一、概述 1.磁共振成像设备：在我国卫生行政部门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它主要有磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理等系统，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，今天小编就来说说关于磁共振成像系统组成?下面更多详细答案一起来看看吧!
磁共振成像系统组成
一、概述
1.磁共振成像设备：在我国卫生行政部门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。它主要有磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理等系统，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。
2.磁体系统的组成：除了磁体外，还包括匀场线圈、梯度线圈、射频发射和接收线圈。
3.磁体的主要性能指标：磁场强度、均匀度、稳定性及主磁体的长度和有效孔径直接关系整个系统的信噪比和成像质量。目前临床上MR设备的主磁场强度大多为0.15～3.0T；ppm是衡量磁体均匀度的参数，该值越小表明磁场均匀度越好；对于磁体有效孔径来说应足够容纳被检者人体为宜，一般至少要达到60cm，孔径大些可以减少“幽闭恐惧症”发生，然而增加磁体孔径在一定程度上比提高场强度更难；在磁场强度一定的前提下，5高斯线边缘空间范围越小说明磁体的自屏蔽性能越好，一般尽可能局限在磁体间内。
4.匀场线圈提高磁场均匀性：梯度线圈解决被检者的空间分辨率、空间定位、层面选择等成像；射频发射和接收体线圈用于发射射频脉冲以激发产生MR信号，同时负责接收MR信号。对于超导磁体还必须有高真空超低温杜瓦容器，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其各自的电源，而永磁体不需要磁体电源。
1.磁共振成像备主要由哪几部分构成
A.低温保障冷却系统
B.磁体系统
C.射频系统
D.梯度系统
E.计算机及图像处理系统
答案：BCDE
2.MR图像质量与以下哪些因素相关
A.主磁场范围
B.主磁场均匀性
C.主磁场强度
D.梯度线圈
E.射频接受线圈
答案：BCDE
3.组成磁体系统的组件包括以下哪几部分
A.匀场线圈
B.梯度线圈
C.射频发射线圈
D.脉冲发射线圈
E.接收体线圈
答案：A
二、磁体
MR设备磁体类型：永磁型、常导型、超导型、混合型MR设备。
按磁体产生静磁场强度大小分为：低场(0.1-0.5T)、中场(0.6～1T)、高场(1.5～2T)、超高场(3T)MRI设备。
1.永磁型磁体：主要有铝镍钻、铁氧体和稀土钻三种类型。永磁型磁体磁场强度衰减极慢，几乎永久不变，具有优异的开放性能，低造价且运行维护简单，无水电消耗，低运行成本，整机故障率低，磁场发散少，对周围环境影响小。但磁场强度较低，目前磁型磁体最大场强已达到0.5T，且磁体大、笨重，同时其磁场均匀度受环境影响大，需严格控制在±1℃之内，磁场稳定性较差。
2.常导型（阻抗型）磁体：优点是结构简单，重量较轻、制造安装容易，造价低廉，可随时建立或卸掉静磁场。但其磁场均匀性和稳定性较差，受室温影响大，开机后耗电量大（典型值80KW），并使磁体产生较多热量，必须使用大量循环水冷却维持其运行，故运行费用较高，且其磁场强度亦较低。另外，线圈供电电源的波动将会直接影响磁场的稳定。
3.1908年，荷兰实验物理学家昂内斯成功地液化了地球上最后一种“永久气体”——氦气，并且获得了接近绝对零度(-273℃，绝对温标为0K)的低温。1911年，昂内斯发现汞的电阻在4.2K左右的低温度时急剧下降，以至完全消失(即零电阻），1913年，他在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象。由于其“对低温下物质性质的研究，并使氢气液化”方面的成就，昂内斯获得1913年诺贝尔物理学奖。
超导型磁体其导线由超导材料制成并置于液氦中，在绝对4.2K的液氦中获得超低温环境，达到绝对零(-273.2℃)，此时线圈处于超导状态，没有电阻。当超导线圈在8K温度下其电阻等于零，液氮的沸点为77K。
前文连接：NO.11 超导及低温系统
4.超导环境的建立
(1)抽真空：真空度要达到10^-7～10^-6mbar，以保证超导磁体的真空绝热性能。
(2)磁体预冷：第一阶段将价格相对便宜的液氮直接导入磁体内冷至 77K（-196℃)；第二阶段再用价格相对昂贵的液氦不间断地导入磁体内，用液氦气化产生的压力将磁体内的液氮全“吹”干净，同时将体内温度从77K进一步预冷到液氦的沸点温度4.2K(-268.8℃）。
(3)灌满液氦：一般可灌满容量的95%左右，当液面下降到60%时要立即通知液氦供应商前来灌装，当达到30%仍未按规定补充则会导致失超。
5.励磁：又叫充磁，是指超导磁体系统在磁体电源的控制下逐渐给超导线圈施加电流，从而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、高度稳定的均匀磁场。典型的超导励磁电源为10V、4000A，要求优质的电流稳定度。
6.失超：即超导体变导体，温度急剧升高，液氦大量挥发，磁场强度迅速下降。
(1)失超的因素：磁体结构和线圈组分、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。特殊情况下，当线圈温度超过8K可能发生失超的危险，失超是被动的，后果严重。失超后不仅磁场消失，而且线圈失去超导性，会将电磁能量转换为热能。失超开始局部升温，破坏磁体超导螺线管线圈绕组的绝缘，又可能熔化超导体，并引起液氦急剧气化，严重时引发爆裂、磁体爆炸(每升液氦可气化为1.25m3氦气)。
(2)失超预防措施：首先通过传感器、探测器实时监控磁体状态，同时建立励磁时的失超保护电路，以及超导建立并运行后的失超保护等范措施。失超后需要重新抽真空、液氮预冷、灌注氦气、励磁等过程，重建超导环境，其直接经济损失达50~70万元人民币。
7.去磁：只是通过磁体特殊设计的超导线开关电路慢慢泄去其储存的巨大能量，使线圈电流逐渐减小为零，但线圈仍然浸泡在磁体杜瓦容器的液氦中。因此，仍处于超导态。去磁一般是需要将MRI设备移机、拆除或遇紧急情况时所主动做的工作。
1.按照磁体类型分类，MRI设备分为
A.永磁型MRI设备
B.常导型MRI设备
C.超导型MRI设备
D.混合型MR设备
E.永动型M设备
答案：BCDE
2.定期补充液氦的原因是
A.超导系统出现故障
B.使用回收系统
C.环境湿度升高
D.使用频繁
E.正常情况下蒸发泄漏
答案：E
三、磁屏蔽
采用足够厚度的铁像海绵样吸收磁力线，目前磁体均采用自屏蔽方式，简化了机房的磁屏蔽要求，它是最有效的磁场隔离措施。其评价标准般采用5高斯，即0.5TM磁力线的分布范围来表示。磁屏蔽分为：
1.有源屏蔽：由一个磁屏蔽线圈或线圈系统组成。它以产生的反向电流所形成的反向磁场抵消工作磁场的杂散磁场，为主动屏蔽。
2.无源屏蔽：采用铁磁性屏蔽体(类似硅钢片)。不需用电流。分为：
①房屋屏蔽：在磁体间六个面镶入4~8mm厚的磁屏蔽专用特制硅钢板，用材数量多、费用高。
②定向屏蔽：若余散磁场分布仅在某个方向超出规定限度(如5高斯磁力线空间分布范围超出了磁体间，可只在对应方向的墙中安装磁屏蔽，既达到屏效果，又节省费用。
③铁轭屏蔽：指直接在磁体外面周国安装铁轭(导磁材料)，作磁力线磁通的返回路径的屏蔽方法，也称自屏蔽。屏截效果理想，但屏蔽体重量多达数十吨。
1.关于磁屏蔽的做法，不正确的是
A.超导的有源屏蔽
B.在磁体周围包绕铁磁材料
C.在磁体外部使用载有反向电流的线圈绕组
D.房间的六面采用铁磁性材料建筑
E.房间的六个面焊接铜板
答案：E
2.下列不属于无源屏蔽的是
A.铁轭屏蔽
B.房屋屏蔽
C.定向屏蔽
D.磁屏蔽线圈
E.铅屏蔽
答案：D
四、匀场及匀场线圈
为进一步补偿磁场的非均匀性需要进行匀场( shimming)，匀场分被动(无源)和主动(有源)两种。
1.被动匀场：是在磁体孔洞内壁上贴补一定形状和尺寸的专用小铁片(又称为匀场片)用以提高磁场均匀性的方法。这种方法在匀场过程中使用的是无源器件，因而也称为匀场片。
2.主动匀场：又称有源匀场，是指利用匀场线圈通以电流，产生小磁场，改善静磁场的不均匀性。匀场线圈一般位于磁体中心，梯度线圈之外，多由铌钛(N)合金制成。匀场线圈分为超导型和常导型。超导型匀场线圈与主磁场线圈置于同一低温容器中，其电流高度稳定且不消耗电能，属于高品质匀场手段。常导型匀场线圈使用广泛，但要消耗能量，其匀场效果受匀场电源质量的限制。
五、梯度磁场
梯度磁场性能指标：有效容积、线性、梯度场强度、梯度切换率、梯度场上升时间等，其中梯度场强度和梯度场切换率是梯度性能的指标。
梯度场切换率是指单位时间及单位长度内的梯度磁场强度变化量，常用每毫秒每米长度内梯度磁场强度变化的毫特斯拉量mT/(m·ms)表示。切换率越高表明梯度磁场变化越快，也即梯度线圈通电接通电流后梯度磁场达到预设值所需时间(梯度上升时间也称梯度爬升时间)越短。
1.梯度线圈性能的评价指标中最重要的两个是
A.有效容积
B.线性
C.梯度场强度
D.梯度场切换率
E梯度场上升时间
答案：CD
六、射频系统
1.射频系统
主要由射频脉冲发射单元和射频脉冲接收单元两部分组成，其中包括射频发射器、射频功率放大器、射频发射线圈、射频接收线圈及低噪声射频信号放大器。射
频系统的作用是发射射频脉冲，使磁化的质子吸收能量产生共振，并接收质子在弛豫过程中释放的能量，而产生MR信号。
(1)射频发射器：由射频控制器、射频脉冲序列发生器、射频脉冲生成器，射频振荡器、射频合成器、滤波放大器、波形调制器，射频脉冲功率放大器、发射终端匹配电路及射频发射线圈等功能组件构成。
(2)射频脉冲接收单元：由射频接收线圈、A/D转换器、信号接收(前置放大器、混频器、中频放大器)、信号处理(相敏检波器、低通滤波器)、射频接收控制器等部分组成。
2.射频线圈的种类
(1)按功能：分为发射/接收两用线圈及接收线圈，具有体线圈模式、头线圈模式。
(2)按适用范围：分为全容积线圈、部分容积线圈，表面线圈、体腔内线圈、相控阵线圈。
(3)按极化方式：分为线(性)极化和圆(形)极化线圈。
(4)按主磁场方向：分为螺线管线圈和鞍形线圈。
(5)按绕组形式：分为亥姆霍兹线圈、螺线管线圈、四线结构线圈(鞍形线圈、交叉椭圆线圈等)、STR(管状谐振器)线圈和鸟笼式线圈。
3.射屏屏蔽：MRI扫描仪使用的射频脉冲对邻近的精密仪器产生干扰，同时人体磁共振信号非常微弱，易于受到外界射频信号如电视广播信号、无线电及各种噪音等的干扰。因此，必须安装射频屏蔽，以避免互相干扰。射频屏蔽由铜铝合金或不锈钢制成，并密封安装于扫描室墙壁、天花板及地板，窗口用铜网，拉门接缝贴合紧密，整个屏蔽间与建筑物绝缘，只通过一根电阻符合要求的导线接地。MRI设备磁体间的射频屏蔽对射频波的衰减要求在90~100dB以上。
1.射频脉冲系统不包括
A.发射器
B.低噪声信号放大器
C.功率放大器
D.微波放大器
E.接收线圈
答案：D
,
