MRI的基本原理和概念
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优 点：一旦完成匀场，维持匀场将不耗费电能。 主动匀场-主动匀场磁体系统在磁体孔径中置有30个独 立的线圈，分别调整各个线圈中的微弱电流，可以修正磁 场形状。电流的调整在计算机的控制下即可完成，匀场十 分简便。 缺 点：在于制作困难，价格昂贵。
2.梯度系统
作用：
空间定位 产生回波（梯度回波） 施加扩散加权梯度场 进行流动补偿
Βιβλιοθήκη Baidu
磁共振系统基本组成
¾磁体 ¾梯度系统 ¾射频系统 ¾计算机 ¾外围设备
1.磁体
• 磁共振最基本的构建
• 产生磁场的装置 • 最重要的指标为磁场强度和均匀度
MRI按磁场产生方式分类
磁
永磁
体
常导
电磁
超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
磁体类型
优点
缺点
场强范围
永磁 经济，运行成本 不能产生很高的场强 0.2-
高斯（gauss, G）。 Gauss (1777-1855)
德国著名数学家，于1832年首次测量了地球的磁场。
1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的 磁场强度
5安培
1厘米
1高斯
地球的磁场强度分布图
特斯拉（Tesla,T）
Nikola Tesla (18571943), 奥地利电器 工程师，物理学家 ，旋转磁场原理及 其应用的先驱者之 一。
first MR image of a human brain
•MRI基本原理
•非常重要
•难以理解
学习MRI前应该掌握的知识
¾ 电学 ¾ 磁学 ¾ 量子力学 ¾ 高等数学
¾ 初中数学 ¾ 初中物理 ¾ 加减乘除 ¾ 平方开方
磁共振成像基本原理
•一个放射科医生对磁共振成像的理解
第一节 MRI扫描仪的基本硬件
射频（发射和接受）系统的 作用如同无线电波的天线 激发人体产生共振（广 播电台的发射天线）
采集MR信号（收音机的 天线）
•射频线圈的分类
¾敏感区的形状：体线圈或表面线圈
¾线圈的极性：线性或正交
¾独立接收通道的数目：相控阵线圈
4.计算机系统
控制扫描 数据的运算 图像显示
5.其他辅助设备
•按磁体的外形可分为
•开放式磁体 •封闭式磁体 •特殊外形磁体
•MR按主磁场的场强分类
–MRI图像信噪比与主磁场场强成正比
–低场: 小于0.5T –中场：0.5T－1.0T –高场: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T） –超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）
OPER-0.35T
梯度场强（mT/M）＝梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度
1010mT
梯度两端磁 场强度差值
990mT
1000mT
梯度场中点
1000mT
有效梯度场长度 50 cm
梯度场强＝（1010mT-990mT）/ 0.5 M= 40 mT/M
梯度场强
爬升时间
切换率＝梯度场预定强度/爬升时间
3.射频系统
地磁、磁铁、核磁示意图
原 子 核 自 旋 产 生 核 磁
•非常重要
核磁就是原子核自旋产生的磁场
三、所有的原子核都可产生核磁吗？
质子为偶数，中子为偶数
不产生核磁
质子为奇数，中子为奇数 质子为奇数，中子为偶数 质子为偶数，中子为奇数
低；
0.35T
稳定,维修,维护 简单.
现在为0.2-1.0T
常导 可随时关闭磁 场.
运行费用高， 不能产生很高的场 强, 磁体稳定性差, 开关机耗时。
0.2T 左 右
超导 能产生高场强； 运行成本高:液氦和 0.5-7T
磁场均匀性好; 冷头消耗;1 万/月
稳定性好.
维修,维护困难,需要
稳定的低温技术.
磁共振成像的基本原理和概念
鑫高益影像中心 周贤渊
宁波鑫高益磁材有限公司
hhttttpp::////wwwwww..cchhiinnaa--mmrrii..ccoomm
磁共振基础知识 MRI = Magnetic Resonance Imaging
MRI = 磁-共振-成像(装置)
旧称 NMRI(核磁共振成像装置), 其中N=Nuclear(核)
¾ 1977年英国诺丁汉大学获得第一幅人体头部 的磁共振图像。
¾ 1980年MRI装备商品化。 ¾ 1984年中国第一台MRI装机。
the pioneers in MR imaging 最早的磁共振成像
R. Damadian, L. Minkoff, M. Goldsmith 0.5T supercon 1977
MRI的历史
¾ 1946年由美国斯坦福大学的Felix Bloch和哈 佛 大 学 的 Edward Purcell 发 现 核 磁 共 振 现 象，为此获得1952年诺贝尔奖。
¾ 1971年Raymond Damadian 发现人体不同组 织及肿瘤的驰豫时间相互存在差异，开始了 磁共振对临床疾病的研究。
1 T = 10000G
•主磁场的均匀度
•MRI要求磁场高度均匀，??? ¾提高图像信噪比 ¾空间定位准确的需要 ¾减少伪影（磁化率伪影） ¾大视野扫描 ¾脂肪抑制技术 ¾有效区分MRS的不同代谢产物
磁体的匀场
匀场是通过使用金属片（匀场片）或电磁体（匀场线 圈）来提高磁场均匀度的过程。
被动匀场-被动匀场磁体系统有一套装有小铁片的多个 托盘，用来修正磁场形状，达到一定的磁场均匀度。这些 匀场片放置的位置非常重要。测量磁场的均匀度，计算机 计算匀场片放置的位置，匀场托盘被拉出，匀场片被放入 托盘中托盘重新插入磁体，反复进行此过程。
¾ 空调 ¾ 检查台 ¾ 激光照相机 ¾液氦及水冷
却系统
第二节 磁共振成像的物理基础
一、原子的结构
电子：负电荷 中子：无电荷 质子：正电荷
原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
二、自旋与核磁
•地球自转产生磁场
•原子核总是不停地按一定频率绕着自身的
轴发生自旋 ( Spin )
•原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁 场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
梯度线圈性能的提高 → 磁共振成像速度加快
没有梯度磁场的进步就 没有快速、超快速成像 技术
加快信号采集速度 提高图像的SNR
梯度、梯度磁场
梯度磁场的产生
Z轴方向梯度磁场的产 生
X、Y、Z轴上梯度磁场的产生
•梯度线圈性能指标
–梯度场强 25-60mT/m –切换率 120-200mT/m.s
2.梯度系统
作用：
空间定位 产生回波（梯度回波） 施加扩散加权梯度场 进行流动补偿
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磁共振系统基本组成
¾磁体 ¾梯度系统 ¾射频系统 ¾计算机 ¾外围设备
1.磁体
• 磁共振最基本的构建
• 产生磁场的装置 • 最重要的指标为磁场强度和均匀度
MRI按磁场产生方式分类
磁
永磁
体
常导
电磁
超导
0.35T 永磁磁体
1.5T 超导磁体
磁体类型
优点
缺点
场强范围
永磁 经济，运行成本 不能产生很高的场强 0.2-
高斯（gauss, G）。 Gauss (1777-1855)
德国著名数学家，于1832年首次测量了地球的磁场。
1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的 磁场强度
5安培
1厘米
1高斯
地球的磁场强度分布图
特斯拉（Tesla,T）
Nikola Tesla (18571943), 奥地利电器 工程师，物理学家 ，旋转磁场原理及 其应用的先驱者之 一。
first MR image of a human brain
•MRI基本原理
•非常重要
•难以理解
学习MRI前应该掌握的知识
¾ 电学 ¾ 磁学 ¾ 量子力学 ¾ 高等数学
¾ 初中数学 ¾ 初中物理 ¾ 加减乘除 ¾ 平方开方
磁共振成像基本原理
•一个放射科医生对磁共振成像的理解
第一节 MRI扫描仪的基本硬件
射频（发射和接受）系统的 作用如同无线电波的天线 激发人体产生共振（广 播电台的发射天线）
采集MR信号（收音机的 天线）
•射频线圈的分类
¾敏感区的形状：体线圈或表面线圈
¾线圈的极性：线性或正交
¾独立接收通道的数目：相控阵线圈
4.计算机系统
控制扫描 数据的运算 图像显示
5.其他辅助设备
•按磁体的外形可分为
•开放式磁体 •封闭式磁体 •特殊外形磁体
•MR按主磁场的场强分类
–MRI图像信噪比与主磁场场强成正比
–低场: 小于0.5T –中场：0.5T－1.0T –高场: 1.0T－2.0T（1.0T、1.5T、2.0T） –超高场强：大于2.0T（3.0T、4.7T、7T）
OPER-0.35T
梯度场强（mT/M）＝梯度场两端的磁场强度差值/梯度场的长度
1010mT
梯度两端磁 场强度差值
990mT
1000mT
梯度场中点
1000mT
有效梯度场长度 50 cm
梯度场强＝（1010mT-990mT）/ 0.5 M= 40 mT/M
梯度场强
爬升时间
切换率＝梯度场预定强度/爬升时间
3.射频系统
地磁、磁铁、核磁示意图
原 子 核 自 旋 产 生 核 磁
•非常重要
核磁就是原子核自旋产生的磁场
三、所有的原子核都可产生核磁吗？
质子为偶数，中子为偶数
不产生核磁
质子为奇数，中子为奇数 质子为奇数，中子为偶数 质子为偶数，中子为奇数
低；
0.35T
稳定,维修,维护 简单.
现在为0.2-1.0T
常导 可随时关闭磁 场.
运行费用高， 不能产生很高的场 强, 磁体稳定性差, 开关机耗时。
0.2T 左 右
超导 能产生高场强； 运行成本高:液氦和 0.5-7T
磁场均匀性好; 冷头消耗;1 万/月
稳定性好.
维修,维护困难,需要
稳定的低温技术.
磁共振成像的基本原理和概念
鑫高益影像中心 周贤渊
宁波鑫高益磁材有限公司
hhttttpp::////wwwwww..cchhiinnaa--mmrrii..ccoomm
磁共振基础知识 MRI = Magnetic Resonance Imaging
MRI = 磁-共振-成像(装置)
旧称 NMRI(核磁共振成像装置), 其中N=Nuclear(核)
¾ 1977年英国诺丁汉大学获得第一幅人体头部 的磁共振图像。
¾ 1980年MRI装备商品化。 ¾ 1984年中国第一台MRI装机。
the pioneers in MR imaging 最早的磁共振成像
R. Damadian, L. Minkoff, M. Goldsmith 0.5T supercon 1977
MRI的历史
¾ 1946年由美国斯坦福大学的Felix Bloch和哈 佛 大 学 的 Edward Purcell 发 现 核 磁 共 振 现 象，为此获得1952年诺贝尔奖。
¾ 1971年Raymond Damadian 发现人体不同组 织及肿瘤的驰豫时间相互存在差异，开始了 磁共振对临床疾病的研究。
1 T = 10000G
•主磁场的均匀度
•MRI要求磁场高度均匀，??? ¾提高图像信噪比 ¾空间定位准确的需要 ¾减少伪影（磁化率伪影） ¾大视野扫描 ¾脂肪抑制技术 ¾有效区分MRS的不同代谢产物
磁体的匀场
匀场是通过使用金属片（匀场片）或电磁体（匀场线 圈）来提高磁场均匀度的过程。
被动匀场-被动匀场磁体系统有一套装有小铁片的多个 托盘，用来修正磁场形状，达到一定的磁场均匀度。这些 匀场片放置的位置非常重要。测量磁场的均匀度，计算机 计算匀场片放置的位置，匀场托盘被拉出，匀场片被放入 托盘中托盘重新插入磁体，反复进行此过程。
¾ 空调 ¾ 检查台 ¾ 激光照相机 ¾液氦及水冷
却系统
第二节 磁共振成像的物理基础
一、原子的结构
电子：负电荷 中子：无电荷 质子：正电荷
原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
二、自旋与核磁
•地球自转产生磁场
•原子核总是不停地按一定频率绕着自身的
轴发生自旋 ( Spin )
•原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁 场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
梯度线圈性能的提高 → 磁共振成像速度加快
没有梯度磁场的进步就 没有快速、超快速成像 技术
加快信号采集速度 提高图像的SNR
梯度、梯度磁场
梯度磁场的产生
Z轴方向梯度磁场的产 生
X、Y、Z轴上梯度磁场的产生
•梯度线圈性能指标
–梯度场强 25-60mT/m –切换率 120-200mT/m.s