一--磁共振成像原理及结构
磁共振成像过程及原理
磁共振成像过程及原理
磁共振成像（MRI）是一种非常先进，非侵入性的影像技术，通过
利用强大的磁场、射频脉冲和计算机技术来获取高分辨率、三维和非
侵入性的人体或动物组织结构的图像。
MRI的原理主要基于原子核在强磁场下的行为。
原子核具有自旋角动量，自旋角动量可以看作是原子核本身围绕自身轴线旋转的一种运
动形式。
在强磁场下，几乎所有原子核都会对齐，而且有些原子核在
外加射频电磁波的作用下，会进入高能激发态，这就是核磁共振现象。
在MRI扫描中，人体或动物被放置在一个强磁场中心的区域内。
这个强磁场会使原子核的自旋角动量趋向于沿着磁场方向和反磁场方
向一一对齐。
此时，外加的射频信号会让原子核进入激发态，当磁场
到达恒定状态时（平衡状态），将准备好的强磁场中心向患者的身体
部位引领一个小的旋转力向量，获取正负磁场相互作用中的信息。
其次是接下来的退相干和重建阶段。
在射频信号发出后，系统会
使原子核自旋恢复到原来的位置，在此过程中，控制磁场的脉冲会间
歇性的修改。
然后再次向患者的身体部位加入射频信号，重复上一步操作，重复修改脉冲参数，直到整个图像数据被成功完成。
最后，将收集到的信号传输到计算机中进行处理。
利用计算机对接收到的NMR信号进行数学分析，计算机会利用专用算法对各种谱和图像进行处理和可视化，以生成体部分的详细图像。
MRI的成像分辨率极高，可提供几乎所有生物组织的图像，并且不需要265 X光辐射及其他有害的放射线，所以常用于体检和临床诊断及手术规划操作。
核磁共振工作原理和成像过程
核磁共振工作原理和成像过程
核磁共振（NMR）是一种基于原子核在外加磁场作用下产生共振
现象的物理现象，它在医学影像学和化学分析等领域有着广泛的应用。
下面我将从工作原理和成像过程两个方面来详细解释。
首先是核磁共振的工作原理。
核磁共振利用原子核在外加静磁
场和射频脉冲作用下的共振吸收现象来获取样品的结构和成分信息。
当一个样品置于外加静磁场中时，样品中的原子核会产生磁偶极矩，并且这些原子核会在外加射频脉冲作用下发生共振吸收。
在共振吸
收时，原子核会吸收射频能量并发生磁共振，然后再释放出能量。
通过测量原子核吸收和释放能量的频率和强度，可以得到样品的结
构和成分信息。
其次是核磁共振的成像过程。
核磁共振成像（MRI）是一种利用
核磁共振原理来获取人体组织结构和功能信息的医学影像技术。
在MRI成像过程中，首先需要将患者放置在强大的静磁场中，然后通
过向患者施加梯度磁场和射频脉冲来激发原子核共振。
激发后，原
子核会释放出能量，接收线圈会捕获这些能量信号，并将其转换成
图像。
通过对这些信号进行处理，可以得到人体组织的高分辨率影像，从而实现对人体内部结构的非侵入式观测。
总的来说，核磁共振的工作原理是基于原子核在外加磁场和射频脉冲作用下的共振吸收现象，而核磁共振成像则是利用核磁共振原理来获取人体组织结构和功能信息的医学影像技术。
这种成像技术在临床诊断和科学研究中具有重要的应用价值。
核磁共振成像技术的物理原理及应用
核磁共振成像技术的物理原理及应用核磁共振（NMR）是一种物理现象，它指的是被外加磁场激发了自旋的原子、分子或核子的向外发射能量的过程。
在医学领域，核磁共振成像技术（MRI）是一项重要的诊断工具，它可以帮助医生检测病人的内部结构，比如头部、胸部和肢体等部位。
本文将介绍MRI的物理原理、应用和未来的发展方向。
1. 物理原理在MRI中，磁共振所产生的信号来源于一些在人体内具有自旋的核子，比如氢原子中的质子和碳原子中的核子。
这些核子带有一个自旋量子数，它可以被外加磁场激发或者被核间相互作用激发。
在外加磁场的作用下，旋转时会发生Larmor进动，进动频率与外磁场大小成正比。
磁共振成像就是利用这一原理来获取人体内部的图像。
在成像前，患者需要先进入MRI机中，MRI机则会产生一个强磁场，使患者体内的核子同向排列，使得这些核子共同具有一个自发激发的“共振”状态。
为了进一步增强共振信号的强度，医生会在这个过程中通过向患者体内发射一些射频波，激发核子自发地发出信号，这些信号则由MRI机的探测器接收并处理，从而生成出最终的图像。
2. 应用MRI技术在医学领域有着广泛的应用，对于骨骼、软组织、脑部、心脏、肺部等内部器官扫描都有着良好的应用效果。
比如，MRI可以用来检测中风、脑出血、脑血管瘤等疾病。
在眼科领域中，MRI技术可以用来观察眼球内部的情况，处理虹膜和视网膜等部位的问答。
此外，MRI还具有标本研究方面的应用，可以提供组织影像和实时定位，可用于生物学研究、药物研究和疾病研究等领域。
MRI还被广泛应用于物理和工程学界，如石油勘探领域、新材料的制造等。
3. 未来发展方向MRI技术与人工智能、大数据等领域的结合会是一个有潜力的领域，如利用MRI成像技术的大数据，发掘背景丰富的图像数据，可以应用于疾病预测、疾病治疗等领域。
此外，磁共振技术的发展还提高了其对人类健康的重要性，值得期待的是，在未来几年内，MRI技术会继续得到改进和优化。
磁共振成像的原理和临床应用
磁共振成像的原理和临床应用磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)是一种高级的医学影像学技术，具有无辐射、高分辨率、多平面重建、互补和定量分析等优势。
本文将探讨MRI的原理和其在临床中的应用。
一、MRI的原理MRI通过将组织暴露于极强的磁场中，然后用无线电波和梯度线圈来产生信号，进而使用计算机将这些信号转化为图像。
这个过程涉及到一系列的过渡态，从基于水分子的信号生成到结构特异性的图像形成。
MRI的原理是基于核磁共振(Nuclear magnetic resonance，NMR)技术的，该技术最早用于化学物质的分析。
原子核不停地旋转，当一个人将其置于磁场中，原子核便会根据自己的自旋状况对骨架产生不同的反应。
这些反应由计算机捕捉并编码成影像，就像一副影像反映了头骨里口袋里的电位一样。
二、MRI的临床应用1.诊断肿瘤MRI在诊断肿瘤方面有很大的作用。
相对于其他影像技术，MRI可以更清晰地显示肿瘤的形状、大小和位置。
通过MRI扫描，医生可以观察肿瘤是否蔓延到周围血管和组织，为治疗提供重要依据。
2.观察神经系统MRI对于研究神经系统非常有用。
医生可以观察脑、脊柱和神经根的结构和功能。
例如，在诊断下肢麻木的患者时，医生可以使用MRI来查看患者是否存在间盘突出、脊柱压缩或椎间盘疾病。
3.评估心脏健康MRI可以评估心脏的结构和功能。
它可以测量心脏室壁的厚度、心脏大小和氧化细胞的分布。
这些信息有助于医生诊断心脏病并评估心脏健康状况，包括心衰、心肌梗死和瓣膜异常等疾病。
4.研究关节疾病MRI对于关节疾病的研究也非常有帮助。
它可以观察骨、关节软骨和其他软组织。
如果患者有肿胀、疼痛和关节运动受限的症状，MRI可以检查足部、手部、膝部和肩部等关节的状况，确定问题所在。
5.评估器官功能MRI还可以评估内脏器官的功能，如肝脏、肾脏和胰腺等。
使用MRI扫描可以检查器官的大小、形状和是否存在异常。
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用核磁共振现象获取人体内部组织结构和功能信息的医学成像技术。
它通过利用强磁场、射频脉冲以及梯度线圈的作用，产生影响生物体内原子核的局部磁场，并探测其信号来生成图像。
下面将详细介绍磁共振成像的原理。
一、原子核的核磁共振现象核磁共振现象是指当原子核处于强磁场中时，其核自旋会与外界磁场发生共振，进而产生一种特殊的电磁辐射现象。
核磁共振现象的产生基于原子核自旋角动量与外部磁场相互作用的量子力学效应。
在强磁场中，原子核自旋的辐射频率与外部磁场强度成正比。
当外部射频脉冲的频率与原子核自旋的共振频率相同时，原子核将吸收能量并处于激发态，随后通过释放能量回到基态。
这种吸收和释放能量的过程被称为共振现象，也是磁共振成像的基础。
二、强磁场的建立磁共振成像使用强磁场来激发和探测被成像物体内部原子核的信号。
强磁场的建立是磁共振成像的第一步。
在MRI设备中，使用超导磁体来产生一个稳定而均匀的强静态磁场。
超导磁体内部通入液氦使其冷却到超导状态，从而消除了电阻，使得磁场可以持续很长时间。
这样的超导磁体可以产生高达1.5特斯拉至3特斯拉的强磁场。
稳定的强磁场将所有原子核的自旋定向在同一个方向，并使其具有较大的自旋角动量，为之后的成像提供了条件。
三、射频脉冲的应用在磁共振成像中，射频脉冲用于激发原子核自旋，以实现信号的产生和增强。
使用射频线圈产生与特定谐振频率相匹配的射频脉冲，将其传输到成像区域。
当脉冲的频率与原子核自旋的共振频率相同时，能量被吸收，原子核进入激发态。
此时，通过改变射频脉冲的参数，比如脉冲强度和脉冲宽度，可以控制原子核的激发程度。
四、梯度线圈的作用梯度线圈在磁共振成像中起到了定位和空间编码的作用。
梯度线圈是位于主磁场中的一组线圈，产生额外的磁场，其方向和强度可以根据需要进行调节。
梯度线圈通过在不同时间点产生不同强度的磁场，使得成像区域内的原子核处于不同的共振频率状态。
MRI磁共振成像基本原理及读片
MRI磁共振成像基本原理及读片MRI（磁共振成像）是一种医学影像技术，利用磁共振原理来获得身体内部的高分辨率图像。
本文将详细介绍MRI的基本原理及读片过程。
一、MRI的基本原理1.磁共振现象：MRI利用磁共振现象来获得图像。
人体组织主要由氢原子构成，而氢原子含有一个质子，质子带有正电荷。
在强磁场的作用下，质子将朝向磁场的方向旋转。
质子的旋转频率与外部磁场的强度成正比。
2.弹性波：磁共振装置内的一套辅助磁场可以加入特定的辅助磁场，这些辅助磁场将会给氢原子的原子核一个脉冲的影响，并造成它们间接或直接在周围的分子上加入一个特定的力，这个力的效应可以用声音形容，并且它的效应在短时间之内会消失。
3.回弹：当辅助磁场停止作用时，氢原子的原子核会回到基本对齐的状态。
在这个过程中，它们会向周围发出信号，被称为MR信号或回声。
回声信号会被感应线圈捕获并送到计算机中进行处理和图像重建。
4.信号解析：计算机将回声信号解析为图像。
这里有几种常用的重建方法，包括傅立叶变换、快速傅立叶变换和回声信号积分。
二、MRI读片过程1.图像质量评估：在开始读片之前，需要对图像质量进行评估。
评估因素包括图像分辨率、对比度、噪声、伪影等。
图像质量好与否对于正确认识病灶和提供准确诊断至关重要。
2.解剖结构分析：先观察解剖结构，包括脑、脊髓、血管、骨骼等。
通过比较对称性、大小、形态等，可以初步判断是否存在异常。
3.病灶检测与定位：在观察解剖结构的基础上，进行病灶的检测与定位。
常见的病灶包括肿瘤、脑梗死、脑出血等。
通过对信号强度、位置、边界特征等进行分析，可以初步判断病灶的类型和范围。
4.强度与序列分析：MRI图像的信号强度与脉冲序列有关。
不同的脉冲序列可以提供不同的对比度和重建方式。
通过比较不同脉冲序列的信号强度变化，可以更好地分析病灶的性质，并提供更准确的诊断依据。
5.影像报告编写：根据对图像的分析和判断，编写MRI影像报告。
报告通常包括病人基本信息、病灶的位置、大小、特征、诊断意见等。
磁共振成像的原理
一、磁共振成像基本原理1．磁共振现象微观领域中的核子都有自旋的特性;核子的自旋产生小磁矩,类似于小磁棒;质子数或中子数至少有一个为奇教的大量原子核可在静磁场中体现出宏观磁化来,其磁化矢量与静磁场同向;而每单个原子核在静磁场中做着不停的进动运动一方面不断自旋,同时以静磁场为轴做圆周运动,进动频率precession f requency即质子每秒进动的次数为00一/Bo,7为原子核的旋磁比对于每一种原子核,7是一个常数且各不相同,如氢质子7值为42. 5MHz/T,Bo为静磁场的场强大小;人体含有占比重70%以上的水,又由于氢质子磁矩不为零,这些水中的氢质子是磁共振信号的主要来源,其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子; 对静磁场中的质子群沿着垂直于静磁场的方向施加某一特定频率的电磁波——其频率在声波范围内,故称为射频radio frequency,RF-原来的宏观磁化就会以射频场为轴发生偏转章动,其偏转角度取决于射频场的施加时间、射频强度和射频波形;当然,一个关键条件是：射频的频率必须与静磁场中的质子的进动频率一致;宏观磁化发生章动的实质是质子群中一部分质子吸收了射频的能量,使自己从低能级跃迁到了高能级;这种现象即称为原子核的磁共振现象;如果将此时的宏观磁化进行二维分解,会发现射频激励的效果是使沿静磁场方向的磁化矢量纵向磁化减小,而垂直于静磁场方向的磁化横向磁化增大了;RF脉冲有使进动的质子同步化的效应,质子同一时间指向同一方向,处于所谓“同相”,其磁化矢量在该方向上叠加起来,即横向磁化增大;使质子进动角度增大至90;的RF脉冲称为90;脉冲,此时纵向磁化矢量消失,只有横向磁化矢量;同样还有其他角度的RF脉冲;质子的进动角度受RF脉冲强度和脉冲持续时间影响,强度越强、持续时间越长,质子的进动角度越大,且强RF脉冲比弱RF脉冲引起履子进动角度改变得要快;2．弛豫及弛豫时间短暂的射频激励一般为几十微秒以后,宏观磁化要恢复到原始的静态;从激励态恢复到静态要经历一个与激励过程相反的两个分过程,一个是横向磁化逐渐减小的过程即为横向弛豫过程,T2过程图6-1；另一个是纵向磁化逐渐增大的过程纵向弛豫过程,T1过程图6-2;纵向弛豫过程的本质是激励过程吸收了射频能量的那些质子释放能量返回到基态的过程;能量释放的有效程度与质子所在分子大小有关,分子过大或很小,能量释放将越慢,弛豫需要的时间就越长;如水中的质子,0. 5T场强下弛豫时间>4000毫秒；分子结构处于中等大小,能量释放就很快,T1就短,如脂肪内的质子,场强下弛豫时间仅为260毫秒左右;横向弛豫过程的本质是激励过程使质子进动相位的一致性逐渐散相即逐渐失去相位一致性的过程,其散相的有效程度与质子所处的周围分子结构的均匀性有关,分子结构越均匀,散相效果越差,横向磁化减小的越慢,需要的横向弛豫时间T2就越长；反之,分子结构越不均匀,散相效果越妤,横向磁化减小越快, T2就越短;3．自由感应衰减磁共振成像设备中,接收信号用的线圈和发射用的线圈可以是同一线圈,也可以是方向相互正交的两个线圈,线圈平面与主磁场Bo平行,其工作频率都需要尽量接近Larmor频率;线圈发射RF脉冲对组织进行激励,在停止发射RF脉冲后进行接收;RF脉冲停止后组织出现弛豫过程,磁化矢量只受主磁场Bo的作用时,这部分质子的进动即自由进动,因与主磁场方向一致,所以无法测量,而横向磁化矢量垂直并围绕主磁场方向旋进,按电磁感应定律即法拉第定律,横向磁化矢量的变化,能使位于被检体周围的接收线圈产生随时间变化的感应电流,其大小与横向磁化矢量成正比,这个感应电流经放大即为MR信号;由于弛豫过程横向磁化矢量的幅度按指数方式不断衰减,决定了感应电流为随时间周期性不断衰减的振荡电流,因而它是自由进动感应产生的,被称为自由感应衰减free induction decay,FID;9 0;脉冲后,由于受纵向弛豫T1和横向弛豫T2的影响,磁共振信号以指数曲线形式衰减,如图6-3所示,其幅度随时间指数式衰减的速度就是横向弛豫速率l/T2;图6-3 自由感应哀减信号及其产生4．空间定位磁共振信号的三维空间定位是利用施加三个相互垂直的可控的线性梯度磁场来实现的;根据定位作用的不同,三个梯度场分别称为选层梯度场Gs、频率编码梯度场Gf和相位编码梯度场G;；三者在使用时是等效的,可以互换,而且可以使用两个梯度场的线性组合来实现某一定位功能,从而实现磁共振的任意截面断层成像; 1选层：沿静磁场方向叠加一线性梯度场Gs可以选择发生磁共振现象的人体断层层面,RF的频带宽度与梯度场强度共同决定层厚图6-4;层厚与RF带宽呈正相关,与梯度强度呈负相关；图6-4射频带宽与选层梯度场共同决定层厚2频率编码：沿选定层面内的X方向叠加一线性梯度场Gf,可使沿X向质子所处磁场线性变化,从而共振频率线性变化,将采集信号经傅立叶变换后即可得到信号频率与X方向位置的线性一一对应关系,如图6-5所示;3相位编码：沿选定层面内的Y方向施加一线性梯度场G;时间很短,在选层梯度之后,读出梯度之前,则沿Y方向的质子在进动相位上呈现线性关系,将采集信号经傅立叶变换后,可以得到Y向位置与相位的一一对应关系,如图6-6所示;实际的序列中还有一些梯度场不起空间定位作用,主要有相位平衡梯度、快速散相梯度、重聚相梯度等;5．成像方法磁共振成像方法指的是将人体组织所发出的微弱的磁共振信号如何重建成一幅二维断面图像的方法,主要有点成像法、线成像法、面威;纭法,钵薇『成缭法等;1点成像法：对每个组织体素信号逐一进行测量成像的方法,主要包括敏感点法和场聚焦法;2线成像法：一次采集一条扫描线数据的方法,主要包括敏感线成像法、线扫描以及多线扫描成像法、化学位移成像法等;3面成像法：同时采集整个断面数据的成像方法,主要包括投影重建法、备种平面成像法以及傅立叶变换成像法等;4体积成像法：在面成像法的基础上发展起来的,不使用选层梯度进行面的选择,而是施加二维的相位编码梯度和一维的频率编码梯度同时对组织进行整个三维体积的数据采集和成像方法; 磁共振的成像方法很多,但选择RF脉冲的带宽和形状,使之能激发一个已知的频带, 并控制梯度场来选取一个点、一条线、一个层面,甚至选取整个成像体积来获得信号,是各种成像方法的共同点;任何一种成像法的实现,均与机器的软硬件设计紧密相关; 二、磁共振成像脉冲序列一幅灰度磁共振图像的实质有两个：①每个像素与人体组织体素之间的一一对应关系, 即对获取到的MR信号进行空间定位；②是每个像素的灰度值的确定,即尽量使正常组织和病变组织在图像上体现出较大的明暗差别对比度来;磁共振脉冲序列pulse sequence就是为了解决第二个问题的;根据病变组织和正常组织之间的多个参数密度、T1、T 2、含氧量、扩散系数、弹性、温度、流动效应等的不同,研发出不同的脉冲序列,通过不同的灰度更好地显示出病变组织和正常组织之间的对比;所谓脉冲序列就是通过对射频脉冲的幅度、宽度、波形、软硬以及时间间隔、施加顺序、周期等和梯度磁场的方向、梯度大小、空间定位作用的协调控制与配合施加的总称,目的是获取符合诊断要求的图像来;目前的脉冲序列名目繁多,各个公司推出的序列名称总计大概有100多种,出现了许多同质不同名的序列,如同为快速自旋回波序列,可称为TES turbo SE、FSE fast SE、RISE rapid imaging SE;按照MR信号的类型脉冲序列可划分为三大家族：自由感应衰减free induction decay,FID序列家族、自旋回波spin echo,SE序列家族、梯度回波gr a-dient echo,GE序列家族; 自由感应衰减序列家族利用FID信号来进行重建图像;晟早期的磁共振序列就是这一家族的部分饱和partial saturation,PS脉冲序列,又称为饱和恢复saturation recovery, SR脉冲序列,其序列形式如图6-7所示;实际上它是TR时间极长3～5倍T1时间而TE极短为0的SE序列,因此图像反映的是完全的质子密度像,与C T图像反映的组织参数相同;图6-7部分饱和恢复序列FID自旋回波序列家族中的SE序列是目前临床中最基础、最常用的序列,其序列形式如图6-8所示;该序列可以通过采用相应的TR时间和TE时间来获取不同的组织参数加权像,使得正常组织和病变组织或两种组织之间的不同参数的差别体现在图像对比度上,比如人脑内的脑白质和脑灰质,二者的密度参数很接近,因此反映密度参数的CT图像上二者灰度很接近,不能很好地分辨;但二者的T1和T2参数差别较大,因此通过配合改变TR和TE时间,可以获得脑部的T1加权像或T2加权像,在这些图像上,灰质和白质将有着较大的对比;一般,较长的TR和较长的TE,获得T2加权像T2WI；较短的TR和较短的TE,获得Tl加权像TIWI；较长的TR和较短的TE,获得质子密度加权像PdWI；这一序列中较常用的序列还有多层自旋回波序列multi-slice SE和多次回波序列multi-echo SE;图6-8基本自旋回波SE序列梯度回波序列家族中最基本的序列就是梯度回波脉冲序列,其序列形式如图6-9所示; 它利用翻转的梯度获取信号,相比SE序列缩短了获取信号的时间,开创了快速磁共振成像的先河;该家族序列通过对射频翻转角a、TR和TE三个参数的配合控制,可以在较短的时间内分别获取反映组织Pd、Tl、T2和T2”参数差别的图像来;因此该序列家族得到了越来越广泛的使用;图6—9梯度回波GRE系列快速磁共振成像序列是磁共振发展的一个热点,也是磁共振的生命所在;不管其如俩快速,具体实现的时候可能是两种或三种的结合再结合减少傅立叶并行采集技术来达到缩短扫描时间的目的的;快速磁共振成像序列是指可以用较短的时间获取或重建出磁共振图像的序列;缩短磁共振的扫描时间对磁共振的飞速发展和广泛使用具有极其重要的意义：①功能磁共振的开展直接取决于快速磁共振成像序列；②对一些运动器官或组织的成像也依赖于快速序列；③对于流体比如血管、心脏的造影也是基于快速成像序列的基础上的；④提高磁共振的临床使用效率也得益于快速成像序列; 磁共振快速序列的发展基本上经历了三个阶段：第一阶段,使用快速自旋回波序列fast spin echo．F SE使成像时间从原始的10分钟级缩短到了分钟级；第二阶段,梯度回波序列gradient echo,;E使成像时间从分钟级缩短到了秒级；第三阶段,回波平面序列echoplanner imaging,EPI将成像时间从秒级缩短到了几十毫秒级；许多方法都利用了K空问的对称性而减少了用以重建图像所需要的数据量的技术,还有结合了不同的缩短成像时间的方法; 脉冲序列的控制参数主要有重复时间TR、回波时间TE、反转时间TI、扫描矩阵、计算矩阵、扫捕视野、层面厚度、层间距、翻转角、信号平均次数、回波链长度、回波间隔时问、有效回波时间、第一回波时间等;。
磁共振成像系统原理和功能结构
磁共振基本原理第一章主要讲述电荷、电流、电磁、磁感应方面的基本概念。
这里将介绍余下章节中将提到的大量的词汇。
你可以快速复习这些概念，但是要注意关键定义和一些重要的概念，因为这些概念有可能在考试中出现。
同时也包括一些对向量和复数关系的解释。
如果你有工程师的背景就请略过这些章节，否则请多花些时间研究2D、3D向量，振幅和相位、矢量和复数方面的知识。
矢量在MRI中有极其重要的作用，因此现在多花些时间学习是值得的。
静电学研究的是静止的电荷，在MRI中几乎没有太大意义。
我们以此作为开场白主要是因为电学和磁学之间有密切的关系。
静电学与静磁场非常相似。
最小的电荷存在于质子(正)和电子(负)中，集中在很小的一团或以量子形式存在。
虽然质子比电子重1840倍，但是他们有同样幅度的电荷。
电荷的单位是库仑，是6.24*1018个电子的总和,这是一个非常大的数量。
一道闪电包含10到50个库仑。
一个电子或质子的电荷为±1.6*10-19库仑。
与一个粒子所拥有的分离的电荷不同，电场是连续的。
关键的概念是相同的电荷相互排斥，不同的电荷相互吸引。
同时，你应该知道电场强度与电荷呈线形变化，和电荷的距离的平方成反比。
换句话说，如果总的电荷数增加，电场的强度也会增加，与电荷的距离越远，电场强度越弱。
将相同的电荷拉近，或将不同的电荷分开都需要能量。
当出现这种情况时，粒子就有做功的势能。
就象拉开或压缩一个弹簧一样。
这种做功的势能叫电动力（emf）。
当一个电荷被移动，并做功时，势能可以转化成动能。
每单位电荷的势能称电势能，它是电荷相对于电场的位置的函数（1/d2）。
电荷位于周边，它尽量要处于一个舒服的位置，但这也不是一件容易做到的事。
它不断地运动、做功。
运动的电荷越多，每个电荷做功越多，总功越大。
运动的电荷叫做电流。
电流的测量单位为安培（A）。
第一个电流图描绘的是电池产生直流电（DC）。
电厂里的发电机产生的是变化的电压，也称为交流电（AC）。
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（八〕MR信号的空间编码
一幅MR影像由垂直方向的象素行和水平 方向的象素列共同组成，同时又对应着一 定层厚的体素组成的一个层面，称为MR信 号的空间位置。
采 集 MR 信 号 空 间 位 置信息的方法称为空 间编码，拉莫方程， 0＝0是空间编码技 术的基础。
（九〕磁共振成像原理总结
综上所述，磁共振成像主要包括三方面的 内容： 1、激发产生磁共振现象并测量磁共振信号的 RF脉冲序列； 2、确定信号位置的空间编码； 3、将所测量的磁共振信号及其位置信息重建 成磁共振影像。
（三〕电磁感应现象
•电流通过金属导线可以产生磁场 •金属导线切割磁力线产生电流 •变化磁场强度在金属导线（线圈〕内可 以产生感应电压和感应电流
（四〕射频脉冲
电场和磁场随时间而变化称为电磁辐射。 射频（RF〕脉冲是一种无线电波，也是电磁波 的一种，它的主要作用是扰乱沿外加磁场方向 进动的质子的进动。只有RF脉冲与自旋质子的 进动频率相同时，才能向质子传递能量。
此过程中，横向磁化矢量逐步抵消而变小直至为零。 实际中把横向磁化矢量衰减至其最大值的37%的时间 定义为横向弛豫时间，简称T2 。
T2与人体组织的固有小磁场有关,如大分子比小分 子快,结合水比游离水快。
（六〕核磁共振弛豫
（六〕核磁共振弛豫
（六〕核磁共振弛豫
小结： 这 种 组 织 间 弛 豫 时 间 上 的 差 别 ， 是 MRI 的 成
(二)外磁场对原子核自旋的影响
当外部施加一个恒定磁场后，则质子沿外加 磁场方向排列，产生净磁化。
1.低能级--自旋方向 与磁场方向一致 2.高能级--自旋方向 与磁场方向相反
(二)外磁场对原子核自旋的影响
在外磁场作用下，低能级的质子数目要多于 高能级的质子，在大量原子分布的情况下，原 子在不同能级上分布的数目与温度与外磁场强 度有关。
像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值） 差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有 一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2等几个 参数。因此，获得选定层面中各种组织的T1（ 或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影 像的图像。
（七〕自由感应衰减
磁共振设备中，接收信号用的线圈平面与主磁场平 行，工作频率接近拉莫频率。
（六〕核磁共振弛豫
在磁共振领域中，将质子周围的原子统称为晶格。 纵向弛豫就是质子自旋磁矩将能量释放传递给晶格原 子的过程，所以也叫自旋-晶格弛豫。
RF脉冲停止后，纵向磁化矢量恢复到原来的数值所 需要的时间称为纵向弛豫时间，简称T1,实际中将纵向 磁化矢量从0恢复到最大值的63%所需的时间定义为T1 时间。
2、进动的质子相位一 致，做同步同速运动， 使得在横轴方向上的 磁化矢量得以叠加， 并产生一个新的横向 磁化矢量， RF脉冲的 强度越大，持续时间 越长，横向进动偏转 的角度就越大。
（六〕核磁共振弛豫
当质子系统达到饱和状态后，停止RF磁场后， 激励过程结束。随后，吸收能量跃迁到高能级 的质子将释放吸收的能量，很快回到外加磁场 原先排列的平衡位置，这一过程称为核磁弛豫。 横向磁化矢量逐渐消失，称为横向弛豫 纵向磁化矢量恢复原状，称为纵向弛豫
（五〕核磁共振现象
当RF脉冲频率与质子进动频率相同时，质子就 从中吸收能量，这称为核磁共振现象。 此时RF脉冲频率＝ 0＝0
（五〕核磁共振现象
施加RF脉冲后，质子吸收了能量，能级就会提 高，这会产生两方面的效应： 1、质子能级提高，使得纵向磁化矢量减小，最 终为零，称为饱和状态。
（五〕核磁共振现象
(二)外磁场对原子核自旋的影响
0＝0
：磁旋比常数 0：外加磁场强度 0:质子进动频率
拉莫（La响
由于有无数个质子在 进动，其磁矩在X和Y轴 方向上的分量将相互抵 消，只有沿Z轴方向的 分量叠加起来形成了纵 向磁化矢量，它不能被 直接测量。
当质子磁化矢量只受主磁场作用时，由于自由进动 与主磁场方向一致，所以无法测量。
当RF脉冲对组织激励又停止后，组织出现了弛豫过 程，横向磁化矢量的变化能使位于被检体周围的接收线 圈产生随时间变化的感应电流，其大小与横向磁化矢量 成正比，将这个电流信号放大后即为MR信号，它是一个 随时间周期性不断衰减的电流，又因为它是由自由进动 感应产生的，所以叫自由感应衰减。
二、MRI基本原理
MRI影像形成的物理基础
(一)、原子核的自旋特性
含单数质子的原子核，例如人体内广泛 存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正 电，产生磁矩，有如一个小磁体。
(一)原子核的自旋特性
在有自旋特性的原子核周围存在的这个微观 磁场是磁偶极子，就是所谓的原子核的自旋磁 矩。
在没有外加磁场时，各个质子由于热运动而 处于杂乱无章的任意排列状态，磁矩方向各不 相同，相互抵消，所以在宏观上不显磁性。
磁共振成像（MRI〕原理 与磁共振机的结构
晋中三院 影像科
一、磁共振成像
磁共振成像： Magnetic Resonance Imaging，MRI 是利用人体内原子核在磁场内与外加射频磁场
发生共振而产生影像的一种成像技术,它既能显示形 态学结构，又能显示原子核水平上的生化信息及某些 器官的功能状况，更有无辐射的优点，其发展潜力巨 大。
(二)外磁场对原子核自旋的影响
在一定温度和磁场条件下，自旋质子就产生 了一个沿外磁场方向的宏观磁矩，这样当原子核 围绕自己的轴作自旋运动时，外加磁场又会产 生一个旋力臂作用于自旋质子的磁矩上，使得 质子旋进于一个锥形的磁矩轴上，称为拉莫进 动。
(二)外磁场对原子核自旋的影响
质子进动的速度用 进动频率来衡量，也 就是质子每秒进动的 次数，进动频率与外 加磁场的强度成正比， 场强越高，进动频率 越高。
T1是一个时间常数，描述组织的纵向磁化矢量恢复的 快慢程度。其长短依赖于组织成分、结构和环境，如 水为长T1，脂肪为短T1 。
（六〕核磁共振弛豫
（六〕核磁共振弛豫
RF脉冲停止后，质子很快失去相位一致性,这是由 于原子核之间的相互作用，而没有能量从原子核向周 围晶格中的转移，所以也成为自旋-自旋弛豫。