MR成像原理
MR成像原理
--- 质子的运动方式与一个旋转着的陀螺受到撞
击时的运动相似。 这种运动为进动。
--- 进动频率依赖外磁场的场强（它们之间的关
系用Larmor 方程表示）场强越强，进动频
率越高。方向相反的质子，它们的磁力互相
抵消。
a
23
小结
--- 因为有较多的质子是沿着与外磁场平 行的方向排列，因此凈磁矩纵向于外磁 场。
的作用下，纵向磁化甚至可完全消失﹝c﹞
a
15
---当我们把病人放人MR 机时，质子平
行或反平行于MR 机的磁场，结果使病
人的磁场纵向于外磁场（图a）。
---施加与质子进动频率相同的RF 脉冲，
则引起两种效应：
(1)一些质子吸收能量后使纵向磁化减少
(2)质子同步化，开始以同相进动，其矢
量也在横向于外磁场的方向上迭加起来，
产生横向磁化。
---总之，RF 脉冲引起纵向磁化减少，
产生一个新的横向磁a 化
16
弛 豫 现 象（relaxation）
RF 脉冲一旦中止，由脉冲引起的系 统改变，很快就回到原来静止时的 状态， 即发生弛豫。新建立起来的 横向磁化开始消失此过程称为横向 弛豫, 纵向磁化恢复到原来的大小 这一过程称为纵向弛豫
a
19
在RF 脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同 步化。当您从上面整体地来看这些失相位的质子时 （画在图的下部），就会看到质子如何呈扇形散开。 呈扇形散开时，指向同一方向越来越小， 因而横向磁化减少。
a
20
在RF 脉冲中止后，以横向磁化对时间 画一曲线，就可以得到一条像图上所画 的曲线，称为T2 曲线
a
12
当 施 加
RF 脉 冲 后， 质 子 会 发 生 什 么 变 化 呢？
mrm原理
mrm原理Mrm原理是一种磁共振成像技术，是医学领域常用的成像方法之一。
Mrm原理融合了针对物质内部性质、构造和形态等方面的多种参数，可以实现高清晰和高分辨率的成像效果，因此在医学诊断和病理分析领域有着广泛的应用。
Mrm原理主要是基于核磁共振理论和技术原理，通过场强均匀的强磁场和一系列有规律的脉冲序列，对人体组织内的核磁共振进行激发和检测，从而得到图像的信号。
核磁共振的概念最早由布鲁克斯、福克、帕尔普等人提出，即物质内部原子核的自旋在强磁场中的磁共振现象，并利用该现象产生的谱线进行研究。
而在医学领域，核磁共振技术首先被应用于成像领域，则是由Damadian和Lauterbur等科学家于20世纪70年代初提出的。
Mrm原理的核心技术就是基于核磁共振理论和技术原理，结合梯度磁场以及RF（高频）脉冲，利用射频制备和探测样品中存在的不同化学成分，达到非侵入式、无辐射、无创伤、实时可视化、高分辨率的成像效果。
Mrm原理的具体实现可以分为以下几个步骤：（1）静态磁场：首先需要建立一个均匀的静态磁场，即NMR实验所需的主磁场。
常用的外部静态磁场通常有0.1T~9.4T等多种规格和不同制备要求的磁铁，通常需要将一个患者置于磁场中央，使其整个身体置于同一磁场当中。
（2）感应磁场：接下来，我们需要在静态磁场之间建立一系列的感应磁场，以进行医学研究。
感应磁场通常由高频交变磁场所构成，接收并激发样品原子核的自旋。
（3）RF脉冲：为了在样品中感应磁场，进行放置制备和接收设备，并需要对样品进行一定的制备操作。
通常情况下，需要在样品上贴上一个RF脉冲，刺激样品中的核自旋，将自旋变为磁矩。
（4）梯度磁场：接下来，在样品周围添加一定的梯度磁场，将样品切片。
该梯度磁场是由位于样品周围的梯度线圈所产生的。
这种方法使得样品成为由许多由单个象限组成的薄层，从而进行高分辨率成像。
（5）信号采集：最后，通过利用成像获得的射频信号，对样品进行数据处理和成像重建，形成形象鲜明的MR 图像。
mr成像原理
mr成像原理MR成像原理。
MR（磁共振）成像是一种利用核磁共振现象获取人体内部结构和功能信息的影像学技术。
它是一种非侵入性的检查方法，不需要使用放射性物质，因此受到了广泛的关注和应用。
MR成像原理是基于核磁共振现象，通过对人体组织中氢原子核的信号进行采集和处理，最终生成具有高分辨率的影像。
首先，MR成像原理的基础是核磁共振现象。
核磁共振是指原子核在外加磁场和射频脉冲的作用下发生共振吸收和放射的现象。
在MR成像中，主要利用的是人体组织中丰富的氢原子核。
当人体置于强磁场中时，氢原子核的自旋将朝向磁场方向，并产生共振现象。
此时，通过向人体施加射频脉冲，可以激发氢原子核的共振吸收和放射，产生信号。
其次，MR成像原理还涉及信号的采集和处理。
在MR成像中，通过放置梯度磁场，可以使不同位置的氢原子核产生不同的共振频率，从而实现对空间位置的编码。
利用这一原理，可以对人体内部的信号进行空间编码采集。
随后，利用傅里叶变换等数学方法，可以将采集到的信号转换为图像信息，最终生成人体内部结构的影像。
最后，MR成像原理还涉及成像参数的选择和优化。
在MR成像中，需要选择合适的成像参数，如重复时间（TR）、回波时间（TE）、矩阵大小等，以获得高质量的影像。
此外，还需要考虑脂肪抑制、磁场均匀性、脉冲序列等因素，对成像过程进行优化，以提高成像的清晰度和对比度。
总的来说，MR成像原理是基于核磁共振现象，通过对人体内部信号的采集和处理，最终生成高质量的影像。
在临床诊断和科研领域，MR成像已经成为一种重要的影像学技术，为医生和研究人员提供了丰富的解剖和功能信息。
随着技术的不断进步，相信MR成像在医学领域的应用前景将会更加广阔。
MR常用序列成像基本原理
3 重建算法
使用先进的重建算法抑制 或减少运动伪影的影响。
梯度磁场在空间中创建线性磁场梯度，用于定 位信号的来源位置。
磁共振信号识别原理
通过检测原子核释放的信号，得到组织的磁共 振信号。
原子核磁矩和自旋共振
原子核磁矩的作用
原子核磁矩对外磁场具有自旋力矩，使其与外磁场 相互作用。
自旋共振与磁共振
自旋共振是原子核磁矩在外磁场作用下产生共振现 象，而磁共振是检测这种共振现象并形成图像。
脉冲序列的构成
1
激发脉冲
发射短脉冲使原子核翻转。
梯度脉冲
2
在特定时间和特定梯度条件下，产生空
间编码。
3
回波信号
接收原子核释放信号。
快速成像技术
探测阵列
使用多通道同步采集技术， 提高图像的时间分辨率和空 间分辨率。
平行成像技术
以加速成像为目标，减少扫 描时间，提高成像效率。
并行成像技术
在多通道中同时激励和接收 信号，实现多条同时成像。
T1加权成像和T2加权成像
1 T1加权成像原理
T1加权成像利用不同组织 T1弛豫时间的差异产生对 比，从而揭示组织的解剖 信息。
2 T2加权成像原理
T2加权成像利用不同组织 T2弛豫时间的差异产生对 比，突出病变区域和水分 布。
3 T1加权与T2加权的区
别
T1加权成像在脑脊液中呈 现暗信号，而T2加权成像 中呈现亮信号。
平扫与增强扫描的原理
平扫成像
通过选择不同的脉冲序列参数，获取ຫໍສະໝຸດ 织的基本信 号信息。增强扫描
通过注射对比剂，改变组织信号强度，增强病变显 示。
MR成像图像的格式
1 矢状面（Sagittal） 2 冠状面（Coronal） 3 轴状面（Axial）
核磁共振成像原理
核磁共振成像原理核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的影像学技术，可以用于检测人体及其他生物体的内部结构和功能。
核磁共振成像的原理基于核磁共振现象，通过对核自旋的控制和检测，能够获得体内不同组织的详细信息。
核磁共振是指具有外部磁场时，原子核的自旋状态发生改变的现象。
在强磁场作用下，原子核的自旋呈现出两个能级，即平行和反平行两个状态。
这两个能级之间的转换需要吸收或放出能量，并在特定频率下发生共振。
强静态磁场通常由强大而稳定的大型电磁体产生，它在整个成像区域内产生均匀且稳定的静态磁场，使静态磁场方向沿Z轴。
梯度磁场是一个在空间上变化的磁场，用于定位信号的产生位置。
它通过改变磁场的方向和大小，能够对信号进行编码和定位。
射频场是通过发射线圈产生的，用于激发和接收信号。
发射线圈位于成像区域内，通过引入高频电场来扰动静态磁场，使原子核的自旋状态发生变化。
在成像过程中，首先给被检体加入静态磁场。
然后通过梯度磁场，对被检体进行空间编码，此时被检体各处的原子核将共振频率略有差异，使得它们能够被区分开来。
接下来通过向被检体施加射频场的脉冲，使部分原子核从低能级跃迁至高能级。
当脉冲结束后，原子核将从高能级回到低能级并释放能量。
此时，被检体周围的线圈能够感应到这些能量的释放，并将其转化为电信号。
通过对这些信号进行数字化处理和分析，可以重建出被检体内的图像。
MR图像能够提供组织的对比度和解剖学细节，使医生能够诊断和评估疾病。
核磁共振成像因其非侵入性、无辐射、造影剂安全等优点，广泛应用于医学诊断、生物医学研究等领域。
它可以检测到早期病变、评估组织功能、跟踪疾病进展，对于肿瘤，心血管疾病，神经系统疾病等的检测具有很高的准确性和可靠性。
总结起来，核磁共振成像原理是通过利用原子核自旋的特性，在外加静态磁场、梯度磁场和射频场的作用下，激发和接收原子核产生的能量，并通过数字化处理和分析，得到人体或其他生物体内部的详细结构和功能信息。
mr成像原理
mr成像原理
成像原理是医学影像学中的一项重要技术，它可以通过使用特定的成像设备来获取人体内部的结构信息。
在医学影像学中，MR（磁共振）成像原理是一种无创、安全、精确的成像技术。
其工作原理是利用强大的磁场和无线电波的相互作用来生成人体内部的详细图像。
具体来说，MR成像原理是基于水分子的磁性特性。
当人体被
放置在强大的磁场中时，水分子会在这个磁场的作用下产生一种称为“磁共振”的现象。
磁共振是指水分子的质子（氢原子核）在磁场中呈现出特定的表现，即质子会从原本无规则运动转向一种有序的运动模式。
在进行MR成像时，首先需要对病人进行定位并放置在磁共
振仪器中。
然后，通过改变磁场的强度和方向，仪器可以影响病人体内的水分子，使其产生磁共振现象。
同时，仪器会发送一系列无线电波信号到病人体内。
这些无线电波信号会与产生磁共振的水分子相互作用，导致水分子发出信号。
仪器会接收到这些信号，并将其转化为数字信号。
最后，这些数字信号会被计算机处理，并通过成像软件生成病人体内结构的图像。
这些图像可以显示出病人体内不同组织的特征，如脑部、骨骼、肌肉、血管等。
医生可以根据这些图像来诊断和治疗病人的病情。
总之，MR成像原理是利用磁共振现象和无线电波的相互作用
来获取人体内部结构信息的一种成像技术。
它在医学诊断和研究中发挥着重要的作用，并具有无创、安全、精确等优点。
mr成像原理
mr成像原理
核磁共振成像（MRI）是一种基于原子核自旋磁矩成像的医学影像技术。
成像原理相对复杂，简要来说，其核心在于原子核的自旋运动以及外加磁场和射频脉冲的影响。
人体内的氢质子是一种小磁体，在检查过程中，这些氢质子被置于外加磁场中。
此时，原子核自旋轴的排列是无规律的。
但当外加磁场作用于这些原子核时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。
这样，自旋的核会以特定的角度（即拉莫尔旋进）绕外加磁场向量旋进。
当系统达到平衡状态时，磁化强度达到稳定值。
此时，如果施加一定频率的射频脉冲，原子核会与射频方向产生共振效应，并在该方向上旋进，这种状态叫做章动。
当射频脉冲停止后，原子核会恢复到磁场中原来的排列状态，并释放微弱的能量，形成射电信号。
通过检出这些信号并进行空间分辨，可以得到运动中原子核的分布图像，从而形成核磁共振影像。
核磁共振成像检查对肿瘤的发病及是否转移等诊断率最高，胎儿颅脑异常也可以通过核磁共振检查。
如需了解更多关于MRI的信息，建议咨询专业医生或查阅相关文献资料。
MR基本原理及图像观察
自旋的基本概念
自旋是原子核的一个特性，它产生了原子核的旋转和磁矩，这是MR成像的基础。
自旋共振与MR成像的关系
自旋共振是指原子核在特定的磁场和无线电波作用下发生共振吸收，这一现 象被应用于MR成像。
缺点
成像时间较长，设备价格高，对金属植入物敏感。
MR系统的组成
核磁共振系统
由磁体、收发线圈和控制系统 组成。
计算机工作站
用于图像重构和分析。
病人床
用于定位和支撑患者。
磁共振信号的产生
1 自旋
原子核的自旋产生磁矩和旋磁比。
2 自发放射
激发的原子核在退激时放出能量。
3 共振吸收
通过不同的无线电波频率激发和探测不同类型的原子核。
人体组织对MR的响应
1
水
2
水分对MR信号的响应较弱，呈暗信
号。
3
脂肪
脂肪组织对MR信号较强，呈明亮信 号。
肌肉
肌肉组织对MR信号较强，呈亮信号。
MR成像技术的发展历史
MR的发展历史可以追溯到20世纪70年代，经过几十年的研究和改进，发展成为一种重要的医学成像方 法。
MR成像的优点与缺点
优点
无辐射、无创伤、非侵入性，可观察软组织和器官。
MR基本原理及图像观察
磁共振成像（MR）是一种无创的医学影像技术，通过利用磁场和无害的无线 电波，可以获取身体内部组织的高分辨率图像。
什么是MR？
磁共振成像，简称Mຫໍສະໝຸດ ，是一种医学影像技术，可以通过磁场和无线电波获取人体内部组织的高分辨率 图像。
MR的基本原理
MR利用磁场和无线电波与人体内部的原子核相互作用，通过测量和分析它们 的信号，得到图像。
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小 结 --- 反平行与平行质子的磁力可互相抵消。 但有多余的平行的处于低能级的质子 （“指向上方”）残留下来，它们的磁力 不被抵消。这些质子都指向上方，它们的 磁力迭加起来指向外磁场的方向。因此, 当我们把病人放入MR 磁体内时， 病人 有自己的磁场， 这一磁场纵向于MR 磁 体磁场（如图7 及8）因为是纵向，所以， 它不能被直接测得。
小
结
--- 当中止RF 脉冲后,纵向磁化再次
增加，纵向弛豫由时间常数T1 表 示，即纵向弛豫时间。 ---横向磁化减少和消失，横向弛豫 由时间常数T2 表示，即横向弛豫 时间。 ---纵向弛豫时间与横向弛豫时间是 不同的，不依赖进动.
磁共振成像原理--1
• 是利用人体组织中原子核运动所产生能级和相位变化，经过
小
结
--- 因为有较多的质子是沿着与外磁场平 行的方向排列，因此凈磁矩纵向于外磁 场。 ---与质子进动频率相同的射频脉冲，能 引起共振，把能量传给质子，致使较多 的质子处于反平行状态，这就中和／抵 消了平行状态的质子。结果：纵向磁化 减少。 --- RF 脉冲也引起质子同步、同相进动， 结果产生一个新的磁矢量，即横向磁化。
பைடு நூலகம்
共
振 现 象
---质子有进动频率， 这一频率可由Larmor 方程算 出。只有当RF 脉冲与质子频率相同时，质子才 能从无线电波中吸收一些能量，这种现象称 为共振（磁共振中，“共振”一词就是来源于此） ---以音叉为例来说明共振。设想在一个房间内有各 种各样的音叉，音叉的频率是a、e 和d。一个人 带着一个“a”频率的发声的音叉走进来，那些 “a”音叉（ 也只有这些音叉）接收能量后开始振 动，突然发出声音，这一现象称为共振。
这意味着把一个病人放 进MR 机磁体内，病人 本身成为一个磁棒， 即 有他自己的磁场。因为 这种磁化是沿着外磁场 纵轴方向，故称之为纵 向磁化
病人的新磁矢量是顺着 外磁场的方向，沿着外 磁场的磁力线，称之为 纵向。实际上， 这正 是我们可以用来获得信 号的磁矢量。如果我们 能够测量病人的这种磁 化该有多好，但很可惜， 我们不能测到这个磁力， 因为它平行于外磁场， 与外磁场处于同一方向
在RF 脉冲中止后，以纵向磁化对时间画成曲 线，就得到T1 曲线。纵向磁化恢复到原来数 值所经历的时间，称为纵向弛豫时间，也简 称为T1。实际上，T1 并非一个确切时间，而 是一个时间常数
在RF 脉冲中止后，质子失去相位一致性、失去同 步化。当您从上面整体地来看这些失相位的质子 时（画在图的下部），就会看到质子如何呈扇形 散开。呈扇形散开时，指向同一方向越来越小， 因而横向磁化减少。
电子计算机运算处理而转变成图像。
• 人体组织中大量存在并能产生较强信号的氢原子核（H） 或称质子，具有自旋及磁矩的物理性能。在外加磁场的作用 下，质子以一种特定方式绕磁场方向旋转。在经受一个频率 与质子自旋频率相同的射频脉冲激发，便引起质子共振，即
所谓核磁共振，并发生质子相位与能级变化。在射频脉冲停
小 结 ---质子带正电荷，具有自旋性。因此它们 有一个磁场，可看作是一个小磁棒。 ---把质子放入强磁场时，它们就沿着外磁 场的方向排列，一些平行（指向上）， 一 些反平行（指向下）。 --- 质子并非静止不动，而是围绕着磁力线 进动，外磁场越强，进动频率越高，它们 之间的关系可用Larmor 方程说明。
弛 豫 现 象（relaxation）
RF 脉冲一旦中止，由脉冲引起的系 统改变，很快就回到原来静止时的 状态， 即发生弛豫。新建立起来的 横向磁化开始消失此过程称为横向 弛豫, 纵向磁化恢复到原来的大小 这一过程称为纵向弛豫
中断RF 脉冲后，质子从高能状态返回到低 能状态，重新指向上方，结果纵向磁化增加， 恢复到原来的数值
在RF 脉冲中止后，以横向磁化对时间 画一曲线，就可以得到一条像图上所画 的曲线，称为T2 曲线
把T1 与T2 曲线连接起来，类似一座具 有斜坡的山，登山比滑下去或跳下去 所用的时间要长。这有助于记住正常情 况下T1 长于T2
小
结
--- 质子像小磁棒。 --- 在外磁场里，质子的排列方式是平行或反平
把病人置入强外磁场中，沿着外磁场方向产生一 个新的磁矢量﹝a﹞。施加RF 脉冲后，产生一个 新的横向磁化，而纵向磁化减少﹝b﹞。在RF 脉 冲的作用下，纵向磁化甚至可完全消失﹝c﹞
---当我们把病人放人MR 机时，质子平 行或反平行于MR 机的磁场，结果使病 人的磁场纵向于外磁场（图a）。 ---施加与质子进动频率相同的RF 脉冲， 则引起两种效应： (1)一些质子吸收能量后使纵向磁化减少 (2)质子同步化，开始以同相进动，其矢 量也在横向于外磁场的方向上迭加起来， 产生横向磁化。 ---总之，RF 脉冲引起纵向磁化减少， 产生一个新的横向磁化
的三要素是身体组织中的质子密度和质子弛豫时间常数（T1
和T2）。尤其是后二者在成像中起主导作用。因为人休组织 之间质子密度的差异仅为10%，而弛豫时间则可相差百分之 数百，甚至可以反应分子结构上的差异，这就开拓磁共振成 像作为疾病诊断的广阔前景。
谢谢
当 施 加 RF 脉 冲 后， 质 子 会 发 生 什 么 变 化 呢？
﹝a﹞ 射频脉冲与质子交换能量， 一些质子被升到一个较高的 能级水平 如图﹝b﹞中指向下方的两个质子 ﹝b﹞实际上Z 轴磁化减少，因为指向下方的质子“中和”等数 目的指向上方的质子。纵向磁化从6减到2
正常情况下，无线电波对质子产生两种效应：它把一些质子升 到较高的能级水平﹝它们指向下方﹞，它也引起质子同步、同 相运动。前者导致Z 轴，即纵向磁化减少，后者在X-Y 平面上 产生一个新的磁化﹝→﹞，即横向磁化，它随着进动的质子而 运动
把病人放入磁体后发生了什么呢？ 我们给病人发射一个短促的电 磁波，称之为射频脉冲﹝RF脉冲﹞, 其目的是要扰乱沿外磁场方向宁静 进动的质子。并非任何一种RF 脉冲 都能扰乱质子的排列状态。对此， 我们需要一个特殊的、能够与质子 交换能量的RF 脉冲。
当质子频率与射频脉冲频率相同时 就能进行能量交换
止激发后，质子的相位和能级又由非平衡状态转入平衡状态。 亦即由激发后状态转变为激发前状态。这个过程称为弛豫过 程，经历的时间称为弛豫时间（T1和T2）。
磁共振成像原理--2
• 它反映质子的运动特征。这些能级变化和相位变化所产生的 信号均能为位于身体附近的接受器所测得，经过电子计算机 的运算处理转变成图像。因此，构成人体组织的磁共振成像
磁共振成像原理
要 点 介绍坐标系 磁共振的物理基础 MRI的成像原理
介绍坐标系
---Z 轴代表磁力线。
---小箭头代表质子的 矢量。一个矢量代表 着某一方向的一定量 的力， 我们图中矢量 的力为磁力。
使用坐标系较易描述磁场内运动的质子， 也不必画外部磁体
5 个“指”向下方的质子与5 个“指”向上方的质子磁 场互相抵消﹝a﹞，因此，实际上仅看到4 个未抵 消的质子﹝b﹞。
余下的质子处于相 反方向时(如A 与 A’ )，其磁力互相抵 消。除沿外磁场方 向的Z 轴外都是如 此。实际上，最后 剩下的是一个顺着 外磁场方向的磁矢 量（图 中Z 轴上的 箭头），这个矢量 是指向上方质子矢 量的总和。
把病人置入强外磁场中，可诱发一个新的 磁矢量，从而使病人本身成为一个磁体， 这个磁矢量与外磁场平行