一、 磁共振设备的组成结构
图1. 磁共振外观。
- ① 主磁体：提供稳定、均匀空间磁场环境的磁体，我们经常说的1.5T，3T，7T磁共振的“T”就是这个线圈可以提供的磁场强度，单位：Tesla；
- ②射频系统：可以发射射频脉冲从而激发质子共振产生磁共振信号；
- ③接收线圈：接收质子共振产生的磁共振信号，针对不同人体部位使用的线圈不同，图中为头部线圈；
- ④梯度系统：可以使得不同空间位置的磁场强度不同，主要作用是空间定位，如头部场强高，足部场强低，这样就会形成磁场的落差，根据梯度即可定位人体准确的解剖位置。
- ⑤设备支持系统：包括冷却系统，屏蔽系统，电力系统等等；
- ⑥图像处理及存储系统；
二、磁共振的基本要素
三、磁共振信号的产生
图2. 处于自旋状态的质子可以产生磁场
图3. 右手螺旋定则
图4.处于自然状态下和磁场中的质子（图片来源[3]）。
这个方法就是“共振”当外力与物体本身振动的频率一致的时候，物体就会不断吸收其赋予的能量。同样，低能级的质子也有一个可以产生共振的频率，这个频率与磁场的强度有关，如果我们通过射频脉冲对低能级的质子施加这一频率的能量，那么低能级的质子的能量会越来越高，逐渐变成高能级的质子。前文提到，高能级的质子与低能级的质子自转方向不同，所以与此同时，质子自旋产生的磁场方向也发生了翻转（图5）。
图5. 发生共振时，质子自身磁场方向的变化
当质子产生的磁场翻转时，质子产生的磁场与主磁场方向偏离，我们就可以在主磁场垂直的方向监测质子产生的磁场了。想要深入了解磁共振信号产生的原理的同学可以参考李懋老师的公众号[4]。
四、磁共振图像重建
图6.X线平片图
图7.CT肺部图像
五、 核磁共振基本知识
1、磁场强度
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在0.2到0.75特斯拉（T）之间的磁场强度，用于一些便携式或开放式MRI系统，适合需要较低成本或特殊环境下的应用。
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a.1.5T：这是最常见的临床MRI设备的磁场强度，提供良好的图像质量和较广泛的临床应用。 -
b.3.0T：提供比1.5T更高的分辨率和对比度，特别适合于需要详细成像的领域，如神经科学和骨科。
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a.7.0T：主要应用于科研，提供非常高的分辨率和对比度，但也可能引入更多伪影和安全性考量。 -
b.9.4T 和 10.5T：同样用于科研，这些磁场强度可以提供极致的成像质量，但设备成本高昂，且操作复杂。
说明：
2、信号频率
核磁共振的信号频率是指原子核或电子在磁场中发生能级跃迁时吸收或发射的电磁波的频率，通常以兆赫兹（MHz）为单位表示。
信号频率与磁场强度之间的关系可以通过拉莫尔频率（Larmor frequency）公式表示：f = γB0
其中f是信号频率，γ是原子核的磁旋比（gyromagnetic ratio），B0是磁场强度。对于给定的原子核（如氢原子），其磁旋比是固定的，因此信号频率完全取决于磁场强度。如果磁场强度增加，核磁共振的频率也将增加。
例如，对于氢原子（质子），在1.5T的磁场中，其信号频率大约为64MHz；在3T的磁场中，信号频率则大约为128MHz。
六、 核磁共振对常规电子产品的影响
1、强大静磁场的影响
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物理效应：MRI的静磁场强度可高达3特斯拉（T）以上，这样的磁场足以吸引和移动任何含有铁磁性材料的物体。即使是非铁磁性的电子产品，如果内部有金属部件，也可能被磁化，甚至发生位移或损坏。 -
功能性影响：强磁场可能影响电子产品的电路和数据存储，尤其是那些使用磁性介质存储数据的设备，例如老式硬盘驱动器。虽然现代固态存储设备（如SSD）受磁场影响较小，但仍然可能受到其他方式的干扰。
2、射频脉冲的影响
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RF干扰：MRI使用射频脉冲来激发和检测人体内的核磁共振信号。这些RF脉冲可能与电子产品的工作频率重合，导致通信中断或数据丢失，尤其是在设备未进行适当屏蔽的情况下。 -
加热效应：RF脉冲在某些条件下可以使导电材料发热，这可能对附近的电子设备造成热损害。
3、安全与干扰
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患者安全：电子设备中的金属部件在强磁场中可能会变成导弹，对患者和医疗人员构成物理伤害。 -
图像质量：金属和某些电子设备可能产生伪影，影响MRI图像的质量和诊断价值。
YYT0987.1-2016 外科植入物磁共振兼容性 第1部分安全标记 – 道客巴巴 (doc88.com)
七、 核磁共振下的电子产品兼容性设计
1.磁场影响：
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a.设计中应避免使用磁性材料，尤其是那些容易被磁场吸引或磁化的材料，以防设备移动或被磁化。 -
b.对于必须使用的磁性部件，应选择高矫顽力的材料，减少磁场对其性能的影响。
2.射频干扰：
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a.由于MRI系统使用射频脉冲激发氢原子，电子设备必须能够承受这些RF场的暴露而不受损害或不干扰MRI操作。 -
b.设备应使用RF屏蔽和滤波技术，以减少外部RF场的影响，并防止设备自身成为RF发射源。
3.梯度场影响：
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a.梯度磁场的变化会产生感应电流，这可能导致设备发热或功能障碍。 -
b.设备应设计有适当的接地和屏蔽，以减少感应电流的影响。
4.机械兼容性：
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a.MRI的强磁场和梯度场可能引起机械应力，设备的设计需要考虑这些力的作用，以确保结构完整性。
5.安全考量：
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a.设备在MRI环境中的使用不应增加患者或操作人员的风险，如移动、加热或其他危险。 -
b.必须遵守相关安全标准，如YY/T 0987《外科植入物 磁共振兼容性》，该标准定义了MRI兼容医疗设备的性能要求。
6.测试和验证：
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a.设备在最终使用前需经过严格的测试，以验证其在MRI环境下的性能和安全性。 -
b.测试应涵盖不同磁场强度、梯度场变化率和RF功率水平。
7.设计和材料选择：
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a.使用非磁性材料和无磁性金属，如钛、不锈钢316L、铝合金等。 -
b.对于电路板和线缆，采用RF屏蔽和隔离技术，如金属外壳和屏蔽电缆。
