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【入门+提升】MRI原理与检查技术 · 2、MRI硬件组成

主磁场:场强、均匀性与磁体类型

主磁场是MRI信号的基础,质子进动频率与场强成正比(ω=γB)。场强越高,信噪比和化学位移分辨力越好,但射频能量沉积和磁敏感效应也增加。临床报告需注明场强,因为不同场强下序列参数和图像对比度不可直接比较。

永磁体场强通常低于0.7T,优点是磁场稳定、价格低、可开放设计且不退磁;缺点是强度低、体积重。超导磁体利用零电阻线圈,电流稳定、不产热、无需持续供能,是主流高场设备。其理论基础为H=NXI/Le,即磁场强度与线圈匝数和电流成正比、与有效磁路长度成反比。

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超导环境与紧急失超安全

超导线圈需浸泡在液氦中维持低温,液氦温度约-269℃。一旦失超,线圈电阻恢复、电流迅速衰减,液氦大量气化可能造成窒息风险。磁体间必须配备氧浓度监测和紧急失超按钮,按钮通常设在门口易达处。

紧急失超仅在人员被磁体卡住等危及生命时使用,按下后磁场快速下降,但可能损坏设备并导致液氦大量流失。日常应严格管理铁磁物品,避免吸引事故。报告或操作记录中应注明失超事件及后续处理。

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梯度场:空间编码与性能参数

梯度场在B0基础上叠加随位置线性变化的磁场,使不同位置质子进动频率不同,从而实现选层、相位编码和频率编码。选层梯度结合射频脉冲选择层面;相位编码梯度在射频激发后施加,使不同位置产生相位差;频率编码梯度在回波采集时施加,使不同位置频率不同。

梯度性能决定图像的空间分辨力和扫描速度。梯度切换率越高,回波间隔越短,但周围神经刺激和噪声风险增加。水脂化学位移约3.5ppm,梯度场可影响其表现,报告时需注意脂肪抑制均匀性。

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射频场:激发与信号接收

射频场由射频发生器产生,通过发射线圈在质子共振频率(ω0=γB0)施加射频脉冲,使质子吸收能量发生偏转。射频脉冲的带宽和波形决定激发层面轮廓和翻转角,影响图像对比度。

射频场均匀性直接影响图像亮度均匀性。高场设备射频波长缩短,介电效应可导致中心亮或暗,需通过多通道发射或介电垫改善。报告描述图像均匀性时,应排除射频场不均匀造成的伪影。

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线圈:类型、组合与图像信号

线圈分为发射线圈、接收线圈和收发一体线圈。正交线圈可同时发射和接收,结构简单但信噪比有限。相控阵线圈由多个独立单元组成,如头颈联合线圈包含8个头单元、4个颈单元和6个胸单元,各单元信号并行采集后重建为一幅图像。

相控阵线圈单元越多,覆盖范围越大、信噪比越高,但需注意单元中心区域信号强、边缘信号弱,图像可能出现不均匀。报告时应结合线圈类型判断图像质量,避免将线圈敏感性问题误判为病变。

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