第一节　MRI设备与基本原理

一、MRI设备简介

MRI装置主要包括主磁体、梯度系统、射频系统、计算机系统以及配电、冷却等辅助设备。

1.主磁体

产生静磁场，有常导型、永磁型、超导型3种类型，磁场强度一般在0.35～3.0特斯拉（tesla，T）范围，常用中高场强超导型1.5T、3.0T。磁场的均匀性、稳定性也是反映磁体性能的主要参数。

2.梯度系统

主要由X、Y、Z三组梯度线圈组成，产生的梯度磁场与主磁场重叠，根据磁场的梯度差别明确层面的位置，提供空间定位三维编码，决定图像的空间分辨力。

3.射频系统

包括射频发射器、发射线圈以及接受线圈等。该系统发射RFP，使磁化的氢质子吸收能量而产生共振，并采集弛豫过程中氢质子释放能量发出的MR信号。

4.计算机系统

控制RFP、信号采集、数据运算和图像显示、传输等。与CT设备相同，计算机技术的进步使MRI接近实时显示图像，也使软读片成为现实。

二、MRI基本原理简介

人体内含有大量的氢质子（H），自然状态下H核以一定的频率进行随机无序的自旋，磁性相互抵消（图4-1）。当进入一个稳定的静磁场（即主磁体）后，H核除了自旋外，还绕着主磁场轴进行陀螺样旋转摆动，称为进动。同时，H核磁矩发生规律性排列，与主磁场平行同向排列（低能态）的H核略多于反向排列（高能态）者，形成宏观纵向磁化矢量M（图4-1）。

此时，在沿主磁场垂直的方向上加上一与H核进动频率一致的RFP，该进动频率的氢质子被激发，吸收能量，磁化矢量由纵向向横向偏转，跃升到高能级状态（图4-2 A、B），这种现象称为核磁共振。RFP撤除后，即发生从高能级状态恢复到低能级状态（静磁场平衡状态）的能量释放过程，称为弛豫（图4-2 B～D）。

人体各种组织均有固有的、各不相同的T1、T2值，T2值总比T1值短。T1、T2值受主磁场强度影响较大，一般场强越高，T1值越长，T2值越短。如在1.5场强下脑白质的T1、T2值分别为350～500ms和90～100ms；脑脊液的T1、T2值分别为3～4s和1～2s。T1、T2值的差异导致了信号强度的不同，这是图像黑白灰度对比的基础。

MRI过程简述如下：人体进入静磁场被磁化→施加RFP，吸收能量，H质子磁矢量发生偏转→撤除RFP，释放能量和失相位，T1和T2弛豫过程开始，产生MR信号→接收信号，同时梯度系统进行三维空间编码→计算机利用MR信号成像。