mri技術(shù)磁體與系統(tǒng)

1、MRI 技術(shù)磁體與系統(tǒng)（上）3.1 引言磁共振成像 （ magnetic resonance imaging，MRI ）技術(shù)是利用人體原子核在磁場(chǎng)與外加射頻磁場(chǎng)發(fā)生共振，而產(chǎn)生影像的成像技術(shù)。 MRI 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及在 X 線 CT 的臨床應(yīng)用基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型醫(yī)學(xué)數(shù)字成像技術(shù)。由于它既能顯示形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，又能顯示原子核水平上的生化信息，還能顯示某些器官的功能狀況，以及無(wú)輻射等諸多優(yōu)點(diǎn)，已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于臨床各系統(tǒng)的檢查診療中。 隨著 MRI 技術(shù)的不斷改進(jìn)， 其功能日趨完善， 應(yīng)用圍不斷拓寬，是當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快、最具潛力的一種成像技術(shù)。磁共振成像設(shè)備（簡(jiǎn)稱為“

2、 MRI 設(shè)備”）在我國(guó)衛(wèi)生部被列為乙類大型醫(yī)用影像設(shè)備，醫(yī)院需要特別申請(qǐng)配置許可證。 MRI 設(shè)備在臨床上的應(yīng)用日益廣泛， 在各系統(tǒng)疾病的診斷中扮演著越來(lái)越重要的角色，對(duì)于疾病的診斷有不可替代的作用。該設(shè)備的配置集中體現(xiàn)著醫(yī)院臨床診療、以及科研工作的水平。磁共振成像設(shè)備（簡(jiǎn)稱MRI 設(shè)備）主要由以下四部分構(gòu)成：磁體系統(tǒng)、梯度磁場(chǎng)系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及圖像處理等系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)間相互連接，由計(jì)算機(jī)控制、協(xié)調(diào)。對(duì)于超導(dǎo) MRI 設(shè)備，低溫保障冷卻系統(tǒng)也是其重要組成部分。實(shí)際的磁共振成像系統(tǒng)為了加快圖像處理速度，一般都配備專用的圖像處理陣列單元；為了實(shí)施特殊成像（如心臟門控、腦功能研究等） ，還

3、要有對(duì)生理信號(hào)（心電、脈搏、 （無(wú)創(chuàng)、有創(chuàng)）血壓、血氧飽和度、氧分壓、二氧化碳分壓等）進(jìn)行采集、處理、分析的單元。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)腦功能成像，需要配置特殊的高性能計(jì)算機(jī)柜，射頻脈沖實(shí)時(shí)跟蹤，試驗(yàn)刺激的產(chǎn)生、傳輸（可通過(guò)波導(dǎo)孔）及控制，數(shù)據(jù)的全自動(dòng)后處理系統(tǒng)等。圖像的硬拷貝輸出設(shè)備（如激光相機(jī)） 、軟拷貝輸出設(shè)備 （如 CD R/RW 、DVD R/RW 、MOD 等光盤驅(qū)動(dòng)器）也是必備的。3.2 磁體系統(tǒng)磁體系統(tǒng)是MRI 設(shè)備產(chǎn)生成像所必需的靜磁場(chǎng)（ static magnetic field ）的關(guān)鍵部件。磁體的主要性能指標(biāo)是其產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度、均勻度、穩(wěn)定性及孔徑大小等，這些性能指標(biāo)直接關(guān)系到整

4、個(gè)系統(tǒng)的信噪比和成像質(zhì)量。幾乎所有的廠家都在努力追求能夠制造出高質(zhì)量、盡可能高的磁場(chǎng)強(qiáng)度、優(yōu)良的磁場(chǎng)均勻度、穩(wěn)定可靠、盡可能大的開放孔徑、以及盡可能短的磁體。 3.2.1 磁體系統(tǒng)的組成磁體系統(tǒng)的基本功能是為 MRI 設(shè)備提供滿足特定要求的靜磁場(chǎng)， 除了磁體之外，還包括勻場(chǎng)線圈、梯度線圈、以及射頻發(fā)射和接收體線圈（又稱為置體線圈，Build-in Body Coil）等組件。上述三個(gè)線圈依次套疊在磁體腔中，使磁體孔徑進(jìn)一步變小。勻場(chǎng)線圈可進(jìn)一步提高磁場(chǎng)的均勻性；梯度線圈解決被檢測(cè)體的空間分辨率、空間定位、層面選擇等成像問(wèn)題；射頻發(fā)射和接收體線圈用于發(fā)射射頻脈沖以激發(fā)被檢測(cè)體產(chǎn)生MR 信號(hào)，同時(shí)

5、負(fù)責(zé)接收MR 信號(hào)。對(duì)于超導(dǎo)磁體還必須擁有高真空、超低溫的杜瓦容器，以維持超導(dǎo)線圈的超低溫環(huán)境。與磁體、勻場(chǎng)線圈和梯度線圈相連接的是它們各自的電源，即磁體電源、勻場(chǎng)電源及梯度電源（永磁體不需磁體電源）。上述三種電源在控制單元的作用下提供高質(zhì)量的電流，以保證整個(gè)系統(tǒng)磁場(chǎng)的均勻和穩(wěn)定。3.2.2 磁體的性能指標(biāo)磁體系統(tǒng)對(duì)于MRI 設(shè)備的重要性不亞于魚對(duì)水的依賴性，由磁體系統(tǒng)產(chǎn)生、均勻穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)是磁共振成像的“基石” ，“基石”的性能決定著MRI 設(shè)備“大廈”的品質(zhì)。3.2.2.1 主磁場(chǎng)強(qiáng)度MRI 設(shè)備的磁體在其掃描檢查孔徑、Z 軸（沿磁體孔洞方向）一定長(zhǎng)度圍（1.5T 超導(dǎo) MRI設(shè)備通常 5

6、0 厘米）產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度（即主磁場(chǎng)強(qiáng)度）均勻分布的靜磁場(chǎng)，即主磁場(chǎng) B0 。增加主磁場(chǎng)強(qiáng)度，可提高圖像的信噪比（SNR）。 MRI 圖像質(zhì)量與主磁場(chǎng)強(qiáng)度、主磁場(chǎng)均勻性、梯度線圈、射頻接收線圈等諸多因素相關(guān)。目前應(yīng)用于臨床的MRI 設(shè)備主磁場(chǎng)強(qiáng)度大多為0.15 3.0T（特斯拉， tesla，為磁場(chǎng)強(qiáng)度單位，1 特斯拉 =10000 高斯），磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，組織的磁化強(qiáng)度越高，產(chǎn)生的磁共振信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)。在一定圍，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，影像的信噪比越大，信噪比近似與磁場(chǎng)強(qiáng)度成線性關(guān)系。但高場(chǎng)強(qiáng)也有一些不利因素，例如在高場(chǎng)強(qiáng)中化學(xué)位移偽影較明顯，對(duì)運(yùn)動(dòng)較敏感而更易產(chǎn)生偽影。主磁場(chǎng)強(qiáng)度的高低與磁體以及整機(jī)的造價(jià)成

7、正比，目前0.35TMRI 設(shè)備市場(chǎng)價(jià)格一般在600 萬(wàn)元人民幣左右，而進(jìn)口一臺(tái) 3.0TMRI 設(shè)備則需花費(fèi)2000 萬(wàn)元人民幣。因此用戶需要在整機(jī)價(jià)格、主磁場(chǎng)強(qiáng)度、圖像質(zhì)量三者中進(jìn)行比較、平衡、選擇。提高場(chǎng)強(qiáng)的唯一途徑就是采用超導(dǎo)磁體。隨著超導(dǎo)材料價(jià)格和低溫制冷費(fèi)用的下降，超導(dǎo) MRI 設(shè)備的性能價(jià)格比不斷提升。發(fā)達(dá)國(guó)家中1.5T 以上的超導(dǎo)MRI 設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)普及；3.0TMRI 設(shè)備從 2005 年起，開始大規(guī)模進(jìn)入臨床；美國(guó)通用電氣（GE ）、德國(guó)西門子（SIEMENS ）、荷蘭飛利浦（PHILIP ）均已開發(fā)并向市場(chǎng)推出7.0T 的超高場(chǎng) MRI 設(shè)備，用于人體成像的實(shí)驗(yàn)研究； 與

8、此同時(shí)在美國(guó)芝加哥9.4TMRI 設(shè)備正在用于人體成像研究。但是由于超高磁場(chǎng)強(qiáng)度靜磁場(chǎng)對(duì)人體的生物效應(yīng)尚不肯定，超高場(chǎng) MRI 設(shè)備產(chǎn)品尚不成熟，以及相關(guān)國(guó)家的有關(guān)法律或規(guī)則對(duì)其應(yīng)用還有限制等原因，7.0T 及以上的超高場(chǎng)系統(tǒng)至今未能廣泛用于臨床，但應(yīng)用研究的文獻(xiàn)已有很多發(fā)表。與高磁場(chǎng)強(qiáng)度MRI 設(shè)備的發(fā)展相反， 近年來(lái)高性能的低場(chǎng)開放型永磁 MRI 設(shè)備備受市場(chǎng)和用戶的青睞、厚愛。這不僅與它所具有的優(yōu)良的性能價(jià)格比有關(guān)，也與設(shè)備制造商在竭盡努力將中高場(chǎng)磁共振系統(tǒng)的部件和技術(shù)移植、“下嫁”到低場(chǎng)平臺(tái)，使其整機(jī)性能、圖像質(zhì)量大大改善直接相關(guān)。3.2.2.2 磁場(chǎng)均勻度磁場(chǎng)均勻度（homogene

9、ity ），又稱磁場(chǎng)均勻性，是指在特定容積限度磁場(chǎng)的同一性，即穿過(guò)單位面積的磁力線是否相同。這里的特定容積通常取一球形空間。磁場(chǎng)均勻度的單位為ppm（ part per million ），即特定空間中磁場(chǎng)最大場(chǎng)強(qiáng)與最小場(chǎng)強(qiáng)之差除以平均場(chǎng)強(qiáng)再乘以一百萬(wàn)。MRI 對(duì)磁場(chǎng)的均勻度要求很高，在成像圍的磁場(chǎng)均勻度決定圖像的空間分辨力和信噪比。磁場(chǎng)均勻度差將會(huì)使圖像模糊和失真。磁場(chǎng)均勻度由磁體本身的設(shè)計(jì)和外部環(huán)境決定，磁體的成像區(qū)域越大，其所能達(dá)到的磁場(chǎng)均勻度越低。磁場(chǎng)的穩(wěn)定性是衡量磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著時(shí)間而漂移程度的指標(biāo)，在成像序列周期磁場(chǎng)強(qiáng)度的漂移對(duì)重復(fù)測(cè)量的回波信號(hào)的相位產(chǎn)生影響，引起圖像失真、信噪比下降

10、。磁場(chǎng)的穩(wěn)定性與磁體的類型和設(shè)計(jì)的質(zhì)量密切相關(guān)。磁場(chǎng)均勻度標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定與所取測(cè)量空間的大小和形狀有關(guān)，一般采用與磁體中心同心的、直徑一定的球體空間做為測(cè)量圍。通常磁場(chǎng)均勻度的表示方法是在測(cè)量空間一定的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度在該給定空間的變化圍（ ppm 值），即以主磁場(chǎng)強(qiáng)度的百萬(wàn)分之一（ ppm）作為一個(gè)偏差單位來(lái)定量表示的，通常將這個(gè)偏差單位稱為 ppm，這稱為絕對(duì)值表示法。例如整個(gè)掃描檢查孔徑圓柱體圍的磁場(chǎng)均勻度為 5ppm；而與磁體中心同心的、 直徑為 40cm 和 50cm 的球體空間的磁場(chǎng)均勻度分別是 1ppm 和 2ppm；還可表示為： 被測(cè)標(biāo)本區(qū)每立方厘米的立方體空間磁場(chǎng)均勻度為 0.0

11、1ppm。無(wú)論何種標(biāo)準(zhǔn)，在所取測(cè)量球大小相同的前提下， ppm 值越小表明磁場(chǎng)均勻度越好。以 1.5TMRI 設(shè)備為例，一個(gè)偏差單位（ 1ppm）所代表的磁場(chǎng)強(qiáng)度的漂移波動(dòng)為 1.510-6T 。也就是說(shuō)， 在 1.5T 的系統(tǒng)中， 1ppm 的磁場(chǎng)均勻度意味著：該主磁場(chǎng)在1.5T 磁場(chǎng)強(qiáng)度的本底基礎(chǔ)上存在1.5 10-6T（ 0.0015mT ）的漂移波動(dòng)。顯然，在不同場(chǎng)強(qiáng)的MRI 設(shè)備中，每個(gè)偏差單位或ppm 所代表的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化是不同的，從這個(gè)角度講，低場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)于磁場(chǎng)的均勻度要求可以低一些（見表3-1）。有了這樣的規(guī)定之后，人們就能夠用均勻度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同場(chǎng)強(qiáng)的系統(tǒng)，或同一場(chǎng)強(qiáng)的不同系統(tǒng)方

12、便地進(jìn)行比較，以便客觀評(píng)價(jià)磁體的性能。在實(shí)際測(cè)量磁場(chǎng)均勻度之前首先需要精確定出磁體中心，然后在一定半徑的空間球體上布置場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x（高斯計(jì)） 探頭，并逐點(diǎn)（ 24 平面法、 12 平面法）測(cè)量其磁場(chǎng)強(qiáng)度，最后處理數(shù)據(jù)、計(jì)算整個(gè)容積的磁場(chǎng)均勻度。磁場(chǎng)均勻度是會(huì)伴隨周圍環(huán)境變化的。即使一個(gè)磁體在出廠前已達(dá)到了某一標(biāo)準(zhǔn) （工廠保證值） ，但是安裝后由于磁 （自）屏蔽、射頻屏蔽（門窗） 、波導(dǎo)板（管）、磁體間和支持物中的鋼結(jié)構(gòu)、 裝修裝飾材料、 照明燈具、 通風(fēng)管道、 消防管道、緊急排風(fēng)扇、樓上樓下樓旁的移動(dòng)設(shè)備（甚至汽車、電梯）等環(huán)境因素的影響，其均勻度會(huì)改變。因此，均勻度是否達(dá)到磁共振成像要求，應(yīng)以

13、最后驗(yàn)收時(shí)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)。磁共振生產(chǎn)廠家安裝工程師在工廠或醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)所做的被動(dòng)勻場(chǎng)和超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈主動(dòng)勻場(chǎng)工作是提高磁場(chǎng)均勻度的關(guān)鍵措施。MRI 設(shè)備為了在掃描過(guò)程中對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行空間定位，在主磁場(chǎng) B0 基礎(chǔ)上還需疊加連續(xù)遞增變化的梯度磁場(chǎng)B ?？上攵趩蝹€(gè)體素上疊加的這個(gè)選層面梯度場(chǎng)B 必須大于主磁場(chǎng)B0 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)偏差、或漂移波動(dòng)，否則將會(huì)改變、甚至湮沒(méi)上述的空間定位信號(hào)，產(chǎn)生偽影，降低成像質(zhì)量。主磁場(chǎng) B0 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的偏差和漂移波動(dòng)越大，表示該磁場(chǎng)的均勻度越差，圖像質(zhì)量也會(huì)越低，更會(huì)直接關(guān)系到壓脂序列（人體中水和脂肪的共振頻率僅相差200Hz）、磁共振波譜（ MRS）檢

14、查的成功與否。因此，磁場(chǎng)均勻度是衡量MRI設(shè)備性能高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一。3.2.2.3 磁場(chǎng)穩(wěn)定性受MRI 設(shè)備磁體附近散布的鐵磁性物質(zhì)、磁體間環(huán)境溫度和濕度、超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈電流漂移、主磁場(chǎng)超導(dǎo)線圈電流漂移、進(jìn)入磁體檢查孔徑的人體以及人體攜帶的體植入物、體外攜帶物（例如曲別針、硬幣、鋼筆、釘子）等客觀因素的影響， 磁場(chǎng)的均勻性和 /或磁場(chǎng)強(qiáng)度值會(huì)發(fā)生變化，這就是磁場(chǎng)漂移。磁場(chǎng)穩(wěn)定性就是定量評(píng)價(jià)、衡量這種漂移變化的技術(shù)指標(biāo)。穩(wěn)定性下降，意味著單位時(shí)間磁場(chǎng)的變化率增高，如果在一次磁共振掃描檢查時(shí)間段，磁場(chǎng)強(qiáng)度值和 /或磁場(chǎng)均勻性發(fā)生了漂移，就會(huì)影響到圖像質(zhì)量。磁場(chǎng)的穩(wěn)定性分為時(shí)間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性兩種。

15、時(shí)間穩(wěn)定性指的是磁體所建立的靜磁場(chǎng) B0 隨時(shí)間而變化的程度。磁場(chǎng)強(qiáng)度值還會(huì)隨溫度變化而漂移，其漂移的程度是用熱穩(wěn)定性來(lái)表述的。永磁體和常導(dǎo)磁體的熱穩(wěn)定性比較差，因而對(duì)環(huán)境溫度的恒定能力要求很高。超導(dǎo)磁體的時(shí)間穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性則表現(xiàn)優(yōu)異。磁場(chǎng)的漂移通常以1h 或數(shù)小時(shí)作為限度。一般說(shuō)來(lái)，磁場(chǎng)的短期（ 1 2h）漂移不能大于 5ppm，而長(zhǎng)期（以 8h 為周期）漂移量須小于 10ppm。主磁場(chǎng)超導(dǎo)線圈電流或超導(dǎo)勻場(chǎng)線圈電流波動(dòng)時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致磁場(chǎng)的時(shí)間穩(wěn)定性變差。3.2.2.4 磁體有效孔徑磁體的孔徑大小限制著被檢查者的體型尺寸大小，延伸到磁體外部的磁場(chǎng)的圍亦與孔徑大小及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。在磁場(chǎng)的延伸

16、圍，電子儀器對(duì)磁場(chǎng)均勻度及其本身的磁場(chǎng)產(chǎn)生破壞作用，為限制磁場(chǎng)向外部延伸及外部磁場(chǎng)的影響，需要采用各種屏蔽措施。磁體有效孔徑是指梯度線圈、勻場(chǎng)線圈、 射頻體線圈、 襯墊、護(hù)板、隔音腔、和外殼等部件均在磁體檢查孔道安裝完畢后，所剩余柱形空間的有效徑。因此，實(shí)際的磁體孔徑即磁體的凈孔徑要大得多。例如，牛津公司 UNISTAT 磁體本身的凈孔徑為 1050mm ，但裝入勻場(chǎng)線圈后成為 920mm，安裝梯度線圈后其徑進(jìn)一步減小為 750mm。對(duì)于全身 MRI 設(shè)備，磁體的有效孔徑以足夠容納受檢者人體為宜。一般來(lái)說(shuō)其有效孔徑尺寸必須至少達(dá)到 60cm。有效孔徑過(guò)小容易使被檢者產(chǎn)生壓抑感，誘發(fā)受檢者潛在的

17、“幽閉恐懼癥”。有效孔徑大些可使受檢者感到舒適、輕松，同時(shí)也能滿足肥胖者的檢查需要。然而，增加磁體的孔徑在一定程度上比提高磁場(chǎng)強(qiáng)度更難，因?yàn)榭讖降脑龃髣?shì)必導(dǎo)致磁場(chǎng)均勻性的破壞和失衡，而校正這種失衡的技術(shù)難度很大，因此大孔徑（一般指徑凈空尺寸大于 70cm）MRI 設(shè)備是當(dāng)前研發(fā)的熱點(diǎn)之一。3.2.2.5 邊緣場(chǎng)空間圍磁體產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)向空間各個(gè)方向散布，發(fā)散到磁體周圍的空間中，稱為邊緣場(chǎng)。它的強(qiáng)弱與空間位置有關(guān)，隨著空間點(diǎn)與磁體距離的增大，邊緣場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)逐漸降低。邊緣場(chǎng)是以磁體原點(diǎn)為中心向周圍空間發(fā)散的，因而具有對(duì)稱性，邊緣場(chǎng)會(huì)對(duì)候診的受檢者、工作人員、路過(guò)附近的人員、分布在磁體周圍空間的電子設(shè)備

18、造成可能的傷害和損壞。邊緣場(chǎng)的空間分布通常以磁體邊緣場(chǎng)的等高斯線在空間分布的三視圖（俯視圖、前視圖、側(cè)視圖） ，即等高斯線圖來(lái)表示。等高斯線圖是由一簇接近于橢圓的同心閉環(huán)曲線表示的邊緣場(chǎng)分布圖。圖中每一橢圓上的點(diǎn)都有相同的磁場(chǎng)強(qiáng)度值（一般用高斯表示），故稱為等高斯線。由于不同場(chǎng)強(qiáng)磁體的雜散磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，對(duì)應(yīng)的等高斯線也就不同。其中以 5 高斯（ 0.5mT ）“安全線”的空間分布最為重要，在磁場(chǎng)強(qiáng)度一定的前提下，5高斯線邊緣場(chǎng)空間圍越小，說(shuō)明磁體的自屏蔽系統(tǒng)性能更好，該磁體的環(huán)境安全性能也更好。通常的安全原則是：5高斯線空間圍以禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入； 5 高斯線空間圍盡可能局限在磁體間。 因此需要

19、采取措施抑制、 屏蔽磁體的邊緣場(chǎng)，縮小邊緣場(chǎng)的空間圍，保證周圍環(huán)境的安全。對(duì)磁體進(jìn)行自屏蔽的方法有兩種。一種是無(wú)源屏蔽法，即給磁體披上非常厚的軟鐵，但是磁體的重量會(huì)急劇增加。另一種是現(xiàn)在常用的有源屏蔽法，使用一組或者幾組有源線圈，仔細(xì)計(jì)算和測(cè)量邊緣場(chǎng)的分布后，設(shè)計(jì)成與邊緣場(chǎng)大小相等、方向相反的電磁場(chǎng)分布，從而抵消和反射磁體引起的向外發(fā)散的磁力線，以此達(dá)到縮小邊緣場(chǎng)空間圍的目的。除此之外，對(duì)磁體間也可以采用特種硅鋼材料包繞覆蓋的磁屏蔽法，將邊緣場(chǎng)空間圍強(qiáng)制壓縮在磁屏蔽空間之。除了上述五項(xiàng)性能指標(biāo)外，致冷劑（液氦）的揮發(fā)率（升 / 小時(shí)）、磁體低溫容器（杜瓦）的容積（升） 、液氦的補(bǔ)充周期（年）、

20、磁體長(zhǎng)度（厘米）和磁體重量（噸）等同樣是衡量超導(dǎo)型磁體的重要技術(shù)指標(biāo)。3.2.3MRI 設(shè)備磁體類型MRI 設(shè)備的類型繁多。按照使用用途分類有動(dòng)物MRI專用設(shè)備、藥物分析MRI專用設(shè)備、礦物和工業(yè)探傷MRI專用設(shè)備、以及醫(yī)用人體MRI設(shè)備等。本書討論的圍僅限于應(yīng)用于人體磁共振成像的MRI設(shè)備。按照磁體類型分類有永磁型MRI設(shè)備、常導(dǎo)型MRI設(shè)備、超導(dǎo)型MRI設(shè)備以及混合型MRI設(shè)備。按照磁體產(chǎn)生靜磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小分類可分為低場(chǎng)（ 0.1T 0.5T ） MRI 設(shè)備、中場(chǎng)（ 0.6T 1T） MRI 設(shè)備、高場(chǎng)（ 1.5T 2T） MRI 設(shè)備、以及超高場(chǎng)（ 3T 及以上） MRI 設(shè)備。3

21、.2.3.1 永磁型磁體永磁型磁體（permanent magnet）是最早應(yīng)用于 MRI 全身成像系統(tǒng)的磁體， 由具有鐵磁性的永磁材料構(gòu)成，可用于永磁體的磁性材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體和稀土鈷三種類型。我國(guó)有豐富的稀土元素，也能大量生產(chǎn)高性能的稀土永磁材料（如釹鐵硼）。這些材料都是生產(chǎn)永磁磁體的優(yōu)質(zhì)原料資源。永磁型磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減極慢，幾乎永久不變，且運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)水電消耗，磁力線閉合，磁體漏磁少，磁力線方向與人體長(zhǎng)軸垂直。射頻線圈制作簡(jiǎn)便，線圈效率高。但是，磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，目前永磁型磁體最大場(chǎng)強(qiáng)已能達(dá)到0.5T，但是磁體龐大、笨重，同時(shí)其磁場(chǎng)均勻度受環(huán)境溫度影響大，磁場(chǎng)穩(wěn)定性較差。其周圍環(huán)境

22、發(fā)生變化（例如地鐵線路、變電設(shè)施、供電電纜、過(guò)往機(jī)動(dòng)車輛等）就會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)均勻度被破壞，使圖像質(zhì)量下降，甚至造成圖像偽影。永磁體一般由多塊永磁材料堆積或拼接而成，磁鐵塊的排布既要滿足構(gòu)成一定成像空間的要求，又要使其磁場(chǎng)均勻性盡可能高。另外，磁體的兩個(gè)極面須用導(dǎo)磁材料連接起來(lái)，以提供磁力線的返回通路，從而減少磁體周圍的雜散磁場(chǎng)，縮小邊緣場(chǎng)的空間圍。上圖是永磁型磁體及其磁路示意圖。圖中的兩個(gè)磁極分別位于磁體上、下兩端，使磁場(chǎng)方向與兩個(gè)極面相垂直。對(duì)于全身成像 MRI 設(shè)備來(lái)講，這意味著受檢者體軸將與磁場(chǎng)方向相垂直。這就是所謂的橫向磁場(chǎng)。兩極面間距離（d）就是磁體孔徑。 d 越小磁場(chǎng)越強(qiáng)，而d 太小又

23、不能容納人體。在d一定前提下，提高靜磁場(chǎng) B0 磁場(chǎng)強(qiáng)度的唯一辦法就是增加磁性材料的用量，但這樣做又要受磁體重量的限制。因此，設(shè)計(jì)者必須在磁場(chǎng)強(qiáng)度、掃描檢查孔徑、和磁體重量三者之間進(jìn)行平衡、折中。 0.35T 永磁型磁共振磁體的重量一般在 14 噸左右， 0.4T 在 20 噸左右。永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般不超過(guò) 0.5T 。除磁場(chǎng)強(qiáng)度較低外，永磁型磁體的磁場(chǎng)均勻性通常也受到一定限制，與超導(dǎo)磁體 MRI 設(shè)備相比較， 磁場(chǎng)均勻性指標(biāo)參數(shù)要低很多。其原因一是拼接成完整磁體的每塊永磁材料的性能不可能完全一致；二是受磁極平面加工精度的限制；三是磁極本身的邊緣效應(yīng)（磁極軸線與邊緣磁場(chǎng)的不均勻性） 。此外，

24、永磁型磁體的溫度系數(shù)較大即它對(duì)溫度變化非常敏感，這使其磁場(chǎng)穩(wěn)定性變差。因此，需要恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)將磁體間的溫度或磁體本身的溫度變化嚴(yán)格控制在1之。永磁型 MRI 設(shè)備雖然有上述缺點(diǎn)，但是其優(yōu)異的開放性能、低造價(jià)、低運(yùn)行成本、整機(jī)故障率低、磁場(chǎng)發(fā)散少、對(duì)周圍環(huán)境影響小、 檢查舒適等特點(diǎn)， 使得永磁 MRI 設(shè)備不僅在中國(guó)，在全世界也得到認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。此外，日益興起的磁共振介入診斷和治療，以及磁共振導(dǎo)引的介入手術(shù)，正在為永磁開放型 MRI 設(shè)備開拓新的用武之地。3.2.3.2 常導(dǎo)型（阻抗型）磁體由丹麥物理學(xué)家奧斯特 (Hans Christian Oersted，1777 1851) 于 18

25、20 年發(fā)現(xiàn)的電流磁效應(yīng)可知，載流導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度、導(dǎo)線形狀和磁介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。常導(dǎo)型磁體（ conventionalmagnet）正是根據(jù)這一原理，由電流通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)，即用線圈導(dǎo)線中的恒定電流來(lái)產(chǎn)生MRI 設(shè)備中的靜磁場(chǎng)B0，其磁力線與受檢人體長(zhǎng)軸平行。因此，常導(dǎo)型磁體實(shí)際上是某種類型的空芯電磁鐵，其線圈通常用銅線繞成。由于銅有一定的電阻率，故又有人將由這種線圈制成的磁體稱為阻抗型磁體（resistive magnet）。此型磁體大致可分為三種：空心磁體、鐵心磁體和電磁永磁混合型磁體。為了產(chǎn)生較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度和足夠的中空（有效檢查孔徑）直徑，往往數(shù)個(gè)線圈并用，

26、例如常見的四線圈常導(dǎo)磁體 （下圖）。該磁體由兩對(duì)大小不同的線圈組成，其中側(cè)的大線圈對(duì)、外側(cè)的小線圈對(duì)，四個(gè)線圈排布在一個(gè)球形空間上。圖中的箭頭代表磁場(chǎng)方向。 常導(dǎo)型磁體優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 重量較輕、制造安裝容易，造價(jià)低廉，可隨時(shí)建立或卸掉靜磁場(chǎng)。但其磁場(chǎng)均勻性和穩(wěn)定性較差，受室溫影響大，開機(jī)后耗電量大（典型值 80kW ）并使磁體產(chǎn)生較多熱量，必須使用大量的循環(huán)水冷卻維持其運(yùn)行，故運(yùn)行費(fèi)用較高，且其磁場(chǎng)強(qiáng)度亦較低（典型值 0 23T），另外，線圈供電電源的波動(dòng)將會(huì)直接影響磁場(chǎng)的穩(wěn)定，因而高質(zhì)量的大功率恒流電源是常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備整機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件， 目前僅有少數(shù)廠家還在生產(chǎn)常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備

27、。在我國(guó)電力資源豐富的地區(qū)， 如產(chǎn)煤區(qū)的火力發(fā)電廠較多， 配置常導(dǎo)型 MRI 設(shè)備比較適用。 新研制的鐵芯（混合）阻抗磁體具有永久磁體和阻抗磁體的特征，綜合了它們的優(yōu)點(diǎn)。3.2.3.3 超導(dǎo)型磁體在普通的導(dǎo)體中，大部分通過(guò)導(dǎo)體的電流由于電阻的原因變?yōu)闊崮?，因而被“消耗”掉了，而由超?dǎo)材料制成的超導(dǎo)體最重要的特點(diǎn)是在特定條件下電流通過(guò)時(shí)其電阻為零。有一些類型的金屬（特別是鈦、釩、鉻、鐵、鎳），當(dāng)將其置于接近絕對(duì)零度（零下273.2 攝氏度，標(biāo)為0K ）的超低溫時(shí)，其電阻為零，即處于超導(dǎo)工作狀態(tài)，這些具有超導(dǎo)性的物質(zhì)可稱其為超導(dǎo)體。以超導(dǎo)體為線圈材料制造的磁體稱為超導(dǎo)型磁體。如上圖所示，超導(dǎo)磁體部

28、結(jié)構(gòu)通常為鈮合金線圈浸泡在液氦里（為了減少液氦的氣化，磁體通常有數(shù)層液氦及真空層）超導(dǎo)型磁體（ super conducting magnet）是由電流通過(guò)超導(dǎo)體導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)，與常導(dǎo)型磁體的主要差別在于其導(dǎo)線由超導(dǎo)材料制成并將其置于液氦之中。超導(dǎo)體線圈的工作溫度在絕對(duì)溫標(biāo) 4.2K 的液氦中獲得的超低溫環(huán)境，達(dá)到絕對(duì)零度 （273 C），此時(shí)線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)，沒(méi)有電阻。當(dāng)超導(dǎo)線圈在 8K 溫度下其電阻即等于零，液氦的沸點(diǎn)為77K 。超導(dǎo)磁體配有一個(gè)勵(lì)磁電源，勵(lì)磁電流從勵(lì)磁電源發(fā)出通過(guò)超導(dǎo)磁體線圈循環(huán)流動(dòng)，當(dāng)電流上升到使磁場(chǎng)建立起預(yù)定的場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，超導(dǎo)磁體開關(guān)閉合，勵(lì)磁電源斷開，電流在閉合的超導(dǎo)線圈

29、幾乎無(wú)衰減地循環(huán)流動(dòng)，產(chǎn)生穩(wěn)定、均勻、高場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)。3.2.3.4 混合型磁體混合型磁體（hybrid magnet ）是利用上述兩種或兩種以上的磁體技術(shù)構(gòu)造而成的磁體。常見的是永磁型和常導(dǎo)型兩種磁體的組合。在永磁型磁體的兩個(gè)磁極上繞以銅質(zhì)線圈（繞線方向應(yīng)使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)與固有的永磁場(chǎng)方向一致并疊加）便得到混合型磁體。當(dāng)線圈過(guò)激勵(lì)電流時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)便會(huì)與原磁場(chǎng)相疊加、融合，使其倍增。極片的兩端仍以鐵磁材料相連，以提供磁力線的返回通路，減少雜散磁場(chǎng)。無(wú)論哪一類型磁體，其共同點(diǎn)都是要產(chǎn)生盡可能強(qiáng)的、均勻的靜磁場(chǎng)。而它們的區(qū)別主要體現(xiàn)在各自的場(chǎng)強(qiáng)大小、磁場(chǎng)方向、磁場(chǎng)均勻性、整機(jī)功率和生產(chǎn)造價(jià)等

30、方面。3.2.4 MRI 超導(dǎo)型磁體性能及其相關(guān)性3.2.4.1 絕對(duì)零度和超導(dǎo)電性1908 年荷蘭實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家昂斯成功地液化了地球上最后一種“永久氣體”氦氣，并且獲得了接近絕對(duì)零度（零下273 攝氏度，標(biāo)為0K ）的低溫：4.25K 1.15K（相當(dāng)于零下攝氏度） 。這樣低的溫度為超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)提供了有力保證。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)， 1911 年昂斯發(fā)現(xiàn)：汞的電阻在4.2K 左右的低溫度時(shí)急劇下降，以致完全消失（即零電阻） 。 1913 年他在一篇論文中首次以“超導(dǎo)電性”一詞來(lái)表達(dá)這一現(xiàn)象。由于“對(duì)低溫下物質(zhì)性質(zhì)的研究，并使氦氣液化”方面的成就，昂斯獲1913 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。3.2.4.2 超導(dǎo)

31、體的基本性質(zhì)及其性能指標(biāo)具有超導(dǎo)性的物質(zhì)就是超導(dǎo)體。完全導(dǎo)電性物理學(xué)上把物質(zhì)進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)后電阻為零的性質(zhì)稱為完全導(dǎo)電性。完全導(dǎo)電性是對(duì)直流而言的，在交流情況下，超導(dǎo)體不再具有超導(dǎo)電性，它將出現(xiàn)能量損耗。完全抗磁性給處于超導(dǎo)態(tài)的某物體外加一磁場(chǎng)，磁感線將無(wú)法穿透該物體，即保持超導(dǎo)體的磁通為零，稱為完全抗磁性，又稱為邁斯納效應(yīng)。超導(dǎo)體的性能指標(biāo)臨界溫度（ Tc）超導(dǎo)體從呈現(xiàn)一定電阻的正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮铻榱愕某瑢?dǎo)態(tài)時(shí)所處的溫度，稱為臨界溫度（ Tc），又稱轉(zhuǎn)變溫度。臨界溫度是物質(zhì)的本征參量。物質(zhì)不同，其Tc 值也不同。一般金屬的Tc 極低。如水銀的 Tc 為 4.2K ，錫的 Tc 僅 3.7K 。臨

32、界磁場(chǎng)（ Hc）當(dāng)外加磁場(chǎng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，超導(dǎo)體的超導(dǎo)性即被破壞，物質(zhì)從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，這一磁場(chǎng)值即稱為臨界磁場(chǎng)。由此可見，超導(dǎo)體只有在臨界溫度和臨界磁場(chǎng)下才具有完全抗磁性和完全導(dǎo)電性。臨界電流（ Ic）在一定的溫度和磁場(chǎng)下，當(dāng)超導(dǎo)金屬中的電流達(dá)到某一數(shù)值后超導(dǎo)性會(huì)遭到破壞，這一數(shù)值就是臨界電流。超導(dǎo)物理中還把每平方厘米截面上可通過(guò)的最大電流值叫做臨界電流密度，用Ic 表示。超導(dǎo)材料的應(yīng)用具有低臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc 30K ），在液氦溫度條件下工作的超導(dǎo)材料，稱為低溫超導(dǎo)材料（lowtemperature superconducting material ）。超導(dǎo)材料大致可分為純金屬，合金和

33、化合物三類。目前，已發(fā)現(xiàn)近30 種元素的單質(zhì)， 8000多種化合物和合金具有超導(dǎo)性能。低溫超導(dǎo)材料由于 Tc 低，必須在液氦溫度下使用，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用昂貴。由于具有實(shí)用價(jià)值的低溫超導(dǎo)金屬NbTi（鈮鈦）合金優(yōu)良的超導(dǎo)電性和加工性能，其 Tc 為 9.3K ，其使用已占低溫超導(dǎo)合金的 95%左右。 NbTi 合金可用多芯復(fù)合加工法加工成以銅（或鋁）為基體的多芯復(fù)合 NbTi/Cu （鈮 -鈦與銅）超導(dǎo)線材（其 Tc 為 4.2K ，即 -268.80C），可用于制造 MRI 設(shè)備的超導(dǎo)磁體。3.2.4.3 超導(dǎo)磁體的構(gòu)成超導(dǎo)磁體主要由超導(dǎo)螺線管線圈（簡(jiǎn)稱超導(dǎo)線圈）、高真空超低溫杜瓦容器、以及附屬部件構(gòu)

34、成。超導(dǎo)線圈同常導(dǎo)型磁體一樣，超導(dǎo)磁體也由線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。超導(dǎo)磁體采用超導(dǎo)材料螺線管線圈、以及勻場(chǎng)線圈設(shè)計(jì)可達(dá)到 MRI 設(shè)備對(duì)靜磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和均勻性的高標(biāo)準(zhǔn)要求，因此通常 0.5T 以上磁場(chǎng)強(qiáng)度的醫(yī)用人體 MRI 設(shè)備均采用超導(dǎo)磁體。超導(dǎo)螺線管軸線上的磁感強(qiáng)度是勻強(qiáng)的；在磁介質(zhì)一定的前提下，其場(chǎng)強(qiáng)僅與線圈的匝數(shù)和流經(jīng)線圈的電流強(qiáng)度有關(guān)。因此，改變超導(dǎo)磁體螺線管線圈的匝數(shù)或電流均可使其所產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化。為了固定超導(dǎo)線圈繞組的線匝，并防止其滑動(dòng)，要用低溫特性優(yōu)良的環(huán)氧樹脂澆灌、固定、封裝繞好的超導(dǎo)線圈繞組，環(huán)氧樹脂封裝超導(dǎo)線圈繞組的強(qiáng)度需要確保其能夠抵抗并承受勵(lì)磁過(guò)程中線圈整

35、體受到的徑向和軸向的擠壓力，而不發(fā)生位移。超導(dǎo)螺線管線圈繞組前后兩個(gè)端點(diǎn)處，場(chǎng)強(qiáng)將減小為其最大值即線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度值的 50%。因此需要進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)校正，即在線圈繞組前后兩端適當(dāng)增加匝數(shù)以補(bǔ)償兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度，確保螺線管部軸線方向上、盡可能長(zhǎng)的圍的縱向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度能夠做到處處相等。超導(dǎo)線圈正常工作后，就獲得了穩(wěn)定的主磁場(chǎng)（ B0 ），它是質(zhì)子發(fā)生磁共振的基本條件。杜瓦容器超導(dǎo)線圈須浸泡在高真空、全密封、超低溫、液氦杜瓦容器中方能工作，其磁體制造工藝比較復(fù)雜，定期補(bǔ)充液氦也給用戶帶來(lái)一定的消耗成本。附屬部件為確保杜瓦容器和超導(dǎo)線圈安全穩(wěn)定地運(yùn)行，設(shè)置有致冷劑（液氮和液氦）液面計(jì)、超導(dǎo)開關(guān)、勵(lì)磁和退磁

36、電路、失超控制和安全保護(hù)電路等附屬部件。3.2.4.4 超導(dǎo)環(huán)境的建立超導(dǎo)線圈的材料鈮 -鈦與銅的多芯復(fù)合超導(dǎo)線材的 Tc 為 4.2K (-268.80C) ，因此必須將其浸泡在液氦里才能保證其以超導(dǎo)體方式正常工作。 MRI 磁體超導(dǎo)環(huán)境的建立需要經(jīng)歷下述三個(gè)步驟：抽真空環(huán)形真空絕熱層是超導(dǎo)磁體的重要保冷屏障，其保冷性能主要決定于它的真空度。由分子泵和機(jī)械泵組成的真空泵組，能使超導(dǎo)磁體的真空度達(dá)到10-610-7mbar ，以保證超導(dǎo)磁體的真空絕熱性能。磁體預(yù)冷磁體預(yù)冷是指用致冷劑將杜瓦容器（磁體）的溫度分別降至其工作溫度的過(guò)程。磁體預(yù)冷過(guò)程分為兩個(gè)階段，需要消耗大量的液氮和部分液氦。第一階

37、段將價(jià)格相對(duì)便宜的液氮直接導(dǎo)入磁體部預(yù)冷至77K（-196）。液氮預(yù)冷完成后，第二階段再改用價(jià)格相對(duì)昂貴的液氦，將其不間斷地導(dǎo)入磁體部，用液氦氣化產(chǎn)生的壓力將磁體部的液氮全部“吹走”、“吹”干凈，同時(shí)將磁體部溫度從77K 進(jìn)一步預(yù)冷到液氦的沸點(diǎn)溫度4.2K （ -268.8，與室溫相差近300）。灌滿液氦磁體預(yù)冷到4.2K 后，液氦氣化減弱，液氦開始駐留在磁體部，直至將磁體灌滿，一般可罐充到滿容量的95左右，剩余空間屬于液氣兩相的平衡面和氦氣的空間。在 4.2K 這一臨界溫度下，超導(dǎo)線圈將實(shí)現(xiàn)從正常態(tài)至超導(dǎo)態(tài)的轉(zhuǎn)變，超導(dǎo)環(huán)境從而建立起來(lái)。3.2.4.5 勵(lì)磁勵(lì)磁又叫充磁，是指超導(dǎo)磁體系統(tǒng)在磁體

38、勵(lì)磁電源的控制下逐漸給超導(dǎo)線圈施加電流，從而建立預(yù)定靜磁場(chǎng)的過(guò)程。勵(lì)磁一旦成功，超導(dǎo)磁體就將在不消耗能量的情況下，提供強(qiáng)大的、高度穩(wěn)定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。典型的超導(dǎo)勵(lì)磁電源為 10V ， 4000A ，要求優(yōu)質(zhì)的電流穩(wěn)定度。勵(lì)磁電流沿著一對(duì)銅制電流輸送排從勵(lì)磁電源系統(tǒng)被送往位于磁體上方的超導(dǎo)線圈頸管聯(lián)接處為超導(dǎo)線圈“充電”、充磁。3.2.4.6 失超失超所謂失超，即超導(dǎo)體變?yōu)閷?dǎo)體，溫度急劇升高，液氦大量揮發(fā)，磁場(chǎng)強(qiáng)度迅速下降，不過(guò)，現(xiàn)代磁體設(shè)計(jì)相應(yīng)的防監(jiān)控系統(tǒng)，以使運(yùn)行中失超的可能性降低。在勵(lì)磁或工作過(guò)程中，一旦超導(dǎo)體因某種原因突然失去超導(dǎo)特性而進(jìn)入正常態(tài)，即失超。引起失超的因素很多：磁體結(jié)構(gòu)和線圈組

39、份、超導(dǎo)材料性能不穩(wěn)定、磁體超低溫環(huán)境被破壞、以及人為因素等。常見的失超有如下五類情況：第一類：勵(lì)磁時(shí)充磁電流超過(guò)額定值或者充磁電流增加速度過(guò)快均會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)線圈整體受到徑向和軸向的電磁擠壓力使得浸漬于線圈繞組之間的環(huán)氧樹脂局部開裂，此變形能的釋放會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，從而引發(fā)失超。第二類：灌注液氦速度過(guò)快以及輸液管尚未完全冷卻到 4.2K 溫度時(shí)就將其插入磁體輸液孔，會(huì)引起杜瓦容器液氦沸騰，迅速氣化并噴發(fā)而出，導(dǎo)致超導(dǎo)環(huán)境遭到破壞，從而引發(fā)失超。第三類：磁體杜瓦容器中的液氦液面降到一定限度(各廠家規(guī)定的液氦低限容量不等，一般極限經(jīng)驗(yàn)值是滿容量的 30)時(shí)，如果仍未按規(guī)定及時(shí)補(bǔ)充，則會(huì)導(dǎo)致失超。第四類：

40、磁體的真空隔溫層真空環(huán)境破壞后，發(fā)生失超是肯定無(wú)疑的。第五類：誤操作緊急失超開關(guān)造成“意外”失超。失超與和去磁失超和磁體去磁是兩個(gè)完全不同的概念。去磁只是通過(guò)磁體特殊設(shè)計(jì)的超導(dǎo)線開關(guān)電路慢慢泄去其儲(chǔ)存的巨大能量 （一個(gè) 1.5T 的磁體在勵(lì)磁后所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量高達(dá) 5MJ ），使線圈電流逐漸減小為零，但線圈仍然浸泡在磁體杜瓦容器的液氦中，因此仍處于超導(dǎo)態(tài)。去磁一般是需要將 MRI 設(shè)備移機(jī)、拆除、或遇緊急情況時(shí)所主動(dòng)做的工作。失超則是被動(dòng)的，并且后果很嚴(yán)重，失超后不僅磁場(chǎng)消失，而且線圈失去超導(dǎo)性，會(huì)將電磁能量轉(zhuǎn)換為熱能。失超開始點(diǎn)總要經(jīng)受最高溫升，此局部溫升既可能破壞磁體超導(dǎo)螺線管線圈繞組的絕

41、緣，又可能熔化超導(dǎo)體，并且引起液氦急劇氣化，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)接口爆裂、磁體“爆炸”而破壞整個(gè)磁體，并威脅磁體間中人員和財(cái)產(chǎn)的安全。3.2.4.7 失超的預(yù)防保護(hù)措施失超后的線圈不可能從磁體中取出更換，只能重建其超導(dǎo)環(huán)境、勵(lì)磁后繼續(xù)使用，但是因?yàn)槭С^(guò)后的線圈已經(jīng)遭到某種程度的破壞，其再次發(fā)生失超的可能性增加，甚至形成“習(xí)慣性”失超的惡果，因此建立失超的預(yù)防和保護(hù)系統(tǒng)是十分重要的，首先通過(guò)傳感器、探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)控磁體的狀態(tài)，同時(shí)建立勵(lì)磁時(shí)的失超保護(hù)、以及超導(dǎo)建立并運(yùn)行后的失超保護(hù)等防措施。磁體監(jiān)控和保護(hù)措施磁體監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量磁體線圈溫度、應(yīng)力、液氦液位、真空度、流量、杜瓦容器壓力等參數(shù)值的變化。在磁體杜瓦容器里，安裝液