脉冲磁共振
磁共振简易原理、脉冲序列及临床应用
IR序列应用： ①主要用于产生T1WI和PDWI； ②形成重T1WI，成像中完全除去T2作用； ③除重T1WI外，主要用于脂肪抑制和水抑制。
201I9R/6-/1T01WI, 冠状面
SE-T1WI，横断
IR-T1WI，横断面
1.短TI反转恢复序列
脂肪组织T1非常短，IR序列采用短的TI值 （≤300ms）抑制脂肪信号，该序列称短TI反转恢 复序列（short TI inversion recovery，STIR）；
B
长TR 时间ms
PDWI 组织信号高低取决 于质子含量高低； 脂肪及含水的组织 均呈较高信号；
2019/6/10
SE序列 临床应用
腕关节高分辨
2019/6/10
SE－T1WI
左枕叶脑脓肿
2019/6/10
SE－T1WI
SE-T1WI增强扫描
（二）快速自旋回波序列
快速自旋回波（fast spin-echo，FSE）序列：在一个TR 周期内先发射一个90°RF脉冲，然后相继发射多个 180°RF脉冲，形成多个自旋回波；
LAD RCA
RCA LAD
2019/6/10
Courtesy oRf iNgohrtthcworeostnearnryUanritveerysity Ho
在读出梯度方向施加一对强度相同、方向相反的梯度磁场，使 离散的相位重聚而产生回波，该回波被称梯度回波。
2019/6/10
常规GRE序列的结构
• (1)射频脉冲激发角度小于90 ° • (2)回波的产生依靠读出梯度场（即频率编
码梯度场）的切换
2019/6/10
GRE序列的基本特点
（1）采用小角度激发，加快成像速度； （2）采用梯度场切换采集回波信号，进一步加快采集速度； （3）反映的是T2*弛豫信息而非T2弛豫信息； （4）GRE序列的固有信噪比较低； （5）GRE序列对磁场的不均匀性敏感； （6）GRE序列中血流常呈高信号。
MRI 射频脉冲
声明:本文译自M. A. Bernstein, K. F. King, X. J. Zhou等人所著Handbook of MRI Pulse Sequences 一书第2章前3节. 一切版权归原书作者所有. 本文只以学习交流为目的, 不作任何商业用途. 如需转载本文, 务必包括此声明.时间所限, 文中图表, 公式均为截图, 未做翻译. 本人学识尚浅, 所译不当之处, 再所难免. 如有发现, 请不吝指出. 必心存感激.联系本人, 请发送E-mail至suiy02@.2010年12月16日第2章射频脉冲形状射频脉冲形状2.1 方形脉冲方形脉冲又称硬脉冲(Hard Pulse)，时域上形为RECT函数(图2.1)。
幅度随时间变化的或具有一定形状的脉冲则称为软脉冲。
在不需要空间或频率选择性的情况下，硬脉冲很适用，因为其脉宽可以很短。
硬脉冲一般不需要梯度配合，且带宽很大，可以覆盖很宽的共振频率．用小角度近似法，硬脉冲的频率响应是SINC函数．因为SINC函数第一个过零点位置与对应的RECT宽度互为倒数，所以硬脉冲越窄，激发带宽越大．硬脉冲翻转角θ正比于脉冲幅度B1和时长T的乘积.例2.1 一台商用磁共振扫描仪可产生最大的B1场为30μT，求90度硬脉冲的时长。
解：2.1.1 方形脉冲的应用因为通常的成像序列都需要频率或空间选择性，硬脉冲实际很少使用。
但在3D成像中，如果成像体积包括整个线圈敏感区域，可以使用硬脉冲。
几个硬脉冲联在一起可组成有频率选择性的“组合脉冲”，详见4.1节。
硬脉冲也可用于磁化传递(Magnetization Transfer, MT)，但通常也要适当加窗，如变成Fermi脉冲（见4.2节）。
硬脉冲与梯度组合可形成“标签脉冲”(Tagging Pulse)，详见5.5节。
实际应用中，由于硬脉冲波形在边沿不连续, 会使RF放大器产生的波形失真。
此时可在硬脉冲上加窗，比如用半正弦形,或梯形波形效果更好. 表2.1列出方形和相关脉冲的性质，从中可看出，当时长为100-500μs时，带宽为2-10KHz，通常足够激发我们需要涵盖的频率了。
磁共振原理通俗讲解
磁共振原理通俗讲解
磁共振原理是指物质在外加磁场作用下，其原子核或电子会受到激发，从低能级跃迁到高能级，然后再回到低能级释放出能量的过程。
简单来说，磁共振原理是利用磁场和射频脉冲激发物质中原子核或电子的运动，使其跃迁到高能态。
当外加磁场和射频脉冲的频率与物质的共振频率匹配时，会出现共振现象。
具体操作时，将被研究的物质置于磁场中，然后给它施加一个特定频率的射频脉冲。
当射频频率与物质的共振频率一致时，物质中的原子核或电子会吸收能量，并跃迁到高能态。
随后，射频脉冲停止，而物质会逐渐从高能态返回到低能态，反向释放出吸收的能量。
这些释放出的能量通过感应线圈收集并转化为可视化的图像。
磁共振原理在医学影像学中被广泛应用，例如核磁共振成像（MRI）。
通过调节磁场和射频脉冲的参数，可以获取不同组织的图像，从而达到检查和诊断的目的。
总而言之，磁共振原理是利用磁场和射频脉冲激发物质中原子核或电子的运动，从而实现能量的吸收和释放，进而产生图像或其他信号。
磁共振lava脉冲序列在腹部脏器成像中的应用
磁共振lava脉冲序列在腹部脏器成像中的应用磁共振lava脉冲序列1. 简介LAVA (Low-Angle VARiable-density Acquisition) 是一种能够提供低剖面角的磁共振变密度序列。
它的特点之一是能够减少磁共振工作站对噪声的敏感度，而且可以胜任复杂成像，如拉伸，道重建或者曲线配准等。
在腹部脏器成像中，LAVA脉冲序列通常被认为是有效的应用，由其具备减少波叠加和抑制零点迒移的能力。
2. 特点（1）脉冲序列来源于spin-echo TSE（turbo spin-echo TSE），它可用于增加结构矩阵尺寸，从而提高耐受性抗噪声。
（2）它能够动态的调整扫描的长度，从而在某一最佳角度获得更多的分辨率。
（3）它可以实现更快的扫描速度，提高清晰度，并减少低温校正这类情况出现。
（4）由于在LAVA脉冲序列中引入了轻微的脉冲之后，图像中的“零点迒移”衰减可以大大减少，这样就能够改善图像质量。
3. 在腹部脏器成像中的应用（1）LAVA脉冲序列可以有效改善图像质量，特别是用于检查肝脏和胆囊的外科应用。
（2）由于它的容量高、获得的结构矩阵的尺寸大和抗噪声的能力强，LAVA脉冲序列还可以用于以下临床任务：影像检测，如胃、十二指肠段落的描述，直肠的肿瘤检测以及肠胃道的障碍物的检测表明，LAVA脉冲序列可以有效地检测出在不同深度处的特征结构。
（3）在腹部脏器成像方面，LAVA脉冲序列显示出强大的容量和可扩展性，从而可以提高对每一个成像序列的高灵敏度和准确性，以及一般图像数据的容量，特别是涉及肝脏的图像，它的复杂性明显比较大。
4. 结论总体而言，LAVA脉冲序列在腹部脏器成像中有很多应用，它可以显著提高扫描速度，使用该序列可以有效解决“零点迒移”等问题，同时可以减少噪声对扫描结果的影响，同时还可以改善图像质量。
因此，LAVA脉冲序列是一种有效的腹部脏器成像方法。
脉冲核磁共振实验
脉冲核磁共振核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）现象是1946年由F.Bloch和和M.Purcell同时独立发现的，它是核磁矩在静磁场中被磁化后与特定频率的射频场产生共振吸收的现象。
吸收能量后的自旋核与周围物质相互作用并以相同频率的射频辐射形式退激，共振频率和退激的时间特性（弛豫时间）与物质的种类、物质的结构和物质所处的环境有关，据此可以测定物质的结构。
核磁共振目前己广泛用于物理、化学、生物、医学、石油勘探等领域，形成了一门核磁共振波谱学。
目前大学“近代物理”课程的“稳态核磁共振”实验主要介绍核磁共振的基本概念，在该实验中射频场是始终存在的，当扫描磁场达到共振频率ν=γB/2π时才能观察到核磁共振信号，这种方法称为稳态核磁共振实验。
另一种是用脉冲射频场作用于核系统上，检测核系统对脉冲的响应，并利用快速傅里叶变换（FFT）技术将时域信号变换成频域信号。
这种方法称为脉冲核磁共振。
目前绝大部分核磁共振谱仪和磁共振成像仪都以脉冲核磁共振技术为基础，因此教学上也要让学生了解，“近代物理”课程也应添加“脉冲核磁共振”实验的内容。
本仪器就是为此种需求而设计生产的，并称为脉冲核磁共振教学仪（教学型），可做以下实验：FID信号的观察、脉冲角度的设置、共振中心频率的校准、自旋回波信号的观察、纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2的测量，以及观察化学位移现象。
实验原理核具有自旋角动量p，根据量子力学p的取值为：p=ħ)1(II (1)式中ħ=h/2π，h为普朗克常数，I为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或1/2,3/2,…。
若原子质量数A为奇数，则自旋量子数I为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2),17O(5/2), 19F(1/2)等；如A为偶数,原子序数Z为奇数，I取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3)等；当A、Z均为偶数时I则为零，如126C, 168O等。
磁共振的工作原理
磁共振的工作原理
磁共振（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用核磁共振原理对人体进行非侵入性观察和诊断的技术。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 在人体内置入一个强大的恒定磁场：MRI设备内有一个巨大的磁体，可以产生一个非常强大和恒定的磁场。
这个磁场使得人体内的原子核（通常是氢核）发生取向，使其磁矩与磁场方向大致相同。
这一过程称为磁化。
2. 施加一组射频脉冲：在磁化稳定后，医师或技师会施加一组射频脉冲。
这些脉冲的频率与目标区域的原子核共振频率相匹配。
3. 接收反馈信号：被磁化的原子核受到射频脉冲的激发后，它们会逐渐返回到原来的磁化状态。
在此过程中，它们会发出能量，即所谓的反馈信号。
4. 信号解析和图像重建：设备会收集反馈信号，并利用数学算法将其转化为图像。
这些图像可以显示出人体内不同组织的特征，如脑部、内脏器官等。
在MRI中，利用原子核的共振频率特性以及组织中水分分布的差异，可以产生高分辨率、详细的图像。
与传统的X光成像相比，MRI无辐射、对软组织具有更好的对比度，因此在医学诊断中广泛应用。
脉冲磁原理
脉冲磁原理脉冲磁原理是一种重要的物理原理，它在许多领域中都有广泛的应用。
本文将介绍脉冲磁原理的基本概念、工作原理以及其在实际应用中的一些例子。
我们来了解一下脉冲磁原理的基本概念。
脉冲磁原理是指在磁场中施加脉冲电流时，会产生瞬时的磁场变化。
这种磁场变化可以用来实现磁场的控制和调节，从而实现一些特定的功能。
脉冲磁原理的工作原理可以通过以下步骤来解释。
首先，当脉冲电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场的大小和方向取决于电流的大小和方向。
接下来，当脉冲电流停止时，磁场也会随之消失。
这种瞬时的磁场变化可以用来实现磁场的控制和调节。
脉冲磁原理在实际应用中有着广泛的用途。
其中一个例子是在电子设备中的磁存储器中的应用。
磁存储器是一种常见的存储设备，它使用磁场来存储和读取数据。
通过利用脉冲磁原理，可以实现对磁存储器中数据的写入和读取操作。
另一个例子是在医学影像领域中的应用。
磁共振成像（MRI）是一种常用的医学影像技术，它利用磁场和无线电波来生成人体内部的影像。
在MRI中，脉冲磁原理被用来控制磁场的强度和方向，从而实现对人体内部结构的成像。
脉冲磁原理还在电力系统中有着重要的应用。
例如，在变压器中，脉冲磁原理可以用来控制电流的传输和分配，从而实现电力系统的稳定运行。
脉冲磁原理是一种重要的物理原理，它在许多领域中都有着广泛的应用。
通过掌握脉冲磁原理的基本概念和工作原理，我们可以更好地理解和应用这一原理，从而推动科学技术的发展。
希望本文对读者对脉冲磁原理有所启发，并能进一步探索其在实际应用中的潜力。
核磁共振原理
核磁共振的基本原理是强外磁场内人体中的氢原子核（即1H），在特定射频（RF）脉冲作用下弛豫时间不同。
1、人体1H在强外磁场内产生纵向磁矢量和1H进动：1H在绕自身轴旋转的同时，还围绕外磁场方向做锥形运动，称为进动，进动的频率与外磁场场强呈正比。
2、发射特定的RF脉冲引起磁共振现象：向强外磁场内的人体发射特定频率的RF脉冲，1H吸收能量而发生磁共振现象。
3、停止RF脉冲后1H恢复至原有状态并产生信号：停止发射RF脉冲后，1H迅速恢复至原有的平衡状态，这一过程称为弛豫过程，所需时间称为弛豫时间。
纵向磁矢量恢复的时间为纵向弛豫时间，亦称T1弛豫时间；横向磁矢量的衰减和消失时间为横向弛豫时间，亦称T2弛豫时间。
4、采集、处理MR信号并重建为MRI图像：对于反映人体组织结构T1值和T2值的MR信号经采集、编码、计算等一系列复杂处理，即可重建为MRI灰阶图像。
MRI图像上的黑白灰度对比，反映的是组织间弛豫时间的差异。
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FD-PNMR-Ⅱ型
脉冲核磁共振实验仪
实
验
指
导
书
华北煤炭医学院物理教研室
用脉冲核磁共振实验仪测弛豫时间
一、实验目的。
1．通过观察脉冲宽度与FID信号幅度及相位的关系。
掌握90度脉冲180度脉冲的含义。
2．通过对自旋回波序列的调试，了解相位散失的机理，180度脉冲的作用，相位重聚和自旋回波的原理，T2的含义，掌握用基本脉冲序列测量样品的弛豫时间T2的方法。
3．测量二甲苯的化学位移间隔，了解谱仪的工作原理。
二．试验仪器：
FD-PNMR-II 脉冲核磁共振谱仪、YB4323长余辉示波器以及PII 300MHz 联想计算机。
脉冲核磁共振实验系统，包括磁铁、探头、开关放大器、相位检波器、脉冲序列发生器、磁场电源、示波器、计算机等。
如图 1
1．探头：放置样品并产生脉冲核磁共振信号
2．脉冲序列发生器：产生各种脉冲序列
3．开关放大器：开关放大器是射频切换开关。
在旋转射频场加载时将射频线圈与射频脉冲连接，此时射频脉冲与相位检波器内的放大器断开。
在观察自由旋进信号时将射频线圈与相位检波器的放大器相连。
这样可以避免大功率脉冲烧毁放大器和自由旋进信号观察困难。
4．相位检波器：相位检波器在电子学中是将采集困难的高频信号转变成容易采集的低频信号。
在核磁共振中它的作用就是将实验室坐标系转变为旋转坐标系，这样保证每次激发信号的相位是一致的，从而能够得到成像所必需的相位精度。
它的基本原理是将原有的信号
t t A 1cos )(ω乘上参考信号t 0cos ω得到和频和差频，
t t A t t A t t t A )cos()()cos()(cos cos )(010101ωωωωωω++-=
和频项在调制时采用在这里无用，通过积分器或低通滤波器即可将其滤除，得到差频项以便于信号处理。
如图2
图2 相位检波器的工作原理
5．磁体 磁极直径100mm 、磁极间隙15-20mm 。
6．示波器：因为信号重复周期长所以存在严重的闪烁现象，一般采用长余辉的慢扫描双踪示波器以减轻闪烁现象，或采用计算机软件记录所以直接在计算机上观测。
实验一脉冲核磁共振法测量弛豫时间
一、试验原理
1．自旋回波90度射频脉冲的作用：使宏观净磁矩倾倒90度。
2．相位散失：在磁场不均匀情况下每个点的共振频率各不相同，所以在90o 脉冲激发后各点共振信号的初相位相同信号最大，但随时间增加相位因为共振频率不同差距逐渐加大,当
达到信号互相抵消的时候，FID 信号消失，一般称相位散失的时间称为T 2*,信号近似)
exp(*2
T t
衰减。
3．相位重聚和自旋回波： 90o 脉冲经τ时间后加180o 脉冲，可以使散失的相位重聚。
过程是：90o 脉冲后由于共振频率不同经过一段时间频率高的原子核相位超前，共振频率低的原子核相位落后,加载180o 脉冲后使得原子核磁矩旋进相位产生180o 跳变，它使得原先落后的相位超前，原先超前的相位落后,经过同等时间后共振频率高的原子核又追上落后的相位从
而相位重聚。
注意180o 脉冲使得自旋回波信号相位反向，所以FID 信号为负值。
4．自旋回波法测量T 2：自旋回波序列里相位重聚时它在XY 平面的磁矩真实反应了横向驰豫过程，改变回波时间TE 可以得到驰豫衰减过程的曲线如 图3
测量原理见图4
通过改变脉冲间隔（改变第二脉冲出射时间）在246t τττ= 、、时间点（看示波器的横轴）
测量自旋回波的幅度大小，计算T 2：
由布洛赫方程的解:2
0t
T M M e
-= 由于M V ∝ V 实测得的电压幅度所以有:
2/0t T V V e -=
用最小二乘法作直线拟合: 得到 02ln ln 2/V V T τ=- 是一直线方程
0V 是090射频脉冲刚结束时FID 信号的幅值(电压值) V 是回波幅值(电压值)对照直线方程 Y=kX+b 2
2
T -
是斜率 由最小二乘法直线拟合: 2222ln (ln )()()
V V k T ττττ⋅-⋅=-=- 二、实验步骤
1．仪器安装简介：实验框图及连接如图1
磁铁由钕铁硼材料和扼铁组成。
磁极左右各两组线圈，一组调节磁场强度，一组调节磁场的对称度。
按照磁铁面板上的示意连接线圈电源，电流方向根据磁铁和所在的温度而定。
当调节线圈电流I 0由零调节至最大,若未发现信号时可能电流方向接反，改变“匀场线圈电源”上的…电流换向开关‟，电流方向改变，此时再调节便可得到信号，但需要注意的是磁场强度与环境温度为反比的关系(温度越低磁场强度越小，温度越高磁场强度越大)。
2．初步调试得到FID 信号
（1） 将“脉冲发生器”的第一、二脉冲宽度拔段开关打至1ms 档；重复时间打至1S 档；脉冲的重复时间电位器及脉冲间隔电位器旋至最大。
（2） “射频相位检波器”的参数设置：将增益拔段开关打至5mV 档(即最灵敏档)。
（3） “射频开关放大器”的L16座通过L16—Q9线边接至匀场板，并将匀场板放入横放的磁铁中并放入实验样品（仪器配含有1%硫酸铜顺磁离子的纯水和二甲苯两种样品）。
（4） 示波器设置：将“射频相位检波器”的…检波输出‟信号接CH1通道(或CH2)并把幅度拔至0.1V ，AC 档；将“脉冲发生器”的…脉冲输出‟(右)接同步端口(即EXT 端)；频率放至2或5mS 档；同步方式选择“常态”(NORM)档，和按下键(“上升触发”、“+”),调节“电平”至同步。
（5） 通电后调试，当调节I 0时由零调至最大,若无信号时可能电流方向接反，改变“匀场线圈电源”上的…电流换向开关‟，电流方向改变，此时再调节便可得到信号FID 信号。
3. 自旋回波测量横向弛豫时间T 2 （90o -180o 双脉冲自旋回波法测量T 2）：
（1） 第1脉冲调至90o 脉冲(自由衰减最大)，调节第2脉冲至180o 脉冲(自由衰减最小)，调节磁场(调节I 0)至共振频率与射频脉冲频率相等就可以观察到自旋回波。
调节I 0至自旋回波最大，调节第1脉冲至自旋回波信号最大，调节第2脉冲至自旋回波信号最大。
测量2τ、
自由感应衰减幅度、回波幅度，改变脉冲间隔测量后重复上面的测量，并添入下表：(粗调时重复时间旋至最大，脉冲间隔20mS 左右，样品采用1%硫酸铜顺磁离子的纯水)。
改变样品同样方法测量T 2。
（2） 实验数据表:
自旋回波测T 2 样品: 1%硫酸铜顺磁离子的纯水
线性拟合得k = b= ln(V 回波)= T 2=( )ms k
-= 五．思考题
1. 理解倾倒角θ的意义。
如何实现？
2. 何为0018090--τ脉冲序列？理解各物理量的用处和意义？
3. 理解不均匀磁场对FID 的影响。
FD-PNMR-II
脉冲核磁共振软件使用方法
运行pnmra.exe 文件得到如图1界面
图1
按”数据记录”开始记录数据。
记录4S后按“记录停止”，跳出图2界面。
这是可以按“数据保存”保存所记录的数据。
或可以打开以前记录的数据。
图2
图2界面：
“缩放”是将数据放大选择有用的数据
“全部”是显示全部记录的信号。
其中大部分是无用的信号。
“窗口”是采用鼠标选择有用的数据如图3
图3
即可得到图4放大后的图形
图4
多次放大后我们可以选择有用的数据段进行数据处理。
这是按下“FFT”下的“FID”在将鼠标指向数据的起点按下鼠标的左键，如图5。
按下鼠标后跳出如图6的界面。
图5
图6
因为起点还必须调整所以按数据起点选择，按一下前进或后退100点。
为了需要可以设置数据运算的长度及显示的增益。
不管如何设置参数必须按“应用”后才有效并且显示当前设置的结果。
“相位”是微调起点的按一下前进或后退一点。
按“FFT变换”后即可得到频谱。
因为显示的是实数谱(功率谱不会出现按此现象)所以会因为起点选
择误差导致出现虚实混合现象，如图7。
图7
按“相位”可以矫正这种误差，如图8 。
图8 所以选择起点时必须如图9所示
图9 10。