2024上海医疗器械创新展Medtec解读磁共振磁体的性能指标有哪些？

2024-08-01

磁共振磁体的性能指标有哪些？

磁体系统对于MRI设备具有重要作用，MRI图像质量与磁场强度、磁场均匀性、梯度线圈、射频线圈等因素相关。

2024上海医疗器械创新展Medtec认为其性能指标主要包括磁场强度、磁场均匀性、磁场稳定性、磁体有效孔径、边缘空间范围等。

1 主磁场强度

场强基本单位为高斯（gauss，G），取名来自于科学家姓名。

同样另外一个场强的单位特斯拉也是来自于姓名，即Nikola Tesla (1857～1943)，奥地利电器工程师，物理学家，旋转磁场原理及其应用的先驱者之一。

两者之间的关系为：1 T = 10000G。

一般情况下，主磁场强度的高低可以反映图像信噪比情况，提高磁场强度可提高图像的信噪比。

由于场强的提高要以更高的技术支持为前提，高场强系统往往其整体性能普遍提高，所以习惯上常以主磁场强度作为整个磁共振系统最具代表性的性能参数。

它是衡量磁体性能的主要指标。

磁体如果按磁场强度大小进行分类，可以分为低场（0.1T～0.5T）、中场（0.6～1.0T）、高场和（1.5～2.0T）超高场（3.0T以上）。

目前临床应用的MRI设备主磁场强度在0.1～7.0T间，常用的临床磁共振产品使用1.5T或3.0T超导磁体。

低场强的磁体多为永磁型磁体，场强一般为0.1T-0.3T.它的缺点是场强较低，均匀性差，对温度变化非常敏感。因此使用中对磁体室的环境温度要求较苛刻，而且重量较大。其优点是结构简单、造价低，不消耗能量。较低的维护费用是其突出的优点。

开放式磁体以往只在低场系统采用，近年中场超导开放式MR设备进一步普及。此型设备即使开放型设备具有了高中场的优势，又同时具有了开放型设备的应用优点，为介入操作、儿童医院等应用领域提供了理想选择。

通常为了得到更好的图像信躁比，就需要更高的场强。

而目前提高场强的办法就是采用超导磁体。

超导磁体的优点除了上述的信噪比较高以外，还表现在磁场的均匀性、稳定性，因此可以获得高精度的图像。

它的缺点是磁体结构复杂，需定期补充液氦。

另外，超导磁体需要额外的制冷设备为液氦容器降温，因此运行成本较高，而且也增加了系统故障机率。

同时场强也不能无限增加，因为超高的磁场强度对人体的生物作用尚不能肯定，而且3T设备产生的腹部器官影像缺乏对比，且有较多的化学位移伪影。

医疗机构在进行磁共振设备购置时，主磁场强度的选择应视具体情况而定。当优先考虑购买和维持费用时，低磁场强系统无疑有更大的优越性。

然而，如果说速度和高分辨率是应用中通常要考虑的问题的话，1.0T或1.5T设备可能更具优点。

对于一般的临床应用，高质量的1.0T设备与1.5T设备之间的区别难以区分。

选用1.5T设备的主要原因是有特殊的研究目的，或者是由于竞争压力和升级考虑。

如若比较成像时间，1.0T与0.5T设备之间有明显区别，1.0T机器信噪比有明显优势。

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2 磁场均匀度

磁场均匀度，是指在特定容积范围内磁场的同一性，即穿过单位面积的磁力线应相同。

MRI要求磁场高度均匀，在成像范围内的磁场均匀度决定图像的空间分辨率和信噪比。

主磁场的均匀度与测量空间的大小和形状相关，一般采用与磁体中心同心的，直径一定的球体空间作为测量范围。

通常要求直径为50cm的球体空间内的磁场均匀度应该控制在<3 PPM，45cm球体均匀度可控制在<1 PPM。

磁场的均匀性也很重要，它是以主磁场的百万分之一(ppm)为偏差单位表示的。

均匀性好意味着可得到较高质量的图像。

2024上海医疗器械创新展Medtec认为采用超导高场磁体产生一定强度的化学位移效应且达到较好的磁场均匀性，保证不同质子间的磁场均匀性频率偏差小于化学位移产生的频率差异，是进行MRS必须具备的前提条件。

3 磁场稳定性

受MRI设备磁体间环境温湿度、磁体附近分布的铁磁性物质、线圈电流漂移、正在检查的人体携带金属物品、体内植入物等影响，主磁场的强度和均匀度会发生变化，称为磁场漂移。

用来描述这种漂移的参数指标称为磁场稳定性。

4 磁体有效孔径

磁体有效孔径是指梯度线圈、匀场线圈、射频线圈、衬垫、护板外壳等部件在磁体检查孔安装完成后，所剩空间的有效孔径。

一般的有效孔径在60cm以上。

孔径不是越大越好，因为孔径的增大会导致磁场均匀性的破坏与失衡。

5 杂散磁场

磁场与环境的相互影响表现为磁体所产生的磁场，向空间各个方向散布，称为杂散磁场。它的强弱与空间位置有关。

常用等高斯线图来形象地表示杂散磁场的上述分布。

当杂散磁场的场强达到一定程度时，可能干扰周围环境中磁敏感性强的设备，影响正常工作。

这种影响通常在5高斯线内区域非常明显。

不同均匀度的磁场

文章来源：医工家

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