磁共振系统：梯度系统及发展趋势 (下) 刘克成 等
刘克成先生，博士、MBA，西门子迈迪特(深圳)磁共振有限公司副总裁；陈历明先生，博士；高静女士，硕士；秦鹏先生，硕士，市场部产品专家。 关键词: 磁共振 梯度系统 四 对梯度系统的其它考虑 在医用磁共振发展的初期及中期， 使用者及各大厂商全力追求高梯度场和高梯度切换率，从而出现了各种概念的梯度放大器的快速发展。
在实际应用中，追求高梯度场和高梯度切换率的同时，还需要考虑下列因素：
(1)涡流；
(2)机械噪音及病人的舒适性；
(3)电磁刺激；
(4)梯度功率放大器的成本；
(5)射频功率放大器的功率，即便是梯度功率放大器可以使梯度脉冲足够短，但如果射频功率放大器的功率不足以使射频脉冲的脉宽亦很短，则提高梯度功率放大器的性能就没有意义。
而从SAR 的角度来说，它是与射频脉冲的幅度成平方正比关系。 因而，在一定的场强条件下， 射频脉冲的脉宽是受到一定的限制。
自1997年并行采集技术的出现(SMASH和SENSE以及各种改进的方法)使快速成像的概念发生了变化，即使用一般性能的梯度子系统也能实现快速成像。图15显示了梯度子系统与并行采集技术对成像速度的影响。如图15所示，即便是用普通的或者说是常规梯度子系统，使用并行采集技术也能做到快速成像。当然，如果将高性能的梯度子系统与并行采集技术相结合，成像速度能得到更进一步的提高。
图16显示了一组临床应用中的头—颈联合矢状面T2-加权图，以比较成像速度。在应用常规梯度子系统的条件下，使用并行采集技术能将成像时间减少40 %以上。如果与采用高性能的梯度子系统而采用常规采集技术相比，常规梯度子系统和并行采集技术在达到快速成像的同时，能使病人的舒适程度得到改善，即或是采用低切换率以及采样次数的减少。当然，在另一方面，并行采集技术虽然对梯度子系统的要求降低了，但对射频子系统的要求却提高了。(由于篇幅所限，不在本文中细述)
继并行采集技术之后，近年来又出现了K-空间梯度优化的概念。它能最大限度地合理利用梯度子系统的性能，从而达在到相同成像速度的条件下，降低了对梯度子系统的硬件要求。但它对计算速度的要求有所提高。(限于本文的篇幅，这一概念将另撰文阐述)
除了并行采集技术以及K-空间梯度优化的技术之外，限制梯度性能继续提升的一个重要原因是电磁刺激。换言之，即便是技术上没有问题，电磁刺激也不允许在临床应用中使用更高的切换率和更强的梯度。因此，可以理解为并行采集技术以及K-空间梯度优化也正是在这样条件下的技术产物。统计前十年西门子公司 1.5T，0.35T和0.2T当年主流产品的梯度子系统的性能，图17和图18分别显示最大梯度强度和最高梯度切换率的发展历史。从中可以看出，在过去的4~5年间最大梯度强度和最高梯度切换率已基本趋于平缓，不再像上世纪90年代后期那样大幅度地提高。相反，在低场系统，尤其是开放式系统上，梯度强度和梯度切换率则在过去5年中呈上升的趋势。特别是自2002年以来，西门子0.35T永磁开放式系统率先将高性能的梯度子系统引入了低场系统，并以此领导了该领域的技术潮流， 极大地提升了低场系统的临床应用范围。 不过，在低场系统中，除了电磁刺激之外，信噪比和成本是限制梯度子系统的性能主要因素，即当信噪比不足时，单方面地提高梯度子系统的性能将是没有意义的。 五 结论 梯度子系统的性能，即梯度强度和梯度切换率，对于系统以及临床应用来说是极其重要的。它决定了图像的空间和时间分辨率(成像速度)。而梯度功率放大器和梯度线圈则是梯度子系统中最主要的两个部件，它们的性能高低基本上决定了梯度子系统的性能。必须注意梯度子系统的配置及性能与主磁场的场强以及磁体类型是没有关系的。
随着并行采集技术以及K-空间梯度优化等新技术的出现，对磁共振产品的安全性要求的提高，对病人舒适度要求的提高，梯度子系统的性能已由早期的大幅度提升转变为平缓稳定。完全有理由相信，在充分保证图像质量和成像速度的前提下，结合射频新技术和计算机技术，梯度子系统性能的最大梯度强度和最高梯度切换率甚至有可能出现下降的趋势。将来的梯度子系统对于病人来说，将更为舒适，更为安静，以满足日新月异临床应用的要求。 来源：《世界医疗器械》
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