mri设备详细介绍mri, 设备MRI 设备MRI设备是利用生物体的磁性核（主要是氢核）在磁场中所表现出的MR特性来进行成像的设备随着超导技术、 磁体技术、电子技术、计算机技术和材料科学的进步，MRI设备得到飞速的发展MRI设备已成为最先进、最昂贵 的现代化诊断设备之一MRI设备既是评价医院综合能力的一项重要指标，又是医院现代化程度和诊断水平的标志 我国现有600多台MRI设备正在运行，并以每年几十台的速度增长（含临床应用型和临床研究型）本章将以临床 应用型永磁开放式MRI设备为例，系统地介绍MRI设备的构成和工作原理第一节概述一、 发展简史MR现象于1946年第一次由布洛赫（F.BIoch）领导的斯坦福大学研究小组和伯塞尔（E.Purcell）领导的哈佛大学研 究小组分别在水与石蜡中独立地观察到因此，布洛赫和伯塞尔共同获得了1952 年的诺贝尔物理学奖随后，人 们利用MRI技术进行了多领域的应用MRI设备早期集中在物理和化学方面，用来确定化学成分、分子结构和反应 过程1967年，第一次用MRI设备测试人体活体1971年，达马丁（Damadian）发现了 MRI的一个重要参数一T1肿瘤组织的T1值远大于相应正常组织的T1值。
此结果预示着MRI设备在医学诊断中的广阔应用前景1973年，受CT图像重建的启示，纽约州立大学的劳特布尔（Lauterbur）在《Nature》杂志上发表了 MRI设备空间 定位方法（均匀静磁场上迭加梯度磁场）利用 MRI 模型（两个并排在一起的充水试管）的四个一维投影，成功的 获得了第一幅 MRI 模型的二维图像1974年，曼斯菲尔德（Mansfield）研究出脉冲梯度法选择成像断层的方法1975年，恩斯特（Ernst）研究出相位编码的成像方法1977年，爱特斯坦（Edelstein）、赫切逊（Hutchison）等研究出自旋扭曲（Spin Warp）成像法1977年，达马丁完成了首例动物活体肿瘤检测成像，并获得首张人体活体MRI设备图像1980年，阿勃亭（Aberdeen）领导的研究小组发表了利用二维傅立叶变换对图像进行重建的成像方法该成像方法 效率高、功能多、形成的图像分辨力高、伪影小，目前医用MRI设备均采用该算法1983年，MRI设备进入市场MRI设备具有对软组织成像好的优点把大量的波谱分析技术运用到医用MRI设备上，使MRI设备不仅可获得解剖 学信息，而且可获得其他方面的信息，如生理和生化方面的信息。
二、 主要特点及临床应用MRI与CT各有优点，可以互相补充表13-1为MRI设备与CT扫描机的性能比较表13-2为MRI设备与CT扫描机的临床应用比较通过MRI设备与CT扫描机的性能比较和临床应用比较，可以看出：MRI设备的优点为：①多参数成像，可提供丰 富的诊断信息；②人体氢核含量高，高对比成像；③任意方位体层、三维成像；④不用对比剂，就可进行磁共振血 管造影（magnetic resonance angiographies）；⑤无骨伪影干扰，后颅凹病变清晰可辨；⑥无电离辐射；⑦可使MRI 设备用于介入治疗，建立智能手术室，进行手术导航MRI设备的缺点为：①扫描速度慢；②易出现运动、流动伪 影；③定量诊断困难；④对钙化灶和骨皮质病灶不够敏感；⑤禁忌症多表13-1 MRI设备与CT扫描机的性能比较性能特点 MRI设备 CT扫描机信息载体MRI信号（发出所吸收的射频能量信息） 穿过组织的X线体内信息源质子密度、T1、T2驰豫时间及液体的流动窄束X线的减弱程度或透射连续X线的强度分布 采用的电磁波 射频波（无线电波） 连续X线电磁波频率 特定磁场下氢原子核的拉莫尔频率（小于100MHz） 3X1010〜3 X 1014MHz电磁波波长 使用的磁场 探测器及方法 体层方向3m 以上（米波段） 静磁场和梯度磁场的叠加 接收线圈的感应电流 任意方向约 10 - 10m（1A）无碘化钠（NaI）、BGO （BiGeO）、氙（Xe）等 一般与体轴垂直第1页扫描机构 数据采集方式 测量值 图像重建方法 代法等有无电离辐射电子 机械或电子多方向或单方向投影 多方向投影仅有射频辐射可多参数成像，但不同机器所测参数值难以比较 仅与线衰减系数相对应 以二维傅立叶变换成像法为主 滤波反投影法、二维傅立叶变换重建法、卷积反投影法、迭约10-7eV有X线辐射，约104eV,可能引起的生物效应高像素尺寸已达 0.4mm层面厚度 3D 成像可达 1mm 以下 螺旋 CT 已达 0.5mm每层面扫描时间因扫描程序而异（EPI序列已达5ms） 1s左右（螺旋扫描可进一步缩短，超高速CT已达数+ ms） 图像重建时间 0.05ms <1s 实时成像功能已达到已达到表13-2 MRI设备与CT扫描机的临床应用比较应用范围MRI 设备CT 扫描机备注软组织对比度高低MRI 设备可行乳腺成像半月板、肌腱、软骨及椎间盘不使用对比剂，清晰 须使用对比剂，不清晰 脊髓显示清晰困难白质和灰质极明显一般明显出血可显示 高度明显钙化灶不敏感敏感骨皮质病变不敏感敏感骨伪影无有心血管 不使用对比剂，可区别心肌、心脏轮廓和大血管须使用对比剂，且只能显示心肌和心脏轮廓 MRI 设备可行无创伤血管造影胎儿及孕妇检查可进行（妊娠三个月内慎用）一般不进行 MRI 设备可展示胎儿及母体子宫、胎盘等的结构水的显示极明显明显MRI 设备可行水成像、扩散成像和灌注成像生化及代谢测定能不能需 MRI 设备一体化系统功能成像能不能MRI 设备需高磁场强度系统化学位移成像能不能需 MRI 设备一体化系统对比剂类型顺磁性物质碘剂三、 主要技术参数与其它影像设备相比，影响 MRI 图像的信号强度或图像密度的参数较多。
这些参数大体可分为组织参数和设备参数 两大类1. 组织参数它是人体的内在信息参数组织参数主要有质子密度（P）、纵向驰豫时间（T1）、横向驰豫时间（T2）、 化学位移（液体流速（v）和波动其中，组织参数P、T1和T2决定图像信号的密度组织参数决定水与 脂肪的分离成像，能引起化学位移伪影组织参数v和波动可用来进行血管成像，能引起运动伪影2. 设备参数它是成像所依赖的设备及成像过程的测量条件参数设备参数主要有磁场强度、梯度磁场强度和切换 率、线圈特性（包含发射和接收）、测量条件根据诊断目的的不同，可以选择不同的参数来产生所需要的MRI图 像，具体参数的选择如下：重复时间（time of repetition，TR）、回波时间（time of echo，TE）和反转时间（time of inversion，TI）决定图像的 性质即图像的权重层厚、平均采样次数、像素尺寸、有效视野和层数决定扫描区域并控制图像信号的密度各 种应用软件可获得不同性质和不同区域的MRI图像，而且成像速度快、有效抑制伪影、功能完善四、 发展趋势无论是MRI设备的软件序列，还是MRI设备的硬件结构，都在日新月异的发展这里仅介绍MRI设备硬件结构的 发展趋势。
1. 主磁体 它的作用是产生均匀的静磁场（亦称为主磁场，简称为磁场）主磁体的发展趋势是低磁场强度的开放 和高磁场强度的性能改善低磁场强度永磁开放型MRI设备的磁场强度已达0.4T，其结构为单柱型或双柱非对称型 重量为10~13吨，开放空间达75%以上开放式MRI设备的优点是可消除病人的幽闭恐惧症超导型MRI设备的 磁场强度已由传统的1.5T发展到3~4T，并有发展到7~8T的趋势超导型MRI设备的液氦消耗量已大幅度下降随 第2页着材料科学的进一步发展，将来可能出现高温超导磁体磁场强度的大小对MRI设备图像的影响是：①在信噪比方 面，如图13-1所示，磁场强度越高，信号强度越大，信噪比越高(但不是线性关系)②磁场强度高，扫描时间短 ③在图像对比度方面，组织的T1值随磁场强度增高而变大，如图13-2所示，T1驰豫时间延长当TR为固定值时， T1图像对比度反而下降，造成T1图像质量下降但磁场强度的大小对T2图像质量的影响不大图 13-1 磁场强度与信号强度的关系图 13-2 T1 值与磁场强度的关系咼磁场强度、低磁场强度的MRI设备各有自己的优、缺点，互相弥补MRI设备的精度和稳定性将会进一步提咼。
扫描序列的进一步发展(如平面回波序列)，对静磁场均匀度提出了更高的要求主磁体的设计，将更加适合现场 的安装、调整，并有一套完善可行的磁场均匀度提高方法2．梯度磁场快速扫描序列要求高性能的梯度磁场平面回波序列的弥散、灌注功能均要求高线性和快速响应的梯 度磁场目前梯度磁场强度已达到50mT/m以上对梯度磁场的度化率(切换率)要求更高，已达到70~80T/m・s 除快速成像外，高性能梯度磁场还决定一定矩阵下的最小FOV矩阵和最小层厚最短回波时间主要决定于梯度磁场 的最大强度而最短回波时间又影响最短重复时间可见，梯度磁场影响MRI设备的成像时间，也决定图像的最高 空间分辨力双梯度系统、组合表面系统和非线性梯度系统的出现，使MRI设备梯度线圈的形式多样化如双梯度 系统是在主梯度线圈中附加一套较小的梯度线圈，它仅覆盖在感兴趣的部位，可得到一个局部的磁场强度高的梯度 磁场，切换率可达到150T/m・s,所获得的MRI设备图像的层厚更薄、空间分辨力更大 涡流与噪声也有待于进一步减少涡流会严重的影响磁场的均匀度，使图像出现伪影，质量下降目前，采用高阻 材料和增加反向梯度线圈两种方法以降低涡流与噪声这两种方法虽然基本有效，但均未从根本上消除涡流与噪声。
为此，有必要研究出新的方法，以进一步减少涡流与噪声3. 接收线圈提高接收线圈的效率和进一步增加阵列线圈，将成为MRI设备临床中的最大需要改进接收线圈，使 其能满足介入治疗的需要4. 计算机网络化MRI设备已完成了由专用计算机到计算机工作站的转化，已使用64M处理器方便、快速、高效 的PACS系统，可使MRI设备与其他影像诊断设备的影像资源融合，以获得全面、准确的诊断结果五、构成MRI设备根据用途不同，可分为两大类：一是临床应用型，其主磁体磁场强度在0.2〜0.5T以下；二是临床研究型， 其磁场强度在1.0〜1.5T以上MRI设备根据磁场的产生方式不同，可分为三大类：①超导型；②永磁型；③常导 型如图13-3所示，超导型MRI设备由主磁体(含冷却装置)、扫描床、梯度线圈、射频(radio frequency, RF) 线圈、谱仪系统、控制柜、人机对话的操作台、计算机和图像处理器等构成超导型MRI设备的主磁场方向为水平 方向如图 13-4 所示，永磁型开放式 MRI 设备由主磁体、扫描床、谱仪系统、控制柜、操作台、计算机和图像处 理器等构成永磁型MRI设备的主磁场方向为垂直方向超导型MRI设备和永磁型MRI设备的基本构成是：主磁 体、扫描床、谱仪系统、控制柜、操作台、计算机和图像处理器等。
本章以永磁型 MRI 设备为例，主要介绍 MRI 设备的硬件系统图13-5为永磁型MRI设备的结构示意图图 13-3 超导型 MRI 设备的结构示意图图 13-4 永磁型开放式 MRI 设备的结构示意图图 13-5 永磁型 MRI 设备的结构示意图永磁型 MRI 设备的硬件部分因安装位置的不同又可分为扫描室内、扫描室外两大部分：1. 扫描室内部分 它包括主磁体(magnet)，支架(yoke)，温度加热。