医学影像学(1.3.2)--MRI原理及新技术
医学影像学：磁共振成像
医学影像学：磁共振成像磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种先进的医学影像学技术，通过利用人体组织对强磁场和无损伤的无线电频率的响应，能够产生高分辨率、三维的解剖图像。
本文将探讨磁共振成像的原理、应用和未来发展。
一、原理磁共振成像的原理基于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）现象。
当人体置于强大的静磁场中时，原子核的旋转轴将迅速与磁场方向保持平行或反平行。
通过加入辅助脉冲和梯度场，磁共振发生。
检测到的共振信号被计算机处理后，可以生成详细的图像。
二、应用磁共振成像在医学诊断领域有广泛应用。
首先，MRI能够提供非侵入性、无辐射的图像，使得医生和病人都受益。
其次，MRI可以对人体内部器官进行精确的观察，如头部、脊柱和关节。
此外，MRI对于肿瘤、损伤和神经系统疾病的检测和评估也发挥着重要作用。
1. 头部MRI头部MRI是磁共振成像在神经学领域最常见的应用之一。
它非常适合检测脑部结构和功能异常，如肿瘤、中风和多发性硬化症。
通过MRI，医生可以观察到大脑的解剖结构、血液循环和信号传递路径，从而更好地指导治疗决策。
2. 胸部和腹部MRI胸部和腹部MRI常用于检测肿瘤、感染和炎症等病变。
通过MRI的高分辨率图像，医生可以评估胸部和腹部器官的功能和健康状况，如心脏、肺部、肝脏和肾脏。
3. 骨骼MRI骨骼MRI是诊断骨骼疾病和损伤的重要工具。
它能够显示骨骼和关节的解剖结构以及软组织的异常情况，如断裂、骨折、骨肿瘤和关节炎。
骨骼MRI还能帮助医生评估疾病的严重性和指导治疗。
三、发展趋势随着科技的进步，磁共振成像技术不断发展。
未来的发展趋势将主要集中在以下几个方面：1. 高清晰度图像随着磁共振成像技术的不断改进，将实现更高分辨率和更清晰的图像。
这将有助于医生更准确地检测和诊断疾病，以及更好地指导治疗。
2. 功能性MRI功能性MRI（Functional MRI，fMRI）是MRI的一个重要分支，用于评估患者的大脑功能活动。
影像诊断学总论MRI成像原理和技术
影像诊断学总论MRI成像原理和技术MRI成像原理基于核磁共振作用。
核磁共振是一个物理现象，当处于静磁场中的核自旋与外加高频脉冲磁场相互作用时，会发生瞬时的能级跃迁。
当高频脉冲停止后，核自旋回到平衡状态，并释放出能量。
这些能量可以被检测到，并转化为图像。
MRI成像主要包括以下几个步骤：
1.静磁场：MRI仪器利用超导磁体产生一个均匀的静磁场。
患者被放置在静磁场中，使得人体内部的核自旋能够在磁场中定向排列。
2.梯度磁场：为了获取特定位置和方向的图像，MRI需要在静磁场中引入梯度磁场。
梯度磁场主要用来制造空间位置的差异，从而能够对身体的不同部位进行分辨。
3.高频脉冲磁场：通过外加高频脉冲磁场，磁共振现象可以被激发。
高频脉冲激发核自旋跃迁，使得核自旋从平衡状态偏离。
4.信号接收：在高频脉冲激发后，核自旋会释放能量，并产生信号。
这些信号通过接收线圈被探测到，并发送给计算机进行处理。
5.图像重建：通过对信号处理和数学算法，计算机将接收到的信号转化为图像。
图像根据核自旋回复到平衡状态所需的时间以及不同组织对信号的响应程度来确定。
MRI成像技术有多种，包括T1-weighted图像、T2-weighted图像、弥散加权成像（DWI）、磁共振血管造影（MRA）等。
这些不同的技术可以提供不同的图像对比度，有利于医生对疾病进行准确的诊断。
总结起来，MRI成像原理基于核磁共振现象，通过静磁场、梯度磁场和高频脉冲磁场来获取患者体内组织的信号，并转化为图像。
MRI成像技术对于医学诊断具有重要的意义，可以提供清晰的图像，帮助医生更准确地判断疾病的位置和性质。
医学影像学：第三章 磁共振成像(MRI)
MRI：利用原子核在磁场内发生NMR所产生的MR信 号经图像重建获得图像的一种成像技术，物理学 基础是NMR现象
一、磁共振成像的物理学基础
（一）原子与原子核
(氢质子H) 质子 中子
原子核 电子
原子
（水分子H2O）
分子
物质
氢原子无中子， H1原子=H1质子
MRI成像原理
含有奇数质子或中子 的原子核可产生一定 角度的自旋并且在其 周围产生磁场.这种特 性就是成像基础。 现在的MRI图像就是H 原子的图像。
色素沉积绒 毛结节状滑 膜炎——含 铁血黄素沉 积
病理组织的信号强度
组织 水肿 含水囊肿
T1WI 低
T2WI 高
组织 钙化
低
高
脂肪
T1WI 低 高
T2WI 低 中、高
瘤节
低
高
胆固醇
中、高 高
亚急性血肿 高
高
三酸甘油酯 高
低
脑肿瘤的 CT、MR密 度与信号比 较
5、心腔、血管腔、动脉瘤腔等
由于血流的流空效应，一般表现为 无信 号或极低信号，但应用顺磁性对 比剂或用特殊序列也可使流动的血液表
腹部梯度回波脉冲序列准T1WI图像
（三）反转恢复脉冲序列 反转恢复脉冲序列(inversion recovery, IR）是一种
特殊的成像序列，其有一个重要的成像参数称反转时间 （time inversion, TI), 主要用于脂肪抑制(如STIR序列）和 水抑制（如FLAIR序列）
反转恢复脉冲序列
质子进入外磁场前、后的排列状态 N
图1
进入外磁场前（图1）质子排列杂乱
无章；
S
外加外磁场后质子呈有序排列（图
mri功能成像的原理及临床应用
MRI功能成像的原理及临床应用1. MRI的原理MRI，即磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging），是一种利用原子核系统中的核磁共振现象进行成像的医学技术。
下面将介绍MRI成像的原理。
1.1. 核磁共振现象核磁共振是指在外加磁场和射频场的作用下，原子核系统中的核自旋状态发生改变的现象。
原子核具有自旋，通过施加强磁场和射频脉冲，使核自旋偏转，当停止射频脉冲后，核自旋会恢复到平衡状态，释放产生的能量。
1.2. 成像原理 MRI成像是通过探测核磁共振信号来获得图像。
具体步骤如下：1. 施加静态磁场：MRI装置会产生一个强大的静态磁场，使得人体内的原子核自旋定向在静态磁场方向上。
2. 施加射频场：MRI装置会产生射频场，使得原子核自旋发生能级转跃。
3. 探测信号：原子核自旋的变化会引起电磁信号的变化，这些信号会被接收线圈捕捉。
4. 图像重建：通过复杂的数学算法，将接收到的信号转化为图像。
2. MRI的临床应用MRI在医学领域有广泛的临床应用，以下是一些常见的应用领域。
2.1. 脑部成像 MRI可以提供很好的脑部解剖信息，对于检测脑部结构的异常情况非常有帮助。
例如，在早期诊断脑卒中、颅内肿瘤、多发性硬化症等疾病方面有很高的准确性。
2.2. 骨骼成像MRI在骨骼成像方面也有广泛应用。
例如，对于关节软组织损伤，MRI可以准确检测软组织损伤的程度和位置，对于筋膜炎、滑膜囊肿、韧带撕裂等疾病的诊断有很大的帮助。
2.3. 肝脏成像 MRI在肝脏成像方面也有重要的应用。
通过MRI可以对肝脏的大小、形状、结构进行全面的观察，对于肝脏病变的检测和定位有很高的准确性。
例如，对于肝癌的早期诊断和定位，MRI是一种常用的检查方法。
2.4. 心脏成像 MRI在心脏成像方面可以提供高分辨率的图像，能够观察心脏的大小、形状、功能和血流情况。
对于心脏肌肉病变、心功能异常、心脏瓣膜病变等疾病的诊断和评估非常有帮助。
医学磁共振成像技术的原理与应用
医学磁共振成像技术的原理与应用随着医学技术的不断发展，越来越多的诊断手段被开发出来，其中磁共振成像技术是一种非常重要、常见的检查手段。
无创、无痛、无辐射是MRI在医学领域受到广泛关注的主要原因。
那么，什么是磁共振成像技术呢？它的原理和应用又是什么？本文将对这些问题进行详细讲解。
一、什么是磁共振成像技术？磁共振成像技术全称为“磁共振成像磁共振成像”(Magnetic Resonance Imaging)，是一种以核磁共振现象及原子核的自旋特性为基础的一种临床人体影像技术。
也就是说，MRI是利用核磁共振现象对人体内部组织、器官、血管等进行检查的一种诊断技术。
二、磁共振成像技术的原理MRI是通过“核磁共振”现象来检查人体组织、器官等。
这是因为细胞、组织、器官等微小粒子（如氢原子核）拥有自旋角动量。
当荷磁比(即自旋星率)不为0的核粒子处于强大的恒定磁场中时,原子核带电子就被定向,原子核也受到强磁场的影响，并产生一个特殊的震荡信号，这个信号就是核磁共振信号。
当有不同强度的RF射频场与样品相互作用时，样品迅速被激发，其自由进动导致复杂的信号。
这些信号被收集和处理以生成图像，显示文件中所考虑的组织的诊断信息。
在执行MRI检查人体时，磁共振成像仪会将人体置于一个大型的圆管内，该管中所预设的磁场与人体形成一个平坦的磁场。
磁体内的磁场是在均匀的强磁场中获得高分辨率影像的关键。
当一种射频电磁场被加入到这个磁区时，核磁共振信号就会被产生出来，该信号会被检测器捕捉并转换为数字信号，接着电脑会将数字信号转化为人眼可以看懂的影像。
三、磁共振成像技术的应用MRI是一种广泛应用于医学诊断的检测手段，具有很多独有的特性，包括对人体无创造性、对病变的准确识别、对人体内部组织、器官、血管以及其他硬组织的高分辨率成像等。
1. 肿瘤检测MRI技术是肿瘤检测的核心手段之一，其高清晰度、高准确性的成像效果，可以帮助医生及时发现癌症病变，并作出针对性治疗方案。
核磁共振成像医学影像诊断技术解读
核磁共振成像医学影像诊断技术解读核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）是一种非侵入性医学影像诊断技术，通过利用核磁共振现象获取人体内部的高分辨率影像，以帮助医生准确诊断疾病。
本文将对核磁共振成像医学影像诊断技术进行解读，包括其原理、应用领域以及优点。
一、核磁共振成像原理核磁共振成像技术主要基于核磁共振现象，即原子核在一定条件下与外加磁场和射频脉冲的相互作用产生共振吸收的现象。
在强磁场中，原子核的自旋会沿磁场方向预先分布，当外加一射频脉冲后，原子核自旋会发生共振现象，并向外释放能量。
通过感应与能量释放相关的电磁信号，可以获取人体内部多个不同方向的影像。
二、核磁共振成像的应用领域核磁共振成像技术广泛应用于医学影像学领域，为医生提供了一种无创且非放射性的成像手段。
其主要应用领域包括以下几个方面：1. 诊断：核磁共振成像可以用于诊断多种疾病，如脑卒中、肿瘤、心血管疾病、骨关节疾病等。
不仅可以确定疾病的位置和范围，还可以评估病情的严重程度以及病变的特征。
2. 血运动态观察：核磁共振成像技术可以观察和评估人体血液流动状态，包括动脉、静脉和微循环。
通过观察血流速度和血管壁的情况，可以帮助医生判断患者的血液供应情况，进而指导治疗。
3. 脑功能研究：核磁共振成像可通过观察脑部活跃区域的氧合水平，研究人脑的功能活动，如语言、视觉、运动等。
通过了解不同功能区域的活动情况，可以帮助医生更好地理解脑相关疾病的机制，并指导康复训练的方案。
4. 癌症治疗监测：核磁共振成像技术可以用于评估肿瘤治疗的效果，包括化疗、放疗、免疫治疗等，观察肿瘤的大小、血供情况以及水分含量等参数的变化，判断治疗效果，并在治疗过程中进行动态调整。
三、核磁共振成像技术的优点与传统X射线等成像技术相比，核磁共振成像具有以下几个明显的优点：1. 无辐射：核磁共振成像不使用任何放射性物质，避免了传统成像技术可能带来的辐射危害，对于患者长期观察和儿童成像更为安全。
《医学影像课件：MRI 基本原理与技术》
这个医学影像课程将带您深入了解MRI的基本原理与技术，包括MRI的工作原 理、信号的产生和检测、核磁共振现象等。欢迎加入我们的学习旅程！
什么是MRI？
MRI（磁共振成像）是一种先进的医学影像技术，使用强大的磁场和无害 的射频脉冲来生成人体内部的详细图像。
MRI的工作原理
1
核自旋技术
2
自旋的定向和翻转是MRI信号的基础。
3
原子核的磁矩
4
原子核的磁矩是MRI信号的来源。
磁共振现象
原子核在外加磁场和梯度的作用下， 产生共振信号。
磁场的产生和梯度
通过强大的主磁场和梯度场，使得信 号定位和成像成为可能。
核磁共振图像的构建
扫描类型
MRI可以生成各种类型的图像，如T1加权成 像、T2加权成像等。
核磁共振谱
通过对特定区域进行频谱分析，可以获得化 学成分的信息。
信号加权
通过调整脉冲和数据采集参数，可以增强或 抑制不同组织的信号。
磁共振弹性成像
结合机械波的传播速度，可以评估组织的弹 性特性。
MRI的应用领域
MRI广泛应用于医学诊断领域，包括神经科学、肿瘤诊断、心血管疾病、肝 脏疾病等。
MRI的优点与缺点
3
20世纪80年代
磁共振弥散成像和磁共振功能成像的发展。
1 优点
2 缺点
非侵入性、无辐射、无疼痛、提供三维图 像。
相对高成
MRI安全性高，但对于患有金属内植物、心脏起搏器或其他电子设备的人士需谨慎使用。
核磁共振技术的发展历程
1
2 0世纪4 0年代
核磁共振现象的首次观察。
2
20世纪70年代
第一台临床MRI仪器开始运用于医学影像诊断。
医学影像系统原理MRI
医学影像系统原理MRIMRI（Magnetic Resonance Imaging）是一种常用于医学影像学中的无创诊断技术。
MRI利用强磁场和无线电波对人体组织进行成像，可以提供非常详细的内部结构信息。
本文将介绍MRI系统的原理和工作流程，以及其中涉及的技术和分析步骤。
MRI系统的原理基于核磁共振（nuclear magnetic resonance）现象。
核磁共振是指特定原子核在外加磁场下发生共振吸收和发射电磁辐射的现象。
在体内水分子中的氢原子核是MRI成像中最常用的原子核，因此本文主要以水分子为例进行介绍。
MRI系统的基本组成主要包括磁场系统、无线电频率系统和成像系统。
首先，磁场系统是MRI的核心。
它使用强大的静态磁场（通常为1.5T或3.0T）来对人体组织进行磁化。
磁场系统由主磁体和辅助磁体组成，主磁体产生强大的恒定磁场，辅助磁体用于校正主磁场的均匀性。
接下来，无线电频率系统用于激发和检测原子核的共振信号。
它包括RF发射线圈和接收线圈。
RF发射线圈负责产生无线电频率脉冲信号，以激发原子核的共振。
接收线圈负责接收来自体内共振信号的弱电信号。
在成像过程中，患者被放置在磁场系统中，其原子核会逐渐与磁场达到热平衡。
然后，通过RF发射线圈产生特定频率的短脉冲信号，使部分原子核从热平衡状态转移到高能态。
当短脉冲结束后，原子核会重新释放能量并发出共振信号。
接收线圈接收到共振信号后，将其放大并用于图像恢复。
成像系统根据接收到的信号，应用傅里叶变换将时间域信号转换为频域信号。
然后，通过正反傅里叶变换将频率数据转换为图像。
在数据处理和分析步骤中，MRI系统会进行几项重要的操作。
首先是K空间的采样，K空间是频域数据的表示方式。
MRI系统将对不同位置的K 空间采样进行，然后通过逆傅里叶变换获得图像。
接下来是图像重建和特征提取。
图像重建是将采样数据转换为图像的过程，通常使用滤波和插值等技术来去除伪影和改善图像质量。
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教案
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学年秋季学期
所在单位： 第一临床医学院 系、教研室： 医学影像教研室 课程名称： 医学影像诊断学一 授课对象： 影像本科 授课教师： 职 称： 教授、 主任医师 教材名称：医学影像诊断学（白人驹 主编）
教案首页
授课题目 授课时间
第1章 总论 磁共振成像基本原理和技术
2012 年 10 月 10 日
1，何谓核磁共振成像？
2，MRI与其他几种影像方法比较及其优点
3，概述：利用人体内固有的原子核，在外加磁场作用下产生共振现象，吸收能量并
释放MR信号，将其采集并作为成像源，经计算机处理，形成人体MR图像。
二、自然状态下的原子核（自旋质子、磁矩、自旋）
三、外加主磁场B0后的原子核（重新有序化排列，产生纵向磁化Mz，围绕磁力线旋转 运动，即进动，进动频率遵循Larmor公式：ω＝γB）
2、 手段：重点内容板书和幻灯片说明。辅助以ＣＡＩ课件， 三、时间分配：（一）MRI 基本原理及其信号产生过程 40 分钟。（二）MRI 序列、信
号特点 45 分钟。（三）MRI 临床应用 40 分钟。（四）MR 新技术、新近展 20 分钟。 （五）提问、讨论 10 分钟。（六）小结 5 分钟。 四、教案内符号： 重点 难点 新进展 △ 板书
结合文字 PPT 图片 讲解 5 分钟
接受质子弛豫时释放的信号。
二、谱仪系统：梯度场、射频脉冲的发生和控制MR信号的接受和控制
三、计算机图象处理系统：大容量的计算机和高分辨的模 —数（A/D）转换器，完成
数据采集、图象处理和图象显示。
一、前言
第二节 磁共振成像基本原理
结合文字 CAI 课 件 讲 解 30 分钟
短TR(TR<500ms) 短TE(TE<30ms) T2加权像（ T2 Weighted Imaging ，T2WI）: 重点显示组织T2值的图像称为T2WI 长TR(TR>2000ms) 长TE(TE>90ms ) 二、反转回复序列（Inversion recover, IR） 反转回复脉冲序列（即1800 —900 —1800 ）。 TI对成像的影像： 三、梯度回波序列 Gradient Echo, GRE） T1WI 短 TR（200ms）、短 TE（10ms）和较大翻转角。 T2WI 长TR（200ms）、长TE（10ms）和较小翻转角。 四、快速成像序列 FSE（Fast Spin Echo） HASTE（Half-Fourier Acquision Single-shot Turbo Spin-echo） EPI（Echo Plannar Imaging） 五、脂肪抑制成像技术（Fat Suppression） 1，STIR（Short TI Inversion Recovery） 2，ChemSat（Chemical Shift Selective Presaturation） 3，Dixon法 4，相位位移法（Phase-Shift） 5，综合法
第三节 磁共振成像检查技术—扫描序列
一、自旋回波序列（快速自旋回波序列） Spin Echo Sequence, SE（TSE，FSE）
SE序列的两个重要参数： 重复时间（Repetition time，TR）：两个900 脉冲之间的间隔时间。 回波时间（Echo time ，TE）：900 脉冲至采集回波信号的时间。 T1加权像（ T1 Weighted Imaging ，T1WI）:重点显示组织T1值的图像称为T1WI
2，质子的弛豫过程，纵向弛豫（T1）和横向弛豫（T2），T1 值、T2 值。
主要教学 媒体
主要外 语词汇
有关本内容的 新进展
主要参考资料 或相关网站
自制 CAI 课件一套。 PowerPoint 幻灯片 20 张，板书。 Magnatic resonance imaging,(磁共振成像), Spin Echo(自旋回波), Longitudinal relaxation
第一节 磁共振成像基本结构
一、磁体系统：由主磁体、梯度和射频系统组成 1，主磁体：使组织磁化，产生静磁场。常导型：永磁型：超导型： 2，梯度系统：梯度线圈形成的微弱梯度磁场与主磁场重叠，产生磁场强度上的梯度
差异，用于信号的空间定位。分为：GX、GY、GZ 3，射频系统：发射射频脉冲，使质子吸收能量并产生共振，同时又作为接受线圈，
六、MR信号强度决定因素及其与成像因素的关系
与组织内质子密度成正比
与T1值成反比、与T2值成正比 流动的血液在SE序列上呈低或无信号；在GRE序列上呈高信号
小结
结合文字 PPT 归纳、总结 5 分钟
复习思考题
1，何谓纵向弛豫、何谓横向弛豫，T1 值、T2 值有何意义？ 2，MR 的信号强度与那些因素有关，关系如何？
WWW·fimmu·com→NFYY·com→医学影像教学网
WWW·fimmu·com→151 工程→医学影像资源库
系、教研室 审查意见
课后体会
教学过程
Байду номын сангаас
教学内容
时间分配和 媒体选择
课堂设计及教学过程
1、 教学法：采用启发、互动式教学法。①结合中学时所学过的物理知识，启发学生 思考，加深对磁共振成像原理的理解。②结合ＣＡＩ课件中的三维动态模拟显示 微观原子核的变化过程，详细讲解 MR 信号的形成过程。③总结归纳主要问题， 设问、解答，。
time(纵向弛豫时间), Transverse relaxation time(横向弛豫时间), T1 weighted imaging(纵
向弛豫时间加权成像), T2 weighted imaging(横向弛豫时间加权成像), 1，MR 快速成像序列的原理和发展状况。
2，MR 功能成像的原理和临床应用。 张雪林，主编。医学影像学。北京：人民卫生出版社，2004，346-353
四、施 加 射 频 磁 场 R F 后 的 原 子 核 （ 吸 收 能 量 、产 生 共 振 现 象 、磁 矢 量 偏 转 ， 形 成
Mxy）
五、射 频 终 止 后 的 原 子 核 （ 释 放 能 量 、 弛 豫 、 恢 复 到 平 衡 态 ）
纵向弛豫（T1、自旋—晶格弛豫）
横向弛豫（T2、自旋—自旋弛豫）
授课形式 授课学时
讲授 2 学时
教学目的 与要求
基本内容
重点 难点
1，掌握重要的名词、概念 2，熟悉 MR 成像的基本原理、MR 成像常用序列 3，了解 MR 设备、结构 1，磁共振成像基本原理、信号的产生和相关因素。
2，磁共振成像常用序列的构成及其对MR信号的影响。
3，磁共振成像设备的结构 1，磁共振信号的产生、外加磁场的作用与产生信号的关系。