随着超导材料性能、超高磁场磁体科学技术及低温技术的不断发展，高场超导磁体作为核心部件已被广泛应用于能源、交通、信息、科学仪器、工业、航天航空、医疗器械、国防以及重大科学工程等领域。超高磁场核磁共振成像技术应用给医学影像设备带来革命性的改善，具有传统影像设备无可比拟的优势，而超高磁场核磁共振设备的核心部件是能够产生高均匀度磁场的高场磁体系统。目前，超高核磁共振成像超导磁体的磁场对于人体而言，磁场在9.4～11.75T。对于动物而言，最高磁场达到17T。超导技术的大规模应用已成为高磁场磁体能够形成规模产业化的唯一途径。

　　核磁共振技术

　　美国学者Bloch和Purcell在1946年发现，在外磁场的作用下，绕主磁场进动的自旋质子在短暂的射频电波作用下，进动角增大。当射频电波停止后，被激发的质子会逐渐恢复到原来的状态，并同时释放与激励波频率相同的射频信号，这种物理现象被称为核磁共振。

　　Bloch和Purcell分别独立地测量了质子自旋绕磁场的进动效应，分别提出了NMR经典理论和量子理论，并分享1952年诺贝尔物理学奖。1971年美国纽约州立大学R.Damadian用NMR波谱，发现肿瘤组织纵向弛豫时间(T1)和横向弛豫时间(T2)均比正常组织弛豫时间长。1972年美国纽约州立大学的PaulC.Lauterbur首次提出应用磁共振现象进行成像方法，发明了利用线性梯度磁场进行空间编码，并用连续波核磁共振方法测量了质子的空间分布，并称此成像方法为组合成像法。1973年3月他在《Nature》杂志上发表论文作了进一步的阐述，这些工作为NMR成像技术出现揭开了序幕，同时他发表了两个充水试管第一幅磁共振图像，1974年进行活鼠图像。1973年，Raymond Damadian等建造了世界上第一台MRI全身扫描仪，并于1973年7月3日获取了第一张人体扫描图像。Peter Mansfield进一步发展了在静态磁场中添加梯度磁场的理论，推动了核磁共振成像技术的实际应用。

　　Mansfield等提出了一种新型磁共振信号分析方法，他所提出的平面回波成像方法成为了20世纪90年代蓬勃兴起的功能磁共振成像研究重要手段。鉴于Lauterbur和Mansfield对NMR技术应用所作的杰出贡献，他们共同获得了2003年的诺贝尔生理学和医学奖。

　　1975年Ernst提出多维NMR谱方法，为NMR成像奠定了新的方法学理论和实验基础，把CT式的NMR计算机断层方法发展为“傅立叶成像法”，使NMR成像区别于CT而被命名为磁共振成像，自此之后，核磁共振的发展分为两个方向，即：核磁共振波谱仪和磁共振成像。1980年Edelstein等人把Ernst所提出的傅立叶成像法修改为Spin-Warp傅立叶成像理论。1982年Crooks又引进多层面成像技术。MRI从1971年Lauterrbur的原理性实验到1983年商业产品的出现仅10年时间，MRI技术在这10年内得到了突飞猛进的发展。

　　MRI技术至今已经发展了30多年，成为人类生活中不可或缺的重要医疗仪器设备，其应用已经得到大规模普及。作为临床诊断工具的医用MRI设备已经成为功能最为强大的医学影像设备之首，并随着MRI系统中的软件和硬件设施不断完善而不断增加其临床诊断功能，例如：血管造影、脑功能磁共振成像、灌注成像、扩散成像、心脏电影、介入成像以及波谱诊断功能等。随着各种特种磁体和线圈的研发、序列的改良以及造影剂的使用等，MRI技术成为反映人体从形态学到分子代谢水平越来越丰富的机构和功能信息的影像设备。

　　随着软件、电子和磁体技术飞速发展，核磁共振的应用范围已从局部扩展到全身，使人们对许多疑难病变诊断与鉴别成为可能。MRI与CT扫描一样，都是获得断面解剖图像。MRI突出的优点是无放射线，也就没有CT和X线检查均存在的电离辐射对人体组织细胞的损害。现代MRI扫描技术使我们不仅能任意选择平面和方向，而且可以通过选择不同扫描序列和参数获得大量反映体内正常组织和各种病变的信息，从而在病变的准确定位、病变性质的判断上远优于包括CT在内的各种检查技术。

　　作为“过去25年最重要的医学发明”之首的高磁场核磁共振成像诊断技术、它对临床医学和生命科学的影响首先来自于它无可匹敌的成像能力。它既可以完全无创伤地获得清晰的反映解剖构造和器质性病变的结构图像，又可以获得丰富的其他生理学信息。自上世纪90年代初功能成像的出现，使得直接、动态__地观测大脑认知功能成为可能，大大拓展了核磁的应用范围，在医院诊断之外，它成为了神经学、脑与认知科学基础研究的必要装备，如今建立任何认知科学理论都离不开脑成像的数据；脑成像还直接导致了神经经济学、神经教育学、社会认知科学、脑与法律等一批活跃新兴学科群的诞生。

　　核磁共振成像系统在结构上主要由：主磁体、梯度系统、射频系统、信号处理系统、主控计算机等组成。由于磁体在MRI系统中占有重要的地位，因此常常用磁场产生的方法来区分不同类型的MRI系统。如图1所示。

　　核磁共振成像磁体可分为：超导磁体、永磁磁体和电磁体三种。从磁场强度来分，磁体可分为中低场(B<0.5T)、中高场(B≈0.5～1.5T)、高场(B>1.5T)和超高磁场(B>3T)。根据所用磁体的不同，核磁共振成像分为超导型、永磁型和电磁型MRI系统。现在的超导MRI磁体系统存在两个问题：一是磁体易于失超；二是需要液氦，使得MRI磁体造价较高。表I列出了主要的技术参数。

　　场强为1.5T和3.0T水平温孔MRI系统已经成为标准成像诊断设备，并被医院普遍使用，尤其是磁场达到3～4T的超短腔磁体系统。而7.0T、9.4T和11.75T的核磁共振系统也已在多个国家安装或立项研发样机。MRI系统的场强越高，其所成图像的分辨率越清晰，可观测到低场MRI系统无法发现的现象，高场MRI系统可对人类的大脑开展记忆、注意力、决定等认知层次的研究，甚至能够鉴别谎言这类复杂状态，MRI对人类的健康和科技发展发挥着越来越重要的作用。

　　人体核磁共振成像(MRI)系统的发展为人类的疾病诊断和介入治疗提供了强有力的手段，尤其是现代高磁场超导磁体技术的发展使得医生能够更为有效地进行疾病的早期诊断，为其提供了更为有效的方法。第一个医学成像系统是1983年问世的，磁场为0.35到0.5T；到1980年代中期出现了1.0到1.5T的磁体系统。1990年代后期到2000年初期出现了3T成像系统。在2006年以前，世界有14000台1.5T和400台3T系统在运行。3T呈现快速增长。到2012年，已经安装了大约20,000台MRI磁体系统，核磁共振成像系统年市场超过20亿美元，目前每年以15%的增长率在增加。MRI技术自从上世纪80年代进入临床应用以来，其磁场强度不断提高，使得成像水平越来越高，功能越来越多。

　　我国核磁共振技术发展的早期主要集中在低磁场的永磁技术，由于中国是稀土大国，因此，发展和研究大规模永磁医学应用也符合我国的基本国策。近年来，国内已经开始进行高磁场超导成像技术的研发，一些公司纷纷涉足这个领域以期在高磁场成像系统方面占有一席之地。在超高磁场方面，在国家重大仪器等项目的支持下已经开展了9.4T系统的研制。

　　永磁磁共振成像技术

　　一直以来，在磁共振成像领域，有两个发展趋势，一个是超导方向即高场，场强一般在1.5～3T之间，国际上主要的生产厂商包括GE、西门子、飞利浦等国际公司；一个是永磁方向即低场，场强在0.2～0.5T之间。

　　与超导系统激烈的竞争相比，低场磁共振成像领域现在主要是中国和日本公司在主导市场，日本以日立公司的产品为主。中国由于是稀土大国，具有资源上的优势，在材料上已经可以形成垄断，在中国研发永磁具有优势。

　　国内最早的磁共振成像设备研发起步于上世纪80年代，通过中国科学院电工研究所、声学研究所等有关科研机构的联合攻关，突破了磁体技术和系统集成技术，并由此开发完成了国内第一台MRI设备，图2为ASP015永磁磁共振成像扫描仪。

　　早期的永磁磁共振成像由于受磁体技术的限制，磁场强度低，涡流、剩磁等现象对成像过程影响较大，图像质量不高，无法运行快速成像序列。经过10多年的发展后，随着上述问题的解决，国内永磁MRI获得了长足的进步，到2000年以后，国内的永磁MRI的技术水平逐渐与国外接近或相当，产品的质量得到很大的提高，可以满足基本临床诊断的需要，同时，也出现了数量可观的永磁MRI设备的生产企业。

　　这一领域技术进步的显著标志就是永磁体磁场的提高和型式的改变。图3是1997年中国科学院电工研究所研制出的国内外第一台0.35TC型开放式永磁MRI磁体，将永磁MRI的磁场推向了新的高度，大大改善了成像的品质，由于从磁路上看，0.35T磁场强度在经济性和磁场品质上取得了较好的折中，因此这个磁场强度也成为了永磁MRI的标准，并延续到现在。该技术使得以前扫描仪常规序列的时间从6分钟左右缩短到了不到3分钟，并且所获得的2D薄层扫描的图像也达到了诊断要求。开放式磁体的出现，也为后来的介入磁共振技术的发展奠定了基础。

　　对磁体材料和结构的深度研究，永磁体的涡流被大大抑制，剩磁也减小到Hz级的水平，同时，由于普遍采用了有效的磁场稳定性技术，使得永磁体在短时间的磁场漂移也被控制在较小的范围，这些技术的改进，使得永磁MRI可以运行各种快速序列，图像的质量和稳定性也得到了大大提高。图4是0.3T永磁MRI运行FSE序列典型T2加权图像。

　　目前，永磁MRI在常规成像方面已经接近高场的超导MRI系统，并且在关节、椎体等方面的成像具有一定的特点。同时，为取得更高的成像质量，国内的企业在不断推高永磁场的强度，目前除了主流的0.35T以外，出现过0.4T、0.45T、0.5T等磁场等级的MRI产品，并且在研制0.6T的永磁MRI系统。虽然磁场强度并不是决定图像质量的唯一因素，但是磁场强度的提高也确实为永磁MRI的技术进步提供了条件。由于磁场强度的不断提高，永磁MRI技术不仅在成像水平上，而且在成像功能已经在向超导系统靠近，成为临床应用的一种很好的工具。中国科学院电工研究所与宁波健信机械有限公司合作，研制不同功能和适应特殊的医学应用需要磁体系统，例如，治疗与诊断一体化等，最近已经研制成功磁场强图5具有360度开放结构的磁体度为0.6T/450mm间隙的全开放式磁体系统和使用可移动磁极结构的磁体系统，其磁场为0.45T，磁极间隙从450到1000mm之间可移动磁体系统以及带铁心开放式磁体结构，结构如图5所示。

　　超导核磁共振技术

　　自1908年，荷兰莱顿大学的K.Onnes教授成功地将氦气液化后，进而在液氦温区测得金属汞的电阻为零，自此开启了人类对超导电性研究的大门。随后，Onnes很快就意识到通过超导材料绕制成超导磁体进而获得较高磁场的可能，但由于当时所发现的超导体的载流能力较低使得Onnes这个设想未能实现。自此之后，从事超导材料研究工作的科学家们一直致力于研究出具有高载流能力和高临界磁场的超导材料。直至上个世纪60年代，随着实用化超导材料NbTi、Nb₃Sn和NbZr等的出现，使得Onnes这一设想成为了可能。1961年，Kunzler通过Nb3Sn带材绕制成超导磁体，并成功获得了8T的强磁场，从此之后，超导磁体突破通过永磁体获得低场的束缚，打开了获得高磁场的新局面。

　　早期，由于当时超导材料的性能较差，且电磁设计技术和低温技术较现在落后，所生产的超导磁体体积较为庞大且造价非常昂贵，因此，超导磁体最初只是作为科学仪器应用于实验室中，并不具备形成产业化生产和应用的条件。

　　近些年来，随着计算机、电磁场数值计算、超导材料以及低温等核心技术的迅速发展，给高场、高性能和高稳定性超导磁体的应用提供了技术保障。经过一百多年的发展，超导磁体已经广泛应用于各行各业，其中磁共振成像超导磁体作为提高人类生活质量的医疗诊断仪器成为超导磁体民用化的重要途径，已经具备大规模产业化的条件。

　　鉴于中国人口众多的特殊国情，随着中国经济实力的不断增强，百姓对生活质量的要求越来越高，因此，各大医院每年都需花费巨额资金从国外采购先进的医疗设备，其中最为主要的就是超导磁共振成像系统。发展拥有自主知识产权的磁共振成像核心技术，对改变我国完全依赖国外产品的现状和提高民众生活质量至关重要。在科学研究方面，我国已经进口了3～7T全身核磁共振成像系统作为科学研究的仪器。

　　磁共振成像超导磁体的关键技术

　　磁共振成像超导磁体系统的结构如图6所示，其中最为核心的部件是高均匀度超导磁体和低温系统。高均匀度超导磁体需在温孔中心位置处成像球形区域(Diameterof Spherical Volume,DSV)内产生磁场峰-峰值(peak-to-peak)均匀度优于20ppm的高均匀度空间磁场分布，一般通过多对通以正向电流的螺线管线圈和反向电流线圈的屏蔽线圈组成；低温系统是维持超导磁体的低温环境并确保超导磁体的安全运行，对于磁共振成像低温系统而言，一般由两个容器组成，即：液氦罐和真空容器，超导磁体安装在液氦罐内，并灌注适量的低温液氦将超导磁体浸泡在安全高度以下，液氦罐通过低热导率的拉杆吊装在外真空容器上，液氦罐与真空容器之间安装热屏蔽层以减小辐射热且抽成高真空以降低残余气体的传导热。

　　高均匀度超导磁体产生的磁场性能由电磁优化算法决定，电磁优化算法的优劣直接决定了高均匀度超导磁体产生均匀度水平、均匀区的尺寸、整机长度、5高斯杂散场的范围以及超导线圈中的最高磁场和机械应力水平等。现有的电磁设计方法主要分为两类，即：全局优化方法和局部优化方法。全局优化方法是在整个可布置螺线管线圈空间范围内，通过优化算法搜索螺线管线圈的尺寸参数，获得满足要求的高均匀度空间磁场分布，该方法的优点是可实现全局最优解，缺点是计算效率较低；局部优化方法是根据电磁设计人员的先前经验，在预先指定的小区域或者路径上进行搜索，该方法的优点是由于搜索范围小而计算效率高，缺点是难以保证全局最优性。

　　低温技术方面，在早期磁共振成像系统中均采用被动冷却方案，即对低温容器中的漏热通过低温液体的挥发来维持低温，在液氦罐的外层需添加一个液氮罐，早期的低温系统一般每小时需消耗0.5～1.0升液氦，因此，需定期向液氦罐补充液氦。自1985年，二级GM制冷机被成功地应用到磁共振成像低温系统中后，使得低温容器的整体重量大大缩减，且液氦的消耗量缩小至每小时仅需0.1升左右。1996年，冷挥发技术被成功应用到磁共振成像系统中，这项技术进一步降低了低温液体的挥发和磁体的冷却时间。随后，为了有效降低磁共振成像系统的震动给成像质量带来的影响，脉管制冷剂成功地替代了GM制冷剂被普遍应用于磁共振成像系统中。

　　大量临床实验表明，部分患者在做磁共振成像检测过程中，因磁共振成像系统过长的测试空间出现幽闭症症状而表现出恐惧性抵触情绪，严重者会使检测过程无法进行。为了消除幽闭症现象给患者检测带来的不便以及提高成像质量，需要发展短腔、高场磁共振成像超导磁体。因此，磁共振成像超导磁体朝着高磁场强度和体积小巧的趋势快速发展。

　　高均匀度超导磁体全局优化方法

　　中国科学院电工研究所超导磁体与强磁场应用研究部一直致力于对各类复杂电磁场分布的超导磁体技术进行应用研究，研发了用于磁共振成像超导磁体的电磁优化设计方法与软件。

　　算法思路：将决定超导磁体造价的超导线用量作为优化的目标函数；将成__像区域内的磁场均匀度、5高斯杂散场范围、超导线圈中的最高磁场、电磁力以及电磁应力作为约束函数；通过线性和非线性规划组成的混合优化策略，设计出结构紧凑的超导磁体系统。

　　通过该电磁优化设计方法，已经成功地设计出了多套磁共振成像超导磁体，包括：高场水平温孔型全身人体成像和动物成像系统、0.7～1.2T开放式全身成像磁共振成像系统、3.0T非对称头部成像系统以及1.0T非对称水平温孔型系统。

　　全身成像水平温孔型MRI

　　圆柱形的磁体易于实现高磁场，水平温孔型MRI超导磁体系统已经成为目前MRI系统中应用最为常见的磁体结构，主磁场增加给图像带来的最大的变化就是可以增加SNR，例如，3T核磁共振系统其SNR是1.5T的2倍。同时强磁场中T1较长、化学位移增加，高分辨率T2图像，增强扫描中使用造影剂剂量减少，磁共振波谱更出色对脑成像非常有益。增加SNR对骨关节肌肉系统成像也非常有益，图像分辨率增加，很多图像细节更清楚。增加SNR显著减小了扫描时间。使得射频SAR显著增加，为了减少SAR，须减少射频发射脉冲的数量，因而广泛采用了多通道并行接收技术，8射频通道为标准通道，商业产品中已有采用16通道的设计。为避免由于梯度的增加而引起人体的不良反应，高场磁体广泛采用双梯度技术，就是在系统中配备一个标准的全身梯度线圈和具有大梯度场的局部梯度线圈。这样在某些局部成像时可获得高分辨率的图像。

　　国外生产MRI系统的公司主要是GE、Philips、Siemens、Hitachi和三菱等公司，商业MRI系统的场强为1.5T和3.0T，图7为德国Siemens公司生产的水平温孔型MRI结构。早期的核磁共振磁体系统主要采用铁磁屏蔽结构，由于使用大量的铁磁屏蔽系统使得系统的重量和体积均较为庞大，系统的安装费用较高。目前基于方向电流的磁场结构，已经研发成功具有主动屏蔽的高磁场磁体系统，极大减小了5G线的范围。

　　现代高磁场磁体的主流是主动屏蔽结构，以超磁屏蔽最为受市场欢迎。磁体通常使用8对超导线圈，其中，6对为主线圈，2对为屏蔽线圈。水平温孔型磁共振成像系统是最为普遍使用的类型，其超导磁体结构由两层螺线管线圈组成，内层螺线管线圈称为主线圈，一般均通正向电流，外层螺线管线圈成为屏蔽线圈，均通反向电流。图8为通过优化设计算法设计出的3.0T高场全身成像MRI短腔超导磁体结构示意图。

　　全身成像开放式MRI

　　开放式磁共振成像系统不仅能为介入治疗提供高质量的图像，同时还有助于提高患者的舒适度，扩大适用的患者范围。对于那些不能忍受封闭孔式成像的患者（如肥胖、幽闭恐怖症患者或儿童），开放式MRI系统可以提供更加安全舒适的成像手段。大量临床试验表明，部分患者因身处狭长的空间和射频线圈所产生的噪音的环境中，会产生紧张和不安等幽闭症现象，使得诊断过程无法正常进行或影响诊断结果的准确性，同时，该类型MRI系统对于部分体型较胖的患者也无法进行医疗诊断。第一个开放式磁体是在1988年建成，使用永磁作为驱动磁源，磁场强度只有640G，由于系统的结构优势，可以适用于介入治疗等。使用电阻磁体和铁芯组合可以达到0.6T，但是磁体重量中达到40吨，耗费功率达到100kW。使用铁芯和超导线圈组合非常容易实现较高的磁场，磁场的形状主要靠铁磁校正，线圈仅提供磁场源，磁体结构紧凑，同时非常容易使用单一制冷机冷却磁体。

　　通常磁场小于0.7T的磁体由于其最大磁场较铁磁材料的饱和磁场强度要低，因此，可以使用铁轭系统来加强磁场和屏蔽外磁场，如图9所示，这是中国科学院电工研究所和宁波健信机械有限公司合作研制成功的系统，该磁体系统具有超导线材的用量较少，磁体使用液氦只需要200升，使用一台制冷机可以保证系统具有完全的零挥发液氦的特点。因此整体造价低于高磁场的永磁系统。但是磁体制造过程中需要克服超导线圈和铁轭之间较强的电磁应力作用。理论上，可以使用铁环平衡这个电磁力，但是这种磁体的平衡是一种不稳定平衡，因此需要非常仔细调节电磁力的变化，以满足使用需求。目前，该磁体系统已经与成像部件结合形成整机系统，销售到国内外。

　　开放式磁共振成像所提供的开放空间较大，因此，空间磁场利用率较低。早期开放式MRI均为永磁型，其场强一般均低于0.7T；而超导型开放式MRI由于通过超导线圈产生均匀磁场，其磁场一般高于0.7T。表II列出了不同的磁场方位所使用的不同的磁体结构。理论分析表明，当磁场强度超过0.7T以后，建议采用主动屏蔽的线圈结构。开放式MRI超导磁体对电磁设计方法的要求较高，其设计的难点在于用来产生高均匀度的螺线管线圈分布较为复杂，各个螺线管线圈的位置和尺寸具有很大的不确定性。图10为0.7T全超导开放式MRI磁体结构示意图。

　　非对称水平温孔型MRI

　　非对称水平温孔型MRI则是为保持传统对称水平温孔型MRI中磁场的高利用率和提供系统的开放性而提出的，其特点在于系统提供水平温孔，但产生高均匀度空间磁场分布的螺线管线圈不具有对称性。图11为1.0T非对称水平温孔型MRI超导磁体，图12则为3.0T双半径温孔的头部成像MRI超导磁体。这种磁体采用了另外一种开放结构，以克服分离线圈在高磁场研制方面的技术难题。

　　超高磁场核磁共振技术

　　超高磁场核磁共振成像系统是近年才发展起来的技术，其最显著的变化就是主磁场的强度提高到3T以上，因而给核磁共振成像系统的技术带来了较大的变化。信号强度与磁场基本呈平方关系，因此，主磁场的增加给图像带来的最大的变化就是可以增加SNR，SNR与磁场强度基本上呈线性关系。高磁场超导磁体中磁场中T1较长、化学位移增加，可获得高分辨率T2图像，增强扫描中使用造影剂剂量减少，磁共振波谱更出色，因而，对脑成像非常有益，波谱应用更普遍。增加的SNR对骨关节肌肉系统成像也非常有益，图像的分辨率增加，很多图像的细节更清楚，如图13。

　　自从1980年代初期核磁共振磁体的磁场从1.5T到2T，到1980年代后期磁场达到4T。到1990年代磁场达到7T、8T和9.4T。磁场提高意味着增加化学位移和提高信号与噪音值比值。增加质子成像的灵敏度，高分辨率的解剖成像和高的敏感度检测动态和功能成像。第一个8T系统于1998年在美国俄亥俄州立大学完成。世界第一台超高场核磁共振扫描仪8T系统获得了人头部的图像，展示了极高磁场的超导核磁共振的应用前景。同时，该团队进行的安全性研究帮助FDA在2003年将磁场的安全界限提高到8T。9.4T高磁场核磁共振磁体系统目前已经安装在一些研究机构。由于磁场的提高，信噪比和分辨率可以大幅度提高，在11.75T背景磁场里可以进行分子影像的研究，特别是在适当的顺磁造影剂的协助下，可以清晰地通过影像反映分子水平的变化。我国高磁场核磁共振技术的发展最近几年处于起步阶段。中科院电工所正在进行9.4T全身成像系统的研制和开发。

　　磁共振成像超导磁体的产业化前景

　　核磁共振仪器由于其优良的成像功能已经被广泛应用于世界各大医院。由于长期的技术积累，国外那些较大的公司已经占据了国际市场。在我国，中科院的若干研究所和一些高等院校长期从事核磁共振技术的研究。目前已经有10多家企业涉足该领域，其中大部分为永磁MRI设备的生产企业。近几年来，国内MRI企业的一个明显趋势就是纷纷进行了1.5T超导MRI设备的开发。由于超导MRI磁场强度高，在神经系统成像等领域的应用较低场MRI的成像具有明显的优势，并且其成像功能也较为丰富。超导MRI一直是国外MRI企业的主要产品，国内由于一直未突破超导MRI磁体技术，因此限制了超导MRI整机技术的发展。当前，虽然国内在超导MRI磁体技术方面中的一些重大问题依然有待解决，但是中国科学院电工研究所已经完成1.5T全身核磁共振磁体的研制，并完成1.5～3T完全无需液氦的成像系统，此外国内几家企业也已经通过其他技术路线完成了1.5T系统的研发，并拿到了SFDA的注册证。虽然在技术上超导MRI具有一定的优势，但是有一点大家要充分认识到，那就是超导MRI并不能取代永磁MRI，这是由MRI的技术特点和中国的具体国情决定的。中国目前有16000多家医院，其中大部分分布在县级地区，这些医院的医疗特点和技术水平，决定了永磁MRI设备已经完全可以满足其日常的临床诊断需求。超导MRI设备的运行费用昂贵，特别是国内缺乏氦气资源，导致所有的超导MRI设备均需要从国外进口液氦，这一现状已经影响到了目前部分医院的MRI设备的运行。若国内大量普及超导MRI设备的话，会给液氦的供应带来难以想象的后果。永磁MRI技术的发展，催生了新型的专用MRI机型，比如放在小推车上的台式手外科专用成像仪等，这一发展趋势将会给永磁MRI带来新的应用前景，并在一定程度上改变MRI技术的使用规则。国内县级医院MRI设备的大规模普及，主要装备的是永磁型中低场MRI设备，这些需求会极大地刺激国内永磁MRI技术的研发进展。

　　为适应永磁MRI设备的应用需求，中国需要在技术上有所提高。当前国内永磁MRI设备存在的最大的问题是各企业技术水平参差不齐，MRI设备运行的稳定性有待提高，一些技术上的共性问题还没有企业去认真解决。比如，永磁体与超导磁体最大的区别，除了磁场强度不同外，磁场稳定性存在很大的差异，超导磁体的磁场稳定性可以做到每小时0.1ppm以下，而永磁体由于材料的温度效应，磁场强度存在很大的温度漂移，这种漂移对成像具有不小的影响，国内企业目前通常的办法就是对磁体进行恒温控制，但是实际情况中这种控制并不能使永磁体的稳定性达到超导磁体的水平。另外，一些在超导MRI上运行的序列也有待于移植到永磁MRI设备中。只有通过这些技术上的不断创新，才能够使国内的永磁MRI保持良好的发展前景。

　　由于我国的液氦需要依赖国外进口，未来全球市场对液氦的需求将保持强劲增长的态势，而世界上的液氦资源正面临枯竭。中国是液氦进口大国，主要的用户是医院和科研单位，需要发展更新的技术来解决液氦依赖问题。目前，中科院电工所已经完全掌握了MRI无液氦技术。

　　超高磁场核磁共振成像技术目前主要应用于科学研究，市场规模较小。未来，随着医学诊断需求的增加7T全身成像可能会同3T核磁共振系统一样成为主流产品。

　　作者单位：中国科学院电工研究所