第三节 梯度磁场系统(设备)..

磁共振系统：梯度系统及发展趋势 (上)刘克成 等刘克成先生，博士、MBA ，西门子迈迪特(深圳)磁共振有限公司副总裁；陈历明先生，博士； 高静女士，硕士；秦鹏先生，硕士，市场部产品专家。

关键词: 磁共振 梯度系统一 导言梯度系统是医用磁共振系统中重要的一部分。

按磁共振成像理论，梯度系统的主要功能 就是使主磁场沿特定的方向产生线性变化(如图 1所示)，而达到选层，相位及频率编码的目 的。

此外，主梯度线圈也用来校正主磁场的线性非均匀项，改善主磁场的均匀性。

用数学来描述梯度系统的主要功能：+ (t ) = +[x (t )+ y (t )+ z (t )] B o rG B G x G y G o z衡量梯度系统的最重要的指标是最大梯度强度(G max )和最大梯度切换率(SR)。

最大梯度 强度G max 表征在空间上所能产生的最大变化率，如图 2a 的斜率。

它的大小决定了图像的空 间分辨率及成像速度。

梯度切换率SR 则表征梯度的变化能力。

它的大小决定了图像的时间 分辨率及成像速度。

简单地说，图像的空间分辨率反比于梯度脉冲的面积，即零阶矩。

梯度脉冲的面积是由 梯度强度与时间的积分决定，因而可用下列方程来描述：1 © G t dt+ ( )图像分辨率 而成像的速度或成像的时间分辨率则正比于梯度切换率， 即 成像速度∝SR 由此可见，梯度系统的性能对于 MR 系统以及临床应用来说是极其重要的。

必须注意 梯度系统的配置及性能与主磁场的场强是没有关系的。

理想的梯度系统应具有以下特点：(1)最大梯度强度高；(2)切换时间短，切换率高；(3)线性度好；(4)低功耗；(5)对周围设备产生的涡流尽可能的小。

如图 3 所示，典型的梯度系统由磁共振测量控制系统(根据成像序列的定义产生数字化 的梯度脉冲数据)、梯度小信号单元(提供数模变换和梯度脉冲输出调节等功能)、梯度功率放 大器、滤波器、梯度线圈等组成。

本文将梯度系统中最主要的两个部分，即梯度功率放大器和梯度线圈，进行简单的介绍， 并对梯度系统的今后发展的趋势做一探讨。

mri的梯度磁场系统名词解释引言：医学磁共振成像（MRI）作为一种非侵入式的影像技术，已经在临床医学领域广泛应用。

MRI通过梯度磁场系统实现图像的空间编码，而梯度磁场系统是MRI成像中至关重要的组成部分。

本文将对MRI的梯度磁场系统进行名词解释，以帮助读者更好地理解MRI技术。

一、MRI的梯度磁场系统简介MRI的梯度磁场系统是指由梯度线圈和梯度功放器组成的一个设备。

该系统通过产生可调节大小的磁场梯度，在人体内部的不同位置形成磁场的强度不同的区域。

这种梯度磁场的变化使得MRI设备能够实现对人体内部的空间编码，从而获得高分辨率和高对比度的图像。

二、梯度线圈梯度线圈是梯度磁场系统的核心部件，它由一系列细长的线圈组成。

梯度线圈的主要作用是在人体内部产生空间变化的磁场。

梯度线圈通常由三对线圈组成，分别称为X、Y和Z梯度线圈。

每对线圈都是相互垂直的，分别产生X、Y和Z轴方向的梯度磁场。

三、梯度功放器梯度功放器是梯度磁场系统的另一个关键组成部分。

它的主要作用是为梯度线圈提供电流驱动，从而产生所需的磁场梯度。

梯度功放器能够根据输入信号的变化快速调节所产生的梯度磁场的大小和方向。

这样，MRI设备可以按照需求在不同的轴方向上改变磁场的强度和分布，实现对图像的空间编码。

四、梯度磁场系统的工作原理梯度磁场系统的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 设定梯度磁场参数：使用操作人员控制的界面来设定梯度磁场的参数，包括梯度磁场的大小、方向和持续时间等。

2. 产生梯度磁场：根据设定的参数，梯度功放器会向梯度线圈提供相应的电流信号，从而在人体内部产生所需的梯度磁场。

3. 空间编码：梯度磁场的变化使得原子核的共振频率在不同区域发生微小的差异。

接收线圈会探测并记录这些微小差异。

4. 数据转换：接收线圈将所记录的差异转换成数字信号，然后传输给计算机进行图像重建。

五、梯度磁场系统的应用MRI的梯度磁场系统在医学领域有着广泛的应用。

它可以用于成像人体的各个部位，包括头部、胸部、腹部和四肢等。

mri的基本结构MRI的基本结构MRI（Magnetic Resonance Imaging）是一种通过利用核磁共振原理来生成高分辨率图像的医学成像技术。

它能够提供非常详细的人体内部结构图像，对于诊断疾病和研究人体解剖结构具有重要作用。

下面将介绍MRI的基本结构。

1. 主磁体系统MRI的主磁体系统是MRI设备的核心部分，它产生强大的恒定磁场。

主磁体通常采用超导磁体，可以产生高达1.5T或更高的磁场强度。

这个磁场会使人体内的水分子的原子核发生共振现象，从而产生信号。

2. 梯度线圈系统梯度线圈系统是MRI设备中的另一个重要组成部分，它能够在不同的方向上产生不同的磁场梯度。

这些梯度场可以用来定位信号来源的位置，并使得MRI图像具有空间分辨率。

3. 射频线圈系统射频线圈系统用于向人体内部发送无线电波，并接收来自人体的信号。

它包括表面线圈、内置线圈和灵敏线圈等不同类型。

射频线圈的设计和使用对于获得高质量的MRI图像至关重要。

4. 控制系统MRI设备的控制系统负责控制主磁体、梯度线圈和射频线圈的工作，以及对数据进行采集和处理。

控制系统通常由计算机和相关软件组成，可以根据医生的指示进行不同的扫描设置，并实时显示图像。

5. 数据处理和图像重建MRI采集到的数据需要经过一系列的处理和重建才能生成最终的图像。

这个过程包括噪声去除、数据滤波、峰值检测、图像配准和重建等步骤。

数据处理和图像重建的算法和方法对于获得清晰的图像具有重要影响。

6. 图像显示和分析MRI图像可以在计算机屏幕上进行显示和分析。

医生可以通过对图像进行调整和放大来观察人体内部的结构和病变情况。

同时，还可以利用图像处理软件对图像进行测量和分析，以辅助诊断和研究。

总结：MRI的基本结构包括主磁体系统、梯度线圈系统、射频线圈系统、控制系统、数据处理和图像重建、图像显示和分析等部分。

这些组件共同工作，使得MRI能够提供高质量的人体内部结构图像，为医学诊断和研究提供了重要工具。

梯度磁场的作用
梯度磁场（GEF）是一种有用的物理现象，其特性可用来解释各种自然现象，从宇宙尺度到微观尺度，从物理学、化学到生物学。

它的功能对于改善人类的生活也有重要的意义。

本文将对梯度磁场的作用做出综述。

梯度磁场通过梯度场的两个方面来解释自然现象“视角”和“动力”。

GEF从物理学视角提供了一种基本思维构成一种全新的视角将现实世界中的动力和静态进行有系统的关联。

物理学也有规律性，但它是关于空间和动力的更大体系，即“能量”。

梯度磁场从化学的角度解释了自然现象，即电子轨道结构。

GEF 以解释和推导出电子轨道结构的结构、性质和能量关系，还可以解释由于光学等效力的影响，电子轨道结构的变化。

梯度磁场也可以以生物学角度来解释自然现象。

几乎所有的生物系统都是由各种化学反应和生物进程而产生的。

GEF基本概念可以帮助我们从生物角度理解这些现象：生物的细胞的结构、细胞膜的结构和动力活动，以及细胞表面和细胞环境中的分布和交互作用等。

在现代社会，梯度磁场的作用也可以体现出来。

梯度磁场的概念可以用于提高医学技术，改善医疗服务质量。

梯度磁场也可以用于分析生物医学数据，诊断和治疗疾病。

此外，梯度磁场也可以应用于材料科学，提高新材料的开发，改善工程和建筑设计，改善社会服务水平，并有利于提高高科技的研发水平和提高全球经济水平。

总之，梯度磁场的作用是不可磨灭的。

它可以解释物理学、化学
和生物学中的自然现象，促进科学技术的发展，改善人类的生活环境，进而为全球经济增长做出重要贡献。

GEF为科学研究提供了一种更有效的思维方式，是现代物理学、化学和生物学研究中不可或缺的概念。

MRI设备基本组成认知和操作MRI设备由主磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统等组成，为确保MRI设备的正常运行，还需有磁屏蔽、射频屏蔽、超导及低温等其它辅助设备。

一、主磁体系统主磁体系统（又称静磁场系统），是磁共振成像装置的核心部件，也是磁共振成像系统最重要、制造和运行成本最高的部件。

主磁体的作用是产生一个均匀的、稳定的静态磁场，使处于磁场中的人体内氢原子核被磁化而形成磁化强度矢量，并以拉莫尔频率沿磁场方向进行自旋（进动）。

（一）主磁体的性能指标1．磁场强度2．磁场均匀性3．磁场稳定度4．有效孔径5．磁场的安全性（二）主磁体的种类与特点1．永磁体2．超导磁体（三）匀场主磁场的均匀性是MR的重要指标，无论何种磁体由于受设计和制造工艺限制，在其制造过程中都不可能使整个有效空间内的磁场完全均匀一致。

另外，磁体周围环境中的铁磁性物体（如钢梁等）也会进一步降低磁场的均匀性。

因此，磁体安装完毕后还要在现场对磁场进行物理调整，称为匀场。

静磁场是靠各种匀场补偿线圈和铁磁材料，经多次补偿、测量、修正而逐渐逼近理想均匀磁场。

由于精度要求极高而且校准工作极其繁琐，大多是在计算机辅助下，采取多次测量、多次计算、多次修正才能达到1250pxDSV（球体直径）5ppm的均匀度。

常用的匀场方法有有源匀场和无源匀场两种。

1．有源匀场2．无源匀场二、梯度磁场系统梯度磁场系统是为MR提供满足线性度要求、可快速开关的梯度磁场。

（一）梯度磁场的作用在磁共振成像时，必须要在成像区域内的静磁场上，动态地迭加三个相互正交的线性梯度磁场，如图6-12所示，使受检体在不同位置的磁场值有线性的梯度差异，实现成像体素的选层和空间位置编码的功能。

三个梯度场的任何一个均可用以完成这三项作用之一，但联合使用梯度场可获得任意轴面的图像。

此外，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度磁场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚，产生梯度回波信号的作用；在成像系统没有独立的匀场线圈的磁体系统的情况下，梯度线圈可兼用于对磁场的非均匀性校正，因此，梯度系统也是MRI设备的核心系统。

第3章磁共振成像系统的组成模拟11．哪一个系统不是MRI主要组成部分A. 梯度磁场系统B. 计算机及图像处理系统C. 射频系统D. 主磁体系统E. 电源与空调系统2．磁体的主要性能指标A.磁场强度B.磁场均匀度C.磁场稳定性D.磁体孔径大小E. 以上均是3．目前应用于腹部临床检查最多的MRI扫描仪主磁体的磁场强度是A.0.1TB.0.3TC.1.5TD.3TE.5T30．超导型磁体的电磁线圈的工作温度是A.2.1KB.3.2KC.4KD.4.2KE.8K4.当线圈温度超过多少时,会发生失超A.3.2KB.4.2KC.8KD.10KE.-273°C5.超导型磁体的优点A.成像质量高B.磁场强度高C.磁场稳定而均匀D.几乎不受环境温度的波动影响E. 以上均是6.磁场屏蔽的标准一般为A. 5GsB. 10GsC. 15GsD. 1MTE. 5MT7. 梯度线圈绕在主磁体和匀场补偿线圈内，它由几组线圈组成A.一组B.两组C.三组D.四组E.五组8. 梯度磁场应具备的条件A.功率损耗大B.切换时间长C.所形成的梯度场在成像范围内具有良好的非线形特征D.最低程度涡流效应E. 响应时间要长9. 1.5T MRI设备最高配置的梯度线圈A.场强已达25mT/m，切换率超过120mT/m.sB.场强已达30mT/m，切换率超过100mT/m.sC.场强已达45mT/m，切换率超过150mT/m.sD.场强已达60mT/m，切换率超过200mT/m.sE.场强已达80mT/m，切换率超过200mT/m.s10.射频系统的组成中不包括A.发射器B.功率放大器C.发射和接受线圈D.电源系统E.低噪声放大器11.不是表面线圈的特点A.在成像野内灵敏度不均匀B.越靠近线圈灵敏度越高C.有效成像范围通常比全容积线圈的有效成像范围小D.通常只用于接收信号E.信噪比和分辨力低12.磁体间的观察窗用铜网的目的A.是用于将屏蔽间接地B.是用于射频屏蔽C.是用于美观D.是用于磁屏蔽E.是防止反光便于观察里面的情况13.MRI影像分析软件不包括A.查找硬盘上患者一般资料B.调节灰度（窗宽、窗位）C.影像的注释和标识D.影像的计算与测量E. 影像重建14.MRI计算机系统外部硬件不包括A.存储器B.A/D转换器C.输入设备D.输出设备E.监视器15．不属于磁共振构成部件的是A．磁体系统B．梯度磁场系统C．射频系统D．计算机及图像处理系统E．数字减影系统16．不属于磁体主要性能指标的是A．磁场强度B．均匀度Gd3影像园C。

医疗诊断与治疗设备作业指导书第1章医疗诊断设备概述 (4)1.1 医疗诊断设备分类与原理 (4)1.1.1 影像诊断设备 (4)1.1.2 检验诊断设备 (4)1.1.3 功能诊断设备 (4)1.1.4 介入诊断设备 (4)1.2 医疗诊断设备的应用领域 (5)1.2.1 器官和组织的形态学检查 (5)1.2.2 生理和生化指标的检测 (5)1.2.3 功能评估 (5)1.2.4 介入性诊断和治疗 (5)1.3 医疗诊断设备的安全与质量控制 (5)1.3.1 设备安全 (5)1.3.2 质量控制 (5)1.3.3 规范操作 (5)1.3.4 患者防护 (5)第2章医疗诊断设备操作流程 (6)2.1 设备开机及自检 (6)2.1.1 保证设备周围环境满足工作要求，避免潮湿、高温等不良因素。

(6)2.1.2 打开设备主电源开关，设备将自动进行自检。

自检过程中，请勿操作设备。

(6)2.1.3 自检完成后，设备将显示自检结果。

如自检通过，可进行下一步操作；如自检未通过，请及时联系维修人员进行维修。

(6)2.2 患者信息录入与检查准备 (6)2.2.1 登录设备操作系统，输入操作员信息。

(6)2.2.2 录入患者基本信息，包括姓名、性别、年龄、病历号等。

(6)2.2.3 根据检查项目，选择相应的检查部位和检查方法。

(6)2.2.4 向患者解释检查过程，取得患者配合。

(6)2.2.5 患者进入检查室，按照要求摆放体位。

(6)2.3 检查过程及图像采集 (6)2.3.1 按照设备操作手册，调整设备参数，保证设备处于最佳工作状态。

(6)2.3.2 指导患者进行呼吸、屏气等动作，以便获取清晰的图像。

(6)2.3.3 开始图像采集，实时观察图像质量，保证图像满足诊断要求。

(6)2.3.4 如需调整患者体位或设备参数，请及时进行，以保证图像质量。

(6)2.4 检查结果输出与存储 (6)2.4.1 检查结束后，对采集到的图像进行初步分析，保证图像无误。

《医用放射线设备维修人员（一级）》培训大纲《医用放射线设备维修人员（一级）》的培训分为以下模块：1.心血管造影摄影设备与介入放射设备的工作原理、结构要求及维修技术2. X射线计算机断层扫描装置（CT）及磁共振成像设备（MRI）3. 医用直线加速器和模拟定位机4. 医院影像综合管理系统（PACS）（不考核）、英语》《心血管造影摄影设备与介入放射设备的工作原理、结构要求及维修技术》培训大纲一、基本要求1、了解心血管造影摄影设备及介入放射设备的工作原理。

2、了解心血管造影摄影设备及介入放射设备的结构组成和要求。

3、了解心血管造影摄影设备及介入放射设备的维修技术。

二、培训要求与内容单元1 心血管造影摄影设备的工作原理、基本组成培训要求：了解心血管造影设备的工作原理和特点。

培训内容：1、心血管造影摄影设备的工作原理、基本组成1.1 心血管造影设备的临床意义1.1.1 心血管疾病检查的临床特点1.1.2 心血管疾病检查的临床内容1.1.3 心血管疾病检查的临床要求1.2 心血管造影设备的工作原理1.2.1 心血管造影设备的机组配套1.2.2 心血管造影设备的工作原理1.3 心血管造影检查对设备的要求1.3.1 X射线主机1.3.2 X射线管1.3.3 导管床1.3.4 C形臂1.3.5 伸缩吊架1.3.6 造影剂注射装置1.3.7 遮光器1.3.8 影响增强器——电视系统1.3.9 血管造影减影装置1.3.10 图像与PACS网络单元2 心血管造影设备的机械结构培训要求：了解心血管造影设备的机械结构培训内容：1、心血管造影设备的机械结构1.1 导管床1.1.1 导管床的性能特点1.1.2 导管床的基本结构形式1.1.3 导管床床面结构形式1.1.4 导管床升降机构1.1.5 导管床的故障现象1.2 C形臂1.2.1 C形臂的基本性能要求1.2.2 C形臂的固定形式及优缺点落地式悬吊式1.2.3 C形臂的基本结构落地式底座及C臂升降机构悬吊式吊架C形臂C形臂转动机构影像增强器安装座球管安装座1.2.4 C形臂的故障现象1.3 C形臂与导管床的安装要求1.3.1 机房要求1.3.2 C形臂与导管床安装位置要求单元1.3 伸缩吊架1.3.1 伸缩吊架技术参数1.3.2 伸缩吊架的滑动原理1.3.3 伸缩吊架的平衡原理1.3.4 平衡装置的结构1.4 导管床、C形臂、伸缩吊架的组成要求1.5 典型设备介绍2、实训2.1平衡装置的结构单元3 心血管造影设备的线路特点培训要求：了解心血管造影设备的主机特点。

《医学影像设备学》课程标准课程编号：18020011课程学时：40节学分：3学分一、课程性质、目的和要求医学影像设备学简要介绍了学影像设备的发展历程和分类，使学生对该领域的历史和现状有概括的了解。

并分章节分别介绍了诊断用 x线机、数字x线摄影、CT、磁共振、核医学等成像设备的基本结构、功能和应用特点，为学习相关课程和将来从事临床实践谁备必要的基础知识，并使学生能熟悉各种仪器设备的结构和一般维修方法。

二、本课程的基本内容课时分配表第一章医学影像设备学概论 4课时第一节医学影像设备发展历程（1）课时（一）教学目的与要求了解医学影像设备发展历程及分类（二）教学的重点与难点医学影像设备发展历程（三）课时安排：1学时（四）主要内容l、常规 X线设备及 X线 X机的发展2、现代医学影像设备体系的建立3、我国医学影像设备发展简况第二节医学影像设备分类（2）课时（一）教学目的与要求了解医学影像设备的分类（二）教学的重点与难点医学影像设备的分类（三）课时安排：2学时（四）主要内容1、医学影像诊断设备：X线成像；磁共振成像、B声成像；核医学成像；热成像；光学成像2、医学影像治疗设备：介人放射学系统，立体定向放射外科学系统第三节图像存储、传输系统和远程放射学系统（1）课时（一）教学目的与要求了解图像存储、传输系统和远程放射学系统的发展和应用（二）教学的重点与难点图像存储、传输系统和远程放射学系统的发展和应用（三）课时安排：1学时（四）主要内容1、图像存储、传输系统：图像输人装置；图像数据库；数据通信网络；显示工作站2、远程放射学系统：低速、窄带；中速远程；宽带高速第二章诊断用X线机 8课时第一节概述（1）课时（一）教学目的与要求了解诊断用X线机的发展史及分类（二）教学的重点与难点诊断用X线机的发展史及分类（三）课时安排：1学时（四）主要内容诊断用X线机发展史与现状；诊断用X线机的组成第二节诊断用x线机各论（2）课时（一）教学目的与要求熟悉各类诊断X线机的基本结构（二）教学的重点与难点各类诊断X线机的基本结构（三）课时安排：2学时（四）主要内容l、透视用X线机：影像增强及电视系统；诊视床；遮线器2、普通摄影用X线机：X线管头支持装置；摄影床；滤线器3、消化道造影用X线机：有暗盒式；无暗盒式4、胸部摄影用X线机：胸片架；荧光缩影装置5、心血管造影用X线机：高压注射器，导管和心血管造影专用X线管头支架；X 线电影及录像6、其他诊断用X线机第三节诊断用X线管与高压发生装置（1）课时（一）教学目的与要求1、掌握x线管的基本结构及其规格。