2014.07.11核磁共振成像基础
核磁共振成像基础
《医学成像的基本原理》11章一、微观描述
核磁共振（NMR, nuclear magnetic resonance）：某些物质的原子核磁矩再外磁场的作用下能级发生分裂，并在外加磁场能量的作用下产生能级跃迁的和物理现象。（1942年提出核磁共振现象）
（1）普遍存在性。92种天然元素中，有核磁矩的元素有88种。（2）高度选择性。不同类型的核具有不同的磁矩，NMR作用的谱线很窄，因此对特定核，NMR具有很高的分辨能力。
（3）功能检测。人体组织中广泛存在氢核，通过对氢核分布变化的检测，不但能了解生物组织的结构特征，也能对活体组织的生物过程和功能进行动态测量。
1973年，Lauterbur发表在Nature杂志上的论文使得NMR的应用进入到成像领域，提出了核磁共振成像的方法和实验装置。随着Mansfield“选择激发序列”MRI成像方法论文的发表，核磁共振成像技术迅速走出实验室，进入医学临床诊断领域。
拉莫尔进动（力学性质）+塞曼效应（能的性质）
原子核进动的角频率w0和旋磁比γ及外磁场磁感应强度的大小B0成
正比，与μ和B0之间的夹角无关。
共振：自然界普遍存在的能量交换现象。一个以一定频率运动的系统在接受同样频率的外来能量运输时，运动系统最容易吸收外来能量，这就是共振。
核磁共振：当自旋核处于外磁场B0时，核的能级讲产生塞曼分裂，分裂的结果是塞曼能级的出现，且两相邻塞曼能级之间的能量差为ΔE=g IμN B0=γħB0。因此，处在外磁场B0中的一个自旋核要从低能态向高能态跃迁，就必须洗手ΔE的能量。这也就是说，处于低能态的自旋核在洗手ΔE的能量后会产生共振。通常用一定频率的射频脉冲为自旋核提供能量。满足w=2πf=γB0（拉莫尔方程），射频脉冲具有的能量正好等于自旋核两相邻塞曼能级间的能量差，自旋核会表现出对射频脉冲能量的强烈吸收，从低能态跃迁到高能态，这种现象称为核磁共振。
MRI领域所用的射频信号可以视为一个交变的电磁场，只不过这里只考虑磁场分量。
（1）拉莫尔方程将共振频率w与外加磁场B0、自旋核的旋磁比用简单的数学关系连接起来，使计算各种自旋核的共振频率变
得非常容易。
（2）根据拉莫尔方程，科学研究或工程实际中为了使核磁共振发生可以有多种方法，包括扫频法、扫场法、脉冲法等。扫频法（B0
不变，w变），扫场法（w不变，B0变）都是连续波法。脉冲
法需要使用傅里叶变换处理接收信号，所以有时也将脉冲法成
为傅里叶变换法。
（3）对同一种自旋核来说，旋磁比保持不变，外磁场越强，原子核的进动频率就越高，磁共振发生的共振拉莫尔频率也就
越高。0.2-2T是目前临床医学用MRI设备的常用场强。
二、宏观描述
磁化强度矢量，简称磁化强度，指单位体积ΔV内所有核磁矩μI的矢量和，常用M表示。在没有外磁场B0的情况下，自旋核群体中各原子的磁矩方向是杂乱无章的，从统计学的观点来看，所有磁矩的矢量和M=0，对外不显磁性。
当自旋核群体置入外磁场B0以后，在外磁场作用下绕磁场方向以w0=γB0的角频率进动，且B0与μI的夹角保持不变，对于自旋与磁场平行的核θ<π/2，对于自旋与外磁场反相平行的核θ>π/2。不同核的磁矩在外磁场中只能取2I+1个确定的方向，氢原子I=1/2，磁矩只可能在两个方向上发生进动。
从原子核的能量的角度上看，处于外磁场中的质子其核能呈现塞曼分裂。有些核因为自选方向与外场平行处于低能级，也就是上进动圆锥；
而另外有些核则因为自选方向与外场反平行而处于高能级，也就是下进动圆锥。这是如果在垂直于外场方向施加角频率满足拉莫尔方程的激励脉冲，就会发生共振吸收，处在上进动圆锥上的低能级原子核就会吸收激励射频脉冲的能量而跃迁到下面的高能级圆锥上来。当然，当核磁矩从下进动圆锥跃迁到上进动圆锥，即从高能级跃迁到低能级上时，原子核会通过辐射的形式释放出能量。
自旋核数的玻尔兹曼分布：
（1）常温下自旋核群体在静磁场中因塞曼分裂而处于不同的能级上，在低能级上的自旋核数目多余高能级上的自旋核数目。（2）低能级和高能级上的核数之差非常小。事实上，MRI成像所需要的信号就是依靠不同能级上这一微小差值形成的。由此
可以看出，NMR的灵敏度是很低的。
（3）随着外磁场B0的增大，高能级间的能量差变大，两能级的数量差也相应变大。可见，适当增加外磁场的强度有利于提高
信号强度，增加图像的信噪比。
由于低能级的自旋核和高能级的自旋核数目不对等，所以总的磁化强度M≠0，自旋核群体形成的系统被磁化了。（磁化：原来没有磁性的物体由于放入磁场而获得磁性的过程。）
磁化强度的横向分量：外场B0方向的磁矩分量是可以确定的，但是
由于xoy平面的进动核磁矩分布可以视为是均匀的，所以磁矩相互抵消，总的磁化强度M在xoy平面上的横向分量M xy=0。
纵向磁化：自旋核在热平衡后形成的磁化强度M仅在纵向存在分量，且M=M++M-=M0，这里的M0成为系统的最大纵向磁化强度矢量。
影响纵向磁化的因素：外场B0越强，两能级之间的自旋核数之差占总数的比例就越大，最大纵向磁化强度矢量M0也越大；自旋核群体所在环境的绝对温度也影响M0的大小，温度高，两能级的核数差小，M0也减小；M0的大小还与自旋核数N成正比，说明单位体积内自旋核越多，动态平衡后统计平均得到的磁化效果越显著。除此之外，M0的大小也与自旋核的磁旋比γ2成正比。
磁化强度的激发与章动（BMI发的册子最后一页，书P. 298 P. 299）
旋转坐标系（书P. 299）
由于B1的存在，所以M绕x‘轴以w1旋转，与z轴形成一个θ的翻转角θ= w1t=γB1t。上式说明，翻转角θ正比于脉冲作用时间、由脉冲强度决定的磁场强度B1和旋磁比γ。
能使翻转θ叫的射频脉冲称为θ角脉冲。π/2脉冲核π脉冲（书P.300）
饱和现象：在射频脉冲的作用下，处于低能级的自旋核跃迁到高能级，两能级上的“核数差”趋于相等，这是，自旋核系统对射频能量的吸收就要减少或完全不能吸收，导致核磁共振信号的减小或消失，这就是饱和现象。
弛豫现象：粒子收到激发后，以非辐射方式释放能量回到基态而达到玻尔兹曼平衡的过程，在核磁共振相关领域中，弛豫是指原子核发生共振处在非平衡的高能级状态向平衡的低能级状态恢复的过程。弛豫是一种不经能量辐射使系统回到低能态的能量交换过程，需要一定的时间，反映质子系统中质子之间和质子与周围环境之间的相互作用。弛豫的方式有两种：晶格弛豫核自旋弛豫
纵向弛豫和横向弛豫
纵向弛豫：z轴M z恢复M0的过程，用T1表示。
横向弛豫：相位失相干的过程，用T2表示。（自旋-自旋弛豫，磁场不均匀两个原因）
纵向弛豫是横向弛豫的5-10倍。T1、T2都是自旋核的固有属性，所以可以作为医学磁共振成像形成图像对比度的基本依据。
弛豫具有温度依赖性，温度越高，T1、T2值越大。
自由感应衰减信号（FID信号）检测核磁共振信号T1、T2的依据。三、脉冲序列与组织对比
1、部分饱和序列与T1对比
在成像过程中，激发所用黑色拼脉冲往往不是单次作用的，因为这样产生的能用于成像的信息太少，也不易于测量。通常的办法是采用一个特定的脉冲序列来激励，改变脉冲序列的某些参数则可以突出或缩小组织时间的T1、T2差异。根据采用的不同脉冲序列，经常调节的参数包括重复时间TR、回波时间TE等。不同参数的脉冲序列形成图像的灰度、对比度等指标的影响不同。
部分饱和序列与T1对比
（1）部分饱和序列也成饱和恢复序列（saturation recovery，SR），简称SR序列，是贺词共振成像中使用的最简单的脉冲序列，有一系列等间隔的π/2脉冲组成，其周期为任意两个π/2脉冲之间的时间间隔，称重复时间（time of repetition, TR）,矩形的高度和宽度分别表示射频脉冲的强度和持续时间。一次成像所需激励的脉冲个数可以由操作人员选择，脉冲个数多有利于提高信噪比，但是数据采集时间则会延长。
（2）由于横向弛豫要比纵向弛豫快的多，以至于采用SR序列难以测量到反映组织T2的信息。既然这样，干脆在SR序列的每个π/2脉冲作用后立即进行信号测量，得到的信号强度将不含T2导致信号衰减的信息。因此采用SR序列只能测量纵向磁化矢量Mz的变化及反映组织T1的信息。
（3）选择部分饱和射频脉冲，系统时钟处于饱和状态，最终逐步达
到稳态。T1时间长的组织最后达到的稳态时，横向磁化强度的
值要比T1时间段的组织小。（恢复会使得磁化强度变大，而T1
大，则组织没有办法完全恢复，则纵向磁化强度小。）
（4）T1的FID信号测量，仍然采用x轴的线圈进行测量，因为有π/2的作用，所以信号在π/2射频信号作用后，还会在x轴形成
发生核磁共振的磁化信号。而且是逐步达到稳态的磁化信号。
测量得到的FID信号的强度取决于翻转到xOy平面内横向磁化
强度的大小，具体来说取决于TR的选择，对于同一已知的某一
种组织，磁化强度I只取决于TR的时间选取，具体公式见书P.
311。
在外磁场确定是，T1是特定组织的内在属性，与激励脉冲序列的形成无关。由于不同组织的T1具有明显差异，可以完全通过组织的T1差异形成图像的对比度。不同组织的T1差异也称为T1对比。由T1对比形成具有对比度的图像称为“T1加权成像”，意思是T1这一形成图像对比度的因素占了主要的权重，图像给出的灰度对比主要表达组织间T1差异，其他也可形成图像灰度对比的因素（如组织的质子密度、T2等）在这时对形成图像灰度对比贡献不大。使用TR适中选择的SR序列激发后，通过FID信号测量可以间接得到组织的T1值。
通过两次不同TR选取的序列进行两次实验，通过公示可以求解出T1的值（见书P. 312）。如果能解出观察断层中每个体素的T1值，就可
以形成断层的一幅T1加权图像。图像中像素的灰度代表T1值得大小。一般来说，T1值小的组织在T1加权图像中比T1大的组织更亮一些。（T1值越小，恢复的越快，恢复会使得信号变大，所得到的磁化信号值越大）
SR序列测量T1时，对FID信号重视的是初始值，因为是要通过两个初始值的对比来进行T1值的计算。而此测量的到信号的衰减即不是T1也不是T2。
2、组织的T2对比与自旋回波技术
1）不同组织的T2对比。由于不同组织的T2不同，一定外磁场下组织的T2反映该组织的内在属性，在脉冲激发一段时间后，利用接收线圈测量由于组织的T2差异形成信号强度的差异，这样可以形成成像时组织间的T2对比。
2）T2信息的信号测量方法。由于外场核化学位移的非均匀性等非组织本征因素的存在，FID信号会快速衰减以至于来不及测量。实际MRI成像过程中常采用自旋回波技术补偿场外非均匀等因素导致的信号快速衰减，以自旋回波脉冲序列激发质子系统，通过对回波的测量替代对FID信号的测量，用自旋回波信号的强度代替FID信号形成图像像素的亮度。
由于不同组织的T2值具有明显差异，完全可以通过组织的T2差异形成图像的对比度。不同组织的T2差异也成为T2对比。由T2对比形
成具有对比度的图像成为“T2加权图像”
T2长的组织由于横向此话强度衰减满，组织的剩余横向磁化强度大，用线圈接收到的信号强度大也大，反映在T2加权图像上就是其组织的亮度大。反之，T2短的组织形成的信号弱，T2加权图像上组织的亮度小。（像素值越大，亮度越大。白色255，黑色0）
TE代表从横向磁化强度最初产生到接受信号时刻的时间间隔为延迟接收时间，用TE表示。
T1 T2加权成像的不同就在于这里。T1加权成像，是立刻收集信号，测得的是经过了TR时间后，初始值的差异。不同的组织T1时间不同，所以恢复之后的信号也不同。此时TE =0，也就是还没有发生衰减，T2基本没有占据影响，而且是从第二个TR射频脉冲以后开始测量的。而且T1加权图像要进行两次MRI 实验才可以得到T1的值。T2加权成像，是要测量第一次π/2信号以后，经过TE延迟时间测量的信号。测得出来的信号，直接就可以表示T2的不同，形成对比度。
TE时间选取越短，则T1占的比重越大，TE选取的时间越长，T2占的比重就越大。当然如果TE过长，都衰减完了，基本上也没什么意义了。
自旋回波技术：
磁场不均匀会导致有些质子处于强度稍高的磁场中，而另一些则处于强度稍低的磁场中。于是，处于强度稍高的磁场中的那部分质子的进动频率将略大于处于较弱磁场中的那部分质子的进动频率。经过一个时间t之后，频率高的质子进动快在前，频率低的质子进动慢在后。总体上看，由于外加磁场的不均匀性，质子进动的相位相干现象很快就消失了，质子群的进动失去同步而分散在xOy平面上，这也被称为是“频散导致相散”。上述相散可以被π脉冲的激励纠正。在π/2脉冲激励后经过时间t之后，如果再用π脉冲对质子系统进行激励，激励后各质子的进动频率不变，但各个进动质子的磁矩都绕着x轴旋转了180°。这样，原来进动频率高，运动在前的质子这时处于落后位置，而由于频率低运动在后的质子这时反而处于超前的位置。π脉冲激励后，质子任然以原来的进动频率绕z轴进动，这样，再经过一个t的时间后，暂时落后但是进动相位频率较高的质子将赶上那些进动频率慢但暂时领先的质子，这时，各质子的进动相位发生相位重聚再次出现相位相干。横向磁化强度M xy再次建立起来，只不过方向指向y轴的反方向也就是-y方向了。由于π脉冲的这个作用，有时也成为其为重聚脉冲。发生相位重聚的自旋回波信号幅度不断降低，将每一个最大值连线，所形成的衰减曲线，就是真正的T2。而自旋回波的衰减也是以T2*为时间常数的。
自旋回波序列又称SE序列。即在π/2脉冲后加一个后续的π脉冲进行激励。TI：π/2脉冲与第一个π脉冲的时间间隔。TE：从π/2脉冲
激励到回波最大值出现的时间间隔成为回波时间。TE=2TI。在成像过程中，可以通过调整TI来实现TE的调整。
磁共振的原理
磁共振的原理 磁共振是一种重要的物理现象，它被广泛应用于医学、化学和物理等领域。本文将围绕磁共振的原理进行阐述。 一、磁共振的概念 磁共振是指当原子或分子处于磁场中时，受到磁场的作用而产生共振现象。磁共振的产生与原子或分子的核自旋有关。 二、核磁共振的原理 核磁共振是利用核磁共振现象进行成像的一种技术。下面将介绍核磁共振的原理。 1. 核自旋 原子核由质子和中子组成，其中质子具有正电荷。当原子或分子处于磁场中时，它们的核会沿磁场方向取向，这个取向被称为“朝上”或“朝下”。 2. 磁场 核磁共振需要使用强磁场，通常是一个恒定的静态磁场。磁场的强度被表示为磁通量密度。 3. 激发
在核磁共振实验中，一个射频脉冲作用于样品，使得某些核的自旋倒转了。这个过程被称为激发。一旦核自旋倒转，它就开始以特定频率发射电磁波，这个频率被称为共振频率。 4. 探测 探测是核磁共振成像的一个关键环节。当被测试的样品放置在强磁场中，我们会发送一个射频脉冲，这个脉冲会激发样品中的原子核，使其产生共振现象。这个现象可以被从样品中发射的信号所检测到。 三、磁共振成像的原理 磁共振成像是一种非侵入性的医学检查技术，它利用核磁共振原理对人体内部进行成像。下面将介绍磁共振成像的原理。 1. 原理 磁共振成像的原理是利用不同组织在强磁场中的旋转速度不同，从而产生不同的信号。这些信号被接收器捕捉并转化成数字信号，然后计算机通过数学算法将这些信号转化成图像。 2. 步骤 进行磁共振成像需要经过以下几个步骤： （1）患者躺在磁共振机床上。机器会将患者放置在一个强磁场中。 （2）机器会发送射频脉冲激发患者体内的原子核。 （3）原子核在磁场中发生共振，产生信号。
磁共振成像技术的原理和医学应用
磁共振成像技术的原理和医学应用磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种基于原子核磁共振现象的成像技术，已经成为现代医学检查的重要手段之一。MRI以其非侵入性、高分辨率、多参数成像等特点，在身体不同部位疾病的早期诊断、治疗、研究及评估方面受到广泛关注。本文将从MRI的原理、分类和医学应用三个方面进行阐述。 一、MRI的原理 MRI是一种基于核磁共振现象的成像技术。在磁场中，原子核因为量子力学效应的作用，会产生自旋，这个自旋具有磁性。若对物质进行放射激发，则原子核将吸收能量并进入激发状态，待刺激结束后，会产生相移，但方向大小不会改变。在加磁场的作用下，不同位置的原子核产生不同的共振信号，通过测量这些共振信号，可以得出物质内部的信号强度和空间位置信息。 MRI的成像需要一个高强度静态磁场（通常是1.5T或3.0T）和弱变化的高频交变电场（通常是射频脉冲）。磁共振信号是由梯度磁场作用下，被激发的原子核沿着空间坐标方向释放的。梯度磁场的作用是制造空间上的微弱变化，使成像对象内部的原子
核可以感受到梯度磁场的方向和大小，从而产生不同位置、不同 方向的MRI信号。 二、MRI的分类 MRI按成像所需的时间长度可分为快速成像和慢速成像两类。 常用的快速成像技术有短时重复时间（Short Time Repetition，STIR）、体液抑制成像（Fluid Attenuation Inversion Recovery，FLAIR）和弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）等。慢速成像技术有T1加权成像（T1 Weighted Imaging，T1WI）、 T2加权成像（T2 Weighted Imaging，T2WI）和常规序列成像等。 MRI按成像方式可分为断层成像和三维成像两类。断层成像（Slice Imaging）是在一个平面内取得的图像，主要用于观察人体 各组织在某个切片上的分布及形态特征。三维成像（Volume Imaging）是采集一系列薄层的图像数据，通过计算机软件处理后，可进一步观察人体各组织在三维空间内的分布及形态特征。 三、MRI的医学应用
MRI磁共振成像基本原理-杨正汉(可编辑)
MRI磁共振成像基本原理-杨正汉（可编辑）MRI磁共振成像基本原理-杨正汉 学习MRI前应该掌握的知识电学 磁学量子力学高等数学 一、MRI扫描仪的基本硬件构成一般的MRI仪由以下几部分组成主磁体梯度线圈脉冲线圈计算机系统其他辅助设备 1、主磁体 2、梯度线圈作用: 空间定位产生信号其他作用梯度线圈性能的提高 ? 磁共振成像速度加快没有梯度磁场的进步就没有快速、超快速成像技术 3、脉冲线圈脉冲线圈的作用如同无线电波的天线激发人体产生共振(广播电台的发射天线) 采集MR信号(收音机的天线) 4、计算机系统及谱仪数据的运算控制扫描显示图像 5、其他辅助设备空调检查台激光照相机液氦及水冷却系统自动洗 片机等二、MRI的物理学原理 1、人体MR成像的物质基础原子的结构原子核总是绕着自身 的轴旋转,,自旋 ( Spin ) 通常情况下人体内氢质子的核磁状态把人体放进大磁场 2、人体进入主磁体发生了什么, 没有外加磁场的情况下，质子自旋产生核磁，每个氢质子都是一个“小磁铁”，但由于排列杂乱无章，磁场相互抵消，人体并不表现出宏观的磁场，宏观磁化矢量为0。指南针与地磁、小磁铁与大磁场进入主磁场后磁化矢量的影响因素进入主磁场后人体被磁化了，产生纵向宏观磁化矢量不同的组织由于氢质子含 量的不同，宏观磁化矢量也不同磁共振不能检测出纵向磁化矢量 3、什么叫共振，怎样产生磁共振, 共振:能量从一个震动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相同的频率震动。共振条件频率一致实质能量传递无线电波激发
后，人体内宏观磁场偏转了90度，MRI可以检测到人体发出的信号氢质子含量高 的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后磁化矢量偏转，产生的旋转的宏观横向矢量 越大，MR信号强度越高。此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织 4、射 频线圈关闭后发生了什么, 横向弛豫也称为T2弛豫，简单地说，T2弛豫就是横 向磁化矢量减少的过程。纵向弛豫也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到平衡状态的过程。重要提示 不同组织有着不同质子密度横向(T2)弛豫速度纵向(T1)弛豫速度这是MRI显示解剖结构和病变的基础何为加权,,, 所谓的加权就是“重点突出”的意思 T1加 权成像(T1WI)----突出组织T1弛豫(纵向弛豫)差别 T2加权成像(T2WI)----突出 组织T2弛豫(横向弛豫)差别质子密度加权成像(PD),突出组织氢质子含量差别 T2加权成像(T2WI) T2值小 ? 横向磁化矢量减少快 ? 残留的横向磁化矢量小? MR信号低(黑) T2值大 ? 横向磁化矢量减少慢 ?残留的横向磁化矢量大? MR信号高(白) 水T2值约为1600毫秒 ? MR信号高脑T2值约为100毫秒 ? MR信号低 T2WI T1 加权成像(T1WI) T1值越小 ? 纵向磁化矢量恢复越快 ?已经恢复的纵向磁化矢量大? MR信号强度越高(白) T1值越大 ?纵向磁化矢量恢复越慢 ?已经恢复的纵向磁化矢 量小MR信号强度越低(黑) 脂肪的T1值约为250毫秒 ? MR信号高(白) 水的 T1值约为3000毫秒 ? MR信号低(黑) T1WI 重要提示!!! 人体大多数病变的T1 值、T2值均较相应的正常组织大，因而在T1WI上比正常组织“黑”，在T2WI上 比正常组织“白”。 6、MRI的空间定位付立叶转换只能区分相位相差180度的MR信号 K空间的特性矩阵为256*256的图像需要采集256条相位编码线来完成K 空间的填充， K空间的数据点阵与图像的点阵不是一一对应的, K空间中每一个点具有全层信息 K空间的特性 K空间具有对称性相位编码方向的镜像对称频率编 码方向的对称 K空间特性填充K空间中央区域的相位编码线决定图像的对比填
磁共振成像原理简介
磁共振成像原理简介 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ，MRI ）是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种技术。在诞生之初被称为核磁共振， 但为了避免与核医学成像技术相混淆，并且为了突出这项技术 不会产生电离辐射的优点，因此将“核磁共振成像”简称为磁 共振成像。 核磁共振是自旋的原子核在磁场中与电磁波相互作用的 一种物理现象。 我们知道，原子由原子核和绕核运动的电子组成，其中， 原子核由质子和中子组成。电子带负电，质子带正电，中子不 带电。根据泡里不相容原理，原子核内成对的质子或中子的自 旋相互抵消，因此只有质子数和中子数不成对时，质子在旋转 中产生角动量，磁共振就是利用这个角动量来实现激发、信号采集和成像的。 用于人体磁共振成像的原子核为氢原子核（1H ），主要原因 如下：1、1H 是人体中最多的原子核，约占人体中总原子核数 的2/3以上。2、1H 的磁化率在人体磁性原子核中是最高的。 质子以一定频率绕轴高速旋转，称为自旋。自旋是MRI 的 基础。自旋产生环路电流，形成一个小磁场叫做磁矩。在无外 磁场情况下，人体中的质子自旋产生的小磁场是杂乱无章的， 每个质子产生的磁化矢量相互抵消，因此，人体在自然状态下 并无磁性，即没有宏观磁化矢量的产生。进入主磁场后，人体 中的质子产生的小磁场不在杂乱无章，呈有规律排列。一种是 与主磁场平行且方向相同，另一种与主磁场平行但方向相反， 处于平行同向的质子略多于平行反向的质子。从量子物理学角 度，平行同向的质子处于低能级，因此受主磁场的束缚，其磁化矢量的方向与主磁场的方向一致；而平行反向的质子处于高 能级，因此能够对抗主磁场的作用，其磁化矢量方向与主磁场相反。由于低能级质子略多于高能级质子，因此在进入主磁场后，人体产生了一个与主磁场方向一致的宏观纵向磁化矢量。 进入主磁场后，无论是处于高能级还是处于低能级的质子，其磁化矢量并非完全与主磁场方向平行，而总是与主磁场有一定的角度。质子除了自旋外，还绕着主磁场轴进行旋转摆动，这种旋转摆动称为进动。进动是磁性原子核自旋产生的小磁场与主磁场相互作用的结果。 图 1 自旋的原子核 图 3 进入主磁场前后人体的宏观核磁状态变化 图 2 质子自旋和进动示意图
磁共振的基本原理
1 磁共振基本原理 磁共振成像的依据是与人体生理、生化有关的人体组织密度对核磁共振的反映不同。要理解这个问题，就必须知道核磁共振和核磁共振的特性。 一、核磁共振与核磁共振吸收的宏观描述 由力学中可知，发生共振的条件有二: 一是必须满足频率条件，二是要满足位相条件。 原子核是自旋的，它绕某个轴旋转（颇像个陀螺）。旋转时产生一定的微弱磁场和磁矩。将自旋的原子核放在一个均匀的静磁场中，受磁场作用，原子核的自旋轴会被强制定向，或与磁场方向相同，或与磁场方向相反。重新定向的过程中，原子核的自旋轴将类似旋转陀螺般的发生进动。不同类的原子核有不同的进动性质，这种性质就是旋转比（非零自旋的核具有特定的旋转比），用γ表示。进动的角频率ω一方面同旋转比有关；另一方面同静磁场的磁场强度 B 有关。其关系有拉莫尔（Larmor ）公式（ω又称拉莫尔频率） : ω=γ·B (6-1) 静磁场中的原子核自旋时形成一定的微弱势能。当一个频率也为ω的交变电磁场作用到自旋的原子核时，自旋轴被强制倾倒，并带有较强的势能；当交变电磁场消除后，原子核的自旋轴将向原先的方向进动，并释放其势能。这种现象就是核磁共振现象（换言之，当电磁辐射的圆频率和外磁场满足拉莫尔公式时，原子核就对电磁辐射发生共振吸收），这一过程也称为弛豫过程，释放势能所产生的电压信号就是核磁共振信号．也被称为衰减信号（FID ）。显然，核磁共振信号是一频率为ω的交变信号，其幅度随进动过程的减小而衰减。 图6-1表示几种原子核的共振频率与磁场强度的关系。这些频率是在电磁波谱的频带之内，这样的频率大大低于 X 线的频率，甚至低于可见光的频率。可见它是无能力破坏生物系统的分子的。在实际情况下，由于所研究的对象都是由大量原子核组成的组合体，因此在转入讨论大量原子核在磁场中的集体行为时，有必要引人一个反映系统磁化程度的物理量来描述核系统的宏观特性及其运动规律。这个物理量叫静磁化强度矢量，用 M 表示。由大量原子核组成的系统，相当于一大堆小磁铁，在无外界磁场时，原子核磁矩μ的方向是随机的，系统的总磁矩矢量为 （6-2） 如果在系统的 Z 轴方向外加一个强静磁场B 。，原子核磁矩受到外磁场的作用，在自身转动的同时又以 B 。为轴进动，核磁矩取平行于 BO 的方向。按照波尔兹曼分布，在平衡状态下，处于不同能级的原子核数目不相等，使得原子核磁矩不能完全互相抵消，从而有 （6-3） 此时可以说系统被磁化了，可见 M 是量度原子核系统被磁化程度的量，是表示单位体积中全部原子核磁矩的矢量和。 图6-1几种原子核的共振频率与磁场强度的关系
核磁共振现象的基本原理和应用
核磁共振现象的基本原理和应用核磁共振（NMR）是一种广泛应用于化学、物理、医学等领域的非破坏性分析技术，其基本原理是利用特定的电磁波在磁场中对样品中的核磁矩进行共振激发，并通过对振幅和频率的分析得到样品的结构和性质信息。以下将详细探讨核磁共振现象的基本原理和应用。 一、核磁共振的基本原理 核磁共振的基本原理是利用核磁矩在磁场中的性质，它是由核自旋和核磁矩所决定的。在外加磁场的作用下，核磁矩会产生合成磁矩，具有与磁场大小和方向有关的定向性。当外加的高频电磁波频率与样品内核磁矩的共振频率相同时，核磁共振现象就发生了，核磁矩转向产生的磁场变化会诱导出检测线圈上的交变电压信号，这就是核磁共振信号的来源。 二、核磁共振的应用领域 核磁共振技术已经成为化学、生物化学、物理和医学等领域的重要实验手段，其应用广泛，以下分别阐述。
（一）化学领域 核磁共振技术在化学领域中，主要应用于分析化学与物理有机结构、分子间相互作用、反应动力学等方面的研究。例如在有机化学中，核磁共振技术可以对物质结构进行鉴定、定量和表征。常用的核磁共振谱有质子谱、碳谱、氢谱等。 （二）生物化学领域 核磁共振技术在生物化学领域中，可用于鉴定、定量和表征生物分子，如蛋白质、DNA、RNA、多糖等。利用二维核磁共振技术（2D-NMR），可以对生物大分子的结构和构象进行研究。例如在药物开发中，可以通过核磁共振技术研究药物在体内的代谢途径、药物与蛋白质等的相互作用等。 （三）物理领域
核磁共振技术在物理领域中，可用于材料表征、凝聚态物理等 领域的研究。例如在超导体领域，核磁共振技术可以用来研究超 导体的微观结构和超导机理等。 （四）医学领域 核磁共振技术在医学领域中，主要用于诊断和检测疾病，例如 脑部、胸部、腹部和骨骼等的成像技术。核磁共振成像（MRI） 是一种非侵入性、不放射性的检查方法，因其高准确度和安全性 而被广泛使用。MRI可以对人体内部进行全面的成像，如骨骼、 软组织、血管、内脏等。 三、核磁共振技术的新进展 随着科技的不断发展，核磁共振技术也在不断向前发展，出现 了许多与以往不同的进展。例如，利用双极子相互作用等新的原理，研究固态材料的结构和性质。同时，新型的电子自旋共振（ESR）也应运而生，它可以应用于生命科学、材料科学等方向，有助于发掘更多物质的性质和应用。
简述磁共振的成像原理
简述磁共振的成像原理 1.引言 1.1 概述 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是一种利用人体组织内的核磁共振现象进行断层成像的无创检查技术。它通过对人体放置在强磁场中的氢原子核进行激发和接收，获取人体内部组织的详细图像。相较于传统的X射线、CT等成像技术，MRI无需使用有害的放射线，具有安全性高、分辨率高等优势，在医学领域具有重要的应用价值。 MRI成像所依据的基本原理是核磁共振现象。原子核中的质子具有自旋，当处于强磁场中时，这些自旋会在一定条件下发生预cession（进动）的运动，这种运动会产生所谓的Larmor频率。在医学上常用的是具有单个质子的氢原子核，因此所讨论的核磁共振主要是指质子磁共振。 在磁共振成像过程中，首先需要将被检查者放置在强磁场中，使得人体内的质子保持一定的方向性。接着，根据需要的成像部位，利用用于激发核磁共振现象的射频脉冲对人体进行激发，使得部分质子的自旋状态发生改变。然后，通过梯度磁场的作用，调整不同的共振频率，逐步激发和接收不同部位的信号。最后，利用收集到的信号数据通过计算机进行处理，生成高质量的图像，并由医生进行解读和诊断。 磁共振成像技术已经广泛应用于医学领域，如神经学、骨科、心脏学等。其高分辨率、无创伤的特点使得医生能够更加准确地观察和诊断人体组织的病变情况，为疾病的早期发现和治疗提供了重要的参考依据。 综上所述，磁共振成像的概述部分主要介绍了该技术的基本原理和应
用价值。在接下来的文章中，我们将详细阐述磁共振成像的原理和步骤，并探讨其在医学领域的前景和应用。 1.2 文章结构 文章结构部分的内容如下： 文章结构部分旨在给读者提供本文的组织结构和主要内容，并引导读者对磁共振成像的原理有一个初步的了解。 本文将分为三个主要部分进行阐述：引言、正文和结论。 在引言部分，我们将简要概述磁共振成像的背景和基本概念，并介绍本文的结构和目的。首先，我们将提供磁共振成像的概述，包括其在医学和科学研究领域中的重要性和应用。随后，我们会逐步介绍本文的结构，以帮助读者了解本文的组织框架。最后，我们会明确本文的目的，即简述磁共振成像的原理。 在正文部分，我们将详细介绍磁共振成像的基本原理和步骤。在2.1小节中，我们将深入探讨磁共振成像的基本原理，包括核磁共振现象、磁共振信号的产生和特点。在2.2小节中，我们将描述磁共振成像的步骤，包括患者准备、磁场建立、脉冲序列的应用和图像重建等。 在结论部分，我们将总结磁共振成像的原理，并展望其在未来的应用前景。首先，我们将总结磁共振成像的基本原理和步骤，强调其在临床诊断和科学研究中的重要性。然后，我们将展望磁共振成像在医学领域的发展趋势，探讨其在疾病诊断、治疗和监测方面的潜力。 通过以上结构和内容的安排，本文将帮助读者全面了解磁共振成像的原理，并对其应用前景有一个初步的认识。
带你走进核磁共振(MRI)的成像原理与临床作用
带你走进核磁共振 (MRI)的成像原理与 临床作用 磁共振成像（MRI）是利用氢原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术。人体内的每一个氢质子可视作一个小磁体，在进入强外磁场前，质子排列杂乱无章。放入强外磁场中，则它们仅在平行或反平行于外磁场磁力线两个方向上排列。平行于外磁力线的质子处于低能级，反平行于外磁场磁力线的处于高能级，平行于外磁力线比反平行于外磁场磁力线略多。在一定频率的射频脉冲的激励下，部分低能级的质子跃入高能级，当射频脉冲停止后又恢复为原来的状态，在此过程中以射频信号的形式释放出能量，这些被释放出的、并进行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收，经计算机处理后重建成图像。 一、磁共振（MRI）的成像原理 磁共振（MRI）血管成像的基本原理：磁共振血管造影（MRA）是对血管和血流信号特征显示的一种技术。MRA 作为一种无创伤性的检查，对比 CT 及常规放射学检查具有明显的优势所在，它不需要使用对比剂，流体的流动即是。MRI 成像固有的生理对比剂，常用的 MRA 方法有时间飞越法和相位对比法。但是为了提高图像质量，也可选用造影剂显示血管。 MRI 弥散成像（扩散成像）的基本原理：弥散成像是利用组织内分子的布朗运动（即分子随机热运动）而成像。可以用于脑缺血的检查。由于脑细胞及不同神经束的缺血改变，导致水分子的弥散运动有所受限，这种弥散受限是可以通过弥散加权成像（DWI）显示出来。 MRI灌注成像的基本原理：灌注成像是通过引入顺磁性对比剂，使成像组织的 T1、T2 值缩短，同时利用超快速成像方法获得成像的时间分辨力。通过静脉团注顺磁性对比剂后周围组织微循环的 T1、T2 值的变化率，计算组织血流灌注功能。
核磁共振成像原理
核磁共振成像原理 核磁共振成像（NuclearMagneticResonanceimaging，简称MRI）是一种临床检查手段，可用来检测和诊断许多疾病及身体病变状态，具有显著的临床应用价值。MRI是一种非常复杂的技术，它的原理是根据人体内的静态磁场的改变来形成图像，所以需要对原理有一定的了解，才能够正确的运用MRI技术进行诊断临床疾病。 MRI原理主要牵涉到核磁共振现象，从原理上来讲，核磁共振现象是一种振荡过程，它是由一系列磁场刺激而产生的。当磁场发生变化时，核磁共振现象就会发生，其特征是原子核在该磁场中受力，而被动态偏转，并产生一连串偏转应答。概括起来，核磁共振成像的原理包括原子核的受力、偏转和回复的三个步骤。 首先，原子核受力。为了获取核磁共振效应，需要一个外加的磁场来激发原子核，使核子被投放到极高的能量状态。然后，原子核偏转。这一步的作用是激发核子的振荡，使核子持续在高能量状态下振荡，其过程可以模拟水波式的波动。最后，原子核恢复。当原子核被激发到高能量状态之后，核子会逐渐回复到低能量状态，并产生一连串回复脉冲。这一步的作用是使核子持续被激发，从而为MRI技术提供脉冲原子信号，最终形成图像。 核磁共振成像技术是一种很好的成像手段，它是基于原子核受力、偏转和恢复这三个步骤的原理，它的巨大优势在于可以提供超高的清晰度和超低的辐射剂量，因此它在临床研究和检查方面具有很大的应用价值。
核磁共振成像技术是一种先进的快速成像技术，它具有超高的精确度、非常低的辐射量和高的检测效率，可以用来检测和诊断各种疾病，特别是适用于诊断脑部及神经系统的疾病方面，也可以用于临床和研究领域，为临床治疗及疾病监测提供重要引导作用。 核磁共振成像技术的应用也伴随着一些缺陷，其中最主要的问题是核子受力时产生的量子效应，这些效应会影响图像的准确性。此外，核磁共振成像技术还受限于检查时间，由于检查过程非常耗时，所以大多数情况下检查时间较长。 总之，核磁共振成像技术是一种复杂而又非常有用的技术，可以形成准确的图像，以便对病变进行诊断、监测和治疗。但是，核磁共振成像技术也有一些缺点，检查时间较长，而且核磁共振成像技术依赖于量子效应，这可能会影响图像的准确性。因此，在应用核磁共振成像技术的过程中，要综合考虑技术的优缺点，以便更好的服务于临床检查。
磁共振成像技术的原理和应用
磁共振成像技术的原理和应用 一、原理 磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种利用核磁共振现 象来获取人体内部组织结构和病理信息的无损成像方法。其原理基于核磁共振现象，即在强磁场作用下，原子核表现出特定的能级结构和自旋，当外加射频脉冲的作用下，原子核能级之间发生能量吸收和放出，从而产生信号。 1.1 核磁共振现象 核磁共振现象可以简单理解为原子核在磁场中产生的共振现象。当物质置于强 磁场中时，原子核的自旋会沿磁场方向产生取向，即被定向磁化。通过外加射频脉冲引入能量，原子核发生能级跃迁，吸收射频能量，当射频脉冲停止时，原子核释放出吸收的能量，发出电磁信号。 1.2 磁共振成像基本步骤 磁共振成像的基本步骤包括： •施加静态磁场：在待成像部位施加静态磁场，使原子核取向磁化。 •施加梯度磁场：施加梯度磁场，用于定位和空间编码。 •施加射频脉冲：施加射频脉冲，激发和翻转原子核自旋。 •接收信号：接收并处理原子核释放的信号。 •重建图像：对接收到的信号进行处理和分析，重建图像。 二、应用 磁共振成像技术在医学领域有着广泛的应用，以下是其中的一些应用领域： 2.1 诊断 磁共振成像技术广泛应用于诊断疾病。它可以提供不同体部位的高分辨率图像，帮助医生观察和诊断肿瘤、脑部疾病、心脏病等疾病，有助于早期发现和诊断。 2.2 研究 磁共振成像技术在科研领域应用广泛。通过研究大脑、心脏、关节等器官的结 构和功能，可以深入了解人体机制，并对相关领域的疾病提供研究依据。
2.3 导航和手术 磁共振成像技术在导航和手术领域也有重要的应用。通过在手术前进行磁共振 成像扫描，可以帮助医生确定手术方案，提高手术的准确性和安全性。 2.4 运动控制 磁共振成像技术可以帮助运动控制领域实时监测肌肉的活动情况，用于改善肌 肉功能，辅助康复治疗。 2.5 药物开发 磁共振成像技术可以评估药物对人体器官和组织的影响。通过研究药物在体内 的代谢和效果，可以提供药物开发和研究的数据支持。 三、结论 磁共振成像技术是一种无损的成像方法，利用核磁共振现象来获取人体内部组 织结构和病理信息。它在医学领域有着广泛的应用，包括诊断、研究、导航和手术、运动控制以及药物开发等方面。通过不断的技术发展，MRI在临床和科研中的应 用前景还将进一步拓展。
核磁共振成像原理与技术
核磁共振成像原理与技术 核磁共振成像，是一种重要的医学成像技术，常被用于检测人 体内部的异物、病变及其他异常情况。它能同时检测人体各部位 的结构、功能以及代谢活动，是一种非常先进的医学技术。 本文将从原理与技术两方面来分析核磁共振成像。 一、原理 核磁共振成像，是基于核磁共振现象而发展出来的一种成像技术。核磁共振现象是指在外磁场的作用下，核自旋状态能够发生 变化，并导致特定的频率信号发射出来的现象。这些频率信号会 被接收探头拾取并传至电脑，最后被转换成影像。 磁共振成像的信号强度，主要是由人体内的氢原子核决定的。 在静态磁场的作用下，这些氢原子核会具有不同的内能状态，而 外加高频脉冲，就能使得氢原子核从较高能级状态跃迁到较低能 级状态，同时发出共振信号。电脑会对这些信号进行处理和分析，从而形成影像。
二、技术 核磁共振成像技术具有非常高的分辨率和准确性。根据成像原理的不同，可以分为磁共振成像（MRI）、功能性核磁共振成像（fMRI）、磁共振波谱成像（MRSI）等不同类型的成像方式。 MRI成像 MRI作为最基础的核磁共振成像技术，能够很好地克服X光的局限性与限制性，并以多种维度呈现人体内部组织结构。它还能够快速高精度地检测人体不同部位的病变，如脑肿瘤、骨折等，并为医生提供了详细的诊断报告和治疗方案。 fMRI成像 fMRI是一种新型的脑功能成像技术，脑磁共振图像即能够显示诸如脑的表面、灰白质的分界线，同时也可以通过脑神经活动所产生的信号对脑功能进行评估。它的主要优点是无创伤性、高空间分辨率和高时间分辨率等特点，对于研究脑的功能及疾病方面的诊断具有重要意义。
核磁共振成像
核磁共振成像 核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种先进的医学成像技术，利用核磁共振现象来观察人体内部的结构和功能。它以非侵入性的方式获取高分辨率、高对比度的体内图像，成为现代医学诊断的重要工具之一。 一、原理介绍 核磁共振成像的原理基于原子核的特性。原子核具有自旋，且带有正电荷。在磁场中，原子核自旋可以取向磁场方向的向上或向下。当一定频率的电磁波作用于被检部位，原子核会吸收能量，激发到较高能级。随后，通过检测原子核返回基态时的能量释放，可以获取有关被检部位的信息。 二、成像过程 1. 准备阶段 在进行核磁共振成像之前，首先需要将患者放置在一个强磁场中，通常是高强度的静态磁场。这个磁场能够对原子核进行定向，使其自旋朝向磁场方向。同时，为了增强图像的对比度，常常需要引入造影剂。 2. 激发过程
在患者身体内部施加激磁脉冲，使原子核发生共振，跳跃到较高的能级。这个脉冲的频率与静态磁场的大小有关，可以通过调整来选择特定的信号源。 3. 信号检测与图像重建 当原子核回到基态时，会释放出电磁辐射信号。这个信号会被接收线圈捕获并转化为电信号，然后通过计算机处理进行图像重建。根据信号的特性，可以获取到被检部位的空间分布信息，形成一幅幅高清的MRI图像。 三、优势与应用领域 核磁共振成像具有以下几个优势： 1. 非侵入性：与传统的X射线检查相比，MRI无需使用放射线，对患者没有任何副作用，更安全可靠。 2. 多参数测量：MRI可以同时获得多个信号参数，如T1加权和T2加权图像，从而提供更多的信息来辅助医生做出诊断。 3. 高对比度：由于MRI对不同组织类型的反应不同，所以可以获得高对比度的图像，有利于观察和诊断。 基于以上优势，MRI在医学领域有着广泛的应用。它被广泛用于神经科学研究、脑功能成像、癌症筛查、心血管疾病诊断等。MRI能够提供详细的解剖结构图像和功能图像，帮助医生判断疾病的性质和严重程度。
磁共振成像的影像知识，这一篇就够了
磁共振成像的影像知识，这一篇就够了 磁共振成像主要用途是诊断疾病，它最大的优势就是所提供的信息量比其他影像学中的成像技术要多，对疾病的诊断有很明显的优越性，血管造影不需要注射造影剂，无电离辐射，对机体没有什么不良影响。那究竟什么是磁共振成像？可以诊断哪些疾病？检查时需要注意什么呢？快来了解一下吧! 1什么是磁共振成像？ 磁共振成像，又称核磁共振、核磁、MRI，是比较普遍的影像学检查方式。MRI主要是利用较强的外部磁场与人体当中的氢原子核，在特定射频脉冲作用时产生的磁共振现象，最终通过专业设备成像的一种检查方式。 与CT和X线相比较而言，磁共振成像没有电离辐射危害，具有无创、高清和功能成像的优势，除了肺、心脏冠脉、胃肠道外，可用于全身各部位检查，并且属于首选的检查方式。 2MRI的特点 （1）灰阶成像：与X线、CT图片同样有黑白灰度，但MRI不代表密度，而是信号的强度。（2）能够多方位、多层面成像，以二维、三维方式呈现人体的解剖结构和病变，不但可以达到定位诊断，对定性诊断也有着较高的参考价值。（3）信息量较大，最基本的三种图像为质子密度像、T1加权像、T2加权像。（4）对人体没有任何放射性损害，可多次进行检查。（5）绝大部分病例不需要使用造影剂。 3MRI检查可以检查哪些疾病？ 3.1神经系统病变，特别是以颅脑最为突出 （1）脑血管疾病，包括脑出血及脑梗死，腔隙性梗死呈现得非常清晰。先进的抑水（Flair）技术及弥散加权成像（DWI）能够对超急性期脑梗做出诊断，
并可准确分期。对于小灶性脱髓鞘及脑腔隙等微小病变，脑实质出血较敏感并能 对出血进行分期。（2）肿瘤病变，对于各种原发、转移性肿瘤可以做出较为准 确的定位和定性诊断。特别是针对肿瘤内的坏死、囊变和出血，显示较为清晰。 增强扫描更能提高诊断的精准度。波谱（MRS）技术可通过对代谢产物的分析， 对肿瘤进行诊断。（3）感染性病变，对脑囊虫及血吸虫等寄生虫疾病有特征性 表现。（4）其他疾病，如脑外伤、脱髓鞘性疾病、颅脑先天性疾病、脑白质病。（5）无需对比剂便可做出清晰的脑动脉成像（MRA）及脑静脉成像（MRV）变性 疾病等、先天畸形、外伤等，对病变的定位、定性诊断较为准确、及时，有助于 发现早期病变。 3.2心血管系统 可用于心脏病、心肌病、心包肿瘤、心包积液以及附壁血栓、内膜片的剥离 等的诊断。 3.3胸部病变 纵隔内的肿物、淋巴结以及胸膜病变等，能够显示肺内团块与较大气管和血 管的关系等。 3.4腹部器官 能够清晰显示腹腔实质性器官和大血管。（1）肝脏、囊肿血管瘤及原发、 继发肿瘤。（2）胆囊及胆管，用MRCP（磁共振胰胆管成像）检查可显示胆囊、 肝内胆管、左右肝管及胆总管，对胆系结石、炎症、囊肿及肿瘤均有较高的诊断 价值。（3）脾脏的血管瘤及转移瘤。（4）肾脏及肾上腺的囊肿及肿瘤。（5） 胰腺，可显示胰腺的炎症、囊肿和肿瘤。（6）肝癌、肝血管瘤及肝囊肿的诊断 与鉴别诊断，腹内肿块的诊断与鉴别诊断，尤其是腹膜后的病变。（7）应用化 学位移成像（CSI）可诊断出脂肪肝及肾上腺脂肪瘤。 3.5盆腔脏器 （1）对男性而言，可诊断前列腺的增生和肿瘤、附睾和精囊腺的炎症及肿瘤、睾丸鞘膜积液。（2）对女性而言，可检查卵巢囊肿和炎症。对子宫肌瘤、
磁共振成像的基本过程
磁共振成像的基本过程 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，通过利用物质分子的核磁共振现象，获得人体内器官和组织的高分辨率图像。MRI技术在医学诊断、病理研究、神经科学等领域具有广泛的应用。 MRI技术的基本过程可以分为以下几个步骤： 1.静态磁场对人体的影响 MRI技术需要一个高强度的静态磁场，通常为1.5到3.0特斯拉（Tesla，T）。这个磁场会对人体内部的磁性物质（如水分子中的氢原子）产生影响，使其原本的旋转方向发生改变。 2.射频场引起共振 在静态磁场的作用下，磁性物质开始以一定频率沿着磁场方向旋转。此时，通过向人体内部传送一定频率的射频场，可以使部分磁性物质的旋转方向发生共振，进而产生信号。 3.信号接收与处理 当磁性物质共振时，会产生一定强度的信号。这个信号可以被接收线圈捕捉，并转化为数字信号。接收到的信号包含了被磁场影响的组织类型、密度、水分等信息。
4.图像重建 通过将接收到的信号进行处理和分析，可以重建出人体内部的图像。MRI图像通常呈现出高对比度、高分辨率、高灵敏度的特点，可以清晰地显示出人体内部的器官和组织结构。 需要注意的是，MRI技术需要严格的操作流程和安全措施。例如，患者需要脱掉金属物品、心脏起搏器等可能对磁场产生影响的物品；医生需要对患者的病情进行仔细评估，确保MRI检查对患者的身体不会造成任何伤害。 总的来说，MRI技术是一种非常重要和有效的医学成像技术，可以为医生提供更加准确的病情诊断和治疗方案。在未来，随着技术不断的发展和完善，MRI技术将会在医学领域发挥更加广泛和重要的作用。
2014.07.11核磁共振成像基础
核磁共振成像基础 《医学成像的基本原理》11章一、微观描述 核磁共振（NMR, nuclear magnetic resonance）：某些物质的原子核磁矩再外磁场的作用下能级发生分裂，并在外加磁场能量的作用下产生能级跃迁的和物理现象。（1942年提出核磁共振现象） （1）普遍存在性。92种天然元素中，有核磁矩的元素有88种。（2）高度选择性。不同类型的核具有不同的磁矩，NMR作用的谱线很窄，因此对特定核，NMR具有很高的分辨能力。 （3）功能检测。人体组织中广泛存在氢核，通过对氢核分布变化的检测，不但能了解生物组织的结构特征，也能对活体组织的生物过程和功能进行动态测量。 1973年，Lauterbur发表在Nature杂志上的论文使得NMR的应用进入到成像领域，提出了核磁共振成像的方法和实验装置。随着Mansfield“选择激发序列”MRI成像方法论文的发表，核磁共振成像技术迅速走出实验室，进入医学临床诊断领域。 拉莫尔进动（力学性质）+塞曼效应（能的性质） 原子核进动的角频率w0和旋磁比γ及外磁场磁感应强度的大小B0成
正比，与μ和B0之间的夹角无关。 共振：自然界普遍存在的能量交换现象。一个以一定频率运动的系统在接受同样频率的外来能量运输时，运动系统最容易吸收外来能量，这就是共振。 核磁共振：当自旋核处于外磁场B0时，核的能级讲产生塞曼分裂，分裂的结果是塞曼能级的出现，且两相邻塞曼能级之间的能量差为ΔE=g IμN B0=γħB0。因此，处在外磁场B0中的一个自旋核要从低能态向高能态跃迁，就必须洗手ΔE的能量。这也就是说，处于低能态的自旋核在洗手ΔE的能量后会产生共振。通常用一定频率的射频脉冲为自旋核提供能量。满足w=2πf=γB0（拉莫尔方程），射频脉冲具有的能量正好等于自旋核两相邻塞曼能级间的能量差，自旋核会表现出对射频脉冲能量的强烈吸收，从低能态跃迁到高能态，这种现象称为核磁共振。 MRI领域所用的射频信号可以视为一个交变的电磁场，只不过这里只考虑磁场分量。 （1）拉莫尔方程将共振频率w与外加磁场B0、自旋核的旋磁比用简单的数学关系连接起来，使计算各种自旋核的共振频率变 得非常容易。