核磁共振主机磁体系统硬件参数配置

一、磁体系统

产生强大，均匀的，稳定的静磁场，用于组织的磁化。

1.1、1.5超导磁体

1，通电螺线管感生的磁场强度，与螺线管的匝数，通过的电流大小成正比。

根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体电阻成正比。如果用普通导体来产生磁场，所消耗的能量将十分巨大。而超导现象中的零电阻效应，正好解决了线圈发热的问题。在超导体中的大电流，能够长久运行，而不会转变成热量。为了实现超导环境，就必须达到超低温。目前的超导磁共振都是使用液氦来实现的，是目前超导的基础。 2，低温超导金属NbTi（铌钛）合金优良的超导电性和加工性能，其Tc 为9.3K，其使用已占低温超导合金的95%左右 。NbTi 合金可用多芯复合加工法加工成以铜（或铝）为基体的多芯复合NbTi/Cu（铌-钛与铜）超导线材（其Tc为4.2K，即-268.80C），可用于制造MRI设备的超导磁体。

3，超导磁体首要由超导螺线管线圈（略称超导线圈）、高真空超低温杜瓦容器、和附属器件构成。

1.2、状态监控系统

磁体线圈温度、应力、液氦液位、真空度、流量、杜瓦容器压力等参数值的变化。

1.3、紧急处置装置

标记: 见场地要求

1.4、氦气排放系统

标记: 见场地要求

1，失超管汇集了磁体的所有气体挥发管口，从磁体上端直通磁体间建筑外大气中。平时，掉超管的作用就是排除废气。一旦失超，磁体杜瓦容器中液氦挥发的全部氦气（每一升液氦可气化为1.25m3氦气）将从管中喷出。如果掉超管预设尺寸不足、铺设路径不合理、欠亨畅、甚至堵塞，磁体因内部压力快速增高而被损坏的可能性将增大。

1.5、磁体外壳

1.6、4K冷头,零液氦消耗技术

1，绝对温度0K=-273℃， 液氦沸点为-268.785 ℃；

2，4K冷头+磁体：液氦温度4.2K=-268.8 ℃，可 保证液氦不挥发；

3，氦气最主要的来源不是空气，而是天然气。原来氦气在干燥空气中含量极微，平均只有百万分之五，天然气中最高则可含7.5%的氦，是空气的一万五千倍。可是这种高氦的天然气

矿藏并不多，因为天然气中的氦气是铀之类的放射性元素衰变的产物。只有在天然气矿附近有铀矿时，氦气才能在天然气中汇集。2007年，美国将氦气核定为战略物资而限制粗氦产量，导致全球液氦价格由原来60～80元/每升，上涨到目前200元/每升以上。

4,解除液氦危机，节流零液氦消耗/制冷剂代替液氦制冷，但是有很大局限性，不稳定/发展高温超导材料

1.6.1 液氦补充周期

1.6.2 零液氦技术 关于零液氦技术

1，所有新产品的出现，尤其是技术的巨大革新都是需要时间和市场来检验质量。

2，首先零液氦技术这个概念，西门子在十年前就有，但是截止目前位置，进口三家也只有飞利浦在欧洲和北美市场推出一款1.5，IG Ambition X,采用的就是飞利浦最新研制的低液氦传导式制冷超导磁体——BLUESEAL磁体技术，没有大的液氦腔，而是在磁体四周设计了四个相对小的腔体用于放7L液氦，这些液氦通过管路与各个超导线圈相接触，达到传导制冷的作用。

3，优势：减轻了MRI整体设备的重量900KG便于场地安装/极少的液氦量，且完全密封不消耗，减少液氦的成本，失超也可以储存在磁体里。

4，劣势：超低液氦没有大量液氦作为热缓冲，实际是靠巨大的制冷机来作为主要的制冷部件维持低温的，耗电非常大，每小时耗电100度电。（目前冷头每小时耗电3-5度）同时，巨型制冷机价格更贵，同时维护成本也更高。

不稳定，一旦停电，制冷链一个环节不工作，1-2小时很快时间就可能导致升温而失超，（目前的液氦设计可以保证磁共振1-2个小时内只是压力升高，但不会失超），因此这种设计对稳定性要求非常高。同时，重新升场需要一周甚至更长时间，节省了厂家的成本，牺牲了客户的稳定性（飞利浦官宣中提到的Easyswitch解决方案就是解决这方面问题。 零液氦磁体因为要配备巨大的电池组保证磁体不会因为停电等临时原因失超，其购买成本会显著增加。在1.5T价格还是很敏感的产品线，是个创新技术但不一定是实用技术。

1.7、失超

1.7.1 5种可能发生失超的情况

1，励磁时充磁电流超过额定值或充磁电流增加速度过快均会导致超导线圈整体受力，线圈绕组之间的环氧树脂局部开裂，此变形能的释放会转化为热能，从而引发掉超。

2，灌注液氦速度过快和输液管尚未完全冷却到4.2K温度时就将其插进去磁体输液孔内，会引起杜瓦容器内液氦沸腾，快速气化并喷发而出，导致超导环境遭到破坏，从而引发失超。 3，磁体杜瓦容器中的液氦液面降到一定限度。 4，磁体的真空隔温层真空环境破坏后 5，紧急掉超开关造成主动失超

1.7.2 失超的严重性 1，可能破坏磁体超导螺线管线圈绕组的绝缘，又可能熔融超导体，并且引起液氦急剧气化，严重时甚至引发接口爆裂、磁体“爆炸”而破坏整个磁体，并威胁磁体间中人员和财产的安全。 2，失超过的线圈不能简单更换使用，在失超过程中可能已经受到损害，再次失超可能性增大，甚至行程习惯性失超。只能重新励磁。

3.失超一次带来的经济损失高达40W往上

1.8、配置参数

1.8.1 场强

场强高的优缺点 1 优点

1.1 提高信噪比

1.2 高信噪比前提下加快采集速度 1.3 波普分析物质区分能力增加 1.4 脂肪抑制更容易 1.5 增加BOLD效应

2 缺点

2.1 成本价格增高 2.2 噪声增大

2.3 SAR值增加（射频能量与场强的平方成正比） 2.4 伪影增加（运动，磁敏感）

1.8.2 磁场类型

1.8.3 匀场方式

1，超导磁体中心圆孔中间近平行，两端发散。磁场均匀度也限制了超导的孔径。共振，进动频率。 2，主动=有源，针对每一个病人。电磁线圈，分为1介和高阶。1介线性补偿但拟合度不够。 被动=无源，有效但复杂，装机时候，特定位置增加逆磁性硅钢。使用匀场架+磁场探测器+匀场条。

3，动态平衡主动匀场技术主要由高阶正交匀场线圈和实时主动匀场技术组成。

1.8.4 超导的匀场线圈数

1.8.5 屏蔽方式

主动屏蔽+抗外界电磁干扰屏蔽

1.8.6 磁场稳定度

1，主磁场强度及均匀度的变化 2，热稳定性、时间稳定性，永磁差 3，ppm

4，DSV，球体容积的直径

1.8.7 磁场均匀度 1，定义：一定容积范围内，磁场强度的均一性，及单位面积内通过的磁力线数目的一致性。 2，高度均匀的磁场均匀度的作用，空间定位/信噪比/减少伪影/脂肪抑制/大视野扫描/波谱分析。

3，以主磁场强度的百万分之几来表示磁场强度偏离的单位，ppm。

1ppm，在1T的磁共振中，表示偏离1*10-6，而在1.5T中，表示偏离1.5*10-6. 4，一定范围内来判定，DSA，球体容积直径。 5，结论，ppm值越小，磁场均匀度越好。

6， 磁场均匀度，主看范围10-30，那么到40突变的话？比如联影，前30数据好，但是40=0.45，还能做大孔径，主要还是看10-30的范围

1.8.8 磁体重量

1，磁体重量：适当轻磁体重量，满足医院临床使用同时，场地要求下易运输与安装，降低成本。目前市场上主流产品，联影，东软，朗润，万东，康达均满足≤4.3t。过重的磁体，对医院安装承重要求高。当然磁体也不是越轻越好，比如东软和飞利浦的部分机型，采用铝合金材质，质量轻，成本低，不稳定，容易失超，18年发生过大规模磁体召回事件

1.8.9 磁体长度

1，磁体长度越短，磁场均匀度难保持。

2，主要集中在150-160之间，技术趋势是保证磁场均匀度的情况下，做到短磁体。 3,磁体长度，一般在157

1.8.10 磁体孔径

1，大孔径优势：减少幽闭增加舒适度/对产妇体型大骨折等病人应急。劣势：孔径大磁场均匀度难保持，牺牲图像质量。

2，大孔径的概念是国外传过来的，一般多应对体格特殊的病人。针对大多都是已经有了多个MR，大孔径做补充的。对于大多数医院，性价比不高。

3，换言之，如果能保证磁场均匀度的话，孔径自然大好。但是技术上很难做到。 4，60cm为主，少数如奥泰升级71，联影70，西门子

1.8.11 高斯线范围

1.8.12 液氦腔容量

1，液氦是形成超低温环境的保证，但液氦是战略资源价格昂贵，过大的液氦容积会明显增加后期使用成本，在磁共振成像的临床应用上也没有意义。

2，目前磁共振发展的趋势是少量液氦，在形成1.5T超导环境下，液氦使用量越少，说明技术越先进。目前市场上主流品牌型号的产品，液氦容积大都在800-1000之间，平衡设备使用经济性。

3，关于液氦，相关的4K冷头，出厂液氦添加量，液氦损耗量，添加周期。除东软以外，基本一致。