磁共振成像设备-1

医学影像设备学l概概述述l主磁体系主磁体系统统l梯度磁梯度磁场场系系统统l射射频场频场系系统统l计计算机算机图图像重建像重建与与控制系控制系统统一、磁共振成像的发展简史一、磁共振成像的发展简史 磁共振成像（磁共振成像（Magnetic Resonance Magnetic Resonance Imaging, MRIImaging, MRI）是随着计算机网络技术、电子是随着计算机网络技术、电子技术、低温超导技术、系统科学技术、磁体制技术、低温超导技术、系统科学技术、磁体制造技术及图像处理技术迅速发展起来的医学诊造技术及图像处理技术迅速发展起来的医学诊断技术，它既可提供形态学结构信息，又可提断技术，它既可提供形态学结构信息，又可提供生物化学及代谢信息，在当今医学诊断技术供生物化学及代谢信息，在当今医学诊断技术中占有绝对优势。中占有绝对优势。l1946年，发现磁共振现象。（年，发现磁共振现象。（Bloch水比水比Purcell石蜡石蜡,晚半个月）晚半个月）,1952年获诺贝尔物理年获诺贝尔物理学奖学奖;l1967年年,约翰斯等成功检测出动物体内分布的氢、约翰斯等成功检测出动物体内分布的氢、磷和氮的磷和氮的MR信号。信号。1970年年Damadian发现正常发现正常组织与肿瘤组织的组织与肿瘤组织的MR信号明显不同信号明显不同,并于并于1971年在年在杂志上发表文章。杂志上发表文章。1972年年Lauterbur指出用指出用MR信号可重建成像，提出信号可重建成像，提出MR空间编码技术。空间编码技术。l1977年年7月月3日日Damadian与他的实验小组用经历与他的实验小组用经历了了7年时间设计制造出的第一台全身磁共振成像年时间设计制造出的第一台全身磁共振成像系统。系统。1978年年5月月8日英国诺丁汉大学和阿伯丁日英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的物理学家取得人体头部磁共振成像大学的物理学家取得人体头部磁共振成像l1973年至年至1977年是磁共振波谱技术与成像理论年是磁共振波谱技术与成像理论相结合的时期，这期间产生了多种成像方法和相结合的时期，这期间产生了多种成像方法和理论，并进行了一系列人体成像的基础医学研理论，并进行了一系列人体成像的基础医学研究和技术准备工作。究和技术准备工作。l80年代年代MR成像进入临床应用。成像进入临床应用。1930s，爱西多，爱西多.艾沙克艾沙克.拉比（拉比（Isidor Isaac Rabi）应用锂电子）应用锂电子束通过磁场，然后用无线电波轰击该电子束从而发展了分子束通过磁场，然后用无线电波轰击该电子束从而发展了分子束磁共振，束磁共振，1940s，各自独立证实了被称为，各自独立证实了被称为“浓缩物体中核磁共振浓缩物体中核磁共振NMR的现象的现象”，1952年获诺贝尔物理学奖年获诺贝尔物理学奖“以表彰他们以表彰他们对于核磁精密测量新方法的发展及有关的发现对于核磁精密测量新方法的发展及有关的发现”尼克拉斯尼克拉斯.布劳姆伯格、罗伯特布劳姆伯格、罗伯特.庞德和爱德华庞德和爱德华.迈尔斯迈尔斯.珀塞尔珀塞尔发展了磁驰豫作用的偶发展了磁驰豫作用的偶-偶极理论，这揭示了在生物体内产生偶极理论，这揭示了在生物体内产生对比的机制，从而使对比剂的合理设计成为可能。对比的机制，从而使对比剂的合理设计成为可能。引导磁共振成像发展的大事件引导磁共振成像发展的大事件1950s，欧文，欧文.汉姆发现了用于核磁共振测量的汉姆发现了用于核磁共振测量的自旋回波现象自旋回波现象1960s，理查德，理查德.R.恩斯特和威斯顿恩斯特和威斯顿.A.爱德森证爱德森证明了脉冲明了脉冲NMR信号的傅立叶分析法能提供比连信号的傅立叶分析法能提供比连续电波续电波NMR方法有所提高的敏感度和灵活度。方法有所提高的敏感度和灵活度。 引导磁共振成像发展的大事件引导磁共振成像发展的大事件1970s爱伦爱伦.M.科马克和哥德弗雷科马克和哥德弗雷.N.享斯菲氽德应用了从投射到享斯菲氽德应用了从投射到重建的方法重建的方法此几乎是目前每个复杂成像系统的基础，促进此几乎是目前每个复杂成像系统的基础，促进了了CT扫描仪的发展。扫描仪的发展。保罗保罗.C. 劳特布尔将梯度概念想结合，进而获得了第一幅劳特布尔将梯度概念想结合，进而获得了第一幅MRI图像。图像。彼得彼得.曼斯菲尔德应用磁场梯度获得了樟脑分层的曼斯菲尔德应用磁场梯度获得了樟脑分层的1D投射，平投射，平面回波成像概念提供了从单次激发中获得完整的面回波成像概念提供了从单次激发中获得完整的2D图像。首图像。首创了层面选择激发技术，和同事们一起公开发表了人体的首个创了层面选择激发技术，和同事们一起公开发表了人体的首个MRI图像。图像。 1980s库尔特库尔特.维特里希发现了在血红蛋白中选取的氨基酸信号维特里希发现了在血红蛋白中选取的氨基酸信号的脱氧化效应，随后建立了测定蛋白质和其它大分子的方法。的脱氧化效应，随后建立了测定蛋白质和其它大分子的方法。引导磁共振成像发展的大事件引导磁共振成像发展的大事件1.多参数成像，可提供组织脏器的解剖结构及多参数成像，可提供组织脏器的解剖结构及丰富的生理、生化信息丰富的生理、生化信息 2.可进行任意方位断面成像可进行任意方位断面成像 3.软组织分辨力高软组织分辨力高4.多种特殊成像多种特殊成像:MRCP、MRU、MRA5. 无电离辐射的安全检查无电离辐射的安全检查 6.与与CT相比，磁共振检查无骨性伪影。相比，磁共振检查无骨性伪影。二、磁共振成像的特点二、磁共振成像的特点1.MRI各种参数的解剖学结构图像用以区别不同器官各种参数的解剖学结构图像用以区别不同器官可利用被检组织的物理和生物化学特性作组织特性评价可利用被检组织的物理和生物化学特性作组织特性评价通过流动效应来评价血流和脑脊液的流动通过流动效应来评价血流和脑脊液的流动2.MRS 利用化学位移对应的频谱分析揭示组织内生理、生化情利用化学位移对应的频谱分析揭示组织内生理、生化情况，是一种活体生化分析方法。况，是一种活体生化分析方法。3.介入磁共振介入磁共振实现精确定位及图像引导，达到某种诊断和治疗目的。实现精确定位及图像引导，达到某种诊断和治疗目的。三、磁共振成像的临床应用及局限性三、磁共振成像的临床应用及局限性1. 扫描时间较长、费用较高扫描时间较长、费用较高 2. MR信号易受多种因素的影响信号易受多种因素的影响 3. 对钙化灶不敏感对钙化灶不敏感4. 禁忌症多禁忌症多 金属异物、早孕者(三个月内)、不安静者（恐惧者、婴儿、高危病人）、高温潮湿环境下、高热或散热功能障碍者。磁共振成像的局限性磁共振成像的局限性四、磁共振成像设备的组成四、磁共振成像设备的组成根据成像的根据成像的范围范围来看，它可分为实验用来看，它可分为实验用MRIMRI、局部局部( (头、乳头、乳腺等腺等) )MRIMRI和全身和全身MRIMRI等三种。等三种。根据根据主磁场的产生方法主磁场的产生方法来分类，可有永磁型、常导来分类，可有永磁型、常导( (阻抗阻抗) )型、杂交型和超导型等四种。型、杂交型和超导型等四种。根据其根据其用途用途分为介入型和通用型两大类。分为介入型和通用型两大类。 无论哪一种无论哪一种MRIMRI系统，都可以看作信号系统，都可以看作信号( (包括产生、探测和包括产生、探测和编码编码) )和图像和图像( (包括数据采集、图像重建和显示包括数据采集、图像重建和显示) )两大功能模两大功能模块的有机组合。块的有机组合。磁体、梯度系统、射频系统、计算机和图像重建系统磁体、梯度系统、射频系统、计算机和图像重建系统是任何是任何MRIMRI系统不可缺少的部分。实用的成像系统要复杂得多。例如，系统不可缺少的部分。实用的成像系统要复杂得多。例如，为了加快图像的处理速度，系统中一般都有为了加快图像的处理速度，系统中一般都有专用的图像处理专用的图像处理单元单元；为了实施特殊成像；为了实施特殊成像( (如心脏门控如心脏门控) )，一般还有对有关，一般还有对有关生生理信号进行处理的单元理信号进行处理的单元。图像的硬拷贝输出设备图像的硬拷贝输出设备( (如激光相机如激光相机) )等也是必需的。等也是必需的。MRIMRI系统之所以庞大的另一个原因，就是除了系统之所以庞大的另一个原因，就是除了成像所需的设备外，还要有许多附属设备与之相配套。常用成像所需的设备外，还要有许多附属设备与之相配套。常用的这类设备有：的这类设备有：磁屏蔽体、射频屏蔽体、冷水机组、不间断磁屏蔽体、射频屏蔽体、冷水机组、不间断电源、空调以及超导磁体的低温保障设施等电源、空调以及超导磁体的低温保障设施等。作用：作用：主磁体产生高度均匀、稳定的静态磁场，主磁体产生高度均匀、稳定的静态磁场，使人体组织内的氢质子在磁场内形成磁矩，并使人体组织内的氢质子在磁场内形成磁矩，并以拉莫频率沿磁场方向进行自旋。以拉莫频率沿磁场方向进行自旋。分类：分类：永磁体、常导磁体及超导磁体。永磁体、常导磁体及超导磁体。 低场、中场、高场。低场、中场、高场。 1.1.主磁场强度主磁场强度 MRIMRI系统的主磁场系统的主磁场B B0 0又叫静磁场又叫静磁场( (static static magnetic field)magnetic field)。由于在一定范围内增加其强由于在一定范围内增加其强度，可使图像的信噪比度，可使图像的信噪比( (SNR)SNR)得以提高。提高场得以提高。提高场强的唯一途径就是采用超导磁体强的唯一途径就是采用超导磁体 。磁场强度的磁场强度的选择应综合考虑信噪比、生物的穿透力和人体选择应综合考虑信噪比、生物的穿透力和人体安全性三个方面。安全性三个方面。临床医学成像用：临床医学成像用：0.2T-3T0.2T-3T实验用：实验用：3T-12T3T-12Tu磁体造价增加磁体造价增加;u化学位移正比于磁场强度化学位移正比于磁场强度;uT1弛豫时间延长，在弛豫时间延长，在TR为定值时，信号强度降低为定值时，信号强度降低;u主磁场强度的提高拉莫频率提高，射频能量提高，主磁场强度的提高拉莫频率提高，射频能量提高，导致射频激发场的分布不均匀，信号衰减明显导致射频激发场的分布不均匀，信号衰减明显;u逸散磁场增大逸散磁场增大;u5高斯线的边界更远高斯线的边界更远,机房增大机房增大,建筑费用增加建筑费用增加.2.2.磁场均匀性磁场均匀性MRIMRI的磁体在其工作孔径内产生匀强磁场。的磁体在其工作孔径内产生匀强磁场。均匀性均匀性( (homogeneity)homogeneity)，是指在特定容积限度是指在特定容积限度内磁场的同一性，即穿过单位面积的磁力线是内磁场的同一性，即穿过单位面积的磁力线是否相同。这里的特定容积通常取一球形空间。否相同。这里的特定容积通常取一球形空间。在在MRIMRI系统中，均匀性是以主磁场的百万分之系统中，均匀性是以主磁场的百万分之一一1010-6-6(ppm)(ppm)作为一个偏差单位定量表示的。作为一个偏差单位定量表示的。磁场不均匀度（磁场不均匀度（10-6）= B/B0 10-6 ppm化学位移化学位移信号丢失信号丢失空间定位畸变空间定位畸变测量方法：测量方法：DSV:10cm、20cm、30cm、40cm、50cm平方根法：平方根法：RMS容积平方根法：容积平方根法：Vrms点对点法：点对点法：P-P 磁场的稳定性可以分为时间稳定性和热稳定性两种磁场的稳定性可以分为时间稳定性和热稳定性两种。 时间稳定性时间稳定性指的是磁场随时间而变化的程度。如果在一指的是磁场随时间而变化的程度。如果在一次实验或一次检测时间内磁场值发生了一定量的漂移，次实验或一次检测时间内磁场值发生了一定量的漂移，则这种漂移就会影响到图像质量。磁场的漂移通常以一则这种漂移就会影响到图像质量。磁场的漂移通常以一小时或数小时作为限度。一般说来，磁场的短期小时或数小时作为限度。一般说来，磁场的短期(1(12 2小时小时) )漂移不能大于漂移不能大于5 5ppmppm，而长期而长期( (以以8 8小时为周期小时为周期) )漂移漂移量须小于量须小于1010ppmppm。磁体电源或匀场电源波动时，会使磁磁体电源或匀场电源波动时，会使磁场的时间稳定性变差。场的时间稳定性变差。 温度稳定性温度稳定性指磁场值随温度的变化而漂移。永磁体和常指磁场值随温度的变化而漂移。永磁体和常导磁体的热稳定度比较差。导磁体的热稳定度比较差。主磁体的种类及特点主磁体的种类及特点（一）永磁型（一）永磁型 永磁型磁体永磁型磁体( (permanent magnet)permanent magnet)是最早应用是最早应用于于MRIMRI全身成像的磁体。用于构造这种磁体的永全身成像的磁体。用于构造这种磁体的永磁材料主要有：磁材料主要有： 铝镍钴、铁氧体和稀土钴（铝镍钴、铁氧体和稀土钴（稀土钕铁硼稀土钕铁硼）三）三种类型。种类型。l永磁材料的温度系数大，且为负值，磁场强度与永磁材料的温度系数大，且为负值，磁场强度与温度成反比；温度成反比；l永磁体对温度非常敏感，永磁性材料对温度的变永磁体对温度非常敏感，永磁性材料对温度的变化化1100ppm/ C。要求频率的漂移：每十分。要求频率的漂移：每十分钟小于钟小于30Hz；l磁体本身温度要求在磁体本身温度要求在300.015 C，该温度通，该温度通过在上、下两个极板上的点测量。过在上、下两个极板上的点测量。WGB0WGB0WGB0WGB0G G：几何因子；：几何因子； ：导体截面积在线圈截面积上占的比例。空间因子；：导体截面积在线圈截面积上占的比例。空间因子； ：电阻率；：电阻率； ：线圈半径；：线圈半径；W W线圈产生的功率。线圈产生的功率。（三）超导磁体（三）超导磁体 1. 1. 特点特点 超导磁体是利用超导体在低温下的零电超导磁体是利用超导体在低温下的零电阻特性在很小的截面上通过大电流产生强磁阻特性在很小的截面上通过大电流产生强磁场。高场强、高稳定性、高均匀性、不消耗场。高场强、高稳定性、高均匀性、不消耗电能及容易达到所需孔径。制造复杂、昂贵电能及容易达到所需孔径。制造复杂、昂贵及低温保障。及低温保障。 超导性超导性（superconductivity）指在低温下某些导体指在低温下某些导体没有电阻，导电性超过常温下的优良导体现象。没有电阻，导电性超过常温下的优良导体现象。 超导体超导体（superconductor）具有超导性的物质具有超导性的物质，超超导体出现超导性的最高温度叫导体出现超导性的最高温度叫临界温度临界温度，通常超导，通常超导材料的临界温度非常低，在液氦温区（材料的临界温度非常低，在液氦温区（4K），），如水如水银的临界温度为银的临界温度为4K，锡的临界温度为锡的临界温度为3.7K，铌钛合铌钛合金的临界温度为金的临界温度为9.2K左右。左右。 超导磁体所用的超导材料主要是铌钛（铌占超导磁体所用的超导材料主要是铌钛（铌占44%50%）合金与铜的多丝复合线，）合金与铜的多丝复合线， 工作温度为工作温度为4.24.2K(-269K(-269) )，即一个大气压下液即一个大气压下液氦的温度；氦的温度； 临界电流密度为临界电流密度为3*103A/mm2 ； 临界磁场为临界磁场为10T。Nb3Ti铌钛合金B 主磁场强度主磁场强度: B 0KI，I为电流；为电流；K为线圈匝数。为线圈匝数。铜基的主要作用是泄铜基的主要作用是泄放磁体所储存的巨大放磁体所储存的巨大电能，防止过热而使电能，防止过热而使超导体烧毁。超导体烧毁。机械支持物，可提高机械支持物，可提高线圈的机械性能。线圈的机械性能。线圈的绕制有以四或线圈的绕制有以四或六个线圈为基础的六个线圈为基础的,有有以螺线管为基础的以螺线管为基础的4. 4. 超导磁体的构成超导磁体的构成 超导磁体的内部结构非常复杂，整个磁超导磁体的内部结构非常复杂，整个磁体由超导线圈、低温恒温器、绝热层、磁体体由超导线圈、低温恒温器、绝热层、磁体的冷却系统、底座、输液管口、气体出口、的冷却系统、底座、输液管口、气体出口、紧急制动开关及电流引线等部分组成。紧急制动开关及电流引线等部分组成。 超导线圈超导线圈螺线管超导线圈螺线管超导线圈四（六）线圈超导线圈四（六）线圈超导线圈超导磁体的构成超导磁体的构成5. 5. 超导环境的建立超导环境的建立抽真空抽真空：超导型磁体真空绝热层是超导磁体的重要：超导型磁体真空绝热层是超导磁体的重要保冷屏障，其性能主要决定于它的真空度。磁体安保冷屏障，其性能主要决定于它的真空度。磁体安装完毕后，一般首先进行抽真空，抽真空不仅需要装完毕后，一般首先进行抽真空，抽真空不仅需要高精度、高效能的真空泵，还需准备真空表、检漏高精度、高效能的真空泵，还需准备真空表、检漏仪、连接管道等仪、连接管道等, ,先由离子泵抽到先由离子泵抽到10Pa10Pa以下以下, ,再由涡再由涡轮分子泵抽到约轮分子泵抽到约0.001Pa,0.001Pa,真空度大约为真空度大约为99.999999%99.999999%。l磁体预冷：磁体预冷：磁体预冷是指用致冷剂将液氦容器磁体预冷是指用致冷剂将液氦容器内的温度分别降至其工作温度的过程。由于上内的温度分别降至其工作温度的过程。由于上述容器与致冷剂的温差相当悬殊，磁体的预冷述容器与致冷剂的温差相当悬殊，磁体的预冷常常要消耗大量液氦。常常要消耗大量液氦。l超导环境的建立：超导环境的建立：所谓超导环境，简单地说就所谓超导环境，简单地说就是是4.2K的液氦温度。磁体经过预冷，液氦容器的液氦温度。磁体经过预冷，液氦容器内的温度已降至内的温度已降至4.2K，而超导线圈稳定工作的而超导线圈稳定工作的条件是必须浸泡在液氦中，因此，还要在液氦条件是必须浸泡在液氦中，因此，还要在液氦容器中灌满液氦。容器中灌满液氦。 励磁励磁( (energizing the magnet)energizing the magnet)又叫充磁，是指超又叫充磁，是指超导磁体系统在磁体电源的作用下给超导线圈逐渐导磁体系统在磁体电源的作用下给超导线圈逐渐加以电流，从而建立预定磁场的过程。励磁一但加以电流，从而建立预定磁场的过程。励磁一但成功，超导线圈将在不消耗能量的情况下提供强成功，超导线圈将在不消耗能量的情况下提供强大的、高稳定性的匀强磁场。大的、高稳定性的匀强磁场。 控制系统一般由电流引线、励磁电流控制电控制系统一般由电流引线、励磁电流控制电路、励磁电流检测器、紧急失超开关和超导开关路、励磁电流检测器、紧急失超开关和超导开关等单元组成。一个高精度的励磁专用电源也是不等单元组成。一个高精度的励磁专用电源也是不可缺少的，这种电源应具有高精度、大功率、高可缺少的，这种电源应具有高精度、大功率、高稳定性等特点。稳定性等特点。 （1 1）提供完整的控制功能。提供完整的控制功能。 （2 2）电流特性好。）电流特性好。 （3 3）有好的电流引线设计。）有好的电流引线设计。 （4 4）有一个可靠的持续）有一个可靠的持续 电流开关。电流开关。 加热器引线加热器引线超导线开超导线开关关磁体电源引线磁体电源引线电压传感器引线电压传感器引线磁体线圈绕组磁体线圈绕组ba磁体磁体 失超失超( (quenchquench，过去曾有人译为猝熄过去曾有人译为猝熄) )是超导体因是超导体因某种原因突然失去超导性而进入正常态的过程。某种原因突然失去超导性而进入正常态的过程。超导体是在极高的电流密度下工作的，又处于超超导体是在极高的电流密度下工作的，又处于超低温环境，因而极易发生失超。低温环境，因而极易发生失超。 失超和磁体的去磁是两个完全不同的概念。去磁失超和磁体的去磁是两个完全不同的概念。去磁只是通过磁体的特殊电路慢慢泄去其贮存的巨大只是通过磁体的特殊电路慢慢泄去其贮存的巨大能量，使线圈内电流逐渐减小为零，但线圈仍处能量，使线圈内电流逐渐减小为零，但线圈仍处于超导态。失超后不仅磁场消失，而且线圈失去于超导态。失超后不仅磁场消失，而且线圈失去超导性。超导性。 失超的基本过程是电磁能量转换为热能的过程。磁能失超的基本过程是电磁能量转换为热能的过程。磁能在线圈绕组周围的传播是不均匀的，因而从微观上讲失在线圈绕组周围的传播是不均匀的，因而从微观上讲失超总是从一点开始，并通过热传导方式向外扩散欧姆热。超总是从一点开始，并通过热传导方式向外扩散欧姆热。温度的升高使线圈局部出现失常区温度的升高使线圈局部出现失常区( (转为正常态转为正常态) )，即此，即此处的线圈有了电阻。线圈局部电阻的出现，又使磁体电处的线圈有了电阻。线圈局部电阻的出现，又使磁体电流下降。失超的发生是一个不可逆的过程，因为失超又流下降。失超的发生是一个不可逆的过程，因为失超又会加热超导线圈，形成正反馈。在这一过程中，失超开会加热超导线圈，形成正反馈。在这一过程中，失超开始点将经受最高温升。此局部温升有可能烧焦线圈的绝始点将经受最高温升。此局部温升有可能烧焦线圈的绝缘或熔化超导体，甚至损坏整个磁体。一个缘或熔化超导体，甚至损坏整个磁体。一个1.51.5T T的磁体的磁体励磁后所贮存的磁场能量高达励磁后所贮存的磁场能量高达500500万焦尔。万焦尔。 磁体本身结构和线圈因素造成的失磁体本身结构和线圈因素造成的失超导材料的不稳定造成的失超超导材料的不稳定造成的失超磁体超低温环境破坏造成的失超磁体超低温环境破坏造成的失超 人为因素造成的失超人为因素造成的失超其它不可抗拒的因素造成的失超其它不可抗拒的因素造成的失超 磁体系统是磁体系统是MRIMRI设备的重要组成部分，其性能直设备的重要组成部分，其性能直接影响最后的图像质量。因此，设计高品质的接影响最后的图像质量。因此，设计高品质的磁体系统一直是磁体系统一直是MRIMRI制造商所追逐的目标之一。制造商所追逐的目标之一。 受磁体设计和制造工艺限制，任何磁体出厂后都受磁体设计和制造工艺限制，任何磁体出厂后都不可能使整个孔洞内的磁场完全同一。此外，磁不可能使整个孔洞内的磁场完全同一。此外，磁体的周围环境也对磁场有一定影响，如磁场的屏体的周围环境也对磁场有一定影响，如磁场的屏蔽物、磁体附近固定或可移动的铁磁性物体等。蔽物、磁体附近固定或可移动的铁磁性物体等。因此，磁体安装完毕后还要在现场对磁场进行物因此，磁体安装完毕后还要在现场对磁场进行物理调整，习惯上把这一步骤称为匀场理调整，习惯上把这一步骤称为匀场( (shim)shim)。 无源匀场无源匀场( (passive passive shimingshiming) )是指在磁体孔洞内壁是指在磁体孔洞内壁上贴补专用的小铁片上贴补专用的小铁片( (也有叫匀场片的也有叫匀场片的) )，以提高磁场，以提高磁场均匀性的方法。由于匀场过程中不使用有源元件，故均匀性的方法。由于匀场过程中不使用有源元件，故称之为无源匀场。称之为无源匀场。 匀场线圈由若干个大小不等的小线圈组成。这匀场线圈由若干个大小不等的小线圈组成。这些小线圈分布在圆柱形匀场线圈骨架的表面，些小线圈分布在圆柱形匀场线圈骨架的表面，构成线圈阵列。所谓构成线圈阵列。所谓有源匀场有源匀场( (active active shimming)shimming)，就是通过适当调整匀场线圈阵列就是通过适当调整匀场线圈阵列中各线圈的电流强度，用局部磁场的变化来调中各线圈的电流强度，用局部磁场的变化来调节主磁场以提高整体均匀性的过程。节主磁场以提高整体均匀性的过程。 （一）梯度系统的作用（一）梯度系统的作用 梯度子系统梯度子系统( (gradient subsystemgradient subsystem，gradients)gradients)是指与梯度磁场有关的一切电路单元。是指与梯度磁场有关的一切电路单元。 功能功能是为系统提供线性度满足要求的、可快速开关是为系统提供线性度满足要求的、可快速开关的梯度场，以便动态地修改主磁场，实现成像体素的梯度场，以便动态地修改主磁场，实现成像体素的空间定位。此外，在梯度回波和其它一些快速成的空间定位。此外，在梯度回波和其它一些快速成像序列中，梯度场的翻转还起着射频激发后自旋系像序列中，梯度场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚作用。统的相位重聚作用。 梯度磁场梯度磁场(gradient magnetic field， B)简称简称为梯度场。它的性能指标主要有有效容积、线性、梯为梯度场。它的性能指标主要有有效容积、线性、梯度场强度、梯度场变化率、梯度场启动时间度场强度、梯度场变化率、梯度场启动时间(上升时上升时间间)等。等。 梯度场强度梯度场强度是指梯度场产生的磁场随空间的变化率。是指梯度场产生的磁场随空间的变化率。在线圈一定时，梯度场的强度由梯度电流所决定，而在线圈一定时，梯度场的强度由梯度电流所决定，而梯度电流又受梯度放大器的功率限制梯度电流又受梯度放大器的功率限制(mT/m)。 zGyTGxTGpzsysx,2,2zGyTGxTGpzysx,2,2zpyxsGzGTyGTx,2,2梯度场变化率和梯度上升时间梯度场变化率和梯度上升时间是梯度系统两个最重要的指是梯度系统两个最重要的指标。它们从不同角度反映了梯度场达到某一预定值的速标。它们从不同角度反映了梯度场达到某一预定值的速度。梯度变化快，开启时间就短。度。梯度变化快，开启时间就短。梯度场变化率梯度场变化率:单位时单位时间内梯度场变化快慢的程度：间内梯度场变化快慢的程度：mT/m/ms梯度的工作周期梯度的工作周期:在一个成像周期的时间在一个成像周期的时间(TR)内梯度场工内梯度场工作时间所占的百分比。作时间所占的百分比。梯度强度梯度强度（mT/m）梯度强度梯度强度时间（时间（ms）梯度切换率梯度切换率梯度爬升时间梯度爬升时间梯度场的有效容积梯度场的有效容积又叫均匀容积又叫均匀容积, 是指梯度线圈所是指梯度线圈所包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间区域。区域。梯度场线性梯度场线性是衡量梯度场平稳性的指标。线性越好，是衡量梯度场平稳性的指标。线性越好，表明梯度场越精确，表明梯度场越精确， 梯度子系统由梯度线圈、梯度控制器、数模梯度子系统由梯度线圈、梯度控制器、数模转换器转换器(DAC)、梯度放大器和梯度冷却系梯度放大器和梯度冷却系统等部分组成。统等部分组成。 梯梯度度线线圈圈梯度梯度控制器控制器(GCU)数模数模转换器转换器(DAC)梯度梯度放大器放大器(GPA)16位位 梯度控制器的任务是按系统主控单元的指令，发梯度控制器的任务是按系统主控单元的指令，发出数模转换器出数模转换器(DAC)所需要的标准输入信号。对所需要的标准输入信号。对梯度放大器的精确控制就是由梯度控制器和梯度放大器的精确控制就是由梯度控制器和DAC共同完成的。共同完成的。DAC是将数字量变为模拟量输出的是将数字量变为模拟量输出的器件，器件，DAC收到梯度控制器发送的、标志梯度电收到梯度控制器发送的、标志梯度电流大小的代码后，立即转换成相应的模拟电压控流大小的代码后，立即转换成相应的模拟电压控制信号，以驱动梯度放大器输出梯度电流。制信号，以驱动梯度放大器输出梯度电流。 梯度放大器是整个梯度控制电路的功率输出级，梯度放大器是整个梯度控制电路的功率输出级，必须具有功率大、开关时间短、输出电流精确必须具有功率大、开关时间短、输出电流精确和系统可靠等特点。梯度放大器的输入信号就和系统可靠等特点。梯度放大器的输入信号就是来自是来自DACDAC的标准模拟电压信号。为了精确调的标准模拟电压信号。为了精确调节梯度电流的量值，许多系统在梯度电流输出节梯度电流的量值，许多系统在梯度电流输出级与梯度放大器间加入了反馈环节。梯度电流级与梯度放大器间加入了反馈环节。梯度电流采用霍尔元件进行探测。采用霍尔元件进行探测。 梯度子系统是大功率系统。为了得到理想的梯度子系统是大功率系统。为了得到理想的磁场梯度，梯度线圈的电流往往超出磁场梯度，梯度线圈的电流往往超出100100A A。如如此大的电流将在线圈中产生大量的焦耳热，如此大的电流将在线圈中产生大量的焦耳热，如果不采取有效的冷却措施，梯度线圈就有烧毁果不采取有效的冷却措施，梯度线圈就有烧毁的可能。常用的冷却方式有水冷和风冷两种。的可能。常用的冷却方式有水冷和风冷两种。 变化的磁场在其周围的金属体内会产生感应电流，这种电变化的磁场在其周围的金属体内会产生感应电流，这种电流的流线在金属体内自行闭合，所以称涡电流流的流线在金属体内自行闭合，所以称涡电流( (eddy eddy currents)currents)，简称简称涡流涡流。梯度线圈被各种金属导体材料所包。梯度线圈被各种金属导体材料所包围，因而在梯度场快速开关的同时，产生涡流是必然的。围，因而在梯度场快速开关的同时，产生涡流是必然的。为了克服涡流造成的负面影响，最常用的办法就是在主梯为了克服涡流造成的负面影响，最常用的办法就是在主梯度线圈与磁体之间增加一个用于屏蔽梯度磁场对磁体影响度线圈与磁体之间增加一个用于屏蔽梯度磁场对磁体影响的辅助梯度线圈，它产生的梯度磁场同主梯度线圈的相反，的辅助梯度线圈，它产生的梯度磁场同主梯度线圈的相反，使合成梯度为零，从而避免了涡流的形成。但是，这么做使合成梯度为零，从而避免了涡流的形成。但是，这么做的结果使梯度线圈的成本和功耗成倍增加。还有一种旨在的结果使梯度线圈的成本和功耗成倍增加。还有一种旨在改善梯度质量的办法可以采用。这就是在梯度电流输出单改善梯度质量的办法可以采用。这就是在梯度电流输出单元中加入元中加入RCRC网络，预先对梯度电流进行补偿的方法。网络，预先对梯度电流进行补偿的方法。要求；要求； -良好的线性特性；良好的线性特性； -响应时间短；响应时间短； -功耗小；功耗小； -最低程度的涡流效应。最低程度的涡流效应。l麦克斯韦对线圈：麦克斯韦对线圈： 两线圈的距离为线圈半径的两线圈的距离为线圈半径的 倍时，通以电流值相倍时，通以电流值相同同,方向相反的电流方向相反的电流,得到的梯度场最均匀。得到的梯度场最均匀。l亥姆赫兹线图亥姆赫兹线图: 两线圈的距离为线圈半径时两线圈的距离为线圈半径时,通以电流值相同通以电流值相同,方向相同方向相同的电流的电流,得到均匀的磁场得到均匀的磁场.a3a3 射频子系统射频子系统( (RF subsystem)RF subsystem)是是MRIMRI系统中实施射系统中实施射频激励并接收和处理频激励并接收和处理RFRF信号的功能单元。射频子信号的功能单元。射频子系统不仅要根据扫描序列的要求发射各种翻转角系统不仅要根据扫描序列的要求发射各种翻转角的射频波，还要接收成像区域内氢质子的共振信的射频波，还要接收成像区域内氢质子的共振信号。一般来说，共振信号只有号。一般来说，共振信号只有 V V的数量级，因而的数量级，因而射频接收系统的灵敏度和放大倍数都要非常高。射频接收系统的灵敏度和放大倍数都要非常高。 电场与磁场特性具有对等意义电场与磁场特性具有对等意义电磁能量几乎全为磁场能量电磁能量几乎全为磁场能量行波波长比收发两地距离小行波波长比收发两地距离小驻波波长比收发两地距离大驻波波长比收发两地距离大行波耦合行波耦合驻波耦合驻波耦合电磁波的远场电磁波的远场电磁波的近场电磁波的近场MR发射发射/接收线圈接收线圈广播、电视发射广播、电视发射/ /接收线圈接收线圈射频线圈的功能射频线圈的功能 射频线圈射频线圈( (RF coilsRF coils或或RF resonator)RF resonator)既是氢质子发生磁共既是氢质子发生磁共振的激励源，又是振的激励源，又是NMRNMR信号的探测器。信号的探测器。射频探头射频探头( (RF probe)RF probe)。天线天线( (antennas)antennas)。 灵敏度和射频场均匀性是射频线圈的两个主要指标。螺线灵敏度和射频场均匀性是射频线圈的两个主要指标。螺线管线圈的灵敏度和管线圈的灵敏度和B B1 1场均匀性均优于鞍形线圈。灵敏度是场均匀性均优于鞍形线圈。灵敏度是后者的后者的2 23 3倍。但螺线管线圈对来自被检体的噪声也同样倍。但螺线管线圈对来自被检体的噪声也同样敏感，其信噪比敏感，其信噪比( (SNRSNR，signal to noise ratio)signal to noise ratio)并不比鞍并不比鞍形线圈高。一般来说，人体的噪声水平随着场强形线圈高。一般来说，人体的噪声水平随着场强( (或共振频或共振频率率) )的提高而上升。因此，只有在低场的系统中，螺线管线的提高而上升。因此，只有在低场的系统中，螺线管线圈才表现出较好的性能。圈才表现出较好的性能。（二）射频线圈的种类（二）射频线圈的种类 按功能分类：发射与接收线圈。按功能分类：发射与接收线圈。 按适用范围分类：全容积线圈、表面线圈、按适用范围分类：全容积线圈、表面线圈、 部分容积线圈、体腔内线圈部分容积线圈、体腔内线圈 按极化方式分类：线性极化和园形极化按极化方式分类：线性极化和园形极化 按绕组形式分类：亥姆霍兹线圈、螺线管线圈、按绕组形式分类：亥姆霍兹线圈、螺线管线圈、 四线结构线圈、相控阵结圈、四线结构线圈、相控阵结圈、 STR STR线圈、笼式线圈线圈、笼式线圈射频线圈的主要指标射频线圈的主要指标信噪比：信噪比：与成像部位的体积、进动角频率的平方成与成像部位的体积、进动角频率的平方成正比，与线圈半径成反比，与线圈的几何形状有关。正比，与线圈半径成反比，与线圈的几何形状有关。灵敏度：灵敏度：指接收线圈对输入信号的响应程度。指接收线圈对输入信号的响应程度。射频场均匀性：射频场均匀性：RFRF线圈发射的电磁波会随着距离的线圈发射的电磁波会随着距离的增加而逐渐减弱，又向周围空间发散，其产生的磁增加而逐渐减弱，又向周围空间发散，其产生的磁场不均匀，场不均匀，RFRF场均匀度与线圈的几何形状有关。螺场均匀度与线圈的几何形状有关。螺线管线圈及柱形线圈提供的均匀性最好，表面线圈线管线圈及柱形线圈提供的均匀性最好，表面线圈的均匀性最差。的均匀性最差。射频线圈的主要指标射频线圈的主要指标品质因数品质因数：Q Q值等于谐振电路特性阻抗值等于谐振电路特性阻抗 与回路电阻与回路电阻R R的比值，也定义为谐振电路中每个周期储能与耗的比值，也定义为谐振电路中每个周期储能与耗能之比。能之比。Q Q越大，频率选择性越好，但线圈的能频越大，频率选择性越好，但线圈的能频带随之变窄。应选择带随之变窄。应选择Q Q较大的线圈较大的线圈填充因数填充因数： 为被检体体积与线圈容积之比。它与为被检体体积与线圈容积之比。它与线圈的信噪比成正比。线圈的信噪比成正比。有效范围有效范围：指激励电磁波的能量可以到达（对于发指激励电磁波的能量可以到达（对于发射线圈）或可检测到射线圈）或可检测到RFRF信号（对接收线圈）的空间信号（对接收线圈）的空间范围。有效范围越大，信噪比越低。范围。有效范围越大，信噪比越低。对射频线圈的要求对射频线圈的要求对谐振频率要有高度的选择性对谐振频率要有高度的选择性必须有足够大的线圈容积必须有足够大的线圈容积保证线圈具有足够的填充因数保证线圈具有足够的填充因数能经受一定的过压冲击，即具备自保护电路能经受一定的过压冲击，即具备自保护电路被检体上的射频功率沉积要少。被检体上的射频功率沉积要少。振荡器（脉冲源）、频率合成器、放大器、波形调制器、终端发射匹配电路及RF发射线圈功能：在射频控制器的作用下，提供扫描序列所需的各种射频功能：在射频控制器的作用下，提供扫描序列所需的各种射频脉冲。通过连续调整脉冲。通过连续调整B1B1的幅度来改变的幅度来改变RFRF脉冲翻转角度。脉冲翻转角度。1220LC1220LC并联谐振电路的RF频率：品质因数：RLQ0RLQ0l适当的适当的Q Q值值; ;l均匀的均匀的RFRF场场; ;l线圈装置不能太大线圈装置不能太大; ;l功能：功能： 形成形成RF脉冲形状、对脉冲进行衰减控制、功率脉冲形状、对脉冲进行衰减控制、功率放大和监视等。放大和监视等。1. 频率合成器频率合成器 通过对稳定的频率进行加、减、乘、除的基本通过对稳定的频率进行加、减、乘、除的基本运算，产生所需频率的装置。输出信号频率精运算，产生所需频率的装置。输出信号频率精确、稳定、易控制。确、稳定、易控制。混频器混频器加减；倍频器加减；倍频器乘；分频器乘；分频器除除鉴相器和锁相环路稳定频率。鉴相器和锁相环路稳定频率。用石英体振荡器作为频率信号源。用石英体振荡器作为频率信号源。组成：组成：固定频率部分：提供频率合成中的所有各种频率；固定频率部分：提供频率合成中的所有各种频率；低频部分：用来合成器细调步进频率；低频部分：用来合成器细调步进频率；高频部分：用来合成器粗调步进频率高频部分：用来合成器粗调步进频率相加部分：完成几个频率的相加减。相加部分：完成几个频率的相加减。2. 发射混频器发射混频器 通过两种信号混频，产生通过两种信号混频，产生RF信号，同时通过门信号，同时通过门控电路形成控电路形成RF脉冲波形。脉冲波形。 采用不同的非线性器件，选取不同的工作状态，采用不同的非线性器件，选取不同的工作状态，得到多种混频器：得到多种混频器： 三极管混频器、二极管平衡混频器、二极管开三极管混频器、二极管平衡混频器、二极管开关混频器、二极管平衡开关混频器、关混频器、二极管平衡开关混频器、环形混频环形混频器。器。3. 发射调制器发射调制器 对对RF信号的输出必须是开关控制，需要对信号的输出必须是开关控制，需要对RF信信号进行幅度调制。改变号进行幅度调制。改变RF包络线。包络线。 调制和门控可采用双平衡混合器。调制和门控可采用双平衡混合器。4. 功率放大级功率放大级 发射调制器输出的发射调制器输出的RF脉冲信号幅度为脉冲信号幅度为0.5V左左右，功率只有右，功率只有1mW。 高频功率放大器，调制回路放大器。高频功率放大器，调制回路放大器。（1）30W放大器：集成运算放大器放大器：集成运算放大器（2）600W放大器：推挽功率放大器放大器：推挽功率放大器（3）功率分解与功率合成：）功率分解与功率合成：（4）10kW功率放大器：真空四级管放大器。功率放大器：真空四级管放大器。5. 发射控制器发射控制器协调协调RF系统各部分工作的重要单元，功能：系统各部分工作的重要单元，功能：（1）脉冲信号的产生；）脉冲信号的产生；（2）门控及中频相位的组合输出）门控及中频相位的组合输出接收线圈、前置放大器、接收控制门、混频器、相敏检波器、低频放大器与低通滤波器功能：在接收线圈中感应功能：在接收线圈中感应MRMR信号。信号。 要求：要求：Q值高，电阻小（线圈的几何形状和导线值高，电阻小（线圈的几何形状和导线材料）。材料）。Q值越高，接收信号的带宽越小。带宽值越高，接收信号的带宽越小。带宽大小决定所接收的大小决定所接收的MR信号的频率或成像区域。信号的频率或成像区域。最重要最重要SNR，信号响应均匀性。，信号响应均匀性。“Q开关开关”：发射时：发射时Q低低,接收时接收时Q高高1. 前置放大器前置放大器 选择低噪声的场效应管。选择低噪声的场效应管。2. 混频器与滤波器混频器与滤波器 变频作用，将信号频谱搬到中频上，利用混变频作用，将信号频谱搬到中频上，利用混频元件的非线性，让信号频率同本地振荡频率频元件的非线性，让信号频率同本地振荡频率进行组合，获得所需的中频信号。进行组合，获得所需的中频信号。 利用无源滤波器，通过采用利用无源滤波器，通过采用Q值图解高的值图解高的LC滤波器，减少不需要的频率组合。滤波器，减少不需要的频率组合。3. 相敏检波器相敏检波器 将来自中频滤波电路的中频信号中检测出低将来自中频滤波电路的中频信号中检测出低频频MR信号。是一个混频器或模拟乘法器，使输信号。是一个混频器或模拟乘法器，使输入信号与参考信号相乘，输出信号为二者的乘入信号与参考信号相乘，输出信号为二者的乘积，输出信号的频率与输入信号和参考信号的积，输出信号的频率与输入信号和参考信号的频率有关，幅度与二者的相位差和幅度有关。频率有关，幅度与二者的相位差和幅度有关。使用成对相敏检波器，两个相敏检测波器的参使用成对相敏检波器，两个相敏检测波器的参考中频信号具有频率和振幅桢而相位相差考中频信号具有频率和振幅桢而相位相差90度度的特性，又称为正交检波。的特性，又称为正交检波。4. 低频放大与低能滤波低频放大与低能滤波 由检波输出的低频信号均为零点几伏，由检波输出的低频信号均为零点几伏，由于最终经过由于最终经过A/D转换数字化时需要转换数字化时需要10伏伏左右的电平。去除一些高频的干扰和噪声。左右的电平。去除一些高频的干扰和噪声。 采用集成运算放大器（良好的线性及较采用集成运算放大器（良好的线性及较宽的频率响应）宽的频率响应） 采用有源低通滤波器（无电感元件，体采用有源低通滤波器（无电感元件，体积小，有放大能力，便于级联）。积小，有放大能力，便于级联）。4. A/D转换器转换器 将所接收的模拟信号变换成数字信号，供将所接收的模拟信号变换成数字信号，供图像重建系统重建图像。即信号采样和量化，图像重建系统重建图像。即信号采样和量化，采样是将输入信号某一瞬间的值毫无改变地采样是将输入信号某一瞬间的值毫无改变地记录下来（用离散函数表示）记录下来（用离散函数表示）.在在MRIMRI系统中，系统中，一般都用一般都用1616位的位的A/DA/D转换器进行转换器进行MRMR信号的数字信号的数字化。化。奈奎斯特采样定理奈奎斯特采样定理: 为使数字化信号不失真为使数字化信号不失真,采样频率采样频率f必须等于必须等于工大于被采样信号的最高频率的两倍工大于被采样信号的最高频率的两倍.量化间隔越小量化间隔越小, ,图像的灰度级数就越多图像的灰度级数就越多, ,应减应减小量化间隔提高成像的灰度分力小量化间隔提高成像的灰度分力, ,增加量化增加量化间隔会增大计算量和对芯片变换速度的要求间隔会增大计算量和对芯片变换速度的要求. .RFRF脉冲波形、相位控制、脉冲开关电路、脉冲波形、相位控制、脉冲开关电路、RFRF接收的衰减及滤波控制接收的衰减及滤波控制原始数据原始数据图像数据图像数据原始数据原始数据图像数据图像数据（一）超导电性（一）超导电性 （二）超导体的基本性质（二）超导体的基本性质 完全导电性：完全导电性：物理学上将物质进入超导状态后电阻为零的性质物理学上将物质进入超导状态后电阻为零的性质称为完全导电性，它是对直流而言的，超导体在超导态时的直称为完全导电性，它是对直流而言的，超导体在超导态时的直流电阻是零。流电阻是零。 完全抗磁性：完全抗磁性：给处于超导的某物体外加一磁场，磁感线将无法给处于超导的某物体外加一磁场，磁感线将无法穿透该物体，即保持超导体内的磁通为零，称为完全抗磁性。穿透该物体，即保持超导体内的磁通为零，称为完全抗磁性。 比热跃变、放射性核素效应、能隙、非平衡超导电性、磁通量比热跃变、放射性核素效应、能隙、非平衡超导电性、磁通量子化、隧道效应和相干长度等。子化、隧道效应和相干长度等。（三）超导材料的主要指标（三）超导材料的主要指标 临界温度临界温度T Tc c：又称为转变温度，是指超导体电阻发生突变时的又称为转变温度，是指超导体电阻发生突变时的温度，是物质的本征参量。温度，是物质的本征参量。 临界磁场临界磁场H Hc c ：当外加磁场达到一定数值时，超导体的超导性当外加磁场达到一定数值时，超导体的超导性被破坏，物质从超导态转变为正常态。超导体只有在临界温度被破坏，物质从超导态转变为正常态。超导体只有在临界温度和临界磁场下才具有完全抗磁性和完全导电性。和临界磁场下才具有完全抗磁性和完全导电性。 临界电流临界电流I Ic c ：在一定的温度和磁场下，当样品中的电流达到：在一定的温度和磁场下，当样品中的电流达到某一数值后超导性遭到破坏，该电流为临界电流。某一数值后超导性遭到破坏，该电流为临界电流。（四）超导材料的应用（四）超导材料的应用 强电应用和弱电应用。强电应用物理基础是超导体的零电阻强电应用和弱电应用。强电应用物理基础是超导体的零电阻性及在强磁场中具有的极高电流密度（大于性及在强磁场中具有的极高电流密度（大于10105 5A/cmA/cm2 2）。应用）。应用于超导磁体、磁悬浮、磁分离、高能物理实验、磁共振成像、于超导磁体、磁悬浮、磁分离、高能物理实验、磁共振成像、超导电子器件等。超导电子器件等。（一）致冷（一）致冷 制冷是利用各种技术人工制取低于周围环境的温度制冷是利用各种技术人工制取低于周围环境的温度（二）低温（二）低温（三）氦及其性质（三）氦及其性质 4 4HeHe及及3 3HeHe两种惰性气体，超导两种惰性气体，超导MRIMRI中使用的液氦是中使用的液氦是4 4HeHe，从富氦天然气中提取。从富氦天然气中提取。（五）氦制冷（五）氦制冷 蒸发、绝热压缩、冷凝、绝热膨胀蒸发、绝热压缩、冷凝、绝热膨胀 （一）等高斯线图（一）等高斯线图 MRI MRI磁体所产生的磁场，向空间各个方向散布，磁体所产生的磁场，向空间各个方向散布，称为杂散磁场称为杂散磁场( (stray fieldstray field或或fringe field)fringe field)。它它的强弱与空间位置有关。随着空间点与磁体距离的的强弱与空间位置有关。随着空间点与磁体距离的增大，杂散磁场的场强逐渐降低增大，杂散磁场的场强逐渐降低( (数值接近于与距数值接近于与距离的立方成反比离的立方成反比) )。杂散磁场是以磁体原点为中心。杂散磁场是以磁体原点为中心向周围空间发散的，因而具有一定的对称性。经常向周围空间发散的，因而具有一定的对称性。经常用等高斯线图来形象地表示杂散磁场的上述分布。用等高斯线图来形象地表示杂散磁场的上述分布。所谓等高斯线图，是由一簇接近于椭圆的同心闭环所谓等高斯线图，是由一簇接近于椭圆的同心闭环曲线表示的杂散磁场分布图。曲线表示的杂散磁场分布图。 杂散磁场对部分医疗设备的影响杂散磁场对部分医疗设备的影响设备种类设备种类最大磁场强最大磁场强度度(高斯高斯) 距磁体中心的最小距离距磁体中心的最小距离(m)0.5T磁体磁体1.5T磁体磁体x、y向向z向向x、y向向z向向小电机、钟表、照相机、小电机、钟表、照相机、信用卡、磁盘等数据载信用卡、磁盘等数据载体体303.54.556.2电视系统、图像显示终电视系统、图像显示终端、计算机磁盘驱动器端、计算机磁盘驱动器1056.579心脏起搏器心脏起搏器56.58911.5X线影像增强器、线影像增强器、照像照像机、机、CT扫描系统扫描系统110.513.515.519.5地板内的钢筋网地板内的钢筋网(15kg/m2)1钢梁、支持物、混凝支拄钢梁、支持物、混凝支拄5轮椅、担架轮椅、担架8大功率电缆、变压器大功率电缆、变压器10活动床、电瓶车、小汽车活动床、电瓶车、小汽车12起重机、卡车起重机、卡车15干干 扰扰 源源至磁体中心的最小距离至磁体中心的最小距离(m)铁路、地铁、电车铁路、地铁、电车30 所谓所谓磁屏蔽磁屏蔽( (magnetic magnetic screenscreen或或magnetic shield)magnetic shield)，就是用高饱和度的铁磁性材就是用高饱和度的铁磁性材料来包容特定容积内的磁力料来包容特定容积内的磁力线。它不仅可防止外部铁磁线。它不仅可防止外部铁磁性物质对磁体内部磁场均匀性物质对磁体内部磁场均匀性的影响，同时又能大大削性的影响，同时又能大大削减磁屏蔽外部杂散磁场的分减磁屏蔽外部杂散磁场的分布。布。 MRIMRI系统的磁屏蔽可分为有源和无源两种。系统的磁屏蔽可分为有源和无源两种。 有源屏蔽有源屏蔽( (active shield)active shield)是指由一个线圈或线圈系统是指由一个线圈或线圈系统组成的磁屏蔽。与工作线圈组成的磁屏蔽。与工作线圈( (内线圈内线圈) )相比，屏蔽线圈可相比，屏蔽线圈可称为外线圈。这种磁体的内线圈中通以正向电流，以产称为外线圈。这种磁体的内线圈中通以正向电流，以产生所需的工作磁场。外线圈中则通以反向电流，以产生生所需的工作磁场。外线圈中则通以反向电流，以产生反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场，从而达到屏蔽反向的磁场来抵消工作磁场的杂散磁场，从而达