第一章：总论(磁共振的成像原理)
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学影像技术，能够提供人体内部高分辨率的图像，并利用不同组织对磁场的响应来获取详细的解剖和功能信息。
本文将介绍磁共振成像的原理和应用。
一、基本原理磁共振成像技术基于核磁共振现象，通过对人体内核自旋的激发和检测，构建出图像。
核磁共振现象是指在外加静磁场和射频场的作用下，原子核自旋状态发生变化。
1.1 磁矩预cession原子核具有一个磁矩，当置于外加静磁场中时，磁矩会进入磁场方向的低能态，即平行于外加磁场。
在平时状态下，磁矩呈现随机分布；然而，当外加射频场作用于系统时，磁矩会被扰动，进入一个高能态。
1.2 回到基态外加射频场撤去后，磁矩会重新回到基态，并释放出能量。
基于这个原理，MRI可以测量出放松时间，进而揭示组织的特性。
二、基本步骤2.1 建立静磁场在MRI扫描过程中，首先需要建立一个强大且稳定的静磁场，通常使用超导磁体产生静磁场。
静磁场方向对应MRI图像的头脚方向。
2.2 射频脉冲激发通过放置射频线圈产生的射频脉冲，对患者体内原子核进行激发。
射频线圈能够产生一个变化的射频场，使核磁矩从基态激发到高能态。
2.3 信号接收当射频场停止后，核磁矩会回到基态，并释放出能量。
这种能量的释放会产生一个弱的电磁信号，由接收线圈感应并转化为电信号。
2.4 信号处理与图像重建经过放大和滤波等处理，电信号被转化为数字信号并进行处理。
最后，通过数学算法重建出高分辨率的MRI图像。
三、优点和应用3.1 优点3.1.1 非侵入性与传统的X射线成像相比，MRI无需使用任何放射线，对人体无害。
3.1.2 高对比度MRI图像能够提供不同组织之间的高分辨率对比度，对于疾病的早期诊断和定量评估有很大帮助。
3.1.3 多参数测量除了提供解剖结构信息外，MRI还可以提供多种参数的测量，如T1和T2弛豫时间、扩散张量成像等，这些参数可用于脑功能活动的研究和疾病的定量评估。
MRI检查与诊断技术
由于进动的存在，质子自旋产 平衡态时在Bo中的质子群 生的小磁场可以分解成两个部 分： MXY=0 1）方向恒定的纵向磁化分矢量 M0=MZ （沿主磁场方向） 2）以主磁场方向即Z轴为中心， 在XY平面旋转的横向磁化分矢 量 纵向磁化分矢量产生一个与主 磁场同向的宏观纵向磁化矢量 （MO）
二、磁共振现象
具有磁性原子核，处于静磁场中，施加射 频脉冲（RF），原子核吸收RF能量，产 生磁共振现象
三个基本条件： 磁性原子核 静磁场（外磁场） 射频脉冲（RF）
条件一：原子核自旋与磁矩
物质：由分子组成 分子：由原子组成 原子:由一个原子核和数目不等的电子组成 原子核:由数目不等的质子和中子组成，质 子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷
物质
分子
原子
原子核 电子
质子 中子
原子的结构
电子：负电荷
中子：无电荷
质子：正电荷
自旋：原子核固有物理属性，
带电质子以一定频率绕自身轴 高速旋转
通电的环形线圈周围都有 磁场存在。转动的质子也 相当于一个小磁体，周围 形成微小环形电流，具有 自身的南、北极及磁力， 质子自身具有磁性，在其 周围产生磁场，并具有自 身磁矩 磁矩：矢量，具有方向和大小，
脉冲线圈的分类 按作用分两类
激发并采集MRI信号（体线圈） 仅采集MRI信号，激发采用体线圈进行（绝大 多数表面线圈）
按与检查部位的关系分： 体线圈 表面线圈 第一代为线性极化表面线圈 第二代为圆形极化表面线圈 第三代为圆形极化相控阵线圈 第四代为一体化全景相控阵线圈
射频脉冲（RF）条件
进入主磁场后质子核磁状态
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种医学影像技术，通过利用原子核之间的相互作用和共振现象，产生高分辨率的内部结构图像。
本文将介绍MRI的原理和工作过程。
一、概述MRI是基于核磁共振现象的一种成像技术，通过在物体中引入强磁场和射频脉冲，观察磁共振响应而获得图像。
MRI具有无辐射、高分辨率、多平面观察等优点，被广泛应用于医学诊断和科学研究领域。
二、核磁共振现象核磁共振现象是指原子核在外加磁场中，吸收或发射能量的现象。
当被放置在磁场中的原子核与外加射频脉冲发生共振时，会吸收射频能量并发生能级跃迁。
这种能级跃迁的过程中，原子核会发出特定频率的电磁波，即磁共振信号。
利用这种信号，可以推测出原子核所在位置的信息。
三、磁场和射频波MRI的关键部分是强大的静态磁场和可控的射频脉冲。
静态磁场会对体内的原子核进行定向，使其呈现特定的能级分布。
射频脉冲则用于激发原子核发生能级跃迁，产生磁共振信号。
四、磁共振成像过程1. 准备阶段：患者进入机器前，需要清除金属物品，以免干扰磁场和射频波。
患者躺入机器中央，头部或身体部位需要进入磁共振扫描区域。
2. 信号激发：在静态磁场的作用下，使用射频脉冲激发体内的原子核，使其达到共振状态。
3. 信号接收：激发后的原子核会发出磁共振信号，感应线圈将这些信号捕获并转化为电信号。
4. 数据采集：电信号被传送到计算机中进行处理和分析。
计算机将信号转化为图像数据，并对其进行整合和重建，生成可视化的图像。
五、影像结果1. 结构图像：通过磁共振成像，我们可以获得人体内部的高分辨率结构图像。
这些图像可以用于检测和诊断疾病，如肿瘤、损伤和器官异常等。
2. 功能图像：除了结构图像，MRI还可以生成功能图像，用于研究人体组织的功能性变化。
例如，可以观察大脑在特定任务下的活动变化，探索神经系统的工作机制。
六、应用领域MRI在医学诊断中具有广泛的应用。
影像诊断学总论MRI成像原理和技术
影像诊断学总论MRI成像原理和技术MRI成像原理基于核磁共振作用。
核磁共振是一个物理现象，当处于静磁场中的核自旋与外加高频脉冲磁场相互作用时，会发生瞬时的能级跃迁。
当高频脉冲停止后，核自旋回到平衡状态，并释放出能量。
这些能量可以被检测到，并转化为图像。
MRI成像主要包括以下几个步骤：
1.静磁场：MRI仪器利用超导磁体产生一个均匀的静磁场。
患者被放置在静磁场中，使得人体内部的核自旋能够在磁场中定向排列。
2.梯度磁场：为了获取特定位置和方向的图像，MRI需要在静磁场中引入梯度磁场。
梯度磁场主要用来制造空间位置的差异，从而能够对身体的不同部位进行分辨。
3.高频脉冲磁场：通过外加高频脉冲磁场，磁共振现象可以被激发。
高频脉冲激发核自旋跃迁，使得核自旋从平衡状态偏离。
4.信号接收：在高频脉冲激发后，核自旋会释放能量，并产生信号。
这些信号通过接收线圈被探测到，并发送给计算机进行处理。
5.图像重建：通过对信号处理和数学算法，计算机将接收到的信号转化为图像。
图像根据核自旋回复到平衡状态所需的时间以及不同组织对信号的响应程度来确定。
MRI成像技术有多种，包括T1-weighted图像、T2-weighted图像、弥散加权成像（DWI）、磁共振血管造影（MRA）等。
这些不同的技术可以提供不同的图像对比度，有利于医生对疾病进行准确的诊断。
总结起来，MRI成像原理基于核磁共振现象，通过静磁场、梯度磁场和高频脉冲磁场来获取患者体内组织的信号，并转化为图像。
MRI成像技术对于医学诊断具有重要的意义，可以提供清晰的图像，帮助医生更准确地判断疾病的位置和性质。
磁共振成像原理课件
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磁场均匀性
为了获得高质量的图像， 磁体系统需要提供高均匀 性的磁场环境。
射频系统
发射器
射频系统中的发射器负责 产生射频脉冲，激发人体 内的氢原子核。
接收器
接收器负责接收来自人体 内的射频信号，并将其传 输给计算机系统进行处理 。
射频脉冲序列
射频脉冲序列是影响成像 质量的关键因素之一，不 同的脉冲序列对应不同的 成像效果和应用范围。
超高场强磁共振成像
总结词
超高场强磁共振成像技术能够进一步提高图像的分辨 率和信噪比，为医学影像诊断提供更加精准的信息。
详细描述
随着医学影像技术的不断发展，超高场强磁共振成像技 术逐渐成为研究的热点。与高场强磁共振成像技术相比 ，超高场强磁共振成像具有更高的分辨率和信噪比，能 够提供更加清晰、准确的影像信息。这使得医生能够更 加准确地判断疾病的性质、程度和范围，为医学影像诊 断提供更加精准的信息。未来，超高场强磁共振成像技 术有望在神经、心血管、肿瘤等多个领域发挥更大的作 用，推动医学影像技术的不断进步。
磁共振成像原理课件
目录
• 磁共振成像原理简介 • 磁共振成像系统组成 • 磁共振成像技术 • 磁共振成像应用 • 磁共振成像的未来发展
01
磁共振成像原理简介
磁共振成像的基本概念
磁共振成像是一种基于原子核 磁矩的生物医学影像技术。
它利用外加磁场和射频脉冲使 人体内的氢原子核发生共振， 并测量共振信号以重建图像。
磁共振成像的优点与限制
优点
高分辨率、高对比度、无创、无 辐射、多参数成像等。
限制
检查时间长、对金属植入物敏感 、对磁场稳定性要求高等。
02
磁共振成像系统组成
核磁共振成像原理
核磁共振成像原理核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的影像学技术，可以用于检测人体及其他生物体的内部结构和功能。
核磁共振成像的原理基于核磁共振现象，通过对核自旋的控制和检测，能够获得体内不同组织的详细信息。
核磁共振是指具有外部磁场时，原子核的自旋状态发生改变的现象。
在强磁场作用下，原子核的自旋呈现出两个能级，即平行和反平行两个状态。
这两个能级之间的转换需要吸收或放出能量，并在特定频率下发生共振。
强静态磁场通常由强大而稳定的大型电磁体产生，它在整个成像区域内产生均匀且稳定的静态磁场，使静态磁场方向沿Z轴。
梯度磁场是一个在空间上变化的磁场，用于定位信号的产生位置。
它通过改变磁场的方向和大小，能够对信号进行编码和定位。
射频场是通过发射线圈产生的，用于激发和接收信号。
发射线圈位于成像区域内，通过引入高频电场来扰动静态磁场，使原子核的自旋状态发生变化。
在成像过程中，首先给被检体加入静态磁场。
然后通过梯度磁场，对被检体进行空间编码，此时被检体各处的原子核将共振频率略有差异，使得它们能够被区分开来。
接下来通过向被检体施加射频场的脉冲，使部分原子核从低能级跃迁至高能级。
当脉冲结束后，原子核将从高能级回到低能级并释放能量。
此时，被检体周围的线圈能够感应到这些能量的释放，并将其转化为电信号。
通过对这些信号进行数字化处理和分析，可以重建出被检体内的图像。
MR图像能够提供组织的对比度和解剖学细节，使医生能够诊断和评估疾病。
核磁共振成像因其非侵入性、无辐射、造影剂安全等优点，广泛应用于医学诊断、生物医学研究等领域。
它可以检测到早期病变、评估组织功能、跟踪疾病进展，对于肿瘤，心血管疾病，神经系统疾病等的检测具有很高的准确性和可靠性。
总结起来，核磁共振成像原理是通过利用原子核自旋的特性，在外加静态磁场、梯度磁场和射频场的作用下，激发和接收原子核产生的能量，并通过数字化处理和分析，得到人体或其他生物体内部的详细结构和功能信息。
核磁共振 成像原理
核磁共振成像原理
核磁共振成像（MRI）是一种医学影像技术，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现象并进行成像。
核磁共振成像的原理主要涉及到以下几个方面：
1. 磁共振现象，在外加静磁场作用下，人体组织中的原子核会产生磁偶极矩，当施加射频脉冲时，原子核会吸收能量并进入激发态，随后释放能量回到基态。
这个过程中，原子核会发出特定频率的信号，即共振信号。
2. 空间编码，核磁共振成像利用梯度磁场对不同位置的原子核产生不同的共振频率，从而实现对空间位置的编码。
通过在不同方向施加梯度磁场，可以确定原子核共振信号的空间位置。
3. 信号检测，利用接收线圈来接收原子核产生的共振信号，并将信号转换成图像。
综合以上几点，核磁共振成像的原理可以简单概括为，利用外加静磁场和射频场使人体组织中的原子核产生共振现象，通过空间编码和信号检测实现对人体组织的成像。
这种成像技术能够提供高
对比度、高分辨率的解剖结构图像，对于诊断疾病和观察人体内部结构具有重要意义。
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具有重要意义。
那么，磁共振成像到底是如何工作的呢？要理解磁共振成像原理，首先得从原子的结构说起。
我们知道，原子由原子核和核外电子组成，而原子核又由质子和中子构成。
在磁共振成像中，我们主要关注的是氢原子核，也就是质子。
氢是人体内含量最多的元素之一，广泛存在于水和脂肪等组织中。
质子具有一种叫做自旋的特性，就好像一个小小的陀螺在不停地旋转。
由于自旋，质子会产生一个微小的磁场。
在人体处于自然状态时，这些质子的自旋方向是杂乱无章的，所以它们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。
这个外加磁场就像一个巨大的“指挥棒”，使得质子的自旋方向逐渐趋向于与外加磁场方向一致。
不过，并不是所有质子都能完全与外加磁场方向对齐，而是会形成两种不同的取向，一种与外加磁场方向相同，能量较低；另一种与外加磁场方向相反，能量较高。
处于低能态的质子数略多于高能态的质子数，从而产生了一个净磁化矢量。
接下来，我们需要向人体发射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，这就引发了所谓的磁共振现象。
当射频脉冲的能量足够时，处于低能态的质子会吸收能量，跃迁到高能态，使得净磁化矢量偏离原来的方向。
射频脉冲结束后，质子会逐渐释放所吸收的能量，并回到原来的低能态。
在这个过程中，它们产生的信号被接收线圈所检测到。
这个信号的强度和衰减速度与所检测组织的特性有关，比如组织中氢原子的浓度、分子的运动状态等。
不同的组织具有不同的氢原子浓度和分子结构，这就导致它们在磁共振成像中的信号表现不同。
例如，水和脂肪中的氢原子浓度较高，在图像中会呈现出较亮的信号；而骨骼等组织中的氢原子浓度较低，在图像中则表现为较暗的信号。
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。
第一章：总论(磁共振的成像原理)
梯度线圈，修改主磁场，产生梯度磁场。其磁场 强度虽只有主磁场的几百分之一。但梯度磁场为 人体MR信号提供了空间定位的三维编码的可能， 梯度场由X、Y、Z三个梯度磁场线圈组成，并有 驱动器以便在扫描过程中快速改变磁场的方向与 强度，迅速完成三维编码。 梯度场左右图像的空间分辨率
射频系统
射频发射器与MR信号接收器为射频系统，射频发 射器是为了产生临床检查目的不同的脉冲序列， 以激发人体内氢原子核产生MR信号。 射频发射器及射频线圈很象一个短波发射台及发 射天线，向人体发射脉冲，人体内氢原子核相当 一台收音机接收脉冲。脉冲停止发射后，人体氢 原子核变成一个短波发射台，而MR信号接受器则 成为一台收音机接收MR信号。 脉冲序列发射完全在计算机控制之下。
射频脉冲停止后的氢质子状态
弛豫：是指磁化矢量恢复到平衡态的过程。 有两种弛豫： T1弛豫和T2弛豫 T1弛豫：射频脉冲停止后，纵向磁化逐渐 恢复至平衡的过程（纵向矢量的增长）， 又称纵向弛豫，自旋-晶格弛豫。 T2弛豫：射频脉冲停止后，横向磁化矢量 逐渐衰减的过程，又称横向弛豫，氢核间 相互作用使相位失去一致性。
二、 MRI图像特点
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多参数灰阶成像 （ T1WI、T2WI 、PDWI） 多方位断层成像 （ T S C ） 流空效应 MRI对比增强效应 伪彩色的功能图象
1、多参数灰阶成像
同CT成像一样，MRI图像也是重建的灰阶成像。
CT图像，其灰度反映的是组织密度， 而MRI的图 像主要反映的是弛豫时间T1与T2的长短和质子密 度的差别。 每一种组织都具有特定的T1、T2值和质子密度。
磁共振成像原理简析
磁共振成像原理简析磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的医学成像技术，通过利用核磁共振现象来获得人体或其他物体的影像。
本文将简要分析磁共振成像的原理。
一、核磁共振现象核磁共振现象是基于原子核的物理性质而产生的。
原子核具有一个自旋，类似于地球的自转，其自旋状态可分为两种：自旋向上（顺时针旋转）和自旋向下（逆时针旋转）。
在没有外部磁场的情况下，自旋的向上和向下的数量大致相等，即存在一个平衡状态。
二、磁共振成像设备MRI设备主要由主磁场、梯度磁场和射频脉冲组成。
1. 主磁场：主磁场是MRI系统中最重要的部分，它由强大的电磁铁产生，能够对人体进行强烈的磁场作用。
主磁场的强度通常以特斯拉（Tesla，T）为单位，常见的主磁场强度为1.5T或3.0T。
2. 梯度磁场：梯度磁场是指在不同方向上磁场的强度不同，通过改变梯度磁场的强度和方向，可以定位和编码磁共振信号。
3. 射频脉冲：射频脉冲用于激发核磁共振信号，它是通过改变磁场的方向和强度来实现的。
三、成像过程1. 设置磁场：当患者躺入磁共振设备中时，首先需要设置主磁场。
主磁场的方向通常是从头到脚方向，使得患者的身体处于一个较强的磁场中。
2. 激发核磁共振信号：通过发送射频脉冲来激发患者体内的核磁共振信号。
射频脉冲的频率与磁场的强度有关，激发出的信号将在患者体内产生。
3. 接收信号：激发的核磁共振信号将被接收，接收信号的强度与不同组织中的水含量有关。
信号的接收是通过局部梯度磁场的变化来实现的。
4. 数据处理和成像：接收到的信号经过复杂的数据处理和计算，最终转化为图像。
医生可以根据所得图像来了解患者体内的结构、病变及异常。
四、磁共振成像的优缺点磁共振成像具有许多优点，如无辐射、对人体无损伤、能够清晰显示软组织等。
但同时也存在一些缺点，如设备昂贵、成像时间较长、对患者合作度要求较高等。
五、应用领域磁共振成像在医学领域有广泛的应用，可以用于诊断和评估多种疾病，如脑卒中、肿瘤、关节损伤等。
磁共振成像原理
磁共振成像原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，通过利用原子核磁共振现象，产生清晰的人体内部结构图像。
本文将介绍磁共振成像的原理及其在医学领域中的应用。
一、磁共振成像原理概述磁共振成像原理是基于原子核的磁共振现象，该现象主要表现在原子核具有自旋（Spin）和磁矩（Magnetic Moment）。
当原子核处于外加磁场中时，它们的自旋会朝向最低能级，产生一个宏观磁矩。
当外加的磁场不再作用时，原子核磁矩会根据其特定旋转频率在射频场的作用下发生共振。
二、磁共振成像过程1. 磁共振成像设备磁共振成像设备由主磁场、梯度磁场和射频场等部分组成。
主磁场是指静态磁场，它的方向对应于人体内的磁场方向，梯度磁场是为了获取不同位置信号的，而射频场则用于激发和探测信号。
2. 激发信号激发信号是指通过射频场作用于人体，导致原子核产生能量吸收，从而进入共振状态。
射频场的频率与原子核的共振频率非常接近，当它们在相同频率附近时，就会激发共振信号。
3. 探测信号在激发信号的作用下，原子核进入共振状态后，会释放出一部分能量。
这些能量通过射频场感应，转化为电信号传送到计算机中进行处理。
计算机将这些信号整理并还原成人体内部的结构图像。
三、磁共振成像的医学应用1. 诊断功能磁共振成像技术在医学领域有着广泛的应用。
它可以用于检测各种疾病，如脑部肿瘤、心脏病、骨关节疾病等，帮助医生确定病变的范围和性质。
相比其他成像技术，MRI对软组织的分辨率更高，能够提供更准确的诊断结果。
2. 研究作用除了临床医学应用外，磁共振成像技术在医学研究中也发挥着重要的作用。
通过对神经系统、心脑血管等重要器官进行研究，人们可以了解这些器官的结构与功能，进一步推动相关领域的科学发展。
3. 应用领域的拓展随着技术的不断发展，磁共振成像的应用领域也在不断拓展。
例如，磁共振成像技术已经开始用于研究人的情绪、记忆和认知功能等心理学领域。
磁共振成像原理及影响图像质量的因素
磁共振成像原理及影响图像质量的因素磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）是一种非侵入性的医学成像技术，广泛应用于临床诊断和研究领域。
MRI通过利用人体组织中的水分子和其它核自旋的磁共振现象，生成具有高空间分辨率的影像，从而提供对人体内部结构和功能的详细信息。
本文将详细介绍MRI的原理以及影响图像质量的因素。
磁共振成像原理：MRI原理基于核磁共振现象，该现象来源于处于静态磁场中的核自旋的磁矩与外加射频脉冲的相互作用。
具体而言，MRI使用一个强大的恒定磁场（通常为1.5或3.0特斯拉）将人体组织中的原子核置于一个有序的状态，这些原子核包括氢原子核（即质子）。
在此状态下，当短脉冲的高频射频能量被施加至人体时，它会激发原子核自旋的转动。
当射频能量停止时，被激发的原子核自旋会逐渐恢复到初始状态，同时释放出被称为自由感应衰减（Free Induction Decay，简称FID）的能量。
MRI利用检测这些FID信号并对其进行数学处理，从而在体内重建出高分辨率的图像。
为了使得FID信号能够提供足够的信息重建图像，人体组织中的核自旋必须具备一定的时间恢复特性。
这一特性由称为T1和T2的参数来描述，分别表示核自旋恢复到初始状态和旋转速度恒定的时间。
影响图像质量的因素：1. 磁场强度：磁场强度是MRI图像质量的关键因素之一。
较高的磁场强度能够提供更高的信噪比和更好的空间分辨率，从而增加图像的清晰度和细节。
2. 梯度线圈：梯度线圈用于在空间中产生不同的磁场强度，从而产生图像的空间编码。
梯度线圈的设计和性能决定了图像的空间分辨率和金属伪影。
3. 射频线圈：射频线圈用于产生和接收射频能量，对于图像的对比度和接收信号的强度至关重要。
4. 脉冲序列参数：不同的脉冲序列参数，如重复时间（TR）和回波时间（TE），能够对图像对比度和解剖结构的显示产生影响。
调整这些参数能够实现不同的成像目的，例如T1加权成像和T2加权成像。
磁共振成像技术工作原理
磁共振成像技术工作原理磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学影像检查技术，利用强磁场和无害的无线频率波，对人体内部的结构进行精确的显示和诊断。
本文将详细介绍磁共振成像技术的工作原理。
一、磁共振现象磁共振现象是指物体内部原子核在外加磁场作用下出现共振吸收和放射能量的现象。
在一个医学磁共振成像系统中，使用一个强磁场对人体或物体进行磁化处理，然后通过无线电频率场的激励和探测来获得图像。
二、磁场梯度为了能够精确地定位信号源，磁共振成像系统会在主磁场中加入磁场梯度。
磁场梯度是指在空间中磁场的变化率，可以通过改变磁体产生的磁场的强度和方向来实现。
通过设置合适的磁场梯度，可以定位不同位置的信号源。
三、脉冲序列脉冲序列是磁共振成像中的核心部分，通过恰当设计脉冲序列可以激发物体内原子核的共振信号，并使之能够被探测到。
常用的脉冲序列包括激发脉冲、梯度脉冲和回波脉冲。
1. 激发脉冲：激发脉冲是用于将物体中的磁化向特定方向转换的脉冲。
在激发脉冲的作用下，原子核从低能态跃迁到高能态，形成一个高能态核磁化强度。
2. 梯度脉冲：梯度脉冲是对磁场梯度进行调节的脉冲。
通过改变磁场梯度的强度和方向，可以实现空间上不同位置的信号源的定位。
3. 回波脉冲：回波脉冲用来测量物体中回波的信号。
当信号源被激发后，会发出一个回波信号，回波脉冲可以用于探测和接收这一信号。
四、图像重建图像重建是将获得的信号数据转换成可视化的图像的过程。
一般来说，图像重建可以分为频域重建和时域重建两种方法。
1. 频域重建：频域重建是将原始信号进行傅里叶变换，然后通过逆变换得到图像。
频域重建可以提供较高的图像质量，但计算复杂度较高。
2. 时域重建：时域重建是在时域上直接对原始信号进行处理，使用空间滤波和插值算法来进行图像重建。
时域重建速度快，适用于实时成像等应用。
在图像重建过程中，还需要对信号进行矫正、去噪和增强等处理，以提高图像的质量和清晰度。
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多参数成像
如图像主要反映的是组织间T1特征参数时，为T1 加权像（T1 weighted imaging, T1WI）；如主要反 映组织间T2特征参数时，为T2加权像（T2 weighted imaging, T2WI）；如主要反映组织间质 子密度的差别则为质子密度加权像（proton density weighted imaging, PdWI）。
Larmor equation. The Larmor equation allows us to determine the frequency of precession of a proton in a magnetic field
每秒的旋转次数为进 动频率,与外磁场强度 成正比,可由Larmor方 程式算出
正常
HIE
志愿者扣带回追 踪
视神经胶质瘤病白质束追踪 HIE患儿的视放射
胼胝体
上纵束 下纵束
皮质脊髓 束 矢状面 横断面 各神经束可随意标示为各种不同颜色
多神经束的神经束图
PWI 临床 应用
反映组织的微血管分布情况及血流灌注的状态
MRI检查技术内容
选择适当的脉冲序列和参数
成像技术包括：选择脉冲序列、增强扫描、 MR血管成像技术（ MRA）、MR电影成像 技术、 MR水成像技术、 MR功能成像技术 （fMRI）
接受射频脉冲:产生2种效益
MR现象而产生2种效应:纵向磁化减少和出现横向磁化. ---不稳态
T1、T2驰豫过程同时进行
T2弛豫
MR图像的形成
氢质子群的平时状态：不产生净磁矢量。 在外加磁场状态下：产生净磁矢量。 施加射频磁场使氢质子向XY平面偏转。 停止射频脉冲，氢质子释放能量，回到Z 轴平面，释放的电磁能转化为MR信号。 在梯度磁场辅助下MR信号形成MR图像。
氢核像小磁棒
氢原子核像一个具有自旋能力的小星球， 它带电荷，自旋进动必然产生磁矩，这种 小磁场颇似一个旋转的小磁棒。
质子进入强外磁场前后的排列状态
平时人体内的氢原子核处于无 规律的排列状态进动状态，其 磁矩与角动量互相抵消，整个 人体不显磁性。
在一个强外磁场中，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 在这种状态下，质子带正电荷， 它们像地球一样在不停地绕轴 旋转，并有自己的磁场
这样同一层面就有T1WI、T2WI和PdWI三种图像。 因此，MRI是多参数成像。
磁共振信号
在描述MRI图像的黑影与白影时，不论在那种加权像上， 都用信号的高低来表达: 高信号表达白影，中等信号表达灰影，低信号表达黑影。 混杂信号含两种以上信号。 也常用T1或T2的长短来描述: T1短、信号高，图像白；T1长、信号低、图像黑 T2短、信号低，图像黑；T2长、信号高、图像白 短T1和长T2表达白影，长T1和短T2表达黑影。
射频脉冲停止后的氢质子状态
弛豫：是指磁化矢量恢复到平衡态的过程。 有两种弛豫： T1弛豫和T2弛豫 T1弛豫：射频脉冲停止后，纵向磁化逐渐 恢复至平衡的过程（纵向矢量的增长）， 又称纵向弛豫，自旋-晶格弛豫。 T2弛豫：射频脉冲停止后，横向磁化矢量 逐渐衰减的过程，又称横向弛豫，氢核间 相互作用使相位失去一致性。
2003年诺贝尔医学和生理学奖
Lauterbur 和 Mansfierd （2003） 获诺贝尔奖
MRI的成像基本原理与设备
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磁共振完全不同于传统的X线和CT，它是 一种生物磁自旋成像技术， 氢原子核只有单一质子具有最强的磁矩氢 原子核中只有一个质子而不含中子，最不 稳定，最易受外加磁场的影响而发生核磁 共振现象 氢质子在人体内分布广，数量多氢原子是 人体内数量最多的物质（一个H2O分子里含 有两个氢原子） ，MRI均选用氢为靶原子
MR血管造影（MRA）
MRA:是利用血液的流动效应，使血管内腔 成像的技术。无创、不需造影剂，但显示 小血管不满意。 对比增强MRA:对胸腹部及四肢血管显示更 好。
MR电影成像技术
利用MRI快速成像序列对运动脏器实施快速 成像，产生一系列运动的不同时段的静态 图像，连续显示这些静态图像，即产生了 运动脏器的电影图像。
施加射频脉冲后的氢质子状态
通过射频线圈中的电流对人体组织施加特 定频率(Larmor频率的RF)交变磁场，诱发氢 质子产生核磁共振。 此时，净磁矢量就会偏离原来的方向（Z轴 方向）而产生横向磁化矢量，偏离Z轴的角 度称为翻转角。翻转角大小由RF大小决定. 同时这些质子同向进动，相位趋向一致。
2 多 方 位 成 像
3、流空效应
对一个层面施加900脉冲时，层面内已受到 激励的、快速流动的液体，在接收信号时， 已离开了受检层面，从而接收不到信号， 这一现象称之为流空现象。
血管的流空现象使血管腔不使用对比剂即 可显影，是MRI成像中的一个特点。流空的 血管腔呈黑影。
4、MRI对比增强效应
氢质子和主磁场
氢质子Hydrogen proton.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 主磁场Main magnetic field. A large electric current in loops of wire at superconducting temperatures will produce a very large magnetic field. N = north, S = south.
质子弛豫增强效应：顺磁性物质做为对比 剂可缩短周围质子的驰豫时间，来提高MRI 影像对比度。 钆（Gadolinium, Gd）是顺磁性物质，可用 作MRI的对比剂。
5 伪彩色的功能图象
利用不同的功能成像技术，可使正常组织 结构或病变组织以伪彩色的影像显示在解 剖影像的背景上。
DTI临床应用
MR坐标系
Coordinate system. For a typical 1.5-T cylindrical-bore imaging unit, the z axis (longitudinal direction) is often aligned with the main magnetic field; the plane perpendicular to this is called the transverse plane ] Z轴:纵坐标方向,与之垂直 的为横向平面
重新按外磁场方向排列并 继续进动，并产生剩余自 旋，净磁化矢量，整个人 体处于轻度磁化状态。 平行:处于低能级 反平行: :处于高能级
什么是T1图像、
T2图像?
进动(Precession)
这些质子的自旋轴围绕磁 力线作快速锥形运动,称为 进动.(同螺陀轨迹)
Larmor方程式
磁共振成像
Magnetic Resonance Imaging MRI
什么是磁共振成像?
概念：是利用人体中的氢原子核在磁 场中受到射频（RF）脉冲的激励而发 生核磁共振现象，产生磁共振信号， 经过信号采集和计算机处理而获得重 建断层图像的成像技术。
发展回顾
磁共振是一种物理现象，1946年美国的Block与Purcell报道 了这种现象并应用于波谱学 。 1973年 Lauterbur利用水模成功获得了氢质子二维的 MR图像（试管MRI图像）,使核磁共振不仅用于物理 学和化学。也应用于临床医学领域 1981年，取得了人体全身核磁共振的图像。使人们长期以 来，设想用无损伤的方法，既能取得活体器官和组织的详 细诊断图像，又能监测活体器官和组织中的化学成分和反 应的梦想终于得以实现。 为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称 为磁共振成象。(NMR==MR)
T1WI
T2WI
MRI设备
磁体：永久磁体、阻抗磁体、超导磁体
射频系统：包括射频发射器、信号接收 器两部分，用于产生不同的脉冲序列， 以激发体内氢原子核，产生MR信号。
梯度线圈：修改主磁体场，产生梯度场， 用于选择层面和信息的空间定位。 数据处理与图像显示：与CT设备相似。 辅助设备
梯度系统(线圈)
SE脉冲序列
图像质量高，用途广、可对病变敏感。缺点是扫 描时间相对较长。
反转恢复脉冲序列
脂肪抑制（STIR）
反转恢复脉冲序列
水抑制（FLAIR）
IR脉冲序列的主要优点是T1对比效果好， SNR高； 缺点是扫描时间长。
常规GRE脉冲序列
常规GRE脉冲序列扫描速度快，可用于屏 气腹部单层面快速扫描、动态增强扫描、 血管成像、关节病。
二、 MRI图像特点
1 2 3 4 5
多参数灰阶成像 （ T1WI、T2WI 、PDWI） 多方位断层成像 （ T S C ） 流空效应 MRI对比增强效应 伪彩色的功能图象
1、多参数灰阶成像
同CT成像一样，MRI图像也是重建的灰阶成像。
CT图像，其灰度反映的是组织密度， 而MRI的图 像主要反映的是弛豫时间T1与T2的长短和质子密 度的差别。 每一种组织都具有特定的T1、T2值和质子密度。
MR水成像技术
水成像 是利用重T2WI图像，突出水的信号 为特点的成像技术。常用 MRCP MRU MRM等
水成像
MI成像（fMRI)：可提供人脑部 的功能信息，包括扩散成像（DI）、灌注 成像（PI）和脑活动功能成像等。
fMRI的应用
MR波谱技术