MR梯度系统简介

王存航

        梯度系统是指与梯度磁场有关的一切电路单元。其功能是系统提供线性度满足要求的，可快速开关的梯度场，对MA信号进行空间编码，决定层面位置和成像层面度；在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚，产生回波信号的作用；在成像系统没有独立的均场线圈的场合，梯度线圈可兼用于对磁场的非均匀形校正，因此、梯度系统是MRI设备的核心部件之一。
    一、梯度磁场的性能
   梯度磁场的性能指标主要有有效溶积、线性度、梯度场强度、梯度场变化率、梯度场爬行时间等。
   梯度场的有效容积又较均匀容积。梯度线圈通常采用所谓的鞍形线圈。有效容积就是指鞍形线圈所包容的、其梯度场能够满足一定线性要求的空间区域。这一区域一般位于磁体中心，并与主磁场的有效容积同心。对于鞍形线圈，其有效容积只能达到总容积的60%左右。梯度线圈的均匀容积越大，对于成像区的限制就越小。
   梯度线圈的线性是衡量梯度场平稳性的指标。线性越好，表明梯度场越精确，图像的质量就越好，非线性度随着与磁场中心距离而增加，因此如果梯度场的线性不佳，图像的边沿上可能产生空间和强度的畸变。一般来说，梯度场的非线性不能超过2%。
   线性梯度场的最低梯度必须大于主磁场的非均匀性，否侧磁场非均匀性将严重影响空间的编码，在2DFT成像中引起影响几何失真；在投影重建成像中不仅引起几何失真，还导致空间分辨率降低。成像要求的梯度强度受信噪比和射频带宽等因素的制约，一般不希望梯度场强度大于实际需要的值，因为成像要求的频带宽度与梯度强度成正比，如果梯度强度较大，侧对应的频带较宽，引入的噪声大，且给品质因数高的窄频带射频线圈的调谐和匹配增加困难。在线圈一定时，梯度场的强度有梯度电流所决定，而梯度电流又受梯度放大器的功率限制。目前新型MRI系统的梯度强度达到30--40mT/m.
    梯度场的切换率及爬行时间是梯度系统两个重要指标，他们从不同角度反映了梯度场达到某一预定值得速度。切换率越快，则梯度的开启时间越短，可以进一步提高扫描速度。以往机器的爬行时间为1m/s左右。近年来，30mT/m以上的梯度系统已被最新开发的MRI系统所采用，其切换率可达150T/m/s，爬行时间达0.2ms，因此目前新型磁共振系统的扫描速度可达50幅/s。
    梯度系统不仅从扫描速度上，也从空间分辨率上限制着整个MRI系统性能的改善。另一方面，它的性能还同扫描脉冲序列中梯度脉冲波形的设计有关，即一些复杂系列的实现也取决于梯度。系统对梯度的要求概果起来就是梯度场强。切换率及爬向时间快和易于控制。

     河南  新安 人民医院医械设备科  王存航  待续
      参考文献：现代医学影像技术学 陕西科学技术出版社
                医学成像技术学    上海科学出版社

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不错的文章，我顶一个。

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请问梯度强度和梯度切换率是如何得到的？

development

谢谢楼主分享

tozgvpro

顶一个，写得不错。