磁共振梯度伪影及常见故障排除探讨

王云勇

（云南省第一人民医院磁共振科，云南 昆明 650000）

1 梯度系统工作原理

磁共振系统由磁体，梯度， 射频这些主要单元模块组成。其中梯度系统又由梯度放大器和梯度线圈组成。梯度放大器位于MR的设备间，梯度线圈位于磁体中。

梯度系统在MR成像中起空间定位作用。如图1，通过在x，y和z方向上都施加一个梯度，根据扫描的层面（轴面，矢状面，冠状面）不同，三个梯度分别用于选择层面、相位编码和频率编码；临床上经常需要扫描任意斜面，此时三个梯度共同作用才可以实现。

图1 磁共振成像的空间定位

梯度系统由梯度放大器，梯度电源，梯度控制模块组成。梯度放大器由3个相同的梯度放大模块组成，如上图所示的X，Y，Z模块。在实际的维修中，可以通过交换梯度放大模块来缩小故障范围。

在GE HDx系列梯度系统中，梯度电源给每个梯度放大模块提供四组直流电压：分别为±700VDC；±100 VDC，如图2。

图2 梯度电源电压图

梯度控制模块就是图中的GP3，它将光纤输入的数字梯度信号转换为模拟梯度信号后，传送给梯度放大器，同时接收从梯度放大器反馈回来的状态信号。

梯度放大器将接收到的方波信号进行放大，由梯度线圈产生3个方向的梯度场。最基本的自旋回波序列，在层面选择梯度放大器工作的同时，系统发射某一频率的射频脉冲激发选定的层面，相位编码梯度对该层面进行相位编码， 在频率编码梯度工作的同时，系统的信号接收单元开始接收该层面释放的微弱信号，将这个信号放大，解调，模数转换后送入图像重建服务器，最终得到该层面的图像。

梯度线圈形成的梯度磁场在主磁场中的分布：

当X轴梯度线圈工作时，梯度磁场在左右方向改变主磁场磁力线的数量，使得主磁场从右到左逐渐增强；当Y轴梯度线圈工作时，梯度磁场在上下方向改变主磁场磁力线的数量，使得主磁场从下到上逐渐增强；当Z轴梯度线圈工作时，梯度磁场在前后方向改变主磁场磁力线的数量，使得主磁场从前到后逐渐增强。

梯度磁场的线性程度决定着图像是否变形。如图3，右边梯度场的线性度要比左边的好。

图3 梯度磁场线性程度图

2 梯度系统导致的图像异常和常见故障

2.1 图像扭曲（图4）

图4 梯度系统导致的图像扭曲图

形成原因：在扫描的视野（即FOV）中，梯度放大器输出的电流不成线性。这需要对梯度放大器进行校正和排查。GE设备有DC OFFSET和Gradcal两个校准。如果经过这两个校准，还是不能解决问题，可以更换梯度放大器来排查。

2.2 重影

MR成像都是由两个梯度轴决定一个面，可以根据扫描出的轴面，矢状面，冠状面，看重影是出现在哪几个面。矢状面没有重影，就先假定Y和Z轴梯度是好的。轴面和冠状面的重影是由X 轴梯度造成的。为了验证这个假定，可以把X和Y梯度互换，扫描后看重影出现的面是否变化。如果变化，就可以肯定X轴出问题了。另外可以进一步排查是不是X轴的梯度控制板出问题。

2.3 扫描中断（1.5T HDxt）

系统报错：

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.

如图5，X轴的灯不同于Y和Z,所以重点怀疑了X轴。更换X和Z的控制板，X轴和Z轴的故障灯也跟随变化了。于是更换好的控制板。故障排除。

图5 系统报错指示灯图

2.4 扫描中断（3.0 HDXT）

系统报错：

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.

根据报错信息，可以初步判断是梯度电源的问题。和正常的电源对比检查如下：异常的用万用表量是328K，正常的是19K；异常的用万用表电容档量是3.28uf，正常的是7.75uf。电阻异常，更换电阻后梯度电源恢复正常。

2.5 偶发性扫描中断（3.0T HDxt）

系统报错：

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.

偶尔会出现伪影，故障概率非常小，先更换了梯度电源，故障还是一样。Y轴和Z轴都有报错。所以没怀疑梯度放大器。更换GP3，故障排除，后经排查，发现GP3内部电源输出电压不稳定。

2.6 扫描中断（3.0T HDxt）

系统报错：

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

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

拧开Y轴的J1，有两个端口的阻值为0Ω，与X和Z的阻值不一样。所以判断为Y轴故障。打开Y轴盖子，发现图6红圈中的IGBT吸收电容两个脚为0Ω。仔细看电容有裂开的迹象。更换Y轴放大器，扫描正常。

图6 电容故障图

3 结语

以上就是我在GE磁共振维修过程中碰到的一些梯度引起的伪影及常见故障的排除方法，由此可以提醒我们在磁共振维修过程中，当碰到伪影时，必须很好地理解磁共振成像时，各部硬件、软件的工作原理，才能及时找到故障，并很好地解决问题。