磁共振梯度偽影及常見故障排除探討

王云勇

（云南省第一人民醫院磁共振科，云南 昆明 650000）

1 梯度系統工作原理

磁共振系統由磁體，梯度， 射頻這些主要單元模塊組成。其中梯度系統又由梯度放大器和梯度線圈組成。梯度放大器位于MR的設備間，梯度線圈位于磁體中。

梯度系統在MR成像中起空間定位作用。如圖1，通過在x，y和z方向上都施加一個梯度，根據掃描的層面（軸面，矢狀面，冠狀面）不同，三個梯度分別用于選擇層面、相位編碼和頻率編碼；臨床上經常需要掃描任意斜面，此時三個梯度共同作用才可以實現。

圖1 磁共振成像的空間定位

梯度系統由梯度放大器，梯度電源，梯度控制模塊組成。梯度放大器由3個相同的梯度放大模塊組成，如上圖所示的X，Y，Z模塊。在實際的維修中，可以通過交換梯度放大模塊來縮小故障范圍。

在GE HDx系列梯度系統中，梯度電源給每個梯度放大模塊提供四組直流電壓：分別為±700VDC；±100 VDC，如圖2。

圖2 梯度電源電壓圖

梯度控制模塊就是圖中的GP3，它將光纖輸入的數字梯度信號轉換為模擬梯度信號后，傳送給梯度放大器，同時接收從梯度放大器反饋回來的狀態信號。

梯度放大器將接收到的方波信號進行放大，由梯度線圈產生3個方向的梯度場。最基本的自旋回波序列，在層面選擇梯度放大器工作的同時，系統發射某一頻率的射頻脈沖激發選定的層面，相位編碼梯度對該層面進行相位編碼， 在頻率編碼梯度工作的同時，系統的信號接收單元開始接收該層面釋放的微弱信號，將這個信號放大，解調，模數轉換后送入圖像重建服務器，最終得到該層面的圖像。

梯度線圈形成的梯度磁場在主磁場中的分布：

當X軸梯度線圈工作時，梯度磁場在左右方向改變主磁場磁力線的數量，使得主磁場從右到左逐漸增強；當Y軸梯度線圈工作時，梯度磁場在上下方向改變主磁場磁力線的數量，使得主磁場從下到上逐漸增強；當Z軸梯度線圈工作時，梯度磁場在前后方向改變主磁場磁力線的數量，使得主磁場從前到后逐漸增強。

梯度磁場的線性程度決定著圖像是否變形。如圖3，右邊梯度場的線性度要比左邊的好。

圖3 梯度磁場線性程度圖

2 梯度系統導致的圖像異常和常見故障

2.1 圖像扭曲（圖4）

圖4 梯度系統導致的圖像扭曲圖

形成原因：在掃描的視野（即FOV）中，梯度放大器輸出的電流不成線性。這需要對梯度放大器進行校正和排查。GE設備有DC OFFSET和Gradcal兩個校準。如果經過這兩個校準，還是不能解決問題，可以更換梯度放大器來排查。

2.2 重影

MR成像都是由兩個梯度軸決定一個面，可以根據掃描出的軸面，矢狀面，冠狀面，看重影是出現在哪幾個面。矢狀面沒有重影，就先假定Y和Z軸梯度是好的。軸面和冠狀面的重影是由X 軸梯度造成的。為了驗證這個假定，可以把X和Y梯度互換，掃描后看重影出現的面是否變化。如果變化，就可以肯定X軸出問題了。另外可以進一步排查是不是X軸的梯度控制板出問題。

2.3 掃描中斷（1.5T HDxt）

系統報錯：

2224666 Auto Prescan failed,Master gradient is not ready.

2244570 The X axis gradient amplifier failed to go to ready when commanded.Please perform a TPS reset and try again.

2244847 The GP is reporting a Gradient Amplitler X Axis Internal Wiring Fault or Control Undervoltage.

如圖5，X軸的燈不同于Y和Z,所以重點懷疑了X軸。更換X和Z的控制板，X軸和Z軸的故障燈也跟隨變化了。于是更換好的控制板。故障排除。

圖5 系統報錯指示燈圖

2.4 掃描中斷（3.0 HDXT）

系統報錯：

2224666 Auto Prescan failed,Master gradient is not ready.

2244570 The X(Y,Z) axis gradient amplifier failed to go to ready when commanded.Please perform a TPS reset and try again.

2244862 The GP is reporting a SGA Supply UnderVoltage Fault.

根據報錯信息，可以初步判斷是梯度電源的問題。和正常的電源對比檢查如下：異常的用萬用表量是328K，正常的是19K；異常的用萬用表電容檔量是3.28uf，正常的是7.75uf。電阻異常，更換電阻后梯度電源恢復正常。

2.5 偶發性掃描中斷（3.0T HDxt）

系統報錯：

2244862 The GP is reporting a SGA Power Supply Under Voltage Fault.

2244570 The Z axis gradient amplifier failed to go to ready when commanded. Please perform a TPS reset and try again.

2244851 The GP is reporting a Gradient Amplifier Y Axis Current Distortion Fault.

2244851 The GP is reporting a Gradient Amplifier Z Axis Current Distortion Fault.

偶爾會出現偽影，故障概率非常小，先更換了梯度電源，故障還是一樣。Y軸和Z軸都有報錯。所以沒懷疑梯度放大器。更換GP3，故障排除，后經排查，發現GP3內部電源輸出電壓不穩定。

2.6 掃描中斷（3.0T HDxt）

系統報錯：

2244862 The GP is reporting a SGA Power Supply UnderVoltage Fault.

2244577 The GP is reporting a Gradient Amplifier Y Axis UnderVoltage Fault.

擰開Y軸的J1，有兩個端口的阻值為0Ω，與X和Z的阻值不一樣。所以判斷為Y軸故障。打開Y軸蓋子，發現圖6紅圈中的IGBT吸收電容兩個腳為0Ω。仔細看電容有裂開的跡象。更換Y軸放大器，掃描正常。

圖6 電容故障圖

3 結語

以上就是我在GE磁共振維修過程中碰到的一些梯度引起的偽影及常見故障的排除方法，由此可以提醒我們在磁共振維修過程中，當碰到偽影時，必須很好地理解磁共振成像時，各部硬件、軟件的工作原理，才能及時找到故障，并很好地解決問題。