磁共振的基本原理
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。
磁共振的原理和应用
磁共振的原理和应用磁共振的原理磁共振是一种基于原子核磁性的物理现象，广泛应用于医学领域。
它的原理是通过在强磁场中施加一定的电磁波，使原子核发生共振现象，从而得到关于原子核的信息。
具体来说，磁共振的原理可以概括为以下几个方面：1.磁共振现象：在进入强磁场后，原子核会对磁场产生响应，进而发生共振。
这是因为原子核具有自旋角动量，而磁场可以引起原子核自旋角动量的方向和能量的变化，从而产生共振信号。
2.拉莫尔频率：拉莫尔频率是原子核在特定磁场中的共振频率。
拉莫尔频率与原子核的磁性、电荷、核自旋等因素有关。
通过测量原子核的拉莫尔频率，可以确定物质的成分和结构。
3.磁共振信号的检测：磁共振信号可以通过接收原子核共振信号产生的电磁波来进行检测。
这种电磁波可以通过天线或探测器接收，并转换成能够被显示器或计算机处理的信号。
磁共振的应用磁共振在医学领域有着广泛的应用，特别是在诊断和研究方面。
以下是磁共振在医学领域的几个重要应用：1.磁共振成像（MRI）： MRI是利用磁共振原理进行医学影像诊断的一种非侵入性检查方法。
通过在患者身上产生特定的磁场和电磁波，可以获得高分辨率的人体结构和器官图像。
MRI在检测器官病变、肿瘤、中风和神经退行性疾病等方面有着广泛的应用。
2.功能性磁共振成像（fMRI）：fMRI是一种用于测量脑部活动的方法。
它通过观察患者大脑区域血液供应的变化来分析脑部功能活动。
fMRI在研究神经系统疾病、心理学和认知科学等领域有着重要的应用。
3.磁共振波谱学（MRS）： MRS用于测量生物体内的化学物质组成和代谢过程。
通过分析特定核磁共振信号的强度和频率，可以确定生物样本中各种化学物质的含量和类型。
MRS在生物医学研究中被广泛应用，例如在癌症和神经系统疾病的研究中。
4.磁共振弹性成像（MRE）： MRE是一种用于测量组织力学性质的成像技术。
它通过将机械振动引入到组织内，然后利用磁共振技术来检测和分析振动的传播和反射情况。
磁共振成像的基本原理
磁共振成像的基本原理
磁共振成像(MRI)是一种非侵入性的医学成像技术，它可以更加精确地鉴别出和检测出体内的组织和器官，有助于医疗诊断。
它的基本原理是将加入磁场的物体放入扫描器内部，然后利用射频波将细胞内的检测元素（一般是氢原子）的磁轴电子从极端自旋转变波放出来，经过一定时间（放出还原环境），其自由度逐渐减低，此时它就会发射出差别很大的磁共振信号，从而让工作人员利用大型计算机计算出形状，结构及尺度来建立这个物体的状态，这样，他们就可以准确地分析出他们正在观察的物体的形状、功能，从而获得更多的信息。
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。
磁共振的原理
磁共振的原理固体在恒定磁场和高频交变电磁场的共同作用下，在某一频率附近产生对高频电磁场的共振吸收现象。
在恒定外磁场作用下固体发生磁化，固体中的元磁矩均要绕外磁场进动。
由于存在阻尼，这种进动很快衰减掉。
但若在垂直于外磁场的方向上加一高频电磁场，当其频率与进动频率一致时，就会从交变电磁场中吸收能量以维持其进动，固体对入射的高频电磁场能量在上述频率处产生一个共振吸收峰。
若产生磁共振的磁矩是顺磁体中的原子（或离子）磁矩，则称为顺磁共振；若磁矩是原子核的自旋磁矩，则称为核磁共振。
若磁矩为铁磁体中的电子自旋磁矩，则称为铁磁共振。
核磁矩比电子磁矩约小3个数量级，故核磁共振的频率和灵敏度比顺磁共振低得多；同理，弱磁物质的磁共振灵敏度又比强磁物质低。
从量子力学观点看，在外磁场作用下电子和原子核的磁矩是空间量子化的，相应地具有离散能级。
当外加高频电磁场的能量子hv等于能级间距时，电子或原子核就从高频电磁场吸收能量，使之从低能级跃迁到高能级，从而在共振频率处形成吸收峰。
利用顺磁共振可研究分子结构及晶体中缺陷的电子结构等。
核磁共振谱不仅与物质的化学元素有关，而且还受原子周围的化学环境的影响，故核磁共振已成为研究固体结构、化学键和相变过程的重要手段。
核磁共振成像技术与超声和X射线成像技术一样已普遍应用于医疗检查。
铁磁共振是研究铁磁体中的动态过程和测量磁性参量的重要方法。
磁共振基本原理磁共振（回旋共振除外）其经典唯象描述是：原子、电子及核都具有角动量，其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。
磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ（θ为M与B间夹角）的作用。
此转矩使磁矩绕磁场作进动运动，进动的角频率ω=γB，ωo称为拉莫尔频率。
由于阻尼作用，这一进动运动会很快衰减掉，即M达到与B平行，进动就停止。
但是，若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b（ω）（角频率为ω），则b（ω）作用产生的转矩使M离开B，与阻尼的作用相反。
如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔（角）频率相等ω =ωo，则b（ω）的作用最强，磁矩M的进动角（M与B角的夹角）也最大。
mri磁共振成像原理
mri磁共振成像原理
MRI成像是利用核磁共振现象的原理，通过对人体组织内的
水分子进行扫描和观察，得到高清晰度的图像。
具体原理如下：
1. 磁性原子核存在自旋，即核具有旋转的特性。
2. 在外加磁场的作用下，核会以不同的方式排列。
正常情况下，核自旋会沿着磁场方向对齐。
3. 在MRI中，通过在病人身上施加一个强大的磁场，使得人
体内的大部分水分子的核自旋方向与磁场方向一致。
4. 随后，施加一系列的辅助磁场，这些磁场的方向会短暂扰乱水分子自旋的排列。
5. 辅助磁场停止后，水分子的自旋会重新按照其能量状态重新排列。
6. 在此过程中，水分子释放出的能量会被探测器捕捉并转换为电信号。
7. 根据这些电信号的不同，MRI系统可以重建出人体内不同
组织的图像。
此外，MRI还可以通过改变辅助磁场的频率和强度，来获取
不同组织的信号。
这样就可以得到不同的对比度，进一步分辨不同组织的结构和功能。
简述MRI成像原理
简述MRI成像原理
MRI全称为磁共振成像，是一种医学影像学的技术。
其原理基于核磁共振现象，利用强磁场和无线电波对人体进行扫描，产生高清晰度三维图像。
具体实现过程包括以下几个步骤：
1. 构建磁场：在MRI扫描过程中，需要产生非常强的磁场。
通常使用超导磁体，其内部绕有电流，可以产生非常强的磁场。
2. 激发磁共振：在强磁场中，人体内的原子核会对磁场进行反应。
使用无线电波来激发原子核的磁共振，使其发生共振吸收和发射。
3. 接收信号：激发原子核后，其会发出无线电信号。
使用接收线圈来捕获这些信号。
4. 信号处理：通过数学算法对接收到的信号进行处理，可以得到一幅高清晰度的三维图像。
MRI成像原理的优势在于它不会对人体造成辐射，适用于对柔软组织的成像，如脑部、胸部、骨骼等。
同时，MRI成像原理也被广泛应用于医学诊断、科学研究和生物医学工程领域。
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核磁共振是什么原理
核磁共振是什么原理
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种基于原子核的物理现象的技术。
核磁共振原理依据的是自旋-磁矩相互作用。
在核磁共振中，由于原子核带有自旋，犹如一个微小的磁体。
当原子核放置在外磁场中时，它们的自旋将沿着外磁场的方向进行定向（即朝向上或朝向下）。
此时，原子核的自旋状态是一个处于定向状态的动态平衡。
当外加一个垂直于外磁场方向的射频脉冲时，这个平衡状态将被打破。
射频脉冲的频率与原子核的共振频率相匹配，使得原子核的自旋状态发生变化。
这个变化会引发一个强烈的“回弹”信号，称为自由感应衰减信号。
通过检测和分析这个自由感应衰减信号，可以获得关于原子核的信息。
原子核的不同特性（如质子、氢同位素等）产生不同的共振频率和信号强度，从而提供物质的结构、组成和动力学等信息。
核磁共振技术在医学、生物化学、有机化学等领域中具有广泛的应用。
例如，在医学中，核磁共振成像（MRI）可以用于检测人体组织的内部结构，并帮助医生进行诊断和治疗。
在化学领域，核磁共振谱可用于确定化合物的结构和组成，帮助化学家研究分子的性质和反应机制。
核磁共振基本原理
核磁共振基本原理核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)是一种利用原子核旋转产生的特殊频率信号来研究物质结构和性质的方法。
它是一种核磁共振现象的应用。
核磁共振现象是指，在外加磁场作用下，具有自旋的原子核会产生旋转进动，并与外加磁场产生相互作用，从而产生特定的共振信号。
核磁共振的基本原理可以简要描述如下：1.原子核自旋：原子核由质子和中子组成，这些粒子都具有自旋。
当原子核自旋不平衡时，将会引起磁性。
2.环境磁场：核磁共振实验中，通过施加一个强大的静态磁场，将样品中的原子核自旋取向与外部磁场相互作用。
这个环境磁场可以使原子核自旋分裂成不同能级。
3.射频激励：在静态磁场的作用下，通过施加一个与原子核预选取方向相垂直的射频脉冲，可以引起原子核自旋的共振跃迁。
这个射频激励的频率通常接近核磁共振频率。
4.共振信号：当原子核自旋跃迁匹配射频激励的频率时，原子核会吸收能量并进入高能态。
当射频脉冲结束后，原子核会返回低能态，并释放出能量。
这个过程会通过探测器检测到，并转化为共振信号。
5.谱线解析：通过测量吸收或发射的射频信号的频率和强度，可以得到物质的谱线图。
不同原子核的共振频率与化学环境相关，因此可以用来研究物质的化学结构和性质。
核磁共振可以应用于多个领域，包括化学、生物化学、物理学等。
例如，在化学中，核磁共振可以用来确定分子结构、分析化合物的组成、测量化学键的长度和角度。
在生物化学中，核磁共振可以用来研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能。
总之，核磁共振是一种强大的分析技术，利用原子核自旋的共振现象来研究物质结构和性质。
其基本原理是通过施加静态磁场和射频激励来引起原子核的共振跃迁，并测量吸收或发射的射频信号的频率和强度来获取物质的谱线图。
合成mri原理
MRI技术，即磁共振成像技术，其原理如下：
1. 建立强磁场：在MRI扫描时，患者被置于一个强磁场中，该磁场通常是超过 1.5特斯拉的静态磁场。
这个强磁场会使人体内的原子的核磁矩（磁场作用下产生的磁偶极矩）产生定向，即沿着磁场方向排列。
2. 施加射频脉冲：医生会向患者的身体内部发送一系列射频脉冲，这些脉冲会使一部分原子的核磁矩发生共振，这个过程可以被称为激发。
3. 释放能量：被激发的原子核磁矩由于能级的跃迁会释放能量，这个能量可以被检测出来，也可以被用来建立图像。
因为不同的组织中原子核磁矩的数量和激发后释放能量的方式是不同的，所以这个能量可以被用来区分不同的组织，生成图像。
4. 信号处理和图像重建：MRI系统收集从被激发的原子核发出的能量信号，并将其转化为数字信号进行处理，最终重建成一个高分辨率的图像。
总的来说，MRI技术原理是利用原子核磁矩在强磁场中的共振现象，通过施加射频脉冲来激发原子核，从而获得人体内部组织的高清晰度图像。
磁共振的工作原理
磁共振的工作原理
磁共振（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是利用人体水分
子中的氢原子核产生共振信号来获取人体内部结构信息的一种医学成像技术。
它的工作原理如下：
1. 静态磁场：首先，在病人周围建立一个强大的静态磁场。
静态磁场通常是由超导磁体产生的，其磁场强度一般在1.5到
3.0特斯拉之间。
2. 矢量旋转：当病人进入静态磁场后，体内的氢原子核会受到静态磁场的影响，使得它们的自旋沿静态磁场方向发生矢量旋转。
3. 激励脉冲：然后，通过发送一系列的无线电波脉冲，使得体内的氢原子核发生共振。
这些脉冲将被发送到病人的身体部位，以激发特定的核自旋。
4. 信号接收：被激发的氢原子核将放射出共振信号，这些信号可以被特制的射频线圈接收到。
5. 数据处理：接收到的信号将经过复杂的数学计算和信号处理，来生成高质量的图像。
由于不同类型的组织对共振信号的时间和强度有不同的反应，这些图像可以提供人体内部结构的详细信息。
通过这样的工作原理，磁共振成像可以提供高分辨率的图像，并且可以在不使用放射线的情况下获取人体内部结构的信息。
然而，由于设备复杂、成本昂贵和对患者需要一定的合作度等限制，磁共振成像并不适用于所有人和情况。
MRI的工作原理
MRI的工作原理
MRI（磁共振成像）是一种医学影像技术，通过使用强磁场和无害的无线电波来生成人体内部的详细图像。
MRI的工作原理涉及如下几个步骤：
1. 建立强磁场：MRI使用大而强大的磁体产生一个非常强的恒定磁场，通常在1.5到3特斯拉之间。
这个磁场可以使人体内的水分子和其它氢原子与磁场自身对齐。
2. 激发共振：医生或技术人员在扫描开始之前，需要让患者躺在一个装有线圈的平台上。
这些线圈用于产生辅助的磁场来激发患者体内的氢原子。
技术人员会发送特定的无线电波信号，以匹配氢原子的共振频率，从而抵消磁场自身所造成的原子自旋。
3. 接收信号：当无线电波信号结束后，患者体内的氢原子会重新调整自己的自旋。
在这个过程中，它们会发射出一种微弱的无线电信号。
线圈接收这些信号，并将其转化为电信号。
4. 图像重构：通过使用计算机程序，电信号被转换成高质量的图像。
计算机根据信号的强度和时间来重建图像，并将其呈现给医生进行诊断。
MRI的工作原理是基于物质中的原子和分子如何与强磁场进行相互作用。
水分子和其他含氢分子在磁场中对齐的方式可提供详细的图像信息，这些图像可以用于检测和评估体内的异常
情况。
由于MRI不依赖放射性物质，并且能够提供高分辨率的图像，因此在医学诊断中得到广泛应用。
MRI
磁共振成像（MRI）知识讲座引言我们将磁共振成像（MRI）的基本知识向大家略做介绍，希望能有所帮助。
第一章磁共振成像（MRI）基础知识一、磁共振成像（MRI）基本原理1、人体组织的化学特性人体内最多的分子是水，约占人体重量的65%，其次为脂肪成份。
此外，还有大量有机分子，如蛋白质、酶、磷酯等。
这些物质中都含有大量的氢原子。
因此，氢原子是人体中含量最多的原子。
2、磁共振成像（MRI）原理目前的磁共振成像是氢原子的成像，实际上是脂肪和水为主的软组组成像，或者说磁共振成像（MRI）是利用身体细胞中的氢原子在磁场内共振产生信号，通过精密的电脑系统重建而获得高清晰的影像，以达到诊断目的的一种技术。
二、磁共振成像（MRI）技术的发展概况1、1977年：初期MRI全身图像产生；2、1980年：首台商品磁共振成像系统问世；3、1981年：首台超导全身磁共振成像系统建立；4、1983年：获准进入市场；5、1989年：我国0.15T永磁型磁共振成像系统（ASM-015P）问世；6、1992年：我国0.60T超导型磁共振成像系统（ASM-060S）问世；7、1999年：我国0.35T永磁型磁共振成像系统（NOVUS系列）开发成功；8、2000年：我国1.5T超导型磁共振成像系统（NOVUS系列）开发成功；9、目前： 3.0T超导磁共振应用于临床；10、目前：7.0T、10.0T磁共振进入临床前研究；三、磁共振成像（MRI）的一些基本概念1. 什么是Tesla?Tesla（T）是一个磁场强度单位，中文译为特斯拉，一单位T等于10000Gause，Gause中文译为高斯，地球的自然磁场强度为0.3~0.7Gs，南北极有所不同。
2. 什么是共振？共振是一种自然界普遍存在的物理现象，物质是永恒运动着的，物体的运动在重力作用下将会有自身的运动频率。
当某一外力作用在某一物体上时，而且有固定的频率，如果这个频率恰好与物体自身运动频率相同，物体将不断吸收外力，转变为自身运动的能量，随时间的积累，能量不断被吸收，最终导致物体的颠覆而失去共振状态。
核磁共振仪工作原理
核磁共振仪工作原理
核磁共振仪（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种使
用核磁共振现象来获得样品信息的仪器。
其工作原理如下：
1. 核磁共振现象：核磁共振现象是指在外加静磁场和射频磁场的作用下，处于磁共振状态的核自旋态发生变化的现象。
当核自旋磁矩与外加磁场相互作用时，能级结构发生变化，核自旋可在不同能级之间跃迁。
2. 静磁场：核磁共振仪利用高强度恒定静磁场，通常由超导磁体产生。
静磁场的作用是使样品内核自旋趋于排列在同一方向上，从而形成磁矩。
3. 射频磁场：核磁共振仪通过产生一定频率的射频磁场，与静磁场相互垂直。
射频磁场的作用是改变核自旋的能级状态，使其跃迁到不同能级。
4. 核磁共振信号接收：当射频磁场与核自旋能级发生共振时，被激发的核自旋进入共振状态，并在回到基态时释放能量。
这些释放的能量通过感应线圈接收，并转化为弱电信号。
5. 信号处理与分析：通过适当的信号处理方法，可以将接收到的弱电信号放大、滤波、数字化处理。
经过傅里叶变换等数学运算，便可获得核磁共振谱图。
6. 数据解析与分析：通过对核磁共振谱图的解析与分析，可以获得有关样品分子的信息，如化学结构、化学位移、耦合常数、
含量等。
综上所述，核磁共振仪利用静磁场和射频磁场的相互作用，通过核磁共振现象获取样品的信息。
核磁共振原理详解
核磁共振（NMR）是一种广泛应用的物理技术，主要用于研究分子的结构和动态。
其原理基于原子核的自旋磁矩和外加磁场之间的相互作用。
以下是对核磁共振原理的详细解释。
首先，原子核具有磁性，这是因为它们具有自旋和磁矩。
自旋是一个量子力学概念，表示原子核的自旋角动量。
磁矩则是原子核自旋磁性的量度，它与自旋角动量成正比。
当原子核处于静止状态时，其磁矩与外界磁场完全抵消，因此不会产生任何磁性效应。
但是，当原子核受到外加磁场的作用时，其磁矩会受到一个力，使得原子核开始旋转。
这个旋转的角速度与外加磁场的强度和原子核的磁矩成正比。
当原子核旋转时，它会与周围的电磁场相互作用，产生一个交变电磁场。
这个交变电磁场又会对原子核产生一个反作用力，使得原子核的旋转角速度发生变化。
这个变化与外加磁场的强度和原子核的磁矩有关。
在核磁共振实验中，我们通常使用一个强磁场来使原子核旋转。
然后，我们通过测量这个交变电磁场的频率或相位来得到原子核的磁矩和自旋角动量。
通过这些信息，我们可以推断出分子的结构和动态信息。
总的来说，核磁共振是一种利用原子核的磁性来研究分子结构和动态的技术。
它通过外加磁场和交变电磁场的作用来测量原子核的磁矩和自旋角动量，从而得到分子的结构和动态信息。
核磁共振的基本原理
核磁共振的基本原理
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是一种
通过核自旋与外磁场相互作用的物理现象，利用谱仪测定核自旋的技术。
其基本原理可以概括为以下几点：
1. 核自旋：原子核除了带有正电荷外，还具有自旋角动量。
核自旋可能是1/2、1、3/2等，表征了核自旋粒子的角动量。
2. 磁矩：具有磁性的核自旋具有自旋磁矩。
在外磁场作用下，核自旋磁矩会在空间中取向。
对于1/2自旋核，只有两个方向，通常分别称为上态和下态。
3. 共振：当外磁场的大小与核自旋的能级之间的能量差（称为共振频率）相等时，核自旋会发生能级跃迁，并吸收或释放能量。
这种现象被称为共振。
4. 预cess核磁共振谱仪：核磁共振谱仪由强磁场和射频场组成。
强磁场使核自旋磁矩定向，射频场用于激发核自旋能级跃迁。
当改变外磁场的强度或射频场的频率时，可以获得不同核自旋的共振信号。
5. 化学位移：不同的核自旋所共振的频率是不同的，同时受到化学环境的影响。
这种频率差异被称为化学位移，是核磁共振谱的重要特征之一。
通过分析共振峰的化学位移，可以确定样品中的化合物成分或结构。
6. 核磁共振图谱：核磁共振谱由一系列共振峰组成，每个峰对
应于不同核自旋的化学位移。
峰的强度与相应的核自旋数量和取向相关。
总而言之，核磁共振利用核自旋和外磁场之间的相互作用实现了核自旋共振现象。
通过测定共振频率和化学位移等参数，可以获得样品的结构和成分信息，为化学、生物等领域的研究提供了有力工具。
磁共振基本原理
磁共振基本原理
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，它利用原子核在强磁场和高频电磁场作用下的共振现象，获得人体内部组织的高分辨率影像。
其基本原理如下：
1. 原子核的自旋：原子核具有自旋，类似于地球的自转。
2. 磁矩：原子核自旋产生一个磁矩，类似于地球的磁场。
3. 预cession：在外磁场作用下，原子核磁矩会在磁场方向上产生一个旋转运动，称为预cession。
4. 共振现象：当外加一个与预cession频率相同的高频电磁场时，原子核的磁矩会受到激发，产生共振现象。
5. 信号检测：共振现象会产生一个电磁信号，通过检测信号的强度和位置，可以获得组织的空间分布信息。
6. 图像重建：通过对信号进行处理和重建，可以得到高分辨率的影像。
总体来说，MRI的基本原理就是利用原子核在强磁场和高频电磁场作用下的共
振现象，获得组织的空间分布信息，从而实现高分辨率的影像重建。
磁共振原理及临床应用
磁共振原理及临床应用
磁共振成像（MRI）是利用核磁共振（NMR）原理的一种医学影像技术。
其原理是人体组织内的氢原子核（H+）在强磁场中，受到射频脉冲的激发，发生核磁共振跃迁，产生共振。
当射频脉冲停止后，氢原子核将所吸收的能量释放出来，被接收器接收，经过计算机处理后形成图像。
核磁共振成像可以提供人体内部结构的详细信息，对于神经、肌肉、脂肪等软组织的成像效果尤其好。
它具有无创、无痛、无辐射等优点，因此被广泛应用于临床诊断。
临床应用方面，磁共振成像主要用于脑部疾病的诊断。
由于脑部富含水分，而水分子中的氢原子在磁场中容易产生共振，因此MRI对脑部疾病的诊断
非常有效。
同时，MRI还可以用于诊断脊柱、关节、肌肉等部位的疾病。
另外，对于一些肿瘤、感染、创伤等疾病，MRI也可以提供重要的诊断信息。
例如，MRI可以检测出一些早期的肿瘤病变，对于肿瘤的定位和分期非常有帮助。
需要注意的是，虽然MRI是一种非常有用的影像诊断技术，但并不是所有
的患者都适合进行MRI检查。
一些患有心脏起搏器、动脉瘤银夹结扎术等
金属植入物或体内金属异物等的患者，以及怀孕不到3个月的孕妇，幽闭恐惧症患者等人群不适合进行MRI检查。
总之，磁共振成像是一种非常有用的医学影像技术，其原理基于核磁共振的原理，可以提供人体内部结构的详细信息，对临床诊断和治疗具有重要意义。
磁共振原理
纵向驰豫
• 中断RF脉冲后，质子从高能状态返回到低能状态，即重新指向上 方，图中‘一个接一个地’画出来。结果纵向磁化增加，恢复到 原来的数值。为了好看起见，没有把质子画成同相。
• 从RF脉冲吸收的能量 被传递到周围，即所谓晶格（lattice）。又 称为自旋--晶格驰豫(spin-lattice-relaxation)。
• 当晶格由中等大小的分子组成（体内多数组织可被看 作是含有不同大小分子的液体），这些分子运动、磁 场波动接近进动质子的Larmor频率时，能量传递要快 的多，因此T1短。
T1受什么影响
• 脂肪为什么是短T1 ----脂肪酸末端的碳键接近Larmor频率，所
以能量传递十分有效。 • 为什么在较强的磁场中T1变长 ----进动频率依赖场强，其关系用Larmor方
物理学基础----射频脉冲 radio frequency(RF)pulse
• 一个短促的电 磁波，称为射 频脉冲。
• 当质子频率与 射频脉冲频率 相同时，就能 进行能量交换。
物理学基础----共振
• 质子有进动频率，这一频率可由Larmor 方程算出。
• Larmor方程提供了需要发射的RF脉冲频 率。
横向磁化
• 质子的进动频率有它们所处的场强来决定，而且所有的质子都要 接受相同的场强，然而，事实并非如此。
• 病人所处的MR磁场,并非均匀一致，在强度上略有差异，因而引 起不同的进动频率。
• 每一质子都受到邻近核小磁场的影响，这些核分布不均匀，因而 也导致不同的进动频率。这些内磁场的差异可以某种方式作为一 种组织的特征。
• --对于不纯液体,如含有大分子的液体,局部磁场有较大 差异,因为较大的分子运动不太快,局部磁场抵消的也不 多,结果使质子进动频率有较大的差别.这样,失去相位一 致性的速度加快,T2就较短。
MRI成像基本原理
MRI成像基本原理
MRI是Magnetic Resonance Imaging（磁共振成像）的缩写，它是一
种快速，非侵入性的诊断技术，可以提供非常丰富的医学图像，可以清晰
地反映软组织或深部结构的细节。
MRI是建立在量子力学基础上的一种量
子效应，它利用磁场和射频信号来检测它们在不同组织的相对水分的变化。
MRI的核心原理是基于“磁共振”这一概念的原理，这一概念定义了放射
性核素在外部强磁场中的行为。
通过磁共振原理，40年来被用于医学诊断。
MRI的基本原理是依赖于磁梯及其相关的量子力学现象。
磁梯是指核
磁共振，它在受到强磁场作用时可以被引起。
当施加强磁场时，原子核会
被激发到更高的能级，从而产生磁梯现象。
从量子力学的角度来看，磁梯
的关键特点就是原子核可以在非常短的时间内进行一次或多次跃迁，而在
这些跃迁中，原子核会发射出特定的射频信号。
MRI检查过程就是利用特
定的系统把磁梯信号检测出来，再利用信号的形状及强度来反映被检测组
织的性质。
MRI的基本原理就是利用强磁场的作用来激活原子核，而不会损伤其
中细胞的分子结构。
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1 磁共振基本原理磁共振成像的依据是与人体生理、生化有关的人体组织密度对核磁共振的反映不同。
要理解这个问题，就必须知道核磁共振和核磁共振的特性。
一、核磁共振与核磁共振吸收的宏观描述由力学中可知，发生共振的条件有二: 一是必须满足频率条件，二是要满足位相条件。
原子核是自旋的，它绕某个轴旋转（颇像个陀螺）。
旋转时产生一定的微弱磁场和磁矩。
将自旋的原子核放在一个均匀的静磁场中，受磁场作用，原子核的自旋轴会被强制定向，或与磁场方向相同，或与磁场方向相反。
重新定向的过程中，原子核的自旋轴将类似旋转陀螺般的发生进动。
不同类的原子核有不同的进动性质，这种性质就是旋转比（非零自旋的核具有特定的旋转比），用γ表示。
进动的角频率ω一方面同旋转比有关；另一方面同静磁场的磁场强度 B 有关。
其关系有拉莫尔（Larmor ）公式（ω又称拉莫尔频率） :ω=γ·B (6-1) 静磁场中的原子核自旋时形成一定的微弱势能。
当一个频率也为ω的交变电磁场作用到自旋的原子核时，自旋轴被强制倾倒，并带有较强的势能；当交变电磁场消除后，原子核的自旋轴将向原先的方向进动，并释放其势能。
这种现象就是核磁共振现象（换言之，当电磁辐射的圆频率和外磁场满足拉莫尔公式时，原子核就对电磁辐射发生共振吸收），这一过程也称为弛豫过程，释放势能所产生的电压信号就是核磁共振信号．也被称为衰减信号（FID ）。
显然，核磁共振信号是一频率为ω的交变信号，其幅度随进动过程的减小而衰减。
图6-1表示几种原子核的共振频率与磁场强度的关系。
这些频率是在电磁波谱的频带之内，这样的频率大大低于 X 线的频率，甚至低于可见光的频率。
可见它是无能力破坏生物系统的分子的。
在实际情况下，由于所研究的对象都是由大量原子核组成的组合体，因此在转入讨论大量原子核在磁场中的集体行为时，有必要引人一个反映系统磁化程度的物理量来描述核系统的宏观特性及其运动规律。
这个物理量叫静磁化强度矢量，用 M 表示。
由大量原子核组成的系统，相当于一大堆小磁铁，在无外界磁场时，原子核磁矩μ的方向是随机的，系统的总磁矩矢量为（6-2）如果在系统的 Z 轴方向外加一个强静磁场B 。
，原子核磁矩受到外磁场的作用，在自身转动的同时又以 B 。
为轴进动，核磁矩取平行于 BO 的方向。
按照波尔兹曼分布，在平衡状态下，处于不同能级的原子核数目不相等，使得原子核磁矩不能完全互相抵消，从而有（6-3）此时可以说系统被磁化了，可见 M 是量度原子核系统被磁化程度的量，是表示单位体积中全部原子核磁矩的矢量和。
图6-1几种原子核的共振频率与磁场强度的关系系统的核是大量的，位相是随意的，所以位相的分布是均匀的。
图6-2 ( a）是把系统中所有相同进动位相的核的矢量和用一箭头表示，并平移到坐标的O点，由于核进动位相分布服从统计规律，所以其各向进动的核的矢量和用相同长短的箭头表示，这就构成上下两个圆锥，图中M＋表示处于低能级进动核数在 Bo方向的矢量和M-表示高能级核数在Bo反方向的矢量和，因低能级核数略多于高能级，所以 M + > M - , M + M-方向相反，所以系统出现平行于Bo的净磁化强度 Mo，用黑箭头表示，见图6-2 ( b）。
由于M +、M -的位相分布是均匀和对称的，它们在XY平面上的投影互相抵消，所以在垂直于Z轴方向上的分量，即横向分量Mxy就等于0，也就是说系统在平衡态时的核磁化强度矢量 M0就等于纵向分量Mz 。
图 6-2 核系统核磁矩矢量和设固定坐标系统XYZ的Z轴和旋转坐标系统 X 'Y 'Z'的 Z'轴重合， X ' Y' 绕 Z 轴旋转，当在 Z轴方向施加一个静磁场 Bo，同时又引人一个旋转电磁场，它的磁矢量B1 就在 X' 轴上，角速度矢量ω的方向沿着Bo相反的方向，即ω /γ与 Bo方向相反。
当 B1在 XYZ 坐标系统中以角速度ω旋转,X 'Y' Z' 坐标也以相同的角速度ω旋转，若旋转电磁场（图 6-3）的圆频率ω等于核系统磁化强度矢量 M 的进动频率ωo，即此时静磁场Bo与ω／y 完全相互抵消，只剩下在 X'轴上的磁场B1，又叫有效磁场。
（6-4）此时 X ' Y' Z' 坐标系统中的B1；就相当于是作用在 M 上的静磁场，所以 M 又绕着 B1场进动，其进动的角速度Ω=γB1（Ω为单位时间内 M 矢量在 X ' Y' Z'坐标系统中旋转的角度），即(6-5) 式中θ表示在 tp时间内 M 绕B1 转过的角度。
2图6-3 旋转磁场的运动由上可见，只要在Bo的垂直方向施加一旋转磁场B1 ，核磁化矢量M与静磁场 Bo方向的偏转角就要不断增大，见图6-4 ( a）。
增大的速度取决于B1与tp。
如果射频脉冲的持续时间和强度使M转动一个角度θ（θ角射频脉冲见图 6-4 ( b )）。
M 正好转到 XY 平面上，则称为司π/2脉冲，见图 6-5 ( b）。
图 6-4 θ角度的射频脉冲从 XYZ 坐标系统来看 M 的运动，这时M 以Ω的角速度绕石 B1进动的同时，又以ω的角速度绕Bo进动，其总的运动就呈现如图6-5 (a）的锥形转动，由 M的顶端划出一个球形的螺旋线，这是一个吸收能量的过程。
3图6-5 π/2射频脉冲二、弛像过程与自由感应衰减信号核系统在平衡状态时，其磁化强度矢量M在Bo方向的分量Mz=Mo，而在 XY平面上的横向分量Mxy=0。
如果在Bo垂直方向施加一激发脉冲， Mo就要偏离平衡位置一个角度，因而处于不平衡状态；此时Mz≠Mo 。
Mxy≠0，当激发脉冲停止作用后，M 并不立即停止转动，而是逐渐向平衡态恢复，最后回到平衡位置，这一恢复过程称为弛豫过程，这是一个释放能量的过程。
假设分量Mz,Mxy 向平衡位置恢复的速度与它们离开平衡位置的程度成正比，于是这两个分量的时间导数可写成(6-6)(6-7) 公式中的负号表示弛豫过程是磁化强度矢量变化的反过程。
解之得(6-8)(6-9)式中Mxy（ max ）为弛豫过程开始时横向磁化矢量城Mxy的最大值。
Tl 、T2是因不同的物质特性而异的时间常数。
它们也是磁共振成像的重要参数。
从式（ 6-8 ）和式（ 6-9 ）可知，恢复到平衡状态时Mz、Mxy 是同时进行的两个过程，两个特征量 T1、T2具有时间的量纲，称为弛豫时间。
由图6-6还可以看出，Mz、Mxy）的恢复服从指数规律。
1 ．弛豫时间在弛豫过程中，原子核的自旋不断地与周围环境（晶格）进行着热交换，以达到能量平衡。
这个弛豫时间称为自旋-晶格弛豫时间，即 T1。
因为这个过程是以磁化矢量在Z轴上的纵向分量逐渐恢复为标志的，所以又称为纵向弛豫时间。
45图6-6 M 的弛豫过程（a ）自旋-晶体弛豫（b ）自旋-自旋弛豫 T1弛豫时间与核磁共振成像系统所采用的发射和接收频率，即拉莫尔频率有关，而拉莫尔频率与静磁场有关，因而T1弛豫时间与成像系统静磁场Bo 的大小有关。
实验已证实组织中水的氢核在各种正常器官中或是正常组织与异常组织之间， T1都有很大的区别，都有一定的Tl 值范围。
在弛豫过程中，自旋的原子核系统内部也在不断地进行着热交换，以达到能量平衡。
这个弛豫时间称为自旋-自旋弛豫时间，即T2。
在这个过程中，系统本身的能量不变。
但由于原子核同时受外加静磁场 Bo 和附近核的磁矩影响，从而其进动频率稍有不同，且均匀地分布于 XY 平面上，矢量和等于零。
这一过程是以垂直 Z 轴上的磁化分量由大变小最终为零为标志的，所以称为横向弛豫时间。
由图 6-6（b ）可见，T2定义为水平磁化矢量Mxy 减少到其最大值（90度脉冲作用后的瞬时值）的37％时所需要的时间。
在理想的均匀磁场中，所有核的进动频率都应是相同的，并一致地以外磁场为轴进动。
但是由于磁场均匀性很难做得十分理想，加之组织内磁核产生的局部磁场都会对进动中的核产生影响，使各核磁矩以稍不同的频率进动。
这种共振频率的分散性导致各小磁矩具有不同的进动相位，从而引起水平磁化强度的衰减。
一般来说，T2不受施加到组织上的磁场强度的影响。
一般清况下，Bo 空间不均匀性造成的Mxy 减小更明显，因而实际所观察到的是T2，即(6-10)其中△ Bo 为 Bo 的偏差量。
可见 Mxy 在Bo 不均匀的情况下衰减得更快。
以上分析表明， Tl 和T2参数反映了’H 核与周围原子间的相互作用的程度大小，因而反映了物质的结构特性 ― ' H 核的分布和其周围的化学环境，这是磁共振成像揭示生物体生理、生化改变的物理基础。
2 ．自由感应衰减信号 F I D只要施加于受检体的射频脉冲 B1 ，存在时，核磁化矢量 M 围绕 B1 ；的进动角度 θ便继续增大， M 在义 XY 平面中将会产生一个分量Mxy ，当射频脉冲关断以后，由于核自旋之间和核自旋与晶格之间进行能量交换，产生纵向弛豫和横向弛豫，使核自旋从射频脉冲吸收的能量又放出来。
从宏观上看，M 继续围绕Bo 以ω=γBo 的频率进动，但它在 XY 平面上的投影 M xy 随时间越来越小，最后等于零，其运动轨迹见图6一7 。
当在 X 或 Y 轴方向设有一接收线圈，这个线圈可以是发送射频脉冲的同一线圈或单独的接收线圈，由于Mxy 在线圈轴线上转动，相当于线圈内磁场方向的变化，于是在线圈两端感应出一个很小的电动势。
这个电动势就是NMR 信号，叫自由感应衰减信号（ free induction decay signal ）。
6图6-7 π/2脉冲的FID 信号FID 信号的强度按指数规律衰减，其衰减快慢由 T1 、T2决定，同时还与所研究区域的核自旋密度ρ有关。
FID 信号是磁共振成像系统的信号源。
3. BIoch 方程和化学位移以上从核系统的 Larrnor 进动和弛豫过程说明了磁共振原理。
但是应该强调指出，磁化强度矢量 M 在RF 场作用下发生自旋翻转和弛豫是同时进行的两个过程。
只要 M 偏离Bo 场方向就有弛豫过程存在，在检测线圈中测得的磁矢量变化信号是该系统 MR 信号的宏观表现。
而且RF 场 B1一经开启，自旋翻转也就存在。
为了全面说明核磁共振和弛豫过程，下面给出Bloch 方程的数学表达式。
Bloch 方程的微分形式为(6-11)其中Mx 、My 、Mz 分别为磁化强度矢量M 在 X 、Y 、Z 轴上的投影。
方程组说明了处于静磁场Bo 中受到RF 激励的原子核系统具有的弛豫过程的规律。
Bo 场作用产生Larmor 进动，方程中的第二部分精确描述了这一特点。
RF 场作用使核系统产生共振吸收，同时产生弛豫过程。
式（ 6- 11 ）全面描述了核系统的状态。