简易磁共振成像原理-1
简述磁共振成像的原理
简述磁共振成像的原理磁共振成像（MRI）是一种利用核磁共振原理对人体进行成像的医学诊断技术。
它利用人体组织中的原子核在外加磁场和射频场的作用下产生共振吸收和发射信号，通过对这些信号的采集和处理，可以得到人体内部的高分辨率影像，从而帮助医生诊断疾病。
MRI的原理主要基于核磁共振现象。
在外加静磁场的作用下，人体组织中的原子核会产生磁矩，这些原子核的磁矩会在外加射频场的作用下发生共振吸收和发射。
具体来说，当人体置于强磁场中时，原子核的磁矩会朝向外加磁场的方向排列，这时给原子核加入一个垂直于外加磁场方向的射频脉冲，原子核的磁矩会发生偏转，当射频脉冲停止时，原子核的磁矩会重新恢复到外加磁场方向，这个过程中，原子核会发出一个共振信号。
通过探测和分析这些共振信号，就可以得到人体内部的影像信息。
MRI的成像过程主要包括以下几个步骤，首先是建立静磁场，这是MRI成像的基础，静磁场的强度和均匀性对成像质量有很大影响；其次是施加梯度磁场，通过施加不同方向的梯度磁场，可以得到不同位置的信号，从而形成图像；然后是施加射频脉冲，射频脉冲的频率和幅度可以影响成像的对比度和分辨率；最后是信号采集和图像重建，通过对采集到的信号进行处理和重建，得到最终的影像结果。
MRI成像具有很高的分辨率和对比度，可以清晰地显示人体组织的结构和病变情况，对于诊断肿瘤、脑血管疾病、骨骼疾病等疾病有很高的准确性。
与传统的X 射线、CT等成像技术相比，MRI不需要使用有害的射线，对人体没有辐射危害，因此被广泛应用于临床诊断。
总之，MRI成像是一种基于核磁共振原理的医学成像技术，通过对人体组织中原子核的共振信号进行采集和处理，可以得到高分辨率的影像，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
MRI成像技术的不断发展和完善，将为医学诊断和治疗带来更多的可能性和机遇。
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。
磁共振成像原理简化版1
纵向弛豫与横向弛豫: 同时进行
90 100 o 纵向磁化强度
横向磁化强度 0
时间
DXF DXF
信号的产生
T1 对比
磁化强度 难于被测量! 可以通过感应信号间接测量
100
90
o
0
时间
DXF DXF
信号的产生
不同加权图像的获得
DXF DXF
信号的产生
纵向弛豫与横向弛豫的关系
重复 时间
90 100
o
DXF DXF
相关物理概念
质子 自旋 核磁
纵向磁化
拉莫频率 射频脉冲 弛豫
进动
共振 激励 横向磁化
纵向弛豫 横向弛豫
信号的产生
原子核 atomic nucleus 原子
电子 负电荷
原子核 ＋ 质子
－ 质子 正电荷
中子 无电荷
氢原子
DXF DXF
信号的产生
自旋 spin
+
DXF DXF
电荷 + 旋转
进动 Precession
• 质子的自旋轴围绕磁力线作快速锥形的旋 转运动，叫做进动 （ Precession ）
B0
DXF DXF
信号的产生
进动
B0
Precession 进动 Larmor frequency 拉莫频率
DXF DXF
信号的产生
进动的频率
B0
f0 = x B0
f = frequency 频率 = constant of isotope 磁旋比 B = magnetic field 磁场强度
信号的产生
激励
净磁化强度矢量 与 90° 脉冲
Z B0
磁共振检查原理
磁共振检查原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种探测人体内部构造的无创影像技术，它基于核磁共振现象，可以获得关于身体各部位的详细信息。
MRI检查相比于X射线检查或CT扫描对人体无放射性损伤，更适用于儿童、孕妇或需要多次检查的病患。
MRI检查利用磁共振现象原理，即在外加高强度磁场的作用下，人体内的原子核（比如氢原子核）会自发地进行旋转运动。
外加弱的射频场可以使原子核状态发生变化，其状态变化的过程就是磁共振现象。
这种现象可以被检测并用来制作影像。
一、核磁共振现象原理核磁共振现象是指核磁矩在外部磁场的作用下，原子核会自发地进行旋转运动，并产生磁信号。
以氢原子核为例，其具有自旋1/2，可以看做一个小的磁偶极子，当放置在外部磁场中时，其自旋可以取两个状态：平行或反平行。
外部磁场会分裂为两个不同的能级，这就是磁共振现象。
二、MRI检查步骤MRI检查需要将人体部位放置在强大的磁场中，以进行成像。
具体步骤如下：1. 病人需要躺在一张称为MRI扫描床的平板上。
2. 检查前需将金属物品（比如手机、耳环、钥匙等）取下。
3. 病人被推入一个大型的圆柱状磁体中。
4. 磁体中提供一个高度均匀的磁场，始终保持磁体外的电子设备没有磁干扰。
5. 通过放置一台产生无线电波的设备，人体内的水分子便会受到一个射频场的作用，从而发出信号。
6. 接下来使用计算机来编织并个性化MRI的照片。
7. 检查完毕后，病患可以立即离开。
三、MRI的应用MRI检查可以对全身各个部分进行检查，对神经系统、脑、心脏、颈部、腹部、肝脏、胸部、骨骼等疾病进行诊断与治疗。
它是介入手术、治疗哪怕最复杂严重的疾病、感染、并可检查肿瘤转移以及各种动态变化等。
MRI应用领域如下：1. 脑部成像：可检测出脑部结构和功能异常，包括脑卒中、肿瘤、炎症、几乎所有的神经疾病。
2. 心脏成像：可检测心肌缺血、肌炎、心肌病等心脏疾病。
3. 骨科成像：可用于检查骨骼系统的骨骼肌肉病变、结构异常、骨肉瘤，以及各种关节疾病。
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(MRI)成像原理
横向弛豫
七、横向弛豫
横向弛豫
七、横向弛豫 由于受磁场不均匀的影响，实际上90°射频脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量将呈指数式
的快速衰减，我们把宏观横向磁化矢量的这种衰减称为自由感应衰减也称T2※弛豫。 利用180°聚焦脉冲可以剔除主磁场不均匀造成的宏观横向磁化矢量衰减，组织由于质
子群周围磁场微环境随机波动造成的宏观横向磁化矢量的衰减才是真正的横向弛豫，即T2弛 豫。T2弛豫的能量传递发生于质子群内部，即质子与质子之间，因此T2弛豫也称自旋一自 旋弛豫（spin-spin弛豫）。
横向弛豫
七、横向弛豫 90°脉冲关闭后，组织中的宏观横向磁化矢量将逐渐减小，最后将衰减到零。90°脉冲
使组织中原来相位不一致的质子群处于同相位进动，质子小磁场的横向磁化分矢量相互叠加， 从而产生旋转的宏观横向磁化矢量。
90°脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量衰减的原因与之相反，同相位进动的质子群逐渐失 去了相位的一致，其横向磁化分矢量的叠加作用逐渐减弱，因此宏观横向磁化矢量逐渐减小 直至完全衰减。
子核中的质子数是相同的，所不同的是中子数，这种同一元素的不同原子 核被称为同位素，如元素氢的同位素就有H（氢核）、H（氘核）和H（氚 核），一般标为1H（氢核）、H（氘核）和3H（氚核）即可。
物质基础
一、物质基础：自旋和核磁共振 原子核具有一定大小和质量，可以视作一个球体，所有磁性原子核都有一个特性，就
弛豫
六、核磁弛豫
A.在激发前平衡状态下，组织中只有宏观纵向磁化矢量（向上空白 粗箭）； B.90°脉冲激发后即刻，组织中宏观纵向磁化矢量消失，产生一 个旋转（带箭头圆圈）的宏观横向磁化矢量（水平空白粗箭）； C.等待一段时间后，组织中的宏观横向磁化矢量有所缩小，宏观纵 向磁化矢量有所恢复； D.再等待一段时间后，组织中的宏观横向磁化矢量进一步缩小，宏 观纵向磁化矢量恢复更多； E.再过一段时间，组织中的宏观横向磁化矢量已经完全衰减，而宏 观纵向磁化矢量进一步恢复； F.到最后，组织中的宏观纵向磁化矢量已经完全恢复到平衡状态。
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）是一种通过利用核磁共振现象来获得人体组织图像的医学检查技术。
它可以提供高分辨率、无创伤的全身解剖图像，对病理性变化早期的发现和定量分析具有重要意义。
那么，磁共振成像设备是如何工作的呢？下面将详细介绍MRI设备的工作原理。
首先，磁共振成像设备包括主磁场系统、梯度磁场系统和射频系统。
主磁场系统是整个设备的核心，产生一个极强的定向磁场，通常为1到3特斯拉。
这个磁场可以将人体内的核磁共振信号分离出来。
在主磁场的作用下，人体内的水分子和其他核自旋（比如氢原子核）会产生一个差异很小的能级分裂。
然后，梯度磁场系统起到定位的作用，通过改变磁场的强度和方向，可以选择性地激发和感应特定区域的核磁共振信号。
接下来，利用射频系统，通过传送一系列射频脉冲激发患者体内的核自旋。
这些射频脉冲将导致核自旋从基态向激发态跃迁，并在脉冲结束后，核自旋会回到基态并释放出能量。
这些释放的能量即为核磁共振信号。
为了获得高质量的MRI图像，必须对核磁共振信号进行针对性的频率分析和空间编码。
频率分析是指将复杂的核磁共振信号转换为频率分量，以获得不同的核磁共振频率信息。
而空间编码则是指通过改变梯度磁场的强度和方向，对核磁共振信号在空间上进行编码。
最后，通过一系列计算和图像重建算法，将获得的核磁共振信号转换为高质量的图像。
这些算法包括傅里叶变换、滤波、插值和二维重建等步骤，以达到优化图像质量的目的。
综上所述，磁共振成像设备的工作原理主要包括主磁场系统、梯度磁场系统和射频系统的协同作用。
通过产生一个高强度的定向磁场、改变梯度磁场的强度和方向、利用射频脉冲激发和感应核磁共振信号，并通过频率分析和空间编码，最终获得高质量的MRI图像。
这种非侵入性的成像技术在临床上的广泛应用将进一步提高医学诊断的精确性和准确性。
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种通过核磁共振现象来获得人体组织图像的非侵入性检查技术。
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。
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。
磁共振成像原理及结构
(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 。
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称 MRI）是一种先进的医学成像技术，它能够为医生提供人体内部结构的详细图像，对于疾病的诊断和治疗起着至关重要的作用。
那么，磁共振成像到底是如何工作的呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱。
要理解磁共振成像的原理，首先得了解一些基本的物理概念。
我们都知道，原子是由原子核和核外电子组成的，而原子核又由质子和中子构成。
在磁共振成像中，我们关注的是氢原子核，也就是质子。
质子具有一种特性，叫做自旋。
就好像一个小陀螺在不停地旋转一样，质子的自旋会产生一个微小的磁场。
在人体中，大量的氢质子存在于水和脂肪等组织中。
通常情况下，这些质子的自旋方向是杂乱无章的，它们所产生的磁场相互抵消，总体上没有明显的磁性表现。
但是，当我们把人体置于一个强大的外加磁场中时，情况就发生了变化。
这个外加磁场就像是一个指挥家，让原本混乱的质子们开始有规律地排列。
一部分质子的自旋方向与外加磁场方向相同，处于低能态；另一部分质子的自旋方向与外加磁场方向相反，处于高能态。
处于低能态的质子数略多于处于高能态的质子数，从而产生了一个与外加磁场方向相同的净磁化矢量。
接下来，我们要给这些质子施加一个特定频率的射频脉冲。
这个射频脉冲的频率与质子在外加磁场中的进动频率相同，就会发生共振现象。
所谓共振，简单来说就是质子吸收了射频脉冲的能量，从低能态跃迁到高能态。
这使得净磁化矢量偏离了外加磁场的方向。
当射频脉冲停止后，质子们会逐渐释放所吸收的能量，重新回到原来的低能态，并与外加磁场方向重新对齐。
这个过程中，它们会向外发射电磁波信号，这就是我们用来成像的基础。
然而，不同组织中的氢质子恢复到平衡状态的速度是不一样的。
水和脂肪中的氢质子恢复速度就有所不同，这种差异被称为弛豫时间。
弛豫时间分为两种，一种是纵向弛豫时间，也称为 T1 弛豫时间；另一种是横向弛豫时间，称为 T2 弛豫时间。
T1 弛豫时间主要反映了质子与周围环境进行能量交换的速度。
磁共振的成像原理
磁共振的成像原理
磁共振成像是一种医学影像技术，通过磁共振现象来获取人体内部组织结构的信息。
具体来说，磁共振成像利用了核磁共振现象中的原子核自旋共振特性。
磁共振成像的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 磁场生成：首先，磁共振成像系统会在患者身体周围产生一个强大的静态磁场，通常为1.5到3特斯拉的强磁场。
这个磁
场可以通过永久磁铁或电磁磁铁来产生。
2. 核磁共振激发：在强磁场产生后，通过调节脉冲序列和参数，磁共振成像系统会向患者的身体部位发送一系列特定频率和时间长度的无线电波脉冲。
这些脉冲会被患者体内的原子核（如氢核）吸收和重新放射。
3. 信号检测：放射回波信号会被磁共振成像系统中的射频线圈接收。
射频线圈位于患者身体周围，能够捕捉到从患者体内放射出来的信号。
4. 信号处理与重构：接收到的信号会被转换成数字信号，并通过计算机进行处理和重构。
计算机会对信号进行分析，并生成一个人体内部结构的三维图像，供医生进行诊断。
通过磁共振成像，医生可以观察到人体内部不同组织的详细结构，如脑部、内脏器官和骨骼等。
与传统X射线成像相比，
磁共振成像不会使用任何放射性物质，因此对患者相对较安全。
此外，磁共振成像还可以提供更高的对比度，使医生更容易检测和诊断疾病。
磁共振成像原理
磁共振成像原理关键信息项：1、磁共振成像的定义和基本原理2、磁场强度和梯度3、射频脉冲的作用和参数4、弛豫时间的概念和类型5、图像重建的方法和算法6、磁共振成像的优势和局限性7、设备的维护和校准要求8、安全注意事项和防护措施11 磁共振成像的定义和基本原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用原子核在磁场中与射频脉冲相互作用产生的信号来重建人体内部结构图像的医学成像技术。
其基本原理基于原子核的自旋特性。
人体内大量存在的氢原子核（质子）具有自旋现象，在外加磁场中会产生进动。
111 原子核的自旋和磁场当人体处于强磁场中时，氢原子核的自旋轴会沿着磁场方向排列。
磁场强度越大，自旋轴的排列越整齐。
112 进动频率原子核的进动频率与磁场强度成正比，通过施加特定频率的射频脉冲，可以激发原子核的共振现象。
12 磁场强度和梯度磁场强度是磁共振成像的重要参数，通常使用特斯拉（T）作为单位。
较高的磁场强度可以提高图像的分辨率和对比度，但也会带来一些技术和安全上的挑战。
121 磁场梯度为了实现空间定位，需要在磁场中引入梯度。
梯度磁场可以使不同位置的原子核具有不同的进动频率，从而通过频率编码和相位编码来确定位置信息。
13 射频脉冲的作用和参数射频脉冲用于激发原子核的共振，其参数包括脉冲的强度、持续时间和频率等。
131 激发与共振适当的射频脉冲可以使原子核从低能态跃迁到高能态，产生磁共振信号。
132 脉冲序列不同的射频脉冲组合和时间间隔形成了各种脉冲序列，如自旋回波序列、梯度回波序列等，以满足不同的成像需求。
14 弛豫时间的概念和类型弛豫时间是指原子核在激发后恢复到平衡状态的过程所需要的时间，包括纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）。
141 T1 弛豫纵向弛豫是指原子核的纵向磁化矢量恢复到初始值的过程，T1 弛豫时间与组织的特性有关。
142 T2 弛豫横向弛豫是指原子核的横向磁化矢量逐渐衰减的过程，T2 弛豫时间也反映了组织的特性。
磁共振成像原理简单概括
磁共振成像原理简单概括
嘿，你知道磁共振成像不？这玩意儿原理说起来还挺神奇呢！就好像是给身体内部来一场奇妙的探险。
咱先打个比方哈，身体就像是一个神秘的大城堡，里面有各种房间和通道。
磁共振成像呢，就像是一个超级厉害的探险家，它要去探索这个城堡的每一个角落。
那它咋探索呢？其实就是利用磁场和无线电波。
想象一下，磁场就像是一个大磁铁，把身体里的氢原子都吸引过来。
这些氢原子就像是一群小不点，在磁场的作用下排好队。
然后呢，再用无线电波去轻轻敲一下这些小不点，它们就会发出信号。
磁共振成像的机器就像一个超级灵敏的耳朵，能听到这些信号。
通过分析这些信号，医生就能看到身体内部的情况啦。
是不是很神奇？这就好比是在黑暗中点亮了一盏明灯，让我们能看清身体这个神秘城堡里的一切。
磁共振成像可不是什么魔法哦，它是有科学依据的。
而且它很安全，不会像X 光那样有辐射。
所以啊，下次当你听到磁共振成像这个词的时候，就想象一下那个超级厉害的探险家在身体城堡里探险的场景吧。
它能帮助医生更好地了解你的身体状况，让你更健康呢！。
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）是一种利用核磁共振现象对人体进行断层成像的无创检查技术。
其原理主要基于核磁共振现象的发现和应用，通过对患者体内原子核的信号进行扫描和分析，得到人体组织的结构和功能信息。
核磁共振现象最早由荷兰物理学家鲍尔发现于1946年，随后被应用于医学诊断。
核磁共振现象是指当原子核处于外磁场作用下，会吸收和发射特定频率的电磁辐射。
该频率与原子核所处的磁场强度和类型有关，各种原子核都有其特定的共振频率。
MRI仪器主要由磁场系统、梯度线圈和射频系统组成。
磁场系统产生一个强大的恒定磁场，常用的是强度为1.5或3.0特斯拉的超导磁体。
梯度线圈产生可控的磁场梯度，用于定位和空间编码。
射频系统产生特定频率的脉冲信号，用于激发和接收原子核的信号。
MRI扫描过程分为激发和接收两个阶段。
激发阶段通过向患者体内施加一个特定频率的射频脉冲，使原子核由原来的热平衡状态转变为激发态。
在接收阶段，原子核返回到平衡态时，会放射出特定频率的电磁信号。
接收到的信号经过放大和数字化处理后，可以得到图像，并根据信号的强度和时序信息，重建出人体组织的空间分布。
MRI图像是通过测量不同位置上的原子核信号强度来获取的，不同组织的信号强度受到多种因素的影响，包括组织的丰度、T1和T2弛豫时间等。
T1弛豫时间是指原子核由激发态返回到平衡态所需的时间，与组织的信号强度呈正相关。
T2弛豫时间是指原子核信号衰减到初始强度的时间，与组织的信号强度呈负相关。
通过对不同T1和T2弛豫时间的成像，可以获得不同对比度的图像。
例如，T1加权图像可以显示脂肪和液体组织的高信号强度，而T2加权图像可以显示液体组织和水分质量的高信号强度。
这些不同对比度的图像可以提供医生诊断疾病和评估治疗效果所需的信息。
由于MRI技术没有使用任何放射性物质和离子辐射，因此相较于传统的X射线和CT扫描，MRI对人体没有明显的伤害。
磁共振的基本原理
磁共振的基本原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的医学影像技术，它通过利用核磁共振现象来获取人体内部组织的高分辨率影像。
磁共振成像的原理是基于核磁共振现象，核磁共振是指原子核在特定外加磁场和射频脉冲作用下发生共振现象的过程，这种现象是由原子核的自旋引起的。
核磁共振现象的基本原理是原子核围绕自身的轴线旋转，此旋转称为自旋。
原子核带正电荷，因此具有磁矩，这使得原子核在外加磁场中具有一个旋转磁矩。
在没有外磁场的情况下，原子核的旋转方向是随机的，但是当外加一个静磁场时，原子核的旋转将在静磁场的磁感应线方向附近产生一个特定的角动量，自旋基数状态将在漂移的过程中产生相干现象。
当外加一个射频脉冲时，原子核将吸收能量并从低能级跃迁到高能级，这个过程叫做共振吸收，原子核在高能级停留的时间很短，不到微秒级别，然后原子核会放出吸收的能量，回到低能级状态。
在原子核从高能级回到低能级的过程中，会发出一个特定频率的信号，这个信号被称为核磁共振信号。
通过测量核磁共振信号的幅度和相位，就可以得到原子核在外加磁场下的性质和环境，从而获取到影像信息。
磁共振成像的基本原理是利用原子核的核磁共振现象来获取组织的信息，不同种类的原子核在外加不同频率的射频脉冲下会产生不同的信号，这样就可以对不同组织进行区分。
而磁共振成像的优势在于其对软组织有很好的分辨能力，可以提供清晰的组织结构和病变信息，对于脑部、胸部、腹部和骨骼等部位的疾病诊断有着独特的优势。
除了在医学影像领域应用广泛以外，磁共振技术还被广泛应用在其他领域，如材料科学、生物化学、地球科学等领域。
磁共振技术的发展将为人类带来更多的利益与帮助。
第二篇示例：磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种通过利用人体自身核磁共振信号来获取影像信息的高端医学影像检查技术。
简易磁共振成像原理
方向发生偏转。偏转的角度与射频脉冲的能量有 关，能量越大，偏转角度越大。
氢原子核在不同场强中的共振频率
静磁场强度（T） 0.15 0.2 0.3 0.5 0.6 1.0 1.5 2.0 3.0
共振频率（MHz） 6.4 8.5 12.8 21.3 25.5 42.6 63.9 85.3 127.8
核磁共振
person in magnetic field
RF Transceiver
RF Pulse
after transmitting RF
person in magnetic field
RF Transceiver
MR Signal
磁共振成像原理
一、概论 二、核磁共振原理 三、弛豫 四、磁共振信号 五、图像的重建
K空间和图像域关系
FFT
K-空间对图像的影响
K--空间特点：远离中心线的上下方为高空间频率，其决 定图像的空间分辨率；在中心线的低空间频率则决定图 像的对比度。 K空间中心部 K空间边缘部
决定图像的分辨率和细节！ 决定图像的对比和总体质量！
自由感应衰减信号FID
90°RF脉冲之后，核自旋开始自由进动和弛豫， 这时产生的共振信号叫自由感应衰减（Free Induction Decay）信号，简称FID信号
自旋回波信号
在90°RF脉冲之后，经τ时间后再加180°脉冲， 再经过τ时间会出现一个回波信号，称为自旋回 波信号。
回波形状：两个FID信号背对背对接起来。 t=0到t=τ，为散相运动，My衰减； t=τ到t=2τ，聚相运动； 在t=2τ时刻，达到相位完全相干，形成回波峰值 T>2τ之后，又是散相。
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质子带 正电荷, 它们象 地球一 样在不 停地绕 轴旋转, 并有自 已的磁 场
原子核 1H
Proton
Electron
质子具有自旋性， 所以质子的电荷 也在运动。运动 的电荷为电流， 并能产生磁场。 因此质子有自己 的磁场，可以把 它看作一个小磁 棒
当我们把质子放入外磁 场时， 质子会发生什么变化 呢？
核在磁场中
B
我们会看到质子并 不是静止地平行或 反平行于磁力线， 而是以某种形式在 运动着， 这种形 式的运动称为进动
什么形式的运动是进动？ 设想一个旋转着的陀螺， 当您碰它 时，它开始摆动，但并不倒下。在 这个进动过程中，旋转轴的顶端环 绕形成一个锥形
• 我们有必要精确地计算这一频率，可通过 Larmor 方程完成： • ω0= γB0 • ω0为进动频率（单位为Hz 或MHz） • B0 为外磁场强度（单位为Tesla，T） • γ 为旋磁比（gyro-magnetic ratio） • 此方程表明，随场强的增加，进动频率亦 增高，其关系由旋磁比γ 所决定。不同物质 的旋磁比不同。
核磁共振现象。1946年，美国哈佛大学的Purcell
和斯坦福大学的布洛克Bloch各自独立发现核磁共 振现象，并将这一发现用于生物实验，在物理、化 学方面做出很大贡献，1952年获诺贝尔物理奖。
• 1971年Damadian 发现肿瘤组织的MR信号有
所不同，1972年uterbur 用充水试管
复习时间
---质子带正电荷，这一电荷在不停地运动，因为质 子具有自旋性。这一运动的电荷即为电流，电流 产生磁场。所以每一个质子都有一个小磁场，可 把质子看作一个小磁棒。 --- 当把病人放入MR 磁体时， 作为小磁棒的质子以 两种形式沿外磁场方向排列：平行或反平行，需 能少的状态占优势。 ---质子沿磁场的磁力线进动，好像一个旋转着的陀 螺沿地球的磁力线进动一样。 用Larmor 方程能 计算出进动频率，它在强磁场中较高。为什么进 动频率是重要的？ ---对于MRI，还必须了解共振。
• Damadian • 1969，提出MR scanner 的设想； • 1971，“tumor detecting • by MR”,T1,T2 • 1977，第一台MRI， • 1978，Fonar 公司 • 1980，上市
Raymond Damadቤተ መጻሕፍቲ ባይዱan
The Shameful Wrong that must be righted
在下列几个方面不如CT
• 空间分辨率较差。
• 价格十分昂贵。
• 对体内金属起搏器、金属异物易产
生“导弹效应”，属检查禁忌。
MRI-T1
MRI-T2
MRI检查步骤可以简单描述为
---把病入放入磁体内 ---发射无线电波 ---关掉无线电波 --- 病人发出一个信号，该信号被 接收并用作图像重建。
核磁共振的物理基础
当我们把病人放入MR 机内，会发生什么呢？ 我们知道，原子包括一个核与一个壳，壳由电 子组成。核内有带正电荷的质子。这些质子类似小 行星，像地球一样不停地转动或围绕着一个轴作自 旋运动（图1），或像人们所说的，质子具有自旋 性。正电荷附着于质子，在自然状态下，与质子一 起旋转。那么，运动的电荷是什么? 是电流。
正常情况下， 质子处于杂乱无 章的排列状态。 当把它们放入一 个强外磁场中， 就会发生改变。 它们仅在平行或 反平行于外磁场 两个方向上排列. 但两种排列方式 处于不同的能级 水平
在自然状态下，质子倾向于需 能少的排列方式。因此，有较多的 质子处在低能级状态，平行于外磁 场当有两种可能的排列状态时，耗 能少的、处于低能态的排列状态占 优势 。
目前MR检查的最新进展主要体现在功能性检
测，如多层显示的脑功能性成像；实时显示
或3D重建的功能显像等；MR心肌灌注成像可 显示心肌的血供情况，采用 K-空间螺旋采集 技术的MRA可获得很好的冠状动脉显示，并
可行影像的3D重建和2D－3D显示的随机切换。
与CT相比，磁共振成像有以下优点
• 没有电离辐射，对机体无甚不良影响, • 可以直接作出横断面矢状面和各种斜面 图 • 没有CT图像中那些伪影。 • 比CT有更高的软组织分辨率。 • 不需注射造影剂可使心腔和血管腔显影。
第一台MRI装置
1977
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世界上第一张 MRI 图象
MRI 的组成
我国MRI的发展
• • • • 1）安科公司； 2）威达-上海交大； 3）麦迪特？Siemens 4）东大阿尔派成像中心
MRI的优点
1)无创伤, 2) 无机械运动，任意截面成像； 3)多个参数成像：T1、T2,质子密度 像、分子扩散像...
多参数成像
T1 Contrast TE = 14 ms TR = 400 ms
T2 Contrast TE = 100 ms TR = 1500 ms
Proton Density TE = 14 ms TR = 1500 ms
MRA核磁血管造影
fMRI功能成像
小 结
核磁共振成像（Nuclear magnetic resonance imaging，NMRI）现称为磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI）的物理学基础都是基于
几种典型的MRI
开放式MRI
1952 Nobel Prize for Physics
Felix Bloch 1905-1983 Stanford University
Edward Mills Purcell 1912-1997
MIT
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
Lauterbur, 1929
Mansfied 1933
Paul C. Lauterbur – Prize Award Photo
Sir Peter Mansfield – Prize Award Photo
10/6,2003
The Shameful Wrong that must be righted
课时目标
MRI发展的背景、历史和现状 MRI的优点、作用 MRI的成像过程 磁共振的物理基础
核磁共振成像
Nuclear Magnetic Resonance Imaging NMRI & MRI & NMR CT
核Nuclear 磁Magnetic 共振Resonance 成像Imaging
获得一幅MR图像，1978年又与其他学者一起
做出第一幅人体组织器官的MR图像。随后
MR技术飞速发展，继而广泛用于临床。美国
科学家保罗· 劳特布尔Paul Lauterbur和英国
科学家彼得· 曼斯菲尔德Peter Mansfield，因
他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就
而获得2003年诺贝尔生理学或医学奖。
谢谢