培训小结 | 低场核磁第32期培训：低场核磁共振设备硬件培训（成像篇）

纽迈分析

2023.6.21

苏州纽迈分析仪器股份有限公司

大家好，我是今天的小编，清华大学李文郁。磁共振实验室与纽迈合作的低场核磁培训，今天迎来了第32期。本期的主讲人是苏州纽迈公司刘早工程师。

低场核磁成像与上一次（培训小结 | 低场核磁第30期培训：低场核磁共振设备硬件培训（分析篇））所讲解的核磁共振分析设备在硬件上有何不同？本次培训刘早介绍了梯度场的概念，带领大家进一步认识了核磁共振成像的硬件模块及基本原理。

主题：低场核磁共振设备硬件培训（成像篇）

关键词：梯度场，空间编码，脉冲

刘早首先带领大家简单回顾了核磁共振成像的基本原理，随后，刘早对本次培训的主线问题，“核磁共振成像和一般核磁共振分析设备在硬件上有何区别？”进行了解答。

核磁共振成像和一般核磁共振分析设备在硬件上的主要差异在于，成像过程在射频激励过程中还需要施加梯度场。该过程示意图如下：

数模转换器（DAC）在脉冲序列控制器（PSG）的控制下，产生所需要的梯度脉冲，经过梯度功率放大器的放大，得到产生梯度场所需要的电流（几十安），作用在梯度线圈上，产生所需要的梯度场。梯度场和主磁场的单位和强度数量级均不同，例如纽迈某成像设备主磁场强度为0.5Tesla，梯度场强度4.5 Gauss/cm，1T=1000mT=10000Gs，4.5 Gs/cm = 45mT/m）。讲解完基本工作流程后，刘早对关键硬件单元及其参数进行了详解，重点指明了这些硬件参数将影响成像实验中的哪些环节。（1）梯度系统梯度系统包括波形发生器、放大器（波形不变，将电流放大到几十到几百安）和梯度线圈。梯度场的本质是静磁场，方向与主磁场一致，但幅度呈线性变化，线性变化方向可为X/Y/Z。

梯度系统的关键参数包括梯度场强、梯度最大值、梯度线性度和梯度切换率。梯度场强不是单纯的磁场强度，而是单位长度内磁场强度的变化率，因此单位不是T或Gs，而是mT/m或Gs/cm。梯度最大值决定了最小层厚，因而决定了空间分辨率，梯度最大值通常由梯度功放的最大电流和梯度线圈的效率决定。梯度线性度影响了空间定位准确性，梯度线性度较差，图像会出现畸变，线性度与梯度线圈结构相关。梯度切换率与扫描成像速度有关，梯度切换时间通常由梯度线圈的电感值和内阻值决定。

（2）选层梯度对于选层而言，选层位置与频率和梯度场强相关，通常通过改变射频脉冲的中心频率来改变选层位置；选层厚度与射频脉冲带宽成正比，与梯度场强成反比，但实际操作中一般不改变射频脉冲带宽，而是通过调整梯度值来改变层厚。