核磁共振设备的基本架构及各部分主要功能

孟想成真

本文首发于公众号：“核磁共振成像分析技术”
核磁共振设备可大致分为两类：
一类是不带成像功能的设备：核磁共振分析仪，主要用于科研和工业领域；

另一类是带成像功能的设备：核磁共振成像仪，比如临床医用的核磁成像设备；

本文主要介绍磁共振成像设备架构。


核磁共振成像设备主要由以下几个部分组成
1、主磁体
2、梯度系统
3、射频系统
4、谱仪系统
5、计算机及辅助设施


磁共振系统架构图

各组成部分介绍
(1)   主磁体

主磁体是核磁共振设备最重要组成的部分。磁体分为电磁体和永磁型。

常导型电磁体基本上已经被淘汰。

超导型：超导型磁体具有磁场稳定，均匀性能好等优点。但超导磁体制作工艺复杂，运转中要消耗制冷剂，安装、 维护费用昂贵。

永磁体是由磁性物质制造，一经磁化，能够长期保持磁性。永磁类磁共振设备的运行、安装、操作费用均明显低于超导型设备。但是永磁设备重量大，热稳定性差、 磁场均匀性调试困难、磁场强度也较低，一般医用永磁体成像设备场强在1.0T以下。

(2) 梯度系统

成像用的梯度系统至少由X、Y、Z三路梯度线圈组成。梯度系统包括梯度线圈、梯度控制器、数/模转换器、梯度放大器及梯度冷却系统等。

梯度系统的主要作用是为磁共振成像提供三维空间定位。

(3) 射频系统

射频系统由射频线圈、射频发生器和接收器组成， 其主要作用是激发检测部位并收集磁共振信号，制作工艺要求较高。

射频线圈是质子发生磁共振的激励源，也是磁共振信号的探测器。

射频线圈主要分为两类：

--发射线圈，这类线圈仅发射激励脉冲，不接收磁共振信号；
--兼有射频发射和信号接收功能的线圈。

射频发生器产生RF脉冲，并通过发射线圈发射到检查部位。射频接收放大器则对收集到的极低的磁共振信号先行放大，然后将其数字化再行进一步处理。


(4)谱仪系统

谱仪系统是磁共振设备的中心控制系统，负责产生、控制序列的各个环节并协调运行，如射频的发射时序、梯度的配合施加时序等。信号采集、数据处理和图像重建主要由谱仪系统完成。

(5) 计算机及辅助设施
计算机及辅助设施包括主控计算机、图像显示、 检查床及射频屏蔽、磁屏蔽、UPS电源、冷却系统等，其作用是保证自检查开始到获得MR图像的过程能井然有序、精确无误地进行。



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