MRI的基本概念及相关维护和保养

摘要：mri也就是核磁共振成像，英文全名称是：Magnetic resonance imaging核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学、生物等领域，到1973年才将它应用与临床检测。为了避免与与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术（MR）。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋远动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生的信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其它许多成像技术，而且不同于已有的成像技术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接做出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测出的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。

关键词：MRI基本概念相关维护和保养

【中图分类号】R9【文献标识码】B【文章编号】1671-8801（2013）04-0308-02

MRI也就是核磁共振成像，英文全名称是：Magnetic resonance imaging核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学、生物等领域，到1973年才将它应用与临床检测。为了避免与与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术（MR）。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋远动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生的信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其它许多成像技术，而且不同于已有的成像技术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接做出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测出的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。

1MRI的磁体分类

磁体有常导型、超导型和永磁型三种，直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性，并影响MRI的图像质量，通常用磁体类型来说明MRI设备的类型。

永磁型主磁体一般由多个永磁材料制成的磁块按照特殊设计的空间分布拼接而成，目前绝大多数低磁场强开放式MRI均采用永磁型主磁体，永磁型主磁体通常采用C型臂、U型臂或双立柱来支撑，一般由上下两组磁体构成，两组磁体之间的空间距离成为患者的检查空间。

常导型磁体的线圈导线采用普通导电性材料（通常是铜线），由于耗能大，对电源稳定性要求较高，目前几乎被永磁性磁体和超导型磁体取代。

超导磁体的线圈采用超导材料制成，置于接近绝对零度的超低温环境中，导线内的电阻抗几乎消失，一旦通电后在无需继续供电的情况下导线内的电流一直存在，并产生稳定的磁场，目前中高场强的MRI仪几乎都采用超导磁体。超导磁体多采用螺线管线圈，在磁介质不变的前提下，其磁场强度主要取决于线圈的匝数和电流，在磁体的两端需要增加线圈匝数来纠正磁场强度的减低。最常用的圆筒型磁体，其超导磁体产生的磁场通常为水平磁场，磁力线与平卧的人体长轴平行。

目前一般把0.5T以下的MRI仪称为低场机，0.5―1.0T的称为中场机，1.0―2.0T的称为高场机（1.5T为代表），大于2.0T的称为超高场机（3.0T为代表）。

2梯度系统

梯度系统是MRI仪最重要的硬件之一，由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器、梯度冷却系统组成，梯度线圈安装在主磁体内。梯度系统的作用是产生线性变化的梯度磁场。梯度磁场的作用主要是：①进行MRI信号的空间定位编码。②产生MRI回波，磁共振回波信号是由梯度场切换产生的。③施加扩散敏感梯度场，用于水分子扩散加权成像。④进行流动补偿。⑤进行流动液体的流速相位编码等。

梯度线圈修改主磁场，产生梯度磁场。其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一。但梯度磁场为人体MR信号提供了空间定位的三维编码的可能，梯度场由X、Y、Z三个梯度磁场线圈组成，并有驱动器以便在扫描过程中快速改变磁场的方向与强度，迅速完成三维编码。梯度磁场的主要作用之一是为磁共振信号进行空间定位，梯度磁场本身也有方向性，以患者为仰卧且头先进入来定义磁共振系统的坐标系，此时主磁场方向和人体长轴平行，且方向指向头侧，我们把主磁场的方向定义为Z轴，X轴及Y轴与Z轴垂直，X轴在人体左右方向上，指向人体解剖位置的左侧，Y轴在人体前后方向上，指向人体解剖位置的前侧。在X、Y、Z三轴上各有一组梯度线圈。

我院GE signa 1.5T磁共振在使用过程中就曾出现过梯度线圈磁场报错误，扫描无法进行的故障，检索错误信息日志，提示的错误信息是X轴，检查梯度电源柜，X轴电源柜有红灯警报，怀疑为软故障，大关机后重新扫描程序。打开X轴电源柜后检查，发现是X轴的电源控制部分故障，拆下电路控制板后经过维修、更换了元器件后，梯度工作正常，扫描正常。同样故障在Y轴和Z轴上也出现过，同样的方法都得以解决。

我院另台磁共振也出现过梯度报错，扫描无法进行的故障。这台PHILIPS GYROSCAN 1.5T是采用的双梯度技术，PHILIPS所谓的双梯度其实只有一套梯度线圈（X、Y、Z轴上各有一个线圈），而梯度放大器确有两套。也就是说当需要进行大视野扫描时，采用梯度场强和切换率较低的大梯度场、而当需要进行小视野快速精细扫描时，则选用梯度场强和切换率高的小梯度场。检查梯度电源柜，发现X轴的一个梯度电源柜error灯亮，采用替换法，将Z轴的2号梯度柜位置换到X轴的报错的梯度柜，选定设好拨码开关的位置开机，定位相能扫描。T1能扫描但是T2无法扫描，无法达到临床的使用要求。拆卸X轴梯度电源柜，检查发现和GE的故障不是一样，并非控制部分故障而是电源部分故障，将怀疑损坏的元器件更换后，电源柜正常工作了，扫描也正常了。

3MRI的射频系统

射频系统由射频发生器、射频放大器和射频线圈发射器是为了产生临床检查目的不同的脉冲序列，以激发人体内氢原子产生MR信号。射频发生器及射频线圈很像一个短波发射台及发射天线，向人体发射脉冲，人体内氢原子核相当一台收音机接收脉冲。脉冲停止发射后，人体氢原子核变成一个短波发射台，而MR信号接受器则成为一台收音机接收MR信号。脉冲序列发射完全在计算机控制下。在所有的射频线圈中只有一个线圈即安装在住磁体内的体线圈（body coil），我们平时是看不见的，其它的线圈需要操作者摆放于不同的检查部位。理论上所有的线圈均可以作为发射的磁场很不均匀，通常不用作发射线圈，一般只作为接收线圈。发射线圈的工作是由安装于住磁体内的体线圈来承担。体线圈和头颅正交线发射的射频场和接收的穿透力在整个线圈容积内非常均匀，因此既可作为发射线圈又可同时作为接收线圈。

我院的两台MRI在使用过程中也出现过射频线圈的故障，大多数都是线圈的插头和主线由于长时间的频繁的使用，而使得插针松动或者主线断的故障，一般经过测量都能很容易查出故障所在并解决问题。射频电源柜的故障是出现在PHILIPS GYROSCAN 1.5T磁共振仪这台机器上的。扫描定位相出现提示射频放大器故障错误。检查errorlog后发现系统一共报了以下故障：Fault97 Average Power Trip；Fault26 IPA Bias LOW。大关机后重启系统，排除软故障后，确定就是射频电源柜的问题，经过仔细地检查、发现是射频电源柜内部的升压电容的故障，更换配件后，恢复正常。

4计算机系统

计算机系统属于MRI仪的大脑，控制着MRI仪的射频脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能。

其中主要子系统分别为：

（1）SCP（scan control processor）扫描控制系统。产生序列脉冲的全部硬件开关信号，控制全部硬件（射频、梯度、采样、重建）的开始及结束时间点。

（2）TRF（trigger and rotational function board）定位引起的坐标旋转变换。对应梯度的控制，以及对SRF的触发控制。

（3）SRF（sequence related function board）序列相关调试系统。负责序列中梯度系统涡流校正补偿及对梯度的触发控制。

（4）IRF（interface related function board）发射频控制器。负责主时钟的同步，控制发射射频系统中心频率、起始中止时间、相位调制以及信号强度。

（5）DRF（digital receiver filter）数字滤波器。对由IRF发送来的采集数据，进行频率解调，去除掉载波频率，同时还进行一定的降燥处理。

（6）APS（acquisition processing subsystem）采样处理子系统。更急主机序列所对应的扫描参数，负责对采集的数据按空间顺序、层面关系及平均次数排列组合，并把排好的空间发给重建处理器。

（7）Reflex AP重建处理器。专门负责对原始数据进行博立叶变换。主控计算机系统的故障率一般很低，只要注意平时的保养和除尘。我院GE signa 1.5T主控计算机出现过主机开机后报警，一长两短的报警声音，判断是显卡不启动的故障，更换同型号的显卡后，工作正常。PHILIPS GYROSCAN 1.5T再一次扫描过程中出现软件故障，系统提示内部错误，重新安装软件后恢复正常。注意在恢复软件的安装过程中，一定首先要做好病人资料的备份，并确保主机的光驱和MO均属正常。安装过程就很简单了。

5辅助设施

除了前面介绍的四大系统外，MRI仪还需要一些辅助设施方能构成一个完全的系统，MRI仪辅助设施主要包括：

（1）检查床及定位系统，用于检查时承载患者，并进行患者的精确定位。

（2）液氦及水冷系统，超导磁体需要浸泡在超低温的液氦密封罐中，本院的两台MRI均为1―2年更换一次液氮。梯度系统等则需要水冷却系统进行降温。

（3）图像传输、存储及胶片处理系统，MRI仪主设备能够存储的图像是有限的，因此患者的图像资料需要存储到其它设备上，图像的存储可以在主机上进行光盘的刻录或者借传输到PACS等其它存储设备上。另外，图像也需要传输到胶片处理设备上进行打印。