MRI场强对成像及图像质量的影响

磁共振设备中磁体是其核心部件及组成部分，它的主要作用是提供一个稳定的、均匀的空间磁场环境。

场强小于0.5T的MRI叫做低场MRI，一般是永磁型的。场强在0.5T和1.0T的MRI叫做中场MRI。场强大于1.0T但是小于2.0T的MRI属于高场MRI，临床中最常用的1.5T已经可以称为高场MRI了。场强大于2.0T的是超高场MRI，包括临床常用的3.0T以及目前最新的临床使用的7.0T。场强越大，理论上得到的图像信噪比越高。但是，随着场强的升高，磁体的体积越大、重量越重，制造成本越来越高。另一方面，7.0T以上的静磁场环境对于人体组织是否存在潜在安全隐患目前并未得到验证。所以，磁场强度并不是越大越好，临床使用最多的目前还是1.5T和3.0T。

我们要避免陷入高场就一定比低场好的误区。下面从几个方面来讨论场强对于成像及图像质量的影响。

场强大小我们一般用特斯拉T来表示。还有一个量级更小的单位，它是高斯（Gauss， G），1T=10000G。1高斯的磁场强度是非常微弱的，基本可以忽略不计。

5高斯线（Five Gauss Line）是一个区域空间概念，表示在这个区域以外的磁场强度都小于5高斯，一般认为5高斯线以外是安全区域，其磁场强度可以忽略不计。

不同场强的MRI，其5高斯线范围并不相同。场强越高，则5高斯线范围越大。3.0T磁共振的5高斯线范围比1.5T大。一般要求将5高斯线控制在磁体间以内。操作磁共振的技术人员所在的操作间都是在5高斯线范围以外。

目前临床最常用的超导磁共振静磁场主要是1.5T和3.0T，在这个磁场范围内并没有文献报道对人体有负面影响。但是还是存在一些生物学效益，主要包括：1.温度效益：由于人体的体温调节中枢具有强大的调节体温的能力，所以静磁场对人体温度的影响几乎可以忽略不计；2.磁流体动力学效应：主要是指人体的血液、体液等流体在静磁场环境中产生的一些效应，包括红细胞沉降速度加快，心电图改变，不过这种效应对人体的影响也并不大；3.中枢神经系统效应：人体的神经系统传递是一种电活动，磁场有可能影响这种电活动。目前并没有文献报道磁共振对人体神经活动有显著的不良影响。

MRI扫描虽然没有电离辐射，但是人体接收射频脉冲是会产生热量的。为了能够更好地控制人体接收的射频能量，量化射频场的热效应，引入了一些指标。特定吸收率（Specific Absorption Rate， SAR），是指每千克单位的组织所吸收的射频能量，单位是瓦特每千克（W/kg），又简称SAR值。SAR值和被检查者的体重有关。磁共振检查前，都会输入被检查者的体重，就是为了计算好需要发射的射频能量，并且可以监测SAR值。体重输入不恰当则会导致射频能量差异过大，比如一个90kg的病人，如果输入的体重只有45kg，则射频系统按照45kg重量发射能量，能量不足；同样一个45kg的人，如果输入的体重是80kg，则射频发射的能量对于这个人来讲就过大，热量沉积就多，可能就超过SAR值限定。

SAR值和MRI场强的平方成正比，所以，同样扫描序列，3.0T的SAR值是1.5T的4倍。场强越高的MRI设备，越容易超SAR。系统为了保证MRI不超SAR，一般是通过延迟TR来达到降低单位时间能量沉积的。所以，和大家认识恰恰相反，同样参数的序列，场强越高，扫描时间并不是越快，而可能是越慢，这是由于TR延长所致。这一点在腹部扫描中可能会出现。

但是，场强升高，图像信噪比增加，有时候需要2次激励的，到了高场强后，只需要一次激励，这样把时间缩短了。

信噪比（Signal-to-Noise Ratio， SNR）是磁共振图像中最重要的一个评价指标，它的定义是系统接收到的有效信号振幅和背景噪声的比值，反映在图像中就是图像的信号强度与背景随机噪声强度之比。在磁共振信号采集的过程中，线圈得到的信号中既包括了真正的磁共振信号，也有系统的随机背景噪音。SNR越高，则图像的质量越好，表现在图像上就是需要成像的组织越清晰；SNR越低，图像质量越差。

场强和SNR的关系非常简单，图像的SNR正比于场强。

在MRI成像中，有很多效应是很场强成正比的，比如化学位移（chemical shift）效应、BOLD效应等。这些效应有时候可能产生伪影，干扰图像诊断；但有时我们也利用这些效应来突出对比，达到临床目的。

在1.5T中，射频脉冲在人体中波长大约为52cm，大于人体横径，可以完全穿透人体，基本上不会产生驻波；而在3.0T场强下，射频脉冲波长变为26cm，对于体部成像来说，可能无法穿透人体横径，则会产生驻波，影响B1场均匀性，产生伪影，这种伪影一般在3.0T的磁共振体部扫描中比较常见，这个伪影就是介電伪影，又叫电解质伪影（Dielectric Artifact）。它没有固定的规律，经常对影像诊断产生较大的影响。 解决方案：①采用多源射频系统②使用饱和介质水带，也就是电解质垫（Dielectric Pads），减少介电伪影③ 对于大量腹水的腹部患者，可以使用1.5T或者更低场强的磁共振进行扫描。

组织的弛豫时间T1是和场强相关的，一般来讲场强升高，组织的T1值会延长。T1延长的直接后果是导致组织的纵向弛豫延长，组织恢复时间变慢，可能产生的横向磁化矢量会降低。T1延长大部分情况会影响图像对比度，导致组织对比度下降。

综上，场强升高，直接带来的获益是图像信噪比增加，对于这些多余的信噪比一般我们可以这样处理：①保留住多余信噪比，提高图像的质量；②用这些多余的信噪比换空间分辨率，提高图像空间分辨率；③不需要这些多余的信噪比，让扫描速度更快（减少信号平均次数），时间更短，提高速度，增加流通量。

（作者单位：运城市中心医院影像科 陈虹）