温保障设施等。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0026-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-1 MRI的基本结构" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-1 MRI的基本结构</p>
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</div>
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<h3 class="thirdTitle">一、磁体系统</h3>
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<p class="content">
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磁体系统即主磁体，是磁共振成像设备中最重要的部件。磁体的性能高低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。所有的厂家都在努力追求高质量、尽可能高的磁场强度和磁场均匀度的磁体。超导磁体的出现，既满足了MRI对高场强的需要，显著提升磁共振成像的质量，又使磁场在均匀性和稳定性等方面的性能得以改善。但是，磁体的构造更加复杂，液氦消耗和冷却系统的维护费用也相应提高。
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</p>
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<p class="content">人体成像MRI磁体可分为永磁型、常导型和超导型三种。</p>
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</div>
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</div>
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008
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</div>
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</div>
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第17页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">1．永磁型磁体</span> 永磁型磁体是最早应用于全身磁共振成像的磁体，由具有铁磁性的永磁材料构成，铁磁性材料在外加磁场的作用下易被磁化，磁感应强度比外磁场强得多，且外磁场去掉后仍能保持永久性磁化强度。用于构造磁体的永磁材料主要有铝镍钴、铁氧体和稀土钴三种类型。我国有丰富的稀土元素，能大量生产高性能的稀土永磁材料，目前永磁型磁体使用的主流材料是稀土钕铁硼。
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</p>
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<p class="content">
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永磁型磁体一般由多块永磁材料堆积或拼接而成。磁铁块的排布既要满足构成一定成像空间的要求，又要达到尽可能高的磁场均匀度。此外，磁体的两个极面须用导磁材料连接起来，以提供磁力线的返回通路，从而减少磁体周围的杂散磁场。图2-2为永磁型磁体的两种结构形式。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0027-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-2 永磁型磁体的结构及磁路" active="true" />
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<p class="imgdescript-l-b"
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style="text-align: center; color: #00adee; font-size: 12px;color: #00adee ;font-weight: 500;">
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图2-2 永磁型磁体的结构及磁路</p>
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<p class="imgdescript-l" style="text-align: center; margin-top: -4px; margin-left: 40px;">
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注：（a）环形偶极结构；（b）H形框架结构。</p>
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</div>
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<p class="content">
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图2-2（a）是环形偶极结构，图2-2（b）是H形框架结构。环形偶极结构通常由八个大永磁体块组成，孔径内的磁场是横向的；H形框架结构由铁磁性材料框架和永久磁体块组成一个H形空间，框架本身为磁通量提供回路，永磁型磁体的极靴决定磁场分布的形状和磁场的均匀性，H形框架结构比环形偶极结构更笨重，但边缘场的延伸范围小，便于安装和匀场。
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</p>
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<p class="content">
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永磁型磁体两极面之间的距离就是磁体孔径，其值越小磁场越强，但磁体孔径太小会无法容下人体。在极面距离一定的前提下，提高场强的唯一办法就是增加磁体用量，但这样会增加磁体的重量。因此，磁体的设计必须在场强、孔径和磁体重量三者之间进行平衡。目前国产的永磁型磁体场强一般为0.35T左右，最高的场强有0.7T。
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</p>
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<p class="content">
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低场强磁共振一般采用永磁型磁体。永磁型磁体具有以下几个优点：①开放性结构使受检者更为舒适，也有利于MRI引导下的微创诊疗。②造价相对低廉。③耗能相对较低。④无须使用液氦，运行费用较低。⑤购置及维护费用相对较低，且对运动、金属伪影相对不敏感，磁敏感效应和化学伪影较少。磁共振介入治疗技术，为永磁型MRI设备开拓了新的用武之地。
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</p>
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<p class="content">
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永磁型磁体也存在一些缺点：①场强较低，图像信噪比相对较低，也较难实现高级成像功能。②磁体重量一般较大，随场强增高，磁体重量进一步增大，目前0.3T的磁体重量在10吨左右，而0.5T的磁体重量在20吨左右，对安装地面的承重也提出了较高的要求。③由于拼接磁体的每块材料的性能不可能完全一致，且受磁极平面加工精度及磁极本身的边缘效应（磁极轴线与边缘磁场的不均匀性）的影响，磁场均匀度一般低于超导型磁体。④温度变化容易造成磁场的漂移，对磁体间的温度稳定性要求较高，一般要求温度变化控制在±1℃以内。
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</p>
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</div>
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</div>
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009
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第18页 -->
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第18页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">2．常导型磁体</span> 常导型磁体的磁场是由通电线圈产生的，载流导线周围存在磁场，其场强与导体中的电流强度、导线的形状和磁介质的性质有关。理论上，将载流导体沿圆筒表面绕成无限长螺线管，螺线管内形成高度均匀的磁场，将载流导体紧密排列在一个球形表面上形成均匀分布的电流密度，球面内部的磁场是高度均匀的。常导型磁体正是根据这一原理，用线圈中的电流来产生静磁场B<span
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class="sub">0</span>。因为MRI磁体只能采用有限的几何尺寸且必须有供人体出入的空间，所以实际磁体线圈只能采用与理想结构近似的形式。常导型磁体线圈由铜或铝导线绕制而成。由于绕制的金属导线有一定的电阻，故称为高阻式磁体或阻抗型磁体。
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</p>
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<p class="content">常导型磁体的优势：结构简单、造价低廉；磁场强度可达0.4T，均匀度可满足MRI的基本要求，成像功能可以满足临床基本需求；维修相对简便。</p>
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<p class="content">
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常导型磁体的不足：磁场偏低，磁场均匀性及稳定性也偏差，且励磁（又称为充磁，是指在磁体电源的作用下，给线圈逐渐增加电流，建立预定磁场的过程）后要经过一段时间等待磁场稳定。此外，需要专用电源及冷却系统，增加其运行和维护费用，限制了常导型磁体的推广应用。目前，该类磁体在市场上逐渐消退。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">3．超导型磁体</span> 超导型磁体的线圈是采用超导体导线绕制而成（图2-3），故称为超导型磁体。这种磁体场强高，且稳定性及均匀性也较高。目前，0.5T以上医用MRI设备一般采用超导型磁体。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0028-01.jpg" style="width:50%" alt="图2-3 超导体导线横截面" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-3 超导体导线横截面</p>
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</div>
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<p class="content">
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超导性指在低温下某些导体的电阻为零，导电性超过常温下的优良导电现象。具有超导性的物质为超导体，超导体出现超导性的最高温度叫作临界温度。目前，磁共振成像系统的超导磁体线圈均采用韧性的铌钛合金（Nb-Ti）超导材料，铌钛合金的临界温度在9K（-264℃）以上，超导线圈整个浸没在液氦中。
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</p>
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<p class="content">
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超导型磁体的内部结构非常复杂（图2-4），整个磁体由超导线圈、低温恒温器、冷头、真空容器等部分组成。同常导型磁体一样，超导型磁体也由线圈中的电流产生磁场。二者的差别主要是线圈的材料不同。前者是用普通铜线绕制而成，后者由超导线绕制而成，且工作温度为4.2K（-269℃），即一个大气压下液氦的温度。超导线圈的低温环境由低温恒温器（图2-5）保障。低温恒温器是超真空、超低温环境下工作的环状容器，内部依次为液氦杜瓦、冷屏和液氮杜瓦。
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</p>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-left">
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010
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第19页 -->
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<div v-if="showPageList.indexOf(21) > -1">
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<div class="page-header-right">
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第19页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0029-01.jpg" style="width:45%" alt="图2-4 超导型磁体的结构" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-4 超导型磁体的结构</p>
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</div>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0029-02.jpg" style="width:50%" alt="图2-5 超导型磁体的低温恒温器" active="true" />
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<p class="imgdescript-l" >图2-5 超导型磁体的低温恒温器</p>
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</div>
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<p class="content">
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超导环境的建立，是指超导型磁体工作温度为4.2K（-269℃），即一个大气压下液氦的温度。MRI磁体超导环境的建立通常需要以下步骤。①抽真空：超导型磁体真空绝热层是超导型磁体的重要保冷屏障，其性能主要决定于它的真空度。磁体安装完毕后，一般首先进行抽真空，抽真空不仅需要高精度、高效能的真空泵（通常用等离子真空泵），还需准备真空表、检漏仪、连接管道等。超导型磁体内的真空度要求达到10<span
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class="super">-7</span>～10<span
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class="super">-6</span>mbar，才能保证超导型磁体的真空绝热性能。②磁体预冷：是指用制冷剂将液氦容器内的温度降至其工作温度的过程，由于容器与制冷剂的温差相当悬殊，磁体的预冷常常要消耗大量液氦。通常磁体预冷过程分为两步，首先将温度略高的液氮导入磁体内部，使液氮能在磁体内存留，此时磁体内温度达到了77K（-196℃），再用有一定压力的高纯度氦气将磁体内的液氮顶出；其次将液氦输入磁体内，直到液氦能在磁体内存留，此时磁体内部温度达到4.2K（-269℃）。③灌满液氦：磁体预冷到4.2K（-269℃）后，还要在液氦容器中灌满液氦，一般可灌到满容量的95%～98%。
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</p>
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</div>
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</div>
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011
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第20页 -->
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<div class="page-header-left">
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第20页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content">
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励磁一旦成功，超导线圈将在不消耗能量的情况下提供强大的、高稳定性的均匀磁场。对于超导型磁体，成功励磁的条件是建立稳定的超导环境及有一套完善的励磁控制系统，该系统一般由电流引线、励磁电流控制电路、励磁电流检测器、紧急失超开关和超导开关等单元组成。另外，一个高精度的励磁专用励磁电源也是不可缺少的，这种电源是低压大电流的恒流电源，应具有高精度、大功率、高稳定性、电源的纹波较小等特点，电源还须附加保护磁体的自动切断装置，在励磁、退磁过程中及突然停电时，保护超导线圈和电源本身。
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</p>
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<p class="content">
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超导型磁体具有以下优点：①容易产生高磁场，图像信噪比更好，并可实现更多的高级成像功能，目前1.5T高场强及3.0T以上的超高场强MRI一般都采用超导型磁体。②高稳定性，其磁场强度随时间的漂移非常小。③磁场均匀性高，明显高于永磁型磁体。④低能耗，其超导线圈几乎不消耗电能。所以，具有最新成像功能和代表最新MRI技术发展方向的新产品都是超导机型。
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</p>
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<p class="content">超导型磁体的缺点主要在于：①造价相对较高，购置及维护费用也相应增高，随着磁场强度的升高，其边缘场的范围较大。②需要定期补给液氦，运行费用相对较高。</p>
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<p class="content">近年来随着磁体技术的进步及挥发液氦回收回输技术的应用，磁体的液氦消耗量已经大幅减少，设备如无特殊情况可接近“零”消耗。</p>
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<h3 class="thirdTitle">二、梯度系统</h3>
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<p class="content">
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梯度系统是指与梯度磁场有关的一切电路单元。其功能是为MRI系统提供满足要求的、可快速开关的梯度场。对MR信号进行空间编码，决定层面位置和成像层面厚度。在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚、产生梯度回波信号的作用。此外，梯度线圈还可用于对磁场的非均匀性的校正。
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</p>
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<p class="content">梯度系统由梯度线圈、梯度控制器（gradient control unit，GCU）、数模转换器（digital to analogue
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converter，DAC）、梯度功率放大器（gradient power
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amplifier，GPA）等部分组成（图2-6），除上述主要组成部分，还有梯度冷却系统，其中，梯度功率放大器包括波形调整器、脉冲宽度调整器和功率输出级。变化的磁场会在周围导体内产生涡流。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0030-01.jpg" style="width:50%" alt="图2-6 梯度系统的结构框图" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-6 梯度系统的结构框图</p>
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</div>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">1．梯度线圈</span> MRI系统需要三个互相正交的梯度磁场作为空间编码的依据，这三个梯度场分别由三个梯度线圈提供。梯度线圈应该满足下列要求：①良好的线性特性，要求线圈的线性在给定的几何尺寸下大于成像视野；②爬升时间短，爬升时间决定或限制系统的最小回波时间，这对MRI中多种成像技术有重要意义；③功耗小，降低散热要求；④最低程度的涡流效应。设计线性梯度线圈的关键在于确定适当的线圈几何形状和载流导线的空间分布，使建立梯度场的大小、方向和线性度在整个成像范围内满足要求。
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</p>
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<p class="content">产生z轴方向的梯度场线圈G<span class="sub">z</span>是Maxwell对（图2-7），是一对半径为a的环形线圈。当两线圈的
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距离相等时，线圈获得最好的线性。此外，在两线圈中分别通以反向电流，可使正中平面的磁场强度为零。这种线圈被广泛地用来产生z梯度场。x轴和y轴方向的梯度线圈G<span
|
class="sub">x</span>和G<span class="sub">y</span>都是鞍形梯度线圈（图2-8）。</p>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-left">
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012
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第21页 -->
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<div v-if="showPageList.indexOf(23) > -1">
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<div class="page-header-right">
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第21页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0031-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-7 z向梯度线圈及磁场" active="true" />
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<p class="imgdescript-b" >图2-7 z向梯度线圈及磁场</p>
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<p class="imgdescript-l">注：（a）z向梯度线圈；（b）z向梯度磁场。</p>
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</div>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0031-02.jpg" style="width:80%" alt="图2-8 y向梯度线" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-8 y向梯度线圈</p>
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</div>
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<p class="content">x、y、z三组梯度线圈在磁体内的位置如图2-9所示，被封装在用纤维玻璃制成的圆筒内，再装入磁体腔内。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">2．梯度控制器和数模转换器</span> 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，DAC接收后，立即转换成相应的模拟电压控制信号，产生梯度放大器输出的梯度电流。系统不仅要求梯度磁场能够快速启停，而且要求其大小和方向都可改变，反映在硬件上就是要求梯度放大器具有
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</p>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-right">
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013
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第22页 -->
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<div class="page-box" page="24">
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<div class="page-header-left">
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第22页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content">
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较好的脉冲特性。对梯度放大器的精确控制就是由梯度控制器和数模转换器共同完成的。DAC收到梯度控制器发送的、标志梯度电流大小的代码后，立即转换成相应的模拟电压控制信号，以驱动梯度放大器输出梯度电流。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0032-01.jpg" style="width:80%" alt="" active="true" />
|
<p class="imgdescript-l" >图2-9 三个梯度线圈的位置关系</p>
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</div>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">3．梯度放大器</span> 梯度场是由流经梯度线圈的电流产生，此电流由GPA提供。梯度放大器是整个梯度控制电路的功率输出级。因此，梯度放大器必须具有功率大、开关时间短、输出电流精确和系统可靠等特点。梯度放大器的设计往往成为梯度系统的核心，除了具备良好的功率特性外，还要有良好的开关特性，才能满足梯度场快速变化的需要。
|
</p>
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<p class="content">
|
在梯度放大器工作过程中，为了使三个梯度线圈的工作互不影响，一般都安装三个相同的电流驱动放大器。它们在各自的梯度控制单元控制下分别输出系统所需的梯度电流。梯度场快速变化所产生的力使梯度线圈发生机械振动，其声音在扫描过程中清晰可闻。G<span
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class="sub">x</span>、G<span class="sub">y</span>和G<span
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class="sub">z</span>三组梯度线圈有各自独立的梯度控制单元和梯度放大器（图2-10）。</p>
|
<div class="qrbodyPic openImgBox">
|
<img src="../../assets/images/0032-02.jpg" style="width:80%" alt="" active="true" />
|
<p class="imgdescript" >图2-10 三组独立的梯度结构</p>
|
</div>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">4．梯度冷却系统</span> 梯度系统是大功率系统，为得到理想的磁场梯度，梯度线圈的电流往往超出100A。如此大的电流将在线圈中产生大量的焦耳热，如果不采取有效的冷却措施，梯度线圈就有可能被烧毁。常用的冷却方式有水冷和风冷两种，水冷是将梯度线圈经绝缘处理后浸于封闭的蒸馏水中散热，水再由冷水交换机将热量带出；风冷是直接将冷风吹在梯度线圈上。目前，高性能的梯度系统均采用水冷的方式。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">5．涡流及涡流补偿</span> 变化的磁场在其周围的导体内会产生感应电流，这种电流的流线在导体内自行闭合，称为涡电流（eddy
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currents），简称涡流。涡流的强度与磁场的变化率成正比，其影响程度与这些导体部件的几何配置和它们与梯度线圈的距离有关。涡流所消耗的能量最后均变为焦耳热，称为涡流损耗，一般系统都要设法减少这种损耗。涡流可引起MR影像伪影，并能引起MR频谱基线伪影和频谱失真。
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</p>
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</div>
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</div>
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014
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<!-- 第23页 -->
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第23页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<h3 class="thirdTitle">三、射频系统</h3>
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<p class="content">射频系统是磁共振成像系统实施射频激励并接收和处理射频脉冲（radio
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frequency，RF）信号的功能单元（图2-11）。射频系统不仅需要根据扫描序列的要求发射各种翻转角的射频脉冲，还要接收成像区域内发出的磁共振信号，因此射频系统分为发射单元和接收单元两部分。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0033-01.jpg" style="width:50%" alt="图2-11 射频系统的组成" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-11 射频系统的组成</p>
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</div>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">1．射频线圈</span> 既是发生磁共振的激励源，又是磁共振信号的探测器。射频线圈中用于建立射频场的称为发射线圈，用于检测磁共振信号的称为接收线圈。无论是发射线圈还是接收线圈，处理的都是基本同频率的射频信号，因而，发射线圈和接收线圈统称为射频线圈。
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</p>
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<p class="content">
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（1）按照线圈功能分类：射频线圈分为发射/接收线圈和接收线圈。在进行MRI检查过程中，同一射频线圈可以在序列周期内不同的时间，分别实施发射和接收两种功能，形成既能发射又能接收的两用线圈，如常用的正交体线圈及正交头线圈，这类线圈在实际工作时需要使用电子线路在发射和接收之间快速切换。
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</p>
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<div class="txtSurroundRight">
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<div class="qrbodyPic">
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<img class="openImgBox" src="../../assets/images/0033-02.jpg" style="width:150px" alt="图2-12 头线圈" active="true"/>
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<p class="imgdescript" >图4-1-1 口腔X线机</p>
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</div>
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<p class="content">
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（2）按照线圈成像范围分类：射频线圈分为全容积线圈、部分容积线圈及表面线圈。①全容积线圈：指能整个包容成像部位的柱形线圈，如体线圈和头线圈（图2-1-1）。X线机头设有窗口，窗口装有铝滤过板，吸收软射线，窗口外装有含防护物质的遮线筒，限制不必要的射线散射。X线机头两侧设有正负数码标记，进行不同部位的口腔X线投照时，可以根据解剖结构和检查需求，调整机头的倾斜角度。支臂是连接X线机头与主体结构的关键部件，由弹簧和杠杆组成，有数个可活动的关节，它能够依据患者的口腔解剖特征和具体的检查需求，灵活地变换机头的位置与角度。控制面板用于调节X线管电压、电流和曝光时间等，并设有开关按键和曝光按键。其容量小，结构简单，操作灵活，可用于投照口内和口外X线片。
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</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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015
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<!-- 第24页 -->
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第24页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<span>
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<p class="content">
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（3）按照极化方式分类：射频线圈分为线性极化、圆形极化及相控阵线圈。①线性极化线圈：只有一个绕组，射频场只在一个方向上。②圆形极化线圈：有两对相互垂直的绕组，两组绕组同时接收一个MR信号，所以，这种线圈的信噪比有所提高，该线圈又称为正交线圈。③相控阵线圈：是目前较先进的一种线圈，是由多个线性极化或圆形极化的小线圈组成的线圈阵列，每个小线圈都有各自的接收通道及放大器，可以进行大范围成像，提高信噪比，阵列线圈中每个线圈都可以同时采集信号，每个小线圈也可单独或任意组合使用。目前，较先进的相控阵线圈是由128个线圈单元组成的全景式相控阵线圈。
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</p>
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</span>
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<p class="content">（4）按照主磁场方向：分为射频场B<span class="sub">1</span>和主磁场B<span
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class="sub">0</span>，二者方向相互垂直。由于主磁场B<span
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class="sub">0</span>有纵向磁场（超导型磁体）和横向磁场（开放式永磁体）之分，射频场B<span
|
class="sub">1</span>的方向也要随之而变。体现在体线圈设计上就是采用不同的绕组结构。在横向磁场的磁体中，一般采用螺线管线圈，这时B<span
|
class="sub">1</span>的方向将与人体轴线一致。在纵向磁场的磁体中，均采用鞍形线圈，它所产生的射频场垂直于被检体轴线。螺线管线圈的灵敏度和B<span
|
class="sub">1</span>场均匀性均优于鞍形线圈，前者的灵敏度是后者的2～3倍。但是，由于螺线管线圈对来自被检体的噪声也同样敏感，其信噪比并不比鞍形线圈高。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">2．射频脉冲发射单元</span> 射频脉冲发射单元的功能是在射频控制器的作用下，提供扫描序列所需的各种射频脉冲，即能够产生任意角度的射频脉冲。发射单元主要由射频振荡器、频率合成器、波形调制器、滤波放大器、阻抗匹配网络及发射线圈等组成（图2-13）。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0034-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-13 射频脉冲发射单元" active="true" />
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<p class="imgdescript" >图2-13 射频脉冲发射单元</p>
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</div>
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<p class="content">
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由射频振荡器产生的电磁波首先被送入频率合成器，射频脉冲的频率在此得到校正，使之完全符合相应序列的需要。然后，标准频率的射频脉冲进入波形调制器，波形调制器的作用是产生需要的波形。在这一过程中，射频脉冲要经过多级放大，使其幅度得以提高。射频脉冲发射单元的最后一级为脉冲功率放大器，它输出一定发射功率的射频波。这一射频脉冲要通过一个阻抗匹配网络进入发射线圈。阻抗匹配网络在这里起缓冲器和开关的作用。由于有些线圈（如体线圈和头线圈）既是发射线圈又是接收线圈，必须通过阻抗匹配网络进行转换。射频发射时，它建立的信号通路阻抗非常小，使线圈成为发射线圈；射频接收阶段，它建立的信号通路阻抗非常大，使线圈成为接收线圈。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">3．射频脉冲信号接收单元</span> 射频脉冲信号接收单元的功能是接收人体产生的磁共振信号，并经适当放大处理后供数据采集单元使用。它是由接收线圈、前置放大器、混频器、中频放大器、相敏检波器及低通滤波器等组成（图2-14）。①接收线圈：用于接收人体被检部位产生的MR信号，与发射线圈的结构非常相似，接收线圈的特性直接决定着图像质量的好坏，因此一个优良的接收线圈在MR成像中至关重要。②前置放大器：是射频脉冲信号接收单元的重要组成部分，前置放大器应尽量接近接收线圈，这样对MR信号有很高的放大倍数，又有很小的噪声，并且信号在电缆上的损失较小。③混
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</p>
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</div>
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</div>
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016
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<!-- 第25页 -->
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<!-- 第25页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content">
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频器：作用是将经过低噪声前置放大后的信号进行变频，将信号频谱移至中频上。④相敏检波器：作用是从来自中频滤波电路的中频信号中检测出低频MR信号，它输出两个相位差为90°的信号，这两个信号即为MR信号的实部和虚部。⑤低通滤波器：作用是将信号中除了所需的MR信号外的一些高频的干扰和噪声滤除。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0035-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-14 射频脉冲信号接收单元" active="true" />
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<p class="imgdescript-l" >图2-14 射频脉冲信号接收单元</p>
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</div>
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<h3 class="thirdTitle">四、信号采集和图像重建系统</h3>
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<p class="content">
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信号采集单元的核心是A/D转换器。转换速度和精度是A/D转换器的两个重要指标。A/D转换的过程可分为采样和量化两个步骤，这两个步骤的快慢都将影响A/D转换的速度。转换精度以输出二进制数据的位数来表示。A/D转换器进行磁共振信号的数字化，这些信号又经一定的数据接口送往接收缓冲器等待进一步处理（图2-15）。从射频系统的A/D转换器输出的MR信号数据不能直接用来进行图像重建，需进行一些简单的处理，包括传送驱动、数据的拼接和重建前的预处理等。通常把经过预处理的测量数据称为原始数据。原始数据经重建后便得到图像（显示）数据。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0035-02.jpg" style="width:80%" alt="图2-15 信号采集系统构成框图" active="true" />
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<p class="imgdescript-l" >图2-15 信号采集系统构成框图</p>
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</div>
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<p class="content">
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图像重建是对数据的高速数学运算，由于数据量及运算量很大，需在专用的图像处理计算机（图像处理器）中进行。目前图像处理器均采用图像阵列处理器，图像阵列处理器一般由数据接收单元、高速缓冲存储器、数据预处理单元、算术和逻辑运算部件、控制部件、直接存储器存储通道及傅立叶变换器组成。在高速图像处理器中，每秒可重建几千幅图像。
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</p>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-right">
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017
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第26页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<h3 class="thirdTitle">五、主计算机和图像显示系统</h3>
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<p class="content">
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在MRI系统中，计算机（包括微处理器）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。计算机系统作为MRI设备的指令和控制中心，具有数据采集、处理、存储、恢复及显示等功能，还能进行扫描序列参数的设定及提供MRI设备各单元的状态诊断数据。
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</p>
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<p class="content">
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主计算机又称为主控计算机或中央计算机，其功能主要是控制用户与磁共振各子系统之间的通信，并通过运行扫描软件来满足用户的所有应用要求。主计算机应有扫描控制、患者数据管理、归档图像、评价图像及机器维护或自检等功能。在MRI扫描过程中，用户进行的活动主要有患者登记、扫描方案制订、图像调度（显示及输出）及扫描中断等。这些任务都是通过主计算机的控制界面（键盘、鼠标器）来完成。
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</p>
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<p class="content">
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主计算机系统由主机、磁盘存储器、光盘存储器、控制台、主图像显示器（主诊断台）、辅图像显示器（辅诊断台）、图像硬拷贝输出设备（多幅相机或激光相机）、网络适配器及谱仪系统的接口部件等组成。主图像显示器通常是控制台的一部分，用于监视扫描和机器的运行状况。
|
</p>
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<p class="content">
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在主计算机上运行的软件可分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是指用于计算机自身的管理、维护、控制和运行，以及计算机程序的翻译、装载和维护的程序组。系统软件又可分为操作系统、语言处理系统和常用例行服务程序等三个模块。其中操作系统是系统软件的核心。目前Windows和LINUX是MRI系统主计算机的主流操作系统。在MRI主计算机系统中运行的应用软件通常包括患者信息管理、图像管理、图像处理、扫描及扫描控制、系统维护、网络管理和主控程序等模块（图2-16）。
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</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0036-01.jpg" style="width:45%" alt="图2-16 计算机与其他设备的关系" active="true" />
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<p class="imgdescript-l" style="color: #00adee">图2-16 计算机与其他设备的关系</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-left">
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018
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</div>
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</div>
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<!-- 第27页 -->
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第28页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<h2 class="secondTitle">第二节 磁共振成像设备的性能与参数</h2>
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<h3 class="thirdTitle">一、磁体系统</h3>
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<p class="content">磁体系统的性能指标有主磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、磁体有效孔径及高斯线范围等。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">1．主磁场强度</span> 在其他条件不变的情况下，信噪比主要依赖磁场强度与采样体素，磁场强度越高，信噪比越大，成像质量越高，但人体对射频能量的吸收增加，对人体产生不良影响。同时，增加主磁场强度将使设备成本急剧增加。目前美国食品药品监督管理局规定，可应用于临床的MRI设备最大场强为7.0T。
|
</p>
|
<p class="content">
|
主磁场的场强可采用高斯（G）或特斯拉（T）来表示，特斯拉是法定单位。距离5安培（A）电流通过的直导线1cm处检测到的磁场强度被定义为1G，特斯拉与高斯的换算关系为：1T=10000G。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">2．磁场均匀性</span> 磁共振成像需要均匀度很高的磁场，在成像区域范围内的磁场均匀度是决定影像空间分辨力和信噪比的基本因素，它决定系统最小可用的梯度强度。
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</p>
|
<p class="content">
|
磁共振技术对主磁场均匀度的要求很高，原因在于：①高均匀度的场强有助于提高图像信噪比。②场强均匀是保证磁共振信号空间定位准确性的前提。③场强均匀可减少伪影（特别是磁化率伪影）。④高均匀度磁场有利于进行大视野扫描，如肩关节等偏中心部位的MRI检查。⑤只有高均匀度磁场才能充分利用脂肪饱和技术进行脂肪抑制扫描。⑥只有高均匀度磁场，MRS才能有效区分不同代谢产物。
|
</p>
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<p class="content">磁场均匀性的测量方法通常有点对点法（peak to peak，P-P）、平方根法（root mean square，RMS）、容积平方根法（volume
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root mean square，Vrms）。</p>
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<p class="content">通常取与磁体同心的球形空间作为磁场均匀性测量的容积范围，用球体容积的直径（diameter of spherical
|
volume，DSV）表示该容积范围的大小，DSV常用10cm、20cm、30cm、40cm、45cm和50cm为直径的球体。在MRI系统中，均匀性是以主磁场的百万分之几（parts
|
of per
|
million，ppm）为单位定量表示。在所取测量DSV大小相同的前提下，ppm值越小表明磁场均匀性越好，且DSV越大，磁场均匀性越低，图像质量越差。磁场均匀性由磁体本身的设计和具体外部环境决定。目前1.5T以上的超导主磁体，其主磁场的均匀度一般都可以达到10cm
|
DSV（≤0.001ppm）、20cmDSV（≤0.02ppm）、30cmDSV（≤0.1ppm）、40cmDSV（≤0.2ppm）、50cmDSV（≤1.5ppm）或以上。</p>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">3．磁场稳定性</span> 是衡量磁场强度随时间漂移程度的指标，它与磁体类型和设计质量有关，受磁体附近铁磁性物质、环境温度、磁体电源稳定性、匀场电源漂移等因素的影响，稳定性下降，意味着单位时间内磁场的变化率增高，在一定程度上亦会影响图像质量。
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</p>
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<p class="content">
|
磁场的稳定性可以分为时间稳定性和热稳定性两种。时间稳定性指磁场随时间而变化的程度；热稳定性指磁场随温度而变化的程度。永磁型磁体和常导型磁体的热稳定性比较差，因而对环境温度的恒定能力要求很高。超导型磁体的时间稳定性和热稳定性较好，这也是目前超导型磁体应用广泛的一个重要指标。通常要求磁场稳定性≤0.1ppm/h。
|
</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">4．磁体有效孔径</span> 磁体的有效孔径指梯度线圈、匀场线圈、射频体线圈和内护板等均安装完毕后柱形空间的有效内径，超导型磁体基本是空洞式，分为大孔径和常规孔径两种，大孔径通常孔径≥70cm，常规孔径通常孔径≥60cm。
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</p>
|
</div>
|
</div>
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<div class="page-bottom-right">
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019
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</div>
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</div>
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</div>
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<!-- 第28页 -->
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<div class="page-header-left">
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<div class="header-txt">
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MRI检查技术
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第29页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content">
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磁共振系统磁体腔一般设计为圆桶状，供患者静躺，磁体腔四周是密封的，以便磁体腔四周线圈形成环状结构。孔径过小容易使患者产生压抑感，孔径大可使患者感到舒适。然而，增加磁体的孔径在一定程度上比提高磁场强度更难。近年来出现了开放式磁体，这种磁体的优点是患者位于半敞开的检查床上，不会产生通常MRI被检者常有的恐惧心理，易为儿童或焦躁型患者所接受，还能进行介入治疗。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">5．高斯线范围</span> 磁体的边缘场指延伸到磁体外部向各个方向散布的杂散磁场，边缘场延伸的空间范围与磁场强度和磁体结构有关。随着空间点与磁体距离的增大，边缘场的场强逐渐降低（与距离的立方成反比）。边缘场是以磁体原点为中心向周围空间发散的，具有一定的对称性。常用等高斯线图来形象地表示边缘场的分布，即由一簇接近于椭圆的同心闭环曲线表示的杂散磁场分布图（图2-17），图中每一椭圆上的点都有相同的场强（用高斯表示），故称为等高斯线。由于不同场强磁体的杂散磁场强弱不同，对应的等高斯线也就不同，一般用5G（0.5mT）线作为标准。边缘场可能对在它范围内的电子仪器产生干扰，这些电子仪器也通过边缘场对内部磁场的均匀性产生破坏作用。因此，要求边缘场越小越好。通常采用磁屏蔽的方法减小边缘场。
|
</p>
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<div class="qrbodyPic openImgBox">
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<img src="../../assets/images/0038-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-17 磁体边缘场的分布（5G）" active="true" />
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<p class="imgdescript-l" style="color: #00adee">图2-17 磁体边缘场的分布（5G）</p>
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</div>
|
<p class="content">除了上面所提到的磁体性能指标外，磁体重量、磁体长度、制冷剂（液氦）的挥发率和磁体低温容器（杜瓦）的容积等因素也是超导型磁体的重要指标。</p>
|
<h3 class="thirdTitle">二、梯度磁场系统</h3>
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<p class="content">梯度磁场简称为梯度场。梯度磁场的性能通常有梯度强度、最大梯度切换率、梯度爬升时间、梯度线性、梯度有效容积及梯度工作周期等。</p>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">1．梯度强度</span> 梯度强度是指梯度变化时可以达到的最大值，单位为mT/m。在梯度线圈一定时，梯度强度由梯度电流所决定，而梯度电流又受梯度放大器的功率限制。梯度强度越高，扫描层面越薄，体素越小，图像的空间分辨力越高。有效梯度两端的磁场强度差值除以梯度磁场施加方向上有效梯度的范围（长度）即表示梯度强度，即：
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</p>
|
</div>
|
</div>
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<div class="page-bottom-left">
|
020
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</div>
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</div>
|
</div>
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<!-- 第29页 -->
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<div class="page-box" page="31">
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<div v-if="showPageList.indexOf(31) > -1">
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<div class="page-header-right">
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
|
<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
|
</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第30页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
|
<p class="center">梯度强度（mT/m）=有效梯度两端的磁场强度差值（mT）÷有效梯度长度（m）</p>
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<p class="content">目前，新型MRI系统的梯度强度达到30～45mT/m。</p>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">2．最大梯度切换率和梯度爬升时间</span> 最大梯度切换率和梯度爬升时间是梯度系统的两个重要指标，它们从不同角度反映梯度磁场达到某一预定值的速度。梯度爬升时间指梯度由零上升到最大梯度强度或由最大梯度强度降至零所用时间，单位为毫秒（ms）。梯度强度爬升越快，扫描速度越快。最大梯度切换率指单位时间及单位长度内的梯度强度变化量，常用梯度强度（通常以mT/m为单位）除以爬升时间（以毫秒为单位），单位为mT/m/ms或T/m/s。梯度切换率越高，梯度强度爬升越快，可提高扫描速度，从而实现快速或超快速成像。最大有效梯度切换率通常指单轴（x、y或z轴）最大值，最大有效梯度切换率为三轴单独切换率平方根。近年来，30mT/m以上的梯度切换率可达100～200mT/（m·ms<span
|
class="super">-1</span>）。梯度的变化（图2-18），梯度的有效部分是中心的矩形，梯度的腰部表示梯度线圈通电后爬升至预定值所需要的时间，则：</p>
|
<p class="center">梯度切换率（mT/m/ms）=梯度强度（mT/m）÷梯度爬升时间（ms）</p>
|
<div class="qrbodyPic openImgBox">
|
<img src="../../assets/images/0039-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-18 梯度脉冲的梯度变化" active="true" />
|
<p class="imgdescript">图2-18 梯度脉冲的梯度变化</p>
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</div>
|
<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">3．梯度线性</span> 梯度线性是衡量梯度平稳性的指标。线性越好，梯度磁场越精确，图像的质量就越好。非线性度随与磁场中心距离增加而增加。因此，如果梯度线性度不佳，图像的边缘可能产生空间和强度的畸变。一般来说，梯度非线性度（最大FOV情况下）≤2%。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">4．梯度有效容积</span> 又称均匀容积，是梯度线圈所包容的、梯度能够满足一定线性要求的空间区域。这一区域一般位于磁体中心，并与主磁场的有效容积同心。对于梯度线圈，其有效容积只能达到总容积的60%左右。梯度线圈的均匀容积越大，则在x、y、z三轴方向上不失真成像区的视野范围就越大。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">5．梯度工作周期</span> 即在一个成像周期时间（TR）内梯度工作时间所占的百分比。梯度工作周期与成像层数有关，在多层成像中，成像层面越多则梯度工作周期百分比越高。
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</p>
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<p class="content">
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梯度系统性能高低直接决定着MRI设备的扫描速度、影像的几何保真度及空间分辨力等。另外，其性能还同扫描脉冲序列中梯度脉冲波形的设计有关，即一些复杂序列的实现也取决于梯度。</p>
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<h3 class="thirdTitle">三、射频系统</h3>
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<p class="content">射频系统的核心是射频线圈，射频线圈的主要指标有信噪比、灵敏度、射频场均匀性、线圈品质因数、填充因子及线圈的有效范围等。提高信噪比是设计线圈的最主要目的。
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</p>
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</div>
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</div>
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021
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</div>
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<!-- 第30页 -->
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MRI检查技术
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<!-- 第31页内容 -->
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<div class="vertical-middle">
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">1．射频线圈信噪比</span> 射频线圈的信噪比与成像部位的体积、进动角频率的平方成正比，与线圈半径成反比，还和线圈几何形状有关。线圈的信噪比越高，越有利于提高影像分辨力和系统成像速度。目前很多高场强磁共振经常要做的一项检查就是定期检测（一般为半年）射频线圈的信噪比。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">2．线圈的灵敏度</span> 指接收线圈对输入信号的响应程度。灵敏度越高，可检测越微弱的信号，但同时噪声水平也会增加。</p>
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<p class="content"><span class="bold">3．射频场均匀性</span> 指发射B<span
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class="sub">1</span>场或接收磁共振信号的均匀性，它与线圈的几何形状密切相关，螺线管线圈及其他柱形线圈提供的均匀性最好，表面线圈的均匀性最差。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">4．线圈品质因数（Q）</span> 指线圈谐振电路的特性阻抗与回路电阻的比值，它与线圈的带宽Δω及共振频率ω<span
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class="sub">0</span>之间的关系是：ω<span class="sub">0</span>=ΔωQ。</p>
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<p class="content"><span class="bold">5．填充因子</span> 又称填充因数，是样品体积与线圈容积之比，它与线圈的信噪比成正比。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">6．线圈的有效范围</span> 指激励电磁场可以到达的空间范围，它取决于线圈的几何形状。线圈的有效范围越大，成像视野（field
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of
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view，FOV）越大，其信噪比越低。</p>
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<p class="content">射频线圈应该根据不同的应用，综合考虑以上性能指标的合理设计。</p>
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<h2 class="secondTitle">第三节 磁共振成像设备的保障体系</h2>
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<p class="content">MRI系统正常工作，除了构成MRI设备的必要部件外，还必须装备一些的保障设备，如磁屏蔽、射频屏蔽、水冷系统、空调系统、电源系统等外围设备。</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、磁屏蔽</h3>
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<p class="content">
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磁屏蔽是用高饱和度的铁磁性材料或通电线圈来包容特定容积内的磁力线。磁场屏蔽效果的评价标准一般使用5G，即0.5mT磁力线的分布范围来表示。它不仅可防止外部铁磁性物质影响磁体内部磁场的均匀性，也可大大削减磁屏蔽外部杂散磁场的空间分布范围（图2-19）。
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</p>
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<img src="../../assets/images/0040-01.jpg" style="width:50%" alt="图2-19 磁屏蔽的原理" active="true" />
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<p class="imgdescript">图2-19 磁屏蔽的原理</p>
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</div>
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<p class="content">
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MRI系统的磁屏蔽可分为有源屏蔽和无源屏蔽两种。①有源屏蔽：是由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽。与工作线圈（内线圈）相比，屏蔽线圈可称为外线圈。这种磁体的内线圈中通以正向电流，以产生所需的工作磁场，外线圈中则通以反向电流，以产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场，从而达到屏蔽的目的。②无源屏蔽：是采用铁磁性屏蔽体直接达到屏蔽的目的，因不使用电流而得名。无源磁屏蔽根据屏蔽范围，分为房屋屏蔽、定向屏蔽和自屏蔽。
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</p>
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022
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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<!-- 第32页内容 -->
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<h3 class="thirdTitle">二、射频屏蔽</h3>
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<p class="content">
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由发射单元与接收单元组成的射频系统是MRI系统的重要组成部分。由于发射单元发射RF脉冲时功率高达数千瓦，工作时产生的RF脉冲极易干扰邻近的无线电设备。此外，人体磁共振信号较微弱，接收单元线圈接收的共振信号容易受到干扰而淹没。因此，MRI的磁体间需要安装有效的射频屏蔽。
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</p>
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<p class="content">
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常见的射频屏蔽系统采用铜板或不锈钢板制作，并镶嵌于磁体室的四壁、天花板及地板内，构成一个完整的、密封的射频屏蔽体。而且六个面之间的接缝采用全部叠压，并采用氩弧焊、无磁螺钉等工艺连接，地板内的射频屏蔽还需进行防潮、防腐和绝缘处理，所有屏蔽件均不可采用铁磁性材料制作。
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</p>
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<p class="content">
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关门后磁体室门和墙壁间的屏蔽层要密切贴合，观察窗的玻璃间一般改用铜丝网屏蔽体。进出磁体室的电源线、信号线等均应通过滤波板，有效抑制射频干扰。所有进出磁体间的空调送风管、回风口和氦气回收管等穿过射频屏蔽时，必须通过相应的波导管。此外，整个屏蔽体须通过一点单独接地。屏蔽工程完成后，应按国家标准进行屏蔽检测，特别是门、观察窗、波导管、滤波器和失超管周围。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">三、水冷系统</h3>
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<p class="content">
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液氦作为制冷剂在超导MRI系统中得到了广泛应用。但由于液氦的价格昂贵，使超导MRI系统的运行费用大大增加。因此，降低磁体的液氦消耗量一直是MRI磁体制造商追逐的目标之一。目前，除了在磁体制造方面采用高性能的保温材料和保温技术之外，还广泛采用磁体冷却系统来减少液氦的蒸发，磁体冷却系统通常由磁体中的液氮及液氦冷屏、冷头、氦压缩机（冷头压缩机）和水冷机系统组成（图2-20）。
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</p>
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<img src="../../assets/images/0041-01.jpg" style="width:80%" alt="图2-20 水冷系统" active="true" />
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<p class="imgdescript">图2-20 水冷系统</p>
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</div>
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<p class="content">氦压缩机采用水冷却方式，它的散热器被冷水管包绕，产生的热量最终由循环冷水带走，冷水由系统中的水冷机提供。</p>
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MRI检查技术
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<!-- 第32页内容 -->
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<h3 class="thirdTitle">四、其他保证系统</h3>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">1．空调系统</span> MRI系统各电子柜、图像处理器、控制计算机、氦压缩机和电源等设备工作时都会产生一定热量，使室温升高，影响系统的可靠性。因此，它必须有空调系统作保障。MRI系统对环境的要求一般为室温21±3℃、相对湿度50%～65%。由于现在的精密空调都可进行温度和湿度的双重控制，经过适当的设置很容易满足MRI系统的要求。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold" style="color: #00adee">2．电源系统</span> 不间断电源（uninterruptible power
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system，UPS）是一种位于市电和用户负载之间的、可连续高质量供电的新型电源设备。有了UPS，即使市电不正常或发生中断，它也能向负载提供符合要求的交流电，从而保证一些重要设备的不间断工作。除了对市电的处理环节外，UPS中还包括一个或多个贮能环节和能量变换装置，用于保证持续供电。
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</p>
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<p class="content">
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计算机等高级电子系统的电源中都装有欠压保护电路，当电网欠压或突然中断后，其滤波电容的能量一般可维持10毫秒左右的时间。如果UPS能在此时间间隔内接续供电，就不影响负载的正常工作。这一时间称为UPS的过渡时间，是UPS的重要指标之一。目前，UPS的过渡时间已能减少到10毫秒以下，许多UPS的过渡时间甚至接近于零。显然，过渡时间越短，断电时对设备的影响就越小。
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</p>
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<p class="content">UPS的功率由MRI系统的总功耗（包括氦压缩机）选定，并注意留有30%左右的余量，以便给工程技术人员进行断电后的应急处理留出足够时间。</p>
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<h2 class="secondTitle" style="margin-top: 30px;">第四节 磁共振成像设备的管理</h2>
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<p class="content">
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磁共振成像设备是一种分辨力高、图像质量好，但又十分昂贵的大型精密医学影像诊疗设备。磁共振成像设备的安全监测与日常维护是磁共振成像系统正常运行的重要保障，也是对工作人员和被检者的健康及安全的保障。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、磁共振成像设备的安全监测</h3>
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<p class="content">为了保证MRI系统的安全运行，安全监测是必不可少的。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">1．警示标识</span> MRI的建筑物周围及各通道口都应设置明显的警示标识，防止装有体内植入物的患者误入5高斯线内。体内具有铁磁性植入物的被检者不能接受MRI检查。
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</p>
|
<p class="content"><span class="bold" style="color: #00adee">2．金属探测器</span> 在磁体室入口处要安装可调阈值的金属探测器，以免铁磁性物体被带入室内。</p>
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<p class="content"><span class="bold"
|
style="color: #00adee">3．氧浓度监测器及应急排气机</span> 磁体制冷剂挥发后将产生大量氮气和氦气，使得磁体室内的氧含量大幅下降。因此，有必要在磁体室内安装氧浓度监测器，且当氧浓度降至18%（人体所需的最低限氧浓度）以下时，它应能自动启动应急排气机排气。当给磁体补充液氦时，有可能使氧含量过低，更要适时排气。
|
</p>
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">4．断电报警装置</span> 市电停止后，该装置应立即触发报警，提示工程人员进行断电后应急处理。断电报警装置的电源可由UPS提供。
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</p>
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</div>
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</div>
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<span class="header-title">第二章 核磁共振成像设备简介</span>
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<img class="header-img" src="../../assets/images/pageHeader.png" alt="" />
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</div>
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<!-- 第33页内容 -->
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<p class="content"><span class="bold"
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style="color: #00adee">5．紧急停电开关</span> 在磁体室、控制室和设备室墙壁的明显部位都应安装系统紧急断电开关，以便在被检者或设备安全受到威胁时可迅速切断电源。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 30px;">二、磁共振成像设备的日常维护</h3>
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<p class="content">磁共振成像设备根据类型和场强不同，价格差异较大，总体来说属于大型、贵重医疗设备。因此，它的日常维护和保养工作非常重要，其内容主要如下。</p>
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<p class="content">1．扫描期间保持恒温、恒湿，换新风装置工作正常。</p>
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<p class="content">2．定期检查校准射频管工作特性曲线，确保射频管工作在最佳状态。</p>
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<p class="content">3．定期检查校准磁体匀场，保证图像质量优质。</p>
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<p class="content">4．常导型磁体供电电源应确保稳压、稳流、通风散热情况良好；超导型磁体应每日记录液氦消耗量。工作中每日均需确认保证液氦液面计工作正常。</p>
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<p class="content">
|
5．定期检查梯度水冷机和冷头、水冷机。定期补充循环水量，确保冷水温度、压力、流量符合工作要求。水冷系统的冷却水要定期更换，以免蒸发器里水垢过多或是堵塞水路中过滤装置影响制冷效果。为防止因短时间停电而造成水冷系统无法自行启动，应当装置断电报警，一旦停电及时通知维护人员。经常观察记录水冷系统操作面板及各压力表上的数据，知道正常工作状态下的各个数值，保证出现故障现象时有参考。定期对室外机进行检查，保证室外机周围及上面无杂草、杂物。定期冲洗室外机散热片，尤其是夏天，保证水冷系统的正常散热。
|
</p>
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<p class="content">6．日常工作中，应避免磁体内遗留金属物品，定期清理磁体扫描孔，清除杂物。</p>
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<p class="content">7．在更换各种检查线圈时，应注意拆卸、搬运动作一定要轻柔，应定期清洁线圈连接插头、插座。</p>
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<p class="content">8．首次安装时使用过的磁体吊装金属支架、轮式运输支架及配套螺栓等物品一定要妥善保管储存，以备更新换装设备时使用。</p>
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<p class="content">9．每天必须有专人负责检查记录液氦水平、冷头和水冷机运行状况、每天开机后执行质量保证（quality assurance，QA）和质量控制（quality
|
control，QC）程序并记录结果。</p>
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<p class="content">10．液氦水平面降至55%～60%前就提前安排补充事宜。防止因致液氦缺货、制冷系统突然故障而导致制冷剂过度挥发。</p>
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<div class="knowledgeExpansion" style="width: 100%;">
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<img class="knowledgeExpansion-img" src="../../assets/images/knowledgeExpansion.png"
|
alt="" />
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<p class="center"><span class="bold">磁共振发展史上的关键人物及其贡献</span></p>
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<p class="quotation">伊西多·艾萨克·拉比：1930年，发现了磁共振现象，为这一领域的研究奠定了基础。</p>
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<p class="quotation">珀塞尔和布洛赫：1946年，在磁共振现象的研究中作出了重要贡献，并因此获得了诺贝尔物理学奖。</p>
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<p class="quotation">保罗·劳特伯：1972年，首次制作了以水为样本的二维图像，展示了磁共振的可能性。</p>
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<p class="quotation">
|
雷蒙德·达马迪安（R.Damadian）：1971年，利用磁共振谱仪对鼠的正常组织与癌变组织进行了研究，发现了正常组织与癌变组织中水质子的T<span
|
class="sub">1</span>值有明显的不同。</p>
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</div>
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</div>
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025
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MRI检查技术
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<!-- 第34页内容 -->
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<div class="bodyPic"><img src="../../assets/images/0044-01.jpg" style="width:80%" alt=""
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active="true" />
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</div>
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<p class="right-info">（周锐志 于汉奎）</p>
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026
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