日立AIRIS-ⅡMRI射频发射线圈不良的调整方法对图像质量影响的探讨

任金鼎王 煜

日立AIRIS-ⅡMRI射频发射线圈不良的调整方法对图像质量影响的探讨

任金鼎①王 煜②

通过对MRI射频发射线圈不良的调整方法对图像质量的影响的探讨，以反射功率、阻抗、相位为参数对发射线圈进行处理和调整，研究测量图像的信噪比，总结出图像质量最佳的调整方法和有效途径。

磁共振成像；射频线圈；信噪比

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

MRI射频（RF）发射线圈调整的优劣是影响图像信噪比的重要因素之一，在图像上表现为所有扫描部位图像的信噪比下降、信号强弱不均。曾有文献介绍MRI射频接收线圈的失谐问题及调整方法[1－2]；介绍射频放大器输出接口总线及RF转换箱内开关连线的问题[3－4]；也有文献对发射线圈的影响因素进行了深入的分析[5]。在低磁场永磁MRI中，发射与接收是两套独立的系统。笔者就发射线圈本身参数的调整及其对信噪比的影响进行了实验探讨。

1 实验方法

1.1 实验设备

日立AIRIS-Ⅱ 0.3 T永磁型开放式MRI仪一台，其射频发射功率为4（通道）×1.25 KW＝5 KW。安装使用三个月，在进行常规SE、FSE等序列扫描时，图像质量（信噪比）较安装时明显变差，测量信噪比（SNR）仅为90左右（该MRI仪厂家标准为114-144），并且频繁出现死机，无法连续扫描。故障发生时与扫描部位、扫描时间等因素无关。设备错误提示的主要信息为Name=MR Unit Error。 Hardware=RF-PA，并在MRI柜上CH3和VSWR(压波比)显示异常。

网络分析仪一台（日本 Adwantest-R3754）。

1.2 测量方法及数据

MRI发射系统的框图如图1所示，在确认MRI仪的射频放大器本身正常后，对4个发射线圈进行了测试，找出中心频率12.695 MHZ，用网络分析仪分别测量各通道的阻抗和相位。

1.2.1 测量目前情况下RF四个通道的阻抗和相位值，数据如表1所示，记录为“处理前”。

1.2.2 测量处理后的RF四个通道

将上、下两组正交发射线圈均取下，移至磁体外，锡焊四个通道中所有12个谐振电容器的焊点（均为470 pF云母电容），重新装回，再测量一遍，数据如表1，记录为“处理后”。

表1 处理前后RF四个通道的阻抗和相位的测量结果

1.2.3 以反射功率最小为标准调整匹配和谐振电容Tm、Tr，分别在RF线圈端和RF放大器输出端测量四个通道的阻抗和相位值，结果如表2：

表2 以反射功率最小为标准调整后的测量结果

1.2.4 以阻抗、相位最佳为标准对Tm、Tu进行调整，同样在RF线圈端和RF放大器输出端测量四个通道的阻抗和相位值，结果如表3：

表3 以阻抗相位最佳为标准调整后的测量结果

1.2.5 给CH1 CH3 CH2 CH4之间各增加一条电感线圈，反射功率有所改善，记录为“反射功率2”，记录在表3中。

2 实验结果

由表1数据可知CH3在处理前后的阻抗和相位值有很大差异，任何轻微的虚焊或肉眼无法辨识的接触不良都会改变电路的阻容参数（尤其是在高频状态下），影响RF线圈特性以致影响发射效率，造成射频磁场不均匀进而影响信噪比。

2.1 异常现象

2.1.1 当反射功率大于15%时，图像信噪比下降，或分辨率降低，造成信号太弱。

2.1.2 反射功率≤5%，但如果阻抗/相位偏差过大，也会使信噪比明显下降至90左右（该机标准值为114-144）。

2.2 实验结论

2.2.1 不能用反射功率的大小作为调整发射线圈最佳状态的标准，要用线圈的阻抗和相位来平衡调整结果的优劣。

2.2.2 如果系统电路阻容参数改变后，调整Cm、Cr仍无效，可通过以下措施改善：

①增加减少通道间的补偿电感；②不能兼顾时，可尽量保持50 Ω阻抗，调偏相位在±5o之间。

所有的RF发射线圈因电路参数差异的随机性，不会完全一致，这就要将其调整到一定的范围内。

3 分析讨论

影响RF发射线圈的因素。永磁型开放式MR仪属于垂直磁场，为了满足射频磁场的均匀性和效率，其发射线圈采用了四线结构线圈的改进型——正交线圈[5]。其原理见图1：

图1 MRI 发射系统框图

由CH1(0°)和CH3（90°）组成了正交的上部发射线圈，由CH2(180°)和CH4(270°)，组成了正交下部发射线圈，这样产生的射频磁场量大小不变，而方向随时变化解决了发射效率问题，即是一种旋转磁场比传统的非正交线圈提高效率一倍。而其均匀性是由增加线圈数量（平行导线的条数）解决的。每一个线圈通道的等效电路如图2所示：

其中，Cr为谐振电容、Cm为阻抗匹配电容、C为隔直电容、D为去耦二极管。

发射线圈是由L、C串、并联组成，其谐振于共振频率f0：

f0∝1/2π√L总C总。

L、C分布参数的改变，就会失谐，使发射线圈参数偏离f0与RF放大器的阻抗不匹配，产生的射频磁场强度减小，这就是本文结果表1中讲述的情况：由电容器的接触不良（和虚焊）使得线圈阻抗偏离RF放大器的输出阻抗（RF放大器的交流输出阻抗＝50）。

图2 发射线圈等效电路

线圈的制线存在电路分布参数的随即差异，正交线圈的正交程度误差，以及线圈间的互相影响，（如CH1与CH3、CH2与CH4之间），结果见表3中的情况，必须设法进行补偿，而这种补偿带有一定的经验性。

[1] 朱南.磁共振调谐故障的分析与排除[J].中华放射学，1998(6):143.

[2]刘刚.MRT－35A型MR射频接收回路故障的检测方法[J].中华放射学，1999(5):45.

[3]林国夫，陈新龙，钱津道，等.日立AIRIS 0.3T磁共振故障检修一例[J].中华放射学，2000(7):58.

[4]吕杨，程自峰，冯骥，等. GYVEX 2T-SGR MR射频信号通道故障[J].中华放射学，2001(7):74.

[5]王洪，林庆德，霍峰泰.磁共振射频发射线圈对静磁场影响的研究[J].中国医疗器械，2001(3):5.

[6]赵喜平.磁共振成像系统的原理及其应用[M].北京：北京科学出版社，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，副主任技师，主任，现就职于山东省苍山县人民医院设备科，主要从事大型医疗器械的管理与维修工作。

2010-02-27

①苍山县人民医院设备科 山东 苍山 277700

②枣庄市立医院设备科 山东 枣庄 277102

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