磁共振成像原理及结构
磁共振成像揭开人体内部的秘密
磁共振成像揭开人体内部的秘密磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术是一种利用磁场和无害的无线电波产生人体内部详细图像的方法。
通过对人体内部组织和器官的非侵入式扫描，MRI技术为医学诊断和研究提供了很多有价值的信息。
本文将探讨MRI技术的工作原理、应用领域以及对人体健康的重要意义。
一、工作原理MRI技术利用了人体中水分子的特性来生成图像。
在强磁场的作用下，人体内部的水分子将会排列成一定的顺序。
当施加无线电波脉冲时，水分子的排列状态会发生改变，并在脉冲结束后迅速恢复。
这种改变可以通过接收信号来检测，进而生成MRI图像。
二、应用领域1. 临床医学磁共振成像在临床医学中无疑扮演着重要的角色。
它可以用于诊断多种疾病，例如肿瘤、心脏病、神经系统疾病等。
与其他成像技术相比，MRI能够提供更为详细和清晰的图像，帮助医生准确定位病变部位并制定治疗方案。
此外，MRI还可以用于监测疾病的进展和评估治疗效果。
2. 科学研究MRI技术在科学研究中也有广泛的应用。
它可以用于研究人体脑部的结构和功能，通过对脑活动的监测和分析，深入了解思维、情绪和认知等与脑相关的过程。
此外，MRI还可以应用于其他器官和组织的研究，为科学家提供更多关于人体生理和病理的信息。
三、对人体健康的重要意义1. 无创性MRI技术是无创性的，与传统的X射线成像技术相比，它不会对人体产生辐射危害。
这意味着，人们可以多次接受MRI检查而不会产生任何健康风险。
因此，MRI成像成为了一种通常安全且可重复使用的临床工具。
2. 高分辨率MRI技术提供了高分辨率的图像，能够显示人体细微结构和病变。
这对医生来说至关重要，他们可以更准确地诊断疾病并采取相应的治疗措施。
同时，由于MRI可以提供较为清晰的图像，有助于减少误诊和漏诊的概率。
3. 多组织对比度与其他成像技术相比，MRI具有更好的多组织对比度。
这意味着在一张MRI图像上，医生可以同时观察到不同组织和器官，准确判断它们的变化情况。
影像物理磁共振成像(MRI)的原理
十二、加权像：通过调节TR、TE 得到突出某个组织特征参数的图像
质子密度N（H）加权像： 长TR：1500~2500ms、短TE：15~25ms。 T1加权像（T1WI）：短TR：500ms， 短TE：15~25ms。 T2加权像（T2WI）：长TR：1500~2500ms， 长TE：90~120ms。
十四、MR图像用信号强度代表能 量的高低
高信号：白 中等信号：灰 低信号：黑 1、信号强度与T1成反比：同一时间内Fat的MR 强,H2O的MR弱. 2、信号强度与T2成正比：同一时间内H2O的 MR强,Fat的MR弱. 3、分子量： 中等分子信号强、低分子信号弱、 高分子信号弱（黑色素、含铁血黄素）。 4、质子密度：某一定区域内自旋质子的密度。 5、流空效应：
十七、其它脉冲序列
反转恢复序列IR： 快速自旋回波序列：TSE 梯度自旋回波序列：TGSE 快速反转恢复序列：TIR 半付理叶采集单次激发快速自旋回波序列： HASTE 平面回波成像（EPI）
十八、新进展
磁 共 振 波 谱 技 术
磁 共 振 水 成 像 技 术
七、自旋质子弛豫
90ºRF停止时，M垂 直于B0, Mz=0，平行于xy平面， Mxy最大。 180ºRF停止时，M平 行于B0， 但方向相反，横向磁化 矢量Mxy=0， Mz最 大。
小结
①质子带有正电荷，并不停地作旋转运动。 ②旋转着的质子产生磁场犹如一个小磁棒。 ③病人入磁场后，体内的质子（小磁场）以二 种方式排列（顺低能态，逆高能态）。 ④RF激励质子进动，如陀螺在重力下旋转 ⑤进动频率可依Larmor公式计算；外加磁场愈 强，进动频率愈高。 ⑥磁共振现象：指某些特定的原子核置于静磁 场内，并受到一个适当的RF磁场的激励时， 所出现的吸收和放出RF磁场的电磁能的现象。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
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。
简述磁共振成像原理
简述磁共振成像原理
磁共振成像（MRI）是一种通过利用核磁共振现象来获取人体内部组织结构和
功能信息的影像学技术。
它是一种无创伤、无放射线的医学影像学检查方法，因其在临床诊断中的重要作用而备受关注。
磁共振成像的原理是基于核磁共振现象，即在外加静磁场的作用下，人体内的
氢原子核会产生共振现象，而不同组织中的氢原子核受到的影响不同，因此可以通过检测共振信号的差异来获取组织的影像信息。
首先，当人体置于强静磁场中时，静磁场会使得人体内的氢原子核产生磁偶极矩，使得氢原子核具有自旋。
其次，当人体受到无线电波的作用时，氢原子核的自旋会发生共振现象，产生共振信号。
不同组织中的氢原子核受到的共振信号强度和频率不同，这是因为不同组织中的氢原子核受到的局部磁场和化学环境的影响不同。
最后，通过检测和分析这些共振信号，可以得到人体内部组织的影像信息。
磁共振成像的原理可以简单总结为，利用静磁场使人体内的氢原子核产生磁偶
极矩，再通过无线电波的作用使氢原子核发生共振，最后检测和分析共振信号来获取影像信息。
磁共振成像的原理虽然简单，但是在实际应用中需要考虑许多因素，如静磁场
的均匀性、无线电波的频率和强度、共振信号的检测和处理等。
此外，不同的磁共振成像技术（如T1加权成像、T2加权成像、扩散加权成像等）也会对影像的获取
和解释产生影响。
总之，磁共振成像是一种基于核磁共振现象的医学影像学技术，其原理是通过
静磁场和无线电波的作用来获取人体内部组织的影像信息。
在临床诊断中，磁共振成像已经成为一种重要的影像学检查方法，为医生提供了丰富的诊断信息，有助于准确诊断和治疗疾病。
核磁共振成像原理及图像重建方法
核磁共振成像原理及图像重建方法核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用磁场和无害的无线电波产生高分辨率、高对比度、三维解剖图像的医学影像技术。
它通过探测人体内的核磁共振信号，生成具有空间分辨能力的图像，为医生提供可视化的解剖结构和生理功能信息。
本篇文章将介绍MRI的原理及图像重建方法，以帮助读者深入了解MRI技术的基本原理和应用。
MRI的原理基于原子核的磁共振现象。
原子核具有自旋运动和相应的磁矩，在外加静磁场的作用下，原子核的磁矩会沿着静磁场方向取向。
当施加一弱的高斯磁场同时加上垂直于静磁场的无线电频率脉冲，原子核的磁矩会被扰动，其取向会发生变化。
一旦取消无线电频率脉冲，原子核的磁矩将重新恢复到原来的取向。
这种恢复会产生电磁感应信号，被称为自发发射信号。
这个信号随时间演化，可以记录下来并用于重建图像。
MRI图像的重建是通过对磁共振信号的采集、处理和分析来实现的。
首先，需要提供一个均匀的静态磁场，通常使用超导磁体来产生高强度的匀强磁场。
其次，在静磁场中放置患者，使其体内的原子核磁矩取向与静磁场一致。
然后，通过使用线圈发射脉冲磁场，使原子核的磁矩发生扰动，并记录自发发射信号。
图像重建的第一步是对采集的原始数据进行采样。
MRI使用一组线圈阵列来接收磁共振信号，这些信号代表了人体各个位置的原子核磁矩的状态。
采样过程中需要考虑空间分辨率和信噪比的平衡。
较高的空间分辨率可以提供详细的解剖信息，但信噪比可能较低；而较高的信噪比可以提高图像质量，但空间分辨率可能降低。
在数据采样后，需要对采集到的信号进行图像重建。
图像重建的关键是解决逆问题，即从有限的采样点恢复出连续的图像。
常见的图像重建方法包括快速傅里叶变换、滤波和插值技术。
其中，快速傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的方法，可以在频域上对信号进行分析和处理。
滤波技术可以通过去除高频噪声和增强图像细节来提高图像质量。
磁共振成像设备的工作原理
磁共振成像设备的工作原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用于医学诊断的非侵入性扫描技术，它利用磁共振原理，通过对人体组织的磁性物质的成像进行分析，得出病灶位置和病理变化的信息。
下面将详细介绍MRI设备的工作原理。
MRI设备主要由主磁场系统、梯度线圈系统、射频系统和计算机系统组成。
1. 主磁场系统主磁场系统是MRI设备的核心组成部分，它由一个超导磁体构成。
这个超导磁体能产生一个稳定的高强度磁场，通常是1.5T或3T。
这个磁场可以将人体内的水和脂肪等有机分子的原子核（如氢核、氧核等）原子核自旋取向，从而为后续成像提供必要的条件。
2. 梯度线圈系统梯度线圈系统由三个互相垂直的线圈组成，即横向、纵向和轴向梯度线圈。
这些线圈的作用是产生稳定强度和变化频率的梯度磁场，用于在空间上定位图像中不同的区域。
梯度线圈系统的变化频率决定了成像的分辨率，变化强度决定了成像的对比度。
3. 射频系统射频系统由发射线圈和接收线圈组成，它的作用是产生高频电磁场和接收返回的信号。
在成像过程中，射频系统会向人体内部提供一个高频脉冲电磁场，导致人体内的原子核自旋发生能级跃迁。
原子核回到基态时，会发送出一个特定的信号，通过接收线圈接收并传回计算机系统进行处理。
4. 计算机系统计算机系统是MRI设备的控制中心，它负责控制整个设备的运行、数据采集、图像重建和存储。
在成像过程中，计算机会通过梯度线圈和射频线圈产生的信号，对人体内部的原子核进行测量和记录。
然后利用这些数据，通过复杂的数学计算和图像处理算法，生成最终的MRI图像。
具体工作流程如下：1. 开始扫描前，患者需要去除身上的金属物品，因为磁场会对金属产生吸引力和磁化。
2. 患者躺在MRI设备的扫描床上，床会进入主磁场系统中央，电脑通过脚踏开关控制床的位置。
3. 当主磁场系统通电后，会产生一个均匀的磁场。
此时，射频系统会向人体内部发送射频脉冲，使原子核自旋发生能级跃迁。
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(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（Larmor)频率 原子核的共振频率
(二)外磁场对原子核自旋的影响
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。
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。
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。
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。
（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。
(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。
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
（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。
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