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MRI技术——磁体与系统（上）

3.1引言磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）

技术是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场发生共

振，而产生影像的成像技术。MRI是随着计算机技术的飞速

发展以及在X线CT的临床应用基础上发展起来的一种新型

医学数字成像技术。由于它既能显示形态学结构，又能显示

原子核水平上的生化信息，还能显示某些器官的功能状况，

以及无辐射等诸多优点，已越来越广泛地应用于临床各系统

的检查诊疗中。随着MRI技术的不断改进，其功能日趋完善，

应用范围不断拓宽，是当今医学影像学领域发展最快、最具

潜力的一种成像技术。

磁共振成像设备（简称为“MRI设备”）在我国卫生部被列

为乙类大型医用影像设备，医院需要特别申请配置许可证。

MRI设备在临床上的应用日益广泛，在各系统疾病的诊断中

扮演着越来越重要的角色，对于疾病的诊断有不可替代的作

用。该设备的配置集中体现着医院临床诊疗、以及科研工作

的水平。

磁共振成像设备（简称MRI设备）主要由以下四部分构成：

磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理等

系统组成，各系统间相互连接，由计算机控制、协调。对于

超导MRI设备，低温保障冷却系统也是其重要组成部分。实

际的磁共振成像系统为了加快图像处理速度，一般都配备专

用的图像处理阵列单元；为了实施特殊成像（如心脏门控、

脑功能研究等），还要有对生理信号（心电、脉搏、（无创、

有创）血压、血氧饱和度、氧分压、二氧化碳分压等）进行

采集、处理、分析的单元。为了实现实时脑功能成像，需要

配置特殊的高性能计算机柜，射频脉冲实时跟踪，试验刺激

的产生、传输（可通过波导孔）及控制，数据的全自动后处

理系统等。图像的硬拷贝输出设备（如激光相机）、软拷贝

输出设备（如CD±R/RW、DVD±R/RW、MOD等光盘驱动

器）也是必备的。

3.2磁体系统磁体系统是MRI设备产生成像所必需的静磁场

（staticmagneticfield）的关键部件。磁体的主要性能指标是

其产生的磁场强度、均匀度、稳定性及孔径大小等，这些性

能指标直接关系到整个系统的信噪比和成像质量。几乎所有

的厂家都在努力追求能够制造出高质量、尽可能高的磁场强

度、优良的磁场均匀度、稳定可靠、尽可能大的开放孔径、

以及尽可能短的磁体。3.2.1磁体系统的组成磁体系统的基本

功能是为MRI设备提供满足特定要求的静磁场，除了磁体之

外，还包括匀场线圈、梯度线圈、以及射频发射和接收体线

圈（又称为内置体线圈，Build-inBodyCoil）等组件。上述

三个线圈依次套叠在磁体内腔中，使磁体孔径进一步变小。

匀场线圈可进一步提高磁场的均匀性；梯度线圈解决被检测

体的空间分辨率、空间定位、层面选择等成像问题；射频发

射和接收体线圈用于发射射频脉冲以激发被检测体产生MR

信号，同时负责接收MR信号。对于超导磁体还必须拥有高

真空、超低温的杜瓦容器，以维持超导线圈的超低温环境。

与磁体、匀场线圈和梯度线圈相连接的是它们各自的电源，

即磁体电源、匀场电源及梯度电源（永磁体不需磁体电源）。

上述三种电源在控制单元的作用下提供高质量的电流，以保

证整个系统磁场的均匀和稳定。

3.2.2磁体的性能指标磁体系统对于MRI设备的重要性不亚

于鱼对水的依赖性，由磁体系统产生、均匀稳定的静磁场是

磁共振成像的“基石”，“基石”的性能决定着MRI设备“大

厦”的品质。

3.2.2.1主磁场强度MRI设备的磁体在其扫描检查孔径内、Z

轴（沿磁体孔洞方向）一定长度范围内（1.5T超导MRI设

备通常≤50厘米）产生磁场强度（即主磁场强度）均匀分布

的静磁场，即主磁场B0。增加主磁场强度，可提高图像的信

噪比（SNR）。MRI图像质量与主磁场强度、主磁场均匀性、

梯度线圈、射频接收线圈等诸多因素相关。

目前应用于临床的MRI设备主磁场强度大多为0.15~3.0T

（特斯拉，tesla，为磁场强度单位，1特斯拉=10000高斯），

磁场强度越高，组织的磁化强度越高，产生的磁共振信号强

度越强。在一定范围内，磁场强度越高，影像的信噪比越大，

信噪比近似与磁场强度成线性关系。但高场强也有一些不利

因素，例如在高场强中化学位移伪影较明显，对运动较敏感

而更易产生伪影。

主磁场强度的