醫(yī)用MRI儀通常由主磁體,、梯度線圈,、射頻線圈、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備等五部分構(gòu)成,。

主磁體

主磁體是MRI儀最基本的構(gòu)件,，是產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方式可將主磁體分為永磁型和電磁型,。永磁型主磁體實(shí)際上就是大塊磁鐵,，磁場(chǎng)持續(xù)存在，目前絕大多數(shù)低場(chǎng)強(qiáng)開放式MRI儀采用永磁型主磁體,。電磁型主磁體是利用導(dǎo)線繞成的線圈,，通電后即產(chǎn)生磁場(chǎng)，根據(jù)導(dǎo)線材料不同又可將電磁型主磁體分為常導(dǎo)磁體和超導(dǎo)磁體,。常導(dǎo)磁體的線圈導(dǎo)線采用普通導(dǎo)電性材料,，需要持續(xù)通電，目前已經(jīng)逐漸淘汰,；超導(dǎo)磁體的線圈導(dǎo)線采用超導(dǎo)材料制成,，置于液氦的超低溫環(huán)境中，導(dǎo)線內(nèi)的電阻抗幾乎消失,，一旦通電后在無(wú)需繼續(xù)供電情況下導(dǎo)線內(nèi)的電流一直存在,，并產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。目前中高場(chǎng)強(qiáng)的MRI儀均采用超導(dǎo)磁體,。主磁體最重要的技術(shù)指標(biāo)包括場(chǎng)強(qiáng),、梯度切換率、磁場(chǎng)均勻度及主磁體的長(zhǎng)度,。

主磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)可采用高斯（Gauss,，G）或特斯拉（Tesla，T）來(lái)表示,，特斯拉是目前磁場(chǎng)強(qiáng)度的法定單位,。距離5安培電流通過(guò)的直導(dǎo)線25px處檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度被定義為1高斯。特斯拉與高斯的換算關(guān)系為：1 T = 10,000G,。在過(guò)去的30年中,，臨床應(yīng)用型MRI儀場(chǎng)強(qiáng)已由0.2 T以下提高到3.0 T以上，目前一般把0.5 T以下的MRI儀稱為低場(chǎng)機(jī),，1.5 T到3.0T之間的稱為高場(chǎng)機(jī),。

高場(chǎng)強(qiáng)MRI儀的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：（1）主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)高提高質(zhì)子的磁化率，增加圖像的信噪比,；（2）在保證信噪比的前提下,，可縮短MRI信號(hào)采集時(shí)間,；（3）增加化學(xué)位移使磁共振頻譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）對(duì)代謝產(chǎn)物的分辨力得到提高,；（4）增加化學(xué)位移使脂肪飽和技術(shù)更加容易實(shí)現(xiàn),；（5）磁敏感效應(yīng)增強(qiáng)，從而增加血氧飽和度依賴（BOLD）效應(yīng),，使腦功能成像的信號(hào)變化更為明顯,。

當(dāng)然MRI儀場(chǎng)強(qiáng)增高也帶來(lái)以下問(wèn)題：（1）設(shè)備生產(chǎn)成本增加，價(jià)格提高,。（2）噪音增加,，雖然采用靜音技術(shù)降低噪音，但是進(jìn)一步增加了成本,。（3）因?yàn)樯漕l特殊吸收率（specific absorption ratio,，SAR）與主磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的平方成正比，高場(chǎng)強(qiáng)下射頻脈沖的能量在人體內(nèi)累積明顯增大,，SAR值問(wèn)題在大于3.0 T的超高場(chǎng)強(qiáng)機(jī)上表現(xiàn)得尤為突出,。（4）各種偽影增加，運(yùn)動(dòng)偽影,、化學(xué)位移偽影及磁化率偽影等在3.0 T超高場(chǎng)機(jī)上更為明顯,。但隨著科技的不斷進(jìn)步，3.0 T的MRI儀在成像技術(shù)上得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,，逐漸成為臨床應(yīng)用和研究的主力機(jī)型。

MRI對(duì)主磁場(chǎng)均勻度的要求很高,，原因在于：（1）高均勻度的磁場(chǎng)有助于提高圖像清晰度,，（2）磁場(chǎng)均勻是保證MR信號(hào)空間定位準(zhǔn)確性的前提，（3）場(chǎng)強(qiáng)均勻可減少偽影（特別是磁化率偽影）,，（4）高度均勻度磁場(chǎng)有利于進(jìn)行大視野掃描,，尤其肩關(guān)節(jié)等偏中心部位的MRI檢查，（5）只有高度均勻度磁場(chǎng)才能充分利用脂肪飽和技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制掃描,，（6）高度均勻度磁場(chǎng)才能有效區(qū)分MRS的不同代謝產(chǎn)物?，F(xiàn)代MRI儀的主動(dòng)及被動(dòng)勻場(chǎng)技術(shù)進(jìn)步很快，使磁場(chǎng)均勻度有了很大提高,。

為保證主磁場(chǎng)均勻度,，以往MRI儀多采用2m以上的長(zhǎng)磁體，近幾年各廠家也都推出磁體長(zhǎng)度為1.4m～1.7m的短磁體,，使病人更為舒適,，但磁場(chǎng)均勻性和成像視野能力需要得到保障。

梯度線圈

梯度線圈是MRI儀最重要的硬件之一,，主要作用有：（1）進(jìn)行MRI信號(hào)的空間定位編碼,；（2）產(chǎn)生MR回波（梯度回波）,；（3）施加擴(kuò)散加權(quán)梯度場(chǎng)；（4）進(jìn)行流動(dòng)補(bǔ)償,；（5）進(jìn)行流動(dòng)液體的流速相位編碼,。梯度線圈由X、Y,、Z軸三個(gè)線圈構(gòu)成（在MR成像技術(shù)中,，把主磁場(chǎng)方向定義為Z軸方向，與Z軸方向垂直的平面為XY平面）,。梯度線圈是特殊繞制的線圈,，以Z軸線圈為例，通電后線圈頭側(cè)部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)方向一致,，因此磁場(chǎng)相互疊加,，而線圈足側(cè)部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)方向相反，因此磁場(chǎng)相減,，從而形成沿著主磁場(chǎng)長(zhǎng)軸（或稱人體長(zhǎng)軸）,，頭側(cè)高足側(cè)低的梯度場(chǎng)，梯度線圈的中心磁場(chǎng)強(qiáng)度保持不變,。X,、Y軸梯度場(chǎng)的產(chǎn)生機(jī)理與Z軸方向相同，只是方向不同而已,。梯度線圈的主要性能指標(biāo)包括梯度場(chǎng)強(qiáng)和切換率（slew rate）,。

梯度場(chǎng)強(qiáng)是指單位長(zhǎng)度內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度的差別，通常用每米長(zhǎng)度內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度差別的毫特斯拉量（mT/M）來(lái)表示,。圖1為梯度場(chǎng)強(qiáng)示意圖,，條狀虛線表示均勻的主磁場(chǎng)，斜線表示線性梯度場(chǎng),；兩條線相交處為梯度場(chǎng)中點(diǎn),，該點(diǎn)梯度場(chǎng)強(qiáng)為零，不引起主磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化,；虛線下方的斜線部分表示反向梯度場(chǎng),，造成主磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性降低；虛線上方的斜線部分為正向梯度場(chǎng),，造成主磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性增高,。有效梯度場(chǎng)兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值除以梯度場(chǎng)施加方向上有效梯度場(chǎng)的范圍（長(zhǎng)度）即表示梯度場(chǎng)強(qiáng)，即：

梯度場(chǎng)強(qiáng)（mT/M）＝梯度場(chǎng)兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值/梯度場(chǎng)的長(zhǎng)度

切換率（slewrate）是指單位時(shí)間及單位長(zhǎng)度內(nèi)的梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度變化量,，常用每秒每米長(zhǎng)度內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的毫特斯拉量（mT/M.S）來(lái)表示,，切換率越高表明梯度磁場(chǎng)變化越快，也即梯度線圈通電后梯度磁場(chǎng)達(dá)到預(yù)設(shè)值所需要時(shí)間（爬升時(shí)間）越短,。圖2為梯度場(chǎng)切換率示意圖,。梯度場(chǎng)的變化可用梯形來(lái)表示,，梯形中只有中間的矩形部分才是有效的，矩形部分表示梯度場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值并持續(xù)存在,，梯形的左腰表示梯度線圈通電后梯度場(chǎng)強(qiáng)逐漸增高,、直至預(yù)定值，用t表示梯度場(chǎng)增高到預(yù)定值所需的時(shí)間,，則梯度場(chǎng)的

切換率＝梯度場(chǎng)預(yù)定強(qiáng)度/t

實(shí)際上就是梯形左腰的斜率,。斜率越大，即切換率越高,，梯度場(chǎng)爬升越快,，所需的爬升時(shí)間越短。

梯度線圈性能的提高對(duì)于MR超快速成像至關(guān)重要,，可以說(shuō)沒(méi)有梯度線圈的進(jìn)步就不可能有超快速序列,。SS-FSE、Fast-GRE及EPI等超快速序列以及水分子擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)梯度場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)及切換率都有很高的要求,，高梯度場(chǎng)及高切換率不僅可以縮短回波間隙加快信號(hào)采集速度,，還有利于提高圖像的SNR，因而近幾年快速或超快速成像技術(shù)的發(fā)展可以說(shuō)是直接得益于梯度線圈性能的改進(jìn)?，F(xiàn)代新型MRI儀的常規(guī)梯度線圈場(chǎng)強(qiáng)已達(dá)30-50mT/m以上,，切換率超過(guò)120-200 mT/m·s。

需要指出的是由于梯度磁場(chǎng)的劇烈變化會(huì)對(duì)人體造成一定的影響,，特別是引起周圍神經(jīng)刺激,，因此梯度磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和切換率不是越高越好，是有一定限制的,。

射頻線圈

射頻線圈也是MRI儀的關(guān)鍵部件,，射頻線圈有發(fā)射線圈和接收線圈之分。發(fā)射線圈發(fā)射射頻脈沖（無(wú)線電波）激發(fā)人體內(nèi)的質(zhì)子發(fā)生共振,，就如同電臺(tái)的發(fā)射天線,；接收線圈接收人體內(nèi)發(fā)出的MR信號(hào)（也是一種無(wú)線電波）,，就如同收音機(jī)的天線,。有的線圈可同時(shí)作為發(fā)射線圈和接受線圈，如裝在掃描架內(nèi)的體線圈和頭顱正交線圈,。大部分表面線圈只能作為接受線圈,，而由體線圈來(lái)承擔(dān)發(fā)射線圈的功能。

MR成像對(duì)射頻線圈也有很高的要求,，發(fā)射線圈應(yīng)盡可能均勻地發(fā)射射頻脈沖,，激發(fā)感興趣容積內(nèi)的質(zhì)子。發(fā)射線圈所發(fā)射的射頻脈沖的能量與其強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān),，現(xiàn)代新型的發(fā)射線圈由高功率射頻放大器供能,，所發(fā)射的射頻脈沖強(qiáng)度增大,，因而所需要的持續(xù)時(shí)間縮短，加快了MRI的采集速度,。

與MR圖像信噪比密切相關(guān)的是接收線圈,，接收線圈離檢查部位越近，所接收到的信號(hào)越強(qiáng),，線圈內(nèi)體積越小,，所接收到的噪聲越低，因而各產(chǎn)家開發(fā)了多種適用于各檢查部位的專用表面線圈,，如心臟線圈,、肩關(guān)節(jié)線圈、直腸內(nèi)線圈,、脊柱線圈等,。

近年來(lái)出現(xiàn)的表面相控陣線圈（phased array coils）是脈沖線圈技術(shù)的一大飛躍。一個(gè)相控陣線圈由多個(gè)子線圈單元（element）構(gòu)成,，同時(shí)需要有多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道（channel）與之匹配,。目前臨床上推出最新型的相控陣線圈的子單元和與之匹配的數(shù)據(jù)采集通道為8個(gè)以上。利用相控陣線圈可明顯提高M(jìn)R圖像的信噪比,，有助于改善薄層掃描,、高分辨掃描及低場(chǎng)機(jī)的圖像質(zhì)量。利用相控陣線圈與平行采集技術(shù)相配合,，可以進(jìn)一步提高M(jìn)RI的信號(hào)采集速度,。同時(shí)，相控陣線圈在臨床上的應(yīng)用,，也要考慮到單個(gè)成像視野線圈數(shù)量,、通道數(shù)量、信號(hào)傳輸通道的類型,、線圈覆蓋范圍和穿透力,、以及相關(guān)配合應(yīng)用的成像技術(shù)等等。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)屬于MRI儀的大腦,，控制著MRI儀的脈沖激發(fā),、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算和圖像顯示等功能,。

其他輔助設(shè)備

除了上述重要硬件設(shè)備外,，MRI儀還需要一些輔助設(shè)施方能完成病人的MRI檢查，例如：檢查床,、液氦及水冷卻系統(tǒng),、空調(diào)、膠片處理系統(tǒng)等。

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