放射医学丨【相关专业知识】MRI设备：射频系统构造及其特性

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       射频系统构造及其特性

       射频系统是MRI系统中实施射频激励并接收和处理MR信号的功能单元。射频系统分为发射单元和接收单元两部分。

       (一)射频线圈

       射频线圈既是原子核发生磁共振的激励源，又是磁共振信号的探测器。射频线圈中用于建立射频场的线圈称为发射线圈，用于检测MR信号的线圈称为接收线圈。

       MR信号的接收和射频激励不能采用电耦合的线状天线，而必须采用磁耦合的环状天线，即射频线圈。

       射频线圈的种类很多，按功能分类，可分为发射/接收两用线圈及接收线圈；按线圈作用范围分类，可将其分为全容积线圈、部分容积线圈、表面线圈、体腔内线圈、相控阵线圈等，其中相控阵线圈是由两个以上的线圈单元组成的线圈阵列，这些线圈可彼此连接，组成一个大的成像区间，使有效空间增大，每个线圈单元可独立应用；按极化方式分类，可分为线（性）极化和圆（形）极化两种线圈，其中圆形极化线圈也可称为正交线圈，两个绕组工作时接收同一磁共振信号，但得到的噪声却是互不相干，如果对输出信号进行适当组合，就可使线圈的信噪比提高，磁体内置的发射/接收体线圈就是正交线圈；按主磁场方向分类，可分为用于横向静磁场的磁体中螺线管线圈，以及用于纵向静磁场的磁体中的鞍形线圈；按绕组形式分类，可分为亥姆霍兹线圈，螺线管线圈、四线结构线圈（鞍形线圈、交叉椭圆线圈等）、STR（管状谐振器）线圈和鸟笼式线圈等多种形式。

       (二)射频系统发射单元

       射频发射单元的功能就是在射频控制器的作用下，提供扫描序列所需的各种射频脉冲，在射频发射电路中是通过连续调整B1的幅度来改变RF脉冲翻转角度。发射单元主要由射频发射控制器、射频脉冲序列发生器、射频脉冲生成器、射频振荡器（射频脉冲源）、射频合成器、滤波放大器、波形调制器、射频功率放大器、发射终端匹配电路及射频发射线圈等功能组件构成。

       在射频控制器的统一指挥下，振荡器产生的电磁波首先被送入频率合成器，RF波的频率在此得以校正，使之完全符合序列的需要；然后，标准频率的RF波进入发射调制器，调制器的作用是产生需要的波形；RF脉冲要经过多级放大，使其幅度逐步得以提高。射频脉冲发射单元的最后一级为功率放大器，它输出一定发射功率的RF脉冲信号，这一RF信号要通过一个阻抗匹配网络进入射频线圈，阻抗匹配网络的作用是缓冲器和开关。由于有些线圈（如体线圈和头线圈）既是发射线圈又是接收线圈，必须通过阻抗匹配网络进行转换，射频发射时，它建立的信号通路阻抗非常小，使线圈成为发射线圈；射频接收阶段，他建立的信号通路阻抗非常大，使线圈成为接收线圈。

       （三）射频接受单元 射频接收单元的功能是接收人体产生的磁共振信号，并经放大、混频、滤波、检波、A/D转换等一系列处理后送至数据采集单元。它由接收线圈、前置放大器、混频器、相敏检波器、低通滤波器及A/D转换器等组成。

       接收线圈中感应出的MR信号只有微伏（μV）数量级，首先将该信号送入前置放大器放大，再使信号混频后产生一个中频信号，该信号经中频放大器进一步放大后送往相敏检波器，相敏检波器将从该中频信号中检测出低频MRI信号，由低频放大器将检波后的MR信号再进行做大，检波输出的信号中除了所需的MR信号外，还有一些高频的干扰和噪声，必须加低通滤波器滤除，信号经两个低通滤波器，滤除其中混杂的交流成分后送A/D转换器将磁共振信号由模拟信号转换成数字信号传输给数据处理系统。

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