任金鼎王 煜

日立AIRIS-ⅡMRI射頻發(fā)射線圈不良的調(diào)整方法對(duì)圖像質(zhì)量影響的探討

任金鼎①王 煜②

通過對(duì)MRI射頻發(fā)射線圈不良的調(diào)整方法對(duì)圖像質(zhì)量的影響的探討，以反射功率、阻抗、相位為參數(shù)對(duì)發(fā)射線圈進(jìn)行處理和調(diào)整，研究測(cè)量圖像的信噪比，總結(jié)出圖像質(zhì)量最佳的調(diào)整方法和有效途徑。

磁共振成像；射頻線圈；信噪比

[First-author's address]Department of Medical Equipment Management, Cangshan County People’s Hospital, Cangshan 277700, China.

MRI射頻（RF）發(fā)射線圈調(diào)整的優(yōu)劣是影響圖像信噪比的重要因素之一，在圖像上表現(xiàn)為所有掃描部位圖像的信噪比下降、信號(hào)強(qiáng)弱不均。曾有文獻(xiàn)介紹MRI射頻接收線圈的失諧問題及調(diào)整方法[1－2]；介紹射頻放大器輸出接口總線及RF轉(zhuǎn)換箱內(nèi)開關(guān)連線的問題[3－4]；也有文獻(xiàn)對(duì)發(fā)射線圈的影響因素進(jìn)行了深入的分析[5]。在低磁場(chǎng)永磁MRI中，發(fā)射與接收是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)。筆者就發(fā)射線圈本身參數(shù)的調(diào)整及其對(duì)信噪比的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探討。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

日立AIRIS-Ⅱ 0.3 T永磁型開放式MRI儀一臺(tái)，其射頻發(fā)射功率為4（通道）×1.25 KW＝5 KW。安裝使用三個(gè)月，在進(jìn)行常規(guī)SE、FSE等序列掃描時(shí)，圖像質(zhì)量（信噪比）較安裝時(shí)明顯變差，測(cè)量信噪比（SNR）僅為90左右（該MRI儀廠家標(biāo)準(zhǔn)為114-144），并且頻繁出現(xiàn)死機(jī)，無法連續(xù)掃描。故障發(fā)生時(shí)與掃描部位、掃描時(shí)間等因素?zé)o關(guān)。設(shè)備錯(cuò)誤提示的主要信息為Name=MR Unit Error。 Hardware=RF-PA，并在MRI柜上CH3和VSWR(壓波比)顯示異常。

網(wǎng)絡(luò)分析儀一臺(tái)（日本 Adwantest-R3754）。

1.2 測(cè)量方法及數(shù)據(jù)

MRI發(fā)射系統(tǒng)的框圖如圖1所示，在確認(rèn)MRI儀的射頻放大器本身正常后，對(duì)4個(gè)發(fā)射線圈進(jìn)行了測(cè)試，找出中心頻率12.695 MHZ，用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測(cè)量各通道的阻抗和相位。

1.2.1 測(cè)量目前情況下RF四個(gè)通道的阻抗和相位值，數(shù)據(jù)如表1所示，記錄為“處理前”。

1.2.2 測(cè)量處理后的RF四個(gè)通道

將上、下兩組正交發(fā)射線圈均取下，移至磁體外，錫焊四個(gè)通道中所有12個(gè)諧振電容器的焊點(diǎn)（均為470 pF云母電容），重新裝回，再測(cè)量一遍，數(shù)據(jù)如表1，記錄為“處理后”。

表1 處理前后RF四個(gè)通道的阻抗和相位的測(cè)量結(jié)果

1.2.3 以反射功率最小為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整匹配和諧振電容Tm、Tr，分別在RF線圈端和RF放大器輸出端測(cè)量四個(gè)通道的阻抗和相位值，結(jié)果如表2：

表2 以反射功率最小為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整后的測(cè)量結(jié)果

1.2.4 以阻抗、相位最佳為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Tm、Tu進(jìn)行調(diào)整，同樣在RF線圈端和RF放大器輸出端測(cè)量四個(gè)通道的阻抗和相位值，結(jié)果如表3：

表3 以阻抗相位最佳為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整后的測(cè)量結(jié)果

1.2.5 給CH1 CH3 CH2 CH4之間各增加一條電感線圈，反射功率有所改善，記錄為“反射功率2”，記錄在表3中。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1數(shù)據(jù)可知CH3在處理前后的阻抗和相位值有很大差異，任何輕微的虛焊或肉眼無法辨識(shí)的接觸不良都會(huì)改變電路的阻容參數(shù)（尤其是在高頻狀態(tài)下），影響RF線圈特性以致影響發(fā)射效率，造成射頻磁場(chǎng)不均勻進(jìn)而影響信噪比。

2.1 異?，F(xiàn)象

2.1.1 當(dāng)反射功率大于15%時(shí)，圖像信噪比下降，或分辨率降低，造成信號(hào)太弱。

2.1.2 反射功率≤5%，但如果阻抗/相位偏差過大，也會(huì)使信噪比明顯下降至90左右（該機(jī)標(biāo)準(zhǔn)值為114-144）。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

2.2.1 不能用反射功率的大小作為調(diào)整發(fā)射線圈最佳狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，要用線圈的阻抗和相位來平衡調(diào)整結(jié)果的優(yōu)劣。

2.2.2 如果系統(tǒng)電路阻容參數(shù)改變后，調(diào)整Cm、Cr仍無效，可通過以下措施改善：

①增加減少通道間的補(bǔ)償電感；②不能兼顧時(shí)，可盡量保持50 Ω阻抗，調(diào)偏相位在±5o之間。

所有的RF發(fā)射線圈因電路參數(shù)差異的隨機(jī)性，不會(huì)完全一致，這就要將其調(diào)整到一定的范圍內(nèi)。

3 分析討論

影響RF發(fā)射線圈的因素。永磁型開放式MR儀屬于垂直磁場(chǎng)，為了滿足射頻磁場(chǎng)的均勻性和效率，其發(fā)射線圈采用了四線結(jié)構(gòu)線圈的改進(jìn)型——正交線圈[5]。其原理見圖1：

圖1 MRI 發(fā)射系統(tǒng)框圖

由CH1(0°)和CH3（90°）組成了正交的上部發(fā)射線圈，由CH2(180°)和CH4(270°)，組成了正交下部發(fā)射線圈，這樣產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)量大小不變，而方向隨時(shí)變化解決了發(fā)射效率問題，即是一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)比傳統(tǒng)的非正交線圈提高效率一倍。而其均勻性是由增加線圈數(shù)量（平行導(dǎo)線的條數(shù)）解決的。每一個(gè)線圈通道的等效電路如圖2所示：

其中，Cr為諧振電容、Cm為阻抗匹配電容、C為隔直電容、D為去耦二極管。

發(fā)射線圈是由L、C串、并聯(lián)組成，其諧振于共振頻率f0：

f0∝1/2π√L總C總。

L、C分布參數(shù)的改變，就會(huì)失諧，使發(fā)射線圈參數(shù)偏離f0與RF放大器的阻抗不匹配，產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)強(qiáng)度減小，這就是本文結(jié)果表1中講述的情況：由電容器的接觸不良（和虛焊）使得線圈阻抗偏離RF放大器的輸出阻抗（RF放大器的交流輸出阻抗＝50）。

圖2 發(fā)射線圈等效電路

線圈的制線存在電路分布參數(shù)的隨即差異，正交線圈的正交程度誤差，以及線圈間的互相影響，（如CH1與CH3、CH2與CH4之間），結(jié)果見表3中的情況，必須設(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償，而這種補(bǔ)償帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性。

[1] 朱南.磁共振調(diào)諧故障的分析與排除[J].中華放射學(xué)，1998(6):143.

[2]劉剛.MRT－35A型MR射頻接收回路故障的檢測(cè)方法[J].中華放射學(xué)，1999(5):45.

[3]林國(guó)夫，陳新龍，錢津道，等.日立AIRIS 0.3T磁共振故障檢修一例[J].中華放射學(xué)，2000(7):58.

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[5]王洪，林慶德，霍峰泰.磁共振射頻發(fā)射線圈對(duì)靜磁場(chǎng)影響的研究[J].中國(guó)醫(yī)療器械，2001(3):5.

[6]趙喜平.磁共振成像系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用[M].北京：北京科學(xué)出版社，2000.

A study on effects of invalid adjustment to MRI RF coils for image quality

REN Jin-ding, WANG Yu

In this paper, we introduce the study on the effects of invalid adjustment to MRI RF coils for image quality. Adjusting the reflective power and impedance and phase of RF coils separately, and then measuring the S/N of image and giving the contrastive study are important. Finally, we put forward the best adjustment methods and effective approach to image quality.

MRI; RF coil; S/N

1672-8270(2010)06-0013-03

TH 772

A

任金鼎,男,(1967- ),本科，副主任技師，主任，現(xiàn)就職于山東省蒼山縣人民醫(yī)院設(shè)備科，主要從事大型醫(yī)療器械的管理與維修工作。

2010-02-27

①蒼山縣人民醫(yī)院設(shè)備科 山東 蒼山 277700

②棗莊市立醫(yī)院設(shè)備科 山東 棗莊 277102

China Medical Equipment,2010,7(6):13-15.