磁共振成像设备又称为磁共振成像仪，常用医用磁共振成像仪通常由静磁场、梯度系统、射频系统、计算机系统及其他辅助设备五部分构成。MR扫描设备根据磁体的形成可分为永磁型（天然磁石构成）、电磁型及超导型三种，根据磁场的强度可分为高场、中场及低场，高场是指1.0T（Tesla，1T=10 000高斯）以上的，低场是指0.3T以下的，其余为中场的。目前高场和低场的使用最为普遍。低场主要用铁磁性合金做成，而高场磁体则用铌钛合金线圈浸在密闭的液氦容器中做成，由于液氦的消耗要定期补充，所以成本和维持费用较高。

MRI的成像系统涵盖了MR信号采集与数据采集和处理及其图像显示两部分。MRI设备中MR信号采集部分包括静磁场系统（主磁体）、梯度磁场系统（梯度线圈）、射频系统（射频发射器及MR信号接收器）、供电部分，这些部分负责了MR信号产生、检测和编码；而其余部件包括了模数转换器、计算机、磁盘和磁带机等，则负责数据的处理、图像重建、显示和存储。它的结构可以参考图1-3-1。其中关键为静磁场系统、梯度磁场系统、射频系统与计算机图像的重建系统。

静磁场系统性能的好坏直接决定了磁场强度、均匀度与稳定性，并影响MRI图像质量，是磁共振成像系统的关键部件。通常用产生静磁场的磁体类型来表明MRI设备的类型，目前有常导型、超导型与永磁型三种类型的磁体。

线圈由铜、铝线绕成，磁场强度可以达到0.15～0.3T，均匀度可以满足MR成像的基本要求，但是耗电量大。

由磁性物质制成的磁砖所构成，质量较重，磁场强度偏低，磁场强度可以达到0.4T，磁场均匀度可满足基本要求，且使用这种磁体价格相对低廉且无复杂的附加设备。

线圈由铌钛合金线绕成，磁场有0.5T、1.0T、1.5T、3.0T等，用液氦冷却，均匀度很高，但造价较高。由于超导磁体的高场磁共振能提供较强的成像信噪比，能够反映出BOLD效应造成的磁共振信号微弱变化，所以，通常在精神影像检查和研究中，应该采用3.0T甚至以上场强的磁共振成像仪。

梯度系统包括产生梯度磁场的梯度线圈和相关的电路。其功能是系统提供线性度满足要求的，可快速开关的梯度场，对磁共振信号进行空间编码，决定层面位置和成像层面度；在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度场的翻转还起着射频激发后自旋系统的相位重聚，产生回波信号的作用；在成像系统没有独立的均场线圈的场合，梯度线圈可兼用于对磁场的非均匀性校正，因此、梯度系统是MRI设备的核心部件之一。

梯度场系统产生的磁场强度仅有主磁场的数百分之一，为人体磁共振信号空间定位的三维编码提供了可能。这个系统共有三个线圈，产生 x、 y、 z三个方向的梯度场，并由驱动器在扫描过程中快速改变磁场的方向和强度，形成了任意方向的梯度场，快速完成三维编码。梯度系统不仅从扫描速度上，也从空间分辨率上限制着整个MRI系统性能的改善。另一方面，它的性能还同扫描脉冲序列中梯度脉冲波形的设计有关，一些复杂序列的实现也取决于梯度。系统对梯度的要求概括起来就是梯度场强、切换率及爬升率和易于控制。特别是对于需要动态采集脑功能影像的磁共振设备，由于磁共振快速图像信号的采集是依赖于快速切换梯度的平面回波成像序列，对梯度的强度切换率及爬升率都有很高的要求。

在磁共振成像设备中，射频系统负责实施射频（radio frequency，RF）激励并接收和处理射频信号，即MR信号。射频系统不仅要根据不同扫描序列的要求编排组合并发射各种翻转角的射频脉冲，还要接收成像区域内共振核的磁共振信号。磁共振信号只有微伏（μV）的数量级，因而射频接收系统的灵敏度、放大倍数、抗干扰能力都要非常高。

射频系统由射频发射器与射频接收器和控制电路等设备组成。射频发生器通过产生临床检查中不同的脉冲序列，来激发人体内共振核MR信号。主要包含射频振荡器、发射门、脉冲功率放大器和射频发射线圈。射频振荡器根据拉莫进动关系产生不同中心频率（磁共振核的种类可包括 ¹H、 ³¹P、 ³He、 ²³Na、 ¹³C等，针对不同核，磁共振射频系统的中心频率和射频线圈是不一样的）。发射门和脉冲功率放大器负责将工程机发出的射频信号放大并加载于射频发射线圈上。射频发射线圈向人体发射射频脉冲，使人体产生磁共振。射频接收器则用来接收MR信号，并进行放大。控制电路则提供各种脉冲序列，以便精确控制信号的发送和接收。射频接收线圈用于接收弛豫时发出的射频信号。通常接收到的信号强度决定于接收线圈内的有效容积和线圈与人体的距离。为取得更好的信噪比，针对人体的不同部位，设计有不同的专用线圈。

这部分设备的作用与X射线CT中的计算机图像重建部分相似。首先接收射频接收器送来的信号，经模数转换器（A/D Converter）把模拟信号转变成数字信号，然后送入计算机中存储然后进行累加运算。经过累加运算后的MR信号采用二维傅里叶变换进行处理，得到具有相位和频率特征的MR信号。然后根据观测层面各体素的空间对应关系，经计算机运算与处理，得出了层面图像数据，就完成数字图像的重建工作。最后经过D/A转换，添加到图像显示器。按照信号的大小用不同的灰度等级显示出所想观测的层面图像。

直观的以人体内部结构成像为主的磁共振不能满足精神影像的需求。进行精神影像检查除了上述所说的磁共振成像必需部件以外，还需要能够进行脑功能磁共振成像的额外设备。功能磁共振技术基于不同的生理学原理可分为任务态fMRI和静息态fMRI，其中任务态fMRI需要在成像时通过某种刺激装置给受试者呈现设计好的刺激任务，进而得到受试者对该刺激的脑激活图。这就要求除处理基本的成像设备与脉冲序列外，还要有能够提供刺激的装置。另外，刺激呈现还要具有较高的时间分辨率，并且要和功能图像采集实现精确的时间同步，所以也需要有与磁共振成像进行时间同步的接口，甚至人机互动的接口。引发人脑功能活动主要是通过对人的感官系统进行刺激来进行，可实现的五种基本感官包括视觉、听觉、嗅觉、味觉和皮肤触觉，都可以通过相应装置施加特定刺激作用。在精神影像的检查和研究中，因为在人类受到的外界神经刺激中视觉刺激占了绝大部分，进入大脑的信息70%以上是通过视觉系统接收的，视觉系统的刺激可以通过文字、图片、动画传达给人具体、直观、丰富的信息，作为探索大脑的记忆、思维、情感等高级功能，也是针对性诱发精神障碍状态下大脑特异响应活动的手段，因此通常精神影像所采用的主要是视觉刺激这一模式。

精神影像磁共振所使用的视觉刺激装置常见的有反射式和直视式两种。反射式刺激装置的实现通常利用磁共振兼容的投影仪，将计算机产生的视觉刺激内容，也就是图片或视频显示在磁体腔前面或后面的投幕布上，或者直接显示在磁共振兼容的LCD显示屏上，幕布或显示屏上的画面通过固定在头部线圈上的棱镜或平面镜将其反射到受试者的视野中。这种方案构造比价简便，实现成本相对较低，所以被fMRI设备供应商应用广泛。但是，由于头线圈放置反射镜的空间区域较小，受试者容易受到干扰，实验时间较长时，受试者容易走神，视线偏离屏幕，降低实验的可靠性。同时，这种方式由于画面难于实现左右眼分视，所以无法实现3D的视觉呈现效果。直视式视觉刺激装置使用光纤传像束传导视觉刺激的画面。光纤传像束由玻璃纤维或塑料制成，通过特殊的投射装置将画面实像投射到光纤传像束的输入端，通过特制的无磁直角目镜对另一端进行观察，可以使受试者直接通过贴近眼睛的镜筒观看画面。由于目镜镜筒对周围视野的遮蔽，避免了其他无关刺激的干扰，提高了实验可靠性。但是此方案结构复杂，技术难度较大，成本较高。此外，为了提高任务态fMRI实验的可靠性，获得除影像外更多的信息，可以采用磁共振兼容的眼动系统。眼动系统利用红外照明在眼球虹膜上形成的反射斑和瞳孔的位置，可以实时地监视受试者眼睛的视线，一方面获得跟精神障碍有关的眼动行为的信息，另一方面也可监视受试者对视觉刺激接受的情况。

目前，配合磁共振的商用视觉刺激装置产品很多，国内外都有供应商，实验室和医院可独立于磁共振设备采购后安装配合磁共振使用。除了反射式视觉刺激仪，过去基本由国外高端fMRI设备供应商提供的直视式磁共振兼容视觉刺激仪在国内已经研制成功，部分指标达到国际先进水平。