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放射医学技术医学影像设备知识磁共振MR成像设备

一、MRI设备的分类和发展

（一）MRI设备的分类

1．按磁体类型分类可分为永磁型MRI设备、常导型MRI

设备、超导型MRI设备、以及混合型MRI设备。

2．按磁体产生静磁场的磁场强度大小分类可分为低场

（0.1～0.5T）MRI设备、中场（0.6～1T）MRI设备、高场（1.5～

2T）MRI设备、以及超高场（3T及以上）MRI设备。

（二）MRI设备的发展

主磁体的发展趋势是低磁场强度的开放和高磁场强度的性能

改善。低磁场强度永磁开放型MRI设备的磁场强度已达0.4T，其

结构为单柱型或双柱非对称型。开放式MRI设备的优点是可消除

病人的幽闭恐惧症。超导型MRI设备的磁场强度已由传统的1.5T

发展到3～4T，并有发展到7～8T的趋势。超导型MRI设备的液

氦消耗量已大幅度下降。随着材料科学的进一步发展，将来可能

出现高温超导磁体。

二、MRI设备的构成及其功能

MRI设备由磁体系统、梯度系统、射频系统、信号采集和图

像重建系统、主控计算机系统及辅助保障系统构成。

（一）磁体系统

磁体的基本功能是为MRI设备提供满足特定要求的静磁场。

磁体系统除了磁体之外，还包括匀场线圈、梯度线圈及射频发射

和接收体线圈（又称为内置体线圈）等组件。

1．永磁型磁体永磁型磁体的磁性材料主要有铝镍钴、铁氧

体和稀土钴三种类型。其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，又要使其

磁场均匀性尽可能高。永磁体的磁场强度一般不超过0.45T。

永磁型磁体对温度变化非常敏感，这使其磁场稳定性变差。因

此，需要恒温恒湿空调系统将磁体间内的温度或磁体本身的温度

变化严格控制在±1℃之内。永磁型MRI设备以其优异的开放性

能、低造价、低运行成本、整机故障率低、磁场发散少、对周围

环境影响小、检查舒适等特点，应用于磁共振介入治疗和磁共振

导引的介入手术中。

2．常导型磁体常导型磁体是用线圈中的恒定电流来产生

MRI设备中的静磁场，其磁场强度与导体中的电流强度、导线形

状和磁介质性质有关。常导型磁体实际上是某种类型的空芯电磁

铁，其线圈通常用铜线绕成。由于铜有一定的电阻率，故又将由

这种线圈制成的磁体称为阻抗型磁体。

常导型磁体的功耗较大，同时产生大量的热量。线圈供电电源

的波动将会直接影响磁场的稳定，因而高质量的大功率恒流电源

是常导型MRI设备整机系统的关键部件。

3．超导型磁体有一些的金属，当将其置于接近绝对零度（零

下273.2摄氏度，标为0K）的超低温时，其电阻为零，即处于超

导状态，这些具有超导性的物质可称为超导体。以超导体为线圈

材料制造的磁体称为超导型磁体。

（1）超导磁体的构成：超导磁体主要由超导螺线管线圈（简

称超导线圈）、高真空超低温杜瓦容器、及其附属部件构成。

（2）超导环境的建立：磁体超导环境的建立需要经历下述三

个步骤。

1）抽真空：环形真空绝热层是超导磁体的重要保冷屏障，其

真空绝热、保冷性能主要决定于它的真空度。

2）磁体预冷：磁体预冷是指用致冷剂将杜瓦容器（磁体）内

的温度分别降至其工作温度4.2K（-268.8℃，与室温相差近

300℃）的过程。

3）灌满液氦：磁体预冷到4.2K后，液氦气化减弱，液氦开

始驻留在磁体内部，直至将磁体灌满，一般可罐充到满容量的

95％左右。在4.2K这一临界温度下，超导线圈将实现从正常态至

超导态的转变，超导环境从而建立起来。

（3）励磁：励磁又叫充磁，是指超导磁体系统在磁体励磁电

源的控制下逐渐给超导线圈施加电流，建立预定静磁场的过程。

励磁一旦成功，超导磁体就将在不消耗能量的情况下，提供强大

的、高度稳定的匀强磁场。

（4）失超（quench）：在励磁或工作过程中，一旦超导体因

某种原因突然失去超导特性而进入正常态，即失超。引起失超的

因素很多：如磁体结构和线圈组份、超导材料性能不稳定、磁体

超低温环境被破坏以及人为因素等。

失超会将电磁能量转换为热能，引起液氦气化，喷射而出。

（5）失超的预防保护措施