MRI设备
磁共振成像( magnetic resonance Imaging,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，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。
MRI设备主要由磁体系统、梯度磁场系统、射频系统、计算机及图像处理等系统构成。
一、磁体系统
磁体( magnet)是磁共振成像系统的核心设备，是产生静磁场的重要装置。它的性能指标包括磁场的强度、磁强的均匀度、磁体的稳定性、扫描孔径等。
按照所用磁体的不同，MR机可分为常导型、永磁型、超导型和混合型。前两者磁场稳定性差；超导型磁场稳定而均匀，不受外界温度的影响，场强高，可调节。目前中高场强的MRI均采用超导型磁体。
静磁场由磁体产生，又称主磁场。静磁场的强度决定了磁共振系统的性能，主磁场的场强采用高斯(Gauss，G)或特斯拉(Tesla,T)表示，特斯拉是目前磁场强度的国际单位。特斯拉与高斯的换算关系为：1T=10000G。
超导型磁体( super conducting magnet)是由电流通过超导体导线产生磁场，与常导型磁体的主要差别在于其导线由超导材料制成并将其置于液氮之中。超导体线圈的工作温度在绝对温标4.2K的液氮中获得的超低温环境，达到绝对零度(-273℃)，此时线圈处于超导状态，没有电阻。当超导线圈在8K温度下其电阻即等于零，液氮的沸点为77K。
磁场的强度是评价磁体性能最重要的指标。高场强MR机的优势为：①具有高质子磁化率和图像信噪比；②在保证足够信噪比的前提下，可缩短MRI信号的采集时间；③磁共振频谱(MRS)对代谢产物的分辨能力提高；④更容易实现脂肪饱和技术；⑤增强磁敏感效应，使基于血氧饱和度水平依赖(BOLD)效应增加，脑功能成像的信号变化更加明显。
劣势为：①设备成本增加，价格提高；②噪声水平增加；③因为射频的特殊吸收率(SAR)与主磁场场强的平方成正比，高场强下射频脉冲的能量在人体内累积明显增大；④运动、化学位移和磁化率伪影更为明显。
磁场均匀度( magnetic field homogeneity)是指特定容积内磁场的同一性，指在成像范围内两点之间磁感应强度的最大偏差(△B)与静磁场(B0)的比值，用ppm表示。ppm值越小，磁场均匀度越好。
MR对主磁场的均匀度要求很高，在成像范围内的磁场均匀度决定图像的空间分辨力和信噪比。主要原因为：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MRI信号空间定位准确性的前提；③场强均匀可减少伪影(尤其是磁化率伪影)；④高均匀度磁场有利于进行大视野扫描；⑤只有在高均匀度磁场的条件下，才能充分利用脂肪饱和技术进行脂肪抑制扫描；⑥只有高均匀度磁场才能有效区分MRS的不同代谢产物。
磁体稳定性( magnet stability)是衡量磁场漂移的指标。磁体稳定性下降，使单位时间内磁场变化率升高。磁共振成像时，序列周期内磁场的强度变化影响重复测量回波信号，导致图像失真，信噪比(SNR)降低。
扫描孔径是指实际扫描的有效孔径，是磁体孔径安装均匀场线圈、梯度线圈、射频线圈和护板后的实际孔径。全身多功能MRI一般在65cm左右。
二、梯度系统
梯度系统由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器、梯度冷却装置等构成。梯度线圈安装于主磁体内。
梯度系统的主要作用：①进行MR信号的空间定位编码；②产生MR回波；③施加扩散加权梯度场；④进行流动补偿；⑤进行流动液体的流速相位编码等
梯度线圈由X、Y、Z轴三个线圈构成，梯度场的方向按三个基本轴线X、Y、Z轴方向设计，这三个方向的梯度场的联合使用可获得任意斜面的MR图像。Z向梯度线圈(Gz)为环形线圈，X向和Y向梯度线圈(Gx和Cy)为鞍形线圈。
梯度线圈的主要性能指标包括梯度场强和切换率。梯度场强是指单位长度内磁场强度的差别，通常用每米长度内磁场强度差别的毫特斯拉量(mT/m)来表示。梯度场强(mT/m)=梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度。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、每米长度内磁场强度变化的毫特斯拉量[mT(m·ms)]来表示。切换率越高，表明梯度磁场变化越快，即梯度线圈通电后梯度磁场达到预设值所需时间(爬升时间)越短。梯度场的变化可用梯形来表示。梯度线圈性能的提高对于MR超快速成像至关重要，但梯度磁场的剧烈变化会对人体造成一定的影响，尤其是可引起周围神经刺激，故梯度磁场场强和切换率不是越高越好。现代新型1.5TMR仪的常规梯度线圈场强已达到25mT/m以上，切换率达120m/(m·ms)以上；高配置者场强超过60mT/m,切换率达200mT/(mms)。
三、射频系统
射频系统由射频发生器、射频放大器和射频线圈等构成。射频系统的作用：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，从而产生MR信号。
射频线圈( RF coil或 RF resonator)既是1H、31P、3He、23Na、13C等发生磁共振的激励源、又是磁共振信号的探测器。
按功能分类，射频线圈可分为发射线圈和接收线圈。发射线圈发射射频脉冲激发人体内的质子发生共振；接收线圈接收人体发出的MR信号。MR成像对射频线圈要求很高，现代新型射频系统功能提高，所发射的射频脉冲强度增大，使发射的持续时间缩短，加快了MR信号的采集速度。接收线圈与MRI图像信噪比(SNR)密切相关，其距离检查部位越近，接收到的信号越强；线圈内体积越小，所接收的噪声就越低。
按适用范围分类，又可分为容积线圈、表面线圈、体(腔)内线圈、相控阵线圈。
表面相控阵线圈是线圈技术的一大飞跃。相控阵线圈由多个子线圈单元构成，同时与多个数据采集通道相匹配，目前多在8个以上。相控阵线圈可明显提高MRI的信噪比(SNR)，有助于提高薄层、高分辨扫描及低场机的图像质量。
容积线圈( volume coil)是指能包容或包裹某一成像部位的线圈，激励与接收较大容积内的组织信号。容积线圈有三种形状，即螺旋线形、鞍形和鸟笼形。常用的RF体部线圈和头部线圈都是容积线圈。
表面线圈( surface coil)是一种贴近检查部位的线圈，其敏感度高于容积线圈。高信噪比是这类线圈的最大特点。表面线圈的射频场不均匀，主要用于检测小范围的、靠近线圈的磁共振信号，主要用于脊柱、关节等部位的MRI检查。
腔内线圈( intracavitary coil)，又称体内线圈，是置入人体内，对某一器官或组织近距离、高分辨率成像的表面线圈。常用者为直肠内线圈，可对直肠、前列腺和子宫进行MRI检查。
四、计算机及图像处理系统
计算机系统属于MRI设备的大脑，控制着MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能。辅助设施还包括检查床、液氮及水冷却系统、空调、图像存储和打印机等设备。计算机要求大容量、大内存、有快速的运算能力及良好的软件支持。MR系统中多采用小型化、高性能的计算机。
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