MRI設(shè)備：磁體系統(tǒng)構(gòu)造及其特性（磁體的分類）

       “MRI設(shè)備：磁體系統(tǒng)構(gòu)造及其特性（磁體的分類）”為了幫助大家了解，小編整理如下：

       1.永磁體 

       永磁型磁體的磁性材料主要有鋁鎳鈷、鐵氧體和稀土鈷三種類型。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，又要使磁場均勻性盡可能高。永磁體的磁場強度一般不超過0.45T。

       永磁型磁體的缺點是場強較低，使成像的信噪比較低，由于用于拼接磁體的每塊材料的性能不可能完全一致，且受磁極平面加工精度及磁極本身的邊緣效應（磁極軸線與邊緣磁場的不均勻性）的影響，磁場的均勻性較差；永磁型磁體的熱穩(wěn)定性差，通常永磁性材料隨溫度的變化值大約為1100ppm/℃，永磁體的磁場穩(wěn)定性是所有磁體中最差的，永磁體通過磁體的自恒溫系統(tǒng)來測量磁體溫度并及時對磁體加熱，確保磁場強度及均勻性，使磁體性能更加穩(wěn)定；此外，重達數(shù)十噸以上的磁體重量對安裝地面的承重也提出了較高的要求。 

       永磁型磁體的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單并以開放式為主（便于進行MR介入治療）、設(shè)備造價低、運行成本低、邊緣場小、對環(huán)境影響小且安裝費用少等，對運動、金屬偽影相對不敏感，磁敏感效應及化學位移偽影少。目前高場系統(tǒng)的軟件功能向低場機移植，使其性能不斷提高。

       2.常導磁體 

       常導型磁體是用線圈中的恒定電流產(chǎn)生MRI設(shè)備中的靜磁場，其磁場強度與線圈中的電流強度、線圈導線形狀和磁介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。常導型磁體實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，故又將這種磁體稱為阻抗型磁體。常導型磁體的功耗較大，同時產(chǎn)生大量的熱量，必須配備磁體水冷裝置。另外，線圈供電電源的波動將會直接影響磁場的穩(wěn)定性，因而高質(zhì)量的大功率恒流電源是常導型MRI設(shè)備整機系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。

       常導磁體的優(yōu)點是其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，磁場強度可達0.4T左右，維修相對簡便，適用于一些較偏遠電力供應充足的地區(qū)。其缺點是工作磁場偏低，磁場均勻性及穩(wěn)定性較差，且勵磁后要經(jīng)過一段時間等待磁場穩(wěn)定，需要專用電源及冷卻系統(tǒng)，使其運行和維護費用增高，限制了常導磁體的推廣應用，該類磁體目前在市場上逐漸消退，被永磁體替代。

       3.超導磁體 

       超導磁體線圈的設(shè)計原理與常導磁體基本相同，但超導磁體的線圈是采用超導導線繞制而成，且工作在超導環(huán)境下，故稱為超導磁體，這種磁體磁場強度高，磁場穩(wěn)定性及均勻性較高，MRI設(shè)備中0.5T以上的磁體都采用超導磁體。

       (1)超導磁體的構(gòu)成

       超導磁體主要由超導線圈，高真空超低溫杜瓦容器及其附屬部件構(gòu)成。

       超導線圈采用材料是鈮鈦合金，鈮占44～50%，其臨界溫度為9.2K，臨界場強為10T，臨界電流密度為3×103A/mm2，機械強度高，做成多芯復合超導線埋在銅基內(nèi)。超導線圈整個浸沒在液氦（4.2K）中，銅基一方面起支撐作用，另一方面一旦發(fā)生失超，電流從銅基上流過，使電能迅速釋放，保護超導線圈，并使磁場變化率減小到安全范圍以內(nèi)。為了固定超導線圍繞組的線匝，防止其滑動，通常用低溫特性良好的環(huán)氧樹脂澆灌、固定、封裝繞制好的超導線圈繞組，環(huán)氧樹脂封裝超導線圈繞組的強度要確保其能夠抵抗并承受勵磁過程中線圈整體受到的徑向和軸向的擠壓力，而不發(fā)生位移。

       低溫杜瓦容器是超真空、超低溫環(huán)境下工作的環(huán)狀容器，內(nèi)部依次為液氦杜瓦、冷屏和真空容器等，其內(nèi)外分別用高效能絕熱材料包裹，為減少漏熱，容器內(nèi)部各部件間的連接和緊固均采用絕熱性能高的玻璃鋼和環(huán)氧樹脂材料。為了減少液氦的蒸發(fā)，配備了磁體的冷卻系統(tǒng)，它由冷頭、氣管、氦壓縮機及水冷機等構(gòu)成，冷頭正常工作時，液氨揮發(fā)率幾乎為零，如果冷卻系統(tǒng)工作異常，液氦揮發(fā)率會成倍增長。低溫杜瓦容器上有液氦的加注口和排放孔，以及供線圈勵磁退磁、液面顯示和失超開關(guān)用的引線。

       (2)超導環(huán)境的建立 

       超導磁體工作溫度為4.2K（－269℃），即一個大氣壓下液氦的溫度。磁體超導環(huán)境的建立需要經(jīng)歷下述三個步驟：①抽真空：超導型磁體真空絕熱層是超導磁體的重要保冷屏障，磁體安裝完畢后，用高精度、高效能的真空泵（通常用等離子真實泵）進行抽真空，超導磁體內(nèi)的真空度要求達到10-7～10-6mbar，才能保證超導磁體的真空絕熱性能。②磁體預冷：用制冷劑將液氦容器內(nèi)的溫度降至工作溫度的過程，通常磁體預冷過程分為兩步，首先將溫度略高的液氮導入磁體內(nèi)部，使液氮能在磁體內(nèi)存留，此時磁體內(nèi)溫度達到了77K（－196℃），再用有一定壓力的高純度氦氣將磁體內(nèi)的液氮頂出；其次再將液氦輸入磁體內(nèi)，直到液氦能在磁體內(nèi)存留，此時磁體內(nèi)部溫度達到4.2K（－269℃）。③灌滿液氦：磁體預冷到4.2K后，還要在液氦容器中灌滿液氦，一般可灌到容量的95%～98%。

       (3)勵磁 

       勵磁又叫充磁，是指超導磁體系統(tǒng)在磁體勵磁電源的控制下逐漸給超導線圈施加電流，建立預定靜磁場的過程。勵磁成功后，超導磁體就將在不消耗能量的情況下，提供強大的、高度穩(wěn)定的均勻磁場。勵磁控制系統(tǒng)由電流引線、勵磁電流控制電路、勵磁電流檢測器、緊急失超開關(guān)和超導開關(guān)及高精度的勵磁專用電源等單元組成。勵磁電流的導入一般應遵循從小到大，分段控制的規(guī)律，因而磁場也是逐步建立的。

       (4)失超 

       超導體因某種原因突然失去超導性而進入正常態(tài)的過程稱為失超。失超是電磁能量轉(zhuǎn)換為熱能的過程。引起失超的因素很多：如磁體結(jié)構(gòu)、超導材料性能不穩(wěn)定、磁體超低溫環(huán)境被破壞以及人為因素等。失超將電磁能量轉(zhuǎn)換為熱能，引起液氦氣化，噴射而出。為避免失超，通過傳感器、探測器實時監(jiān)控磁體的狀態(tài)，建立勵磁時的失超保護電路，超導建立并運行后的失超保護措施，設(shè)置失超管、氧監(jiān)測器和應急排風機、緊急失超開關(guān)。

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