MRI基础知识 -- MR性能参数基本含义

MR技术博大精深。前面几篇文章老王在疫情的条件下给大家介绍了一些设备维护巡检方面的知识，主要目的是针对超导MR设备比较复杂的特性，在这个特殊时期给大家一些有侧重的检查点，从而更科学有效的加强设备管理，确保不出现设备的非战斗减员。本篇文章我们再度回归，继续研究MR设备白皮书中性能参数背后的含义，开始看看射频系统都有哪些指标。

由于各个厂家对射频系统的性能描述还不够统一，因此老王本篇文章尝试对常见的一些参数进行说明。下面先以G家某机型为例，

下图是技术说明中的介绍：

图中1部分描述了这款设备的射频系统采用了是双射频技术，系统使用了2个15Kw功率的射频放大器驱动两路射频进入QBC进行正交发射，里面描述了2路射频可以通过优化各自的相位和幅度做到无论患者的身材进行自适应调整从而提高射频场的均匀度以及信号强度。

此处与之间老王介绍的双射频系统的原理一致，有兴趣可以回看具体细节。

2 部分描述了QBC发射的构造，此图有一些迷惑性，看上去仿佛是4路射频发射，但是从QBC正交体线圈的原理以及1部分的描述可以看出此系统是一个双射频系统，而且2部分中4个发射点位可以看出是对应的，因此应该还是描述的双射频正交发射的过程，实际上发射源还是2路，此图可以与老王介绍QBC时的16个rod位置及作用相互佐证。

3 部分具体介绍了射频系统的性能参数，下面我们逐一进行剖析。

RF amplifier射频放大器:

双射频输出（Multiple output）

小型化（Small footprint）

水冷冷却（Water cooled）

这里3个描述具体介绍了此款设备使用的射频放大器的特点。

Maximum output power. 表示射频场最大发射能量。

15kW body per channel(30kW peak total). 一个射频放大器峰值功率为15kW，2路射频放大器最大能够实现尖峰功率30kW。

4.5kW Head. 使用T/R头线圈时发射功率为4.5kW。这里类似之前介绍的TR-Switch的作用，当使用T/R线圈的时候将激发射频进行分路。

Maximum B1 field with whole body RF coil. 此处描述最大射频场磁场大小，我们知道MR设备射频场的激发作用是通过施加垂直于B0场方向的磁场来实现的，它的作用也可以等效于一个磁场，而此处描述的就是通过QBC发射的射频能量最大能够产生的射频磁场大小。

19uT at 75Kg. 对于75kg的人体来说磁场强度最大19uT。

这里也可以看到MR设备主磁场B0（单位T），梯度场B1（单位mT）以及射频场的磁场大小（单位uT）是相差量级的。

Transmit Gain. 放大器发射增益。普通持续40dB，瞬时84dB

RF exciter frequency range：射频频率范围，一般指的是产生射频的器件能够产生的射频频率范围。 127.72 +/- 0.625 MHz表示这款设备是一台3T的设备，上下允许0.625MHz的中心频率偏差。此数值基本不会影响到图像质量，那么这个频率误差有什么用呢？

简单举一个例子，由于中心频率与主磁场相关，假设随着时间的推移主磁场产生了漂移，中心频率下降到127MHz，那么此时由于频率超出了射频激发的频率范围，往往设备会报错无法扫描，这个时候就需要使用励磁工具给主磁场补充一些电流提高中心频率。

同时，由于进行梯度选层的时候需要在梯度方向上发射不同频率的激发脉冲从而对应不同的层，因此频率范围的作用也体现在此。

Receiver resolution 射频接收器频率分辨率，指的是射频接收通路ADC器件对频率的分辨率。由于ADC线性器件接收信号实际上是阶跃的，每一级阶跃对应了ADC器件级的分辨率极限，此处的0.6Hz/step 就描述了ADC的接收分辨率极限，也就是最大能够分辨射频场0.6Hz的频率变化，这里对应频率编码。

Phase resolution 发射相位分辨率，指得是射频发射通路对于相位的分辨率，此处对应相位编码。简单举例，我们知道对于一个正弦信号来说，相位0度和360度波形是一样的，那么为了能够分辨出不同的相位，只能在0到360度相位内分辨，而相位分辨率越高，说明能够分割的相位也就越多，意思是相位编码的理论分辨率越强。此处指标0.005 deg/step，表示最小分辨率为0.005度。

Amplitude stability 振幅稳定性能。因为MR射频激发脉冲是通过射频放大器进行放大之后产生的，因此这里指的是放大的稳定能力，实际上表征了射频场的稳定性。参数：＜0.1 dB over one minute at rated power 指的是射频放大器工作在额定功率的情况下每分钟放大倍数稳定在误差0.1dB以内。

Digital RF pulse control。这里描述了采用双射频控制，采用2个射频放大器控制2路射频能量的频率和相位。

Transmit/Receive Body coil. 介绍系统所采用的正交体线圈QBC：

Fully integrated. 集成化设计

16 rung quadrature. 类似飞家对QBC的16个Rods

Birdcage 70cm inner diameter. 70cm孔径

50cm FOV. 完整的FOV扫描直径50cm的球体空间。

前面文章具体讲过之所以70cm孔径内所有的体积不能全部都用来扫描，而只能有50cm 有效FOV的原因是梯度场产生原理是取了正弦函数的线性部分导致的，因此FOV不可能大于梯度线圈的孔径，同时提高FOV对于梯度性能的要求是非常高的。

MR技术博大精深，本篇文章对MR的射频系统性能指标进行了简要的说明，分项目逐一对主要参数指标进行了解释。就像老王说过的，目前国内对于MR系统的性能评价还暂时停留在梯度系统的指标上，由于射频系统的复杂性，能够拿出来作为主要指标进行衡量的还不是很多，因此老王尝试从厂家性能参数上介绍射频系统的性能都是什么意思，也希望给大家一个直观的印象。

射频系统的性能每个厂家提法都有所区别，指标提法和单位都有所区别，甚至西家的白皮书关于射频系统的性能描述非常简单，无法看出太多的门道。同时与梯度系统梯队强度切换率那样非常明确的梯度系统核心指标不同，目前市面上很少有关于射频系统的核心指标，一般来说也就是用接收通路是多少路来评价设备的好坏，这里面可能还有多路通道共用ADC的情况在里面。从本篇文章的分析来看，接收通道数在射频系统中只是其中很小的一部分，因此有必要认真的研究梳理MR最复杂的射频技术。