影像物理磁共振成像(MRI)的原理
磁共振成像的物理基础
磁共振成像的物理基础
磁共振成像（MRI）的物理基础是核磁共振现象。
核磁共振是指原子核在外磁场作用下，发生能级跃迁，吸收能量后重新发射出电磁波的过程。
MRI利用了氢原子核（H）在外磁场中的自旋和轨道运动所产生的磁矩。
氢原子核的磁矩在外磁场中会发生取向和排列，当外磁场的强度和方向发生变化时，氢原子核的磁矩也会发生旋转，产生磁化强度。
当外磁场消失时，氢原子核的磁化强度会逐渐减弱，直到恢复到原来的状态。
MRI通过在人体内部放置强磁场和射频脉冲，激发人体内的氢原子核，使其吸收能量，然后再通过射频脉冲的反向信号检测氢原子核的位置和数量，进而生成人体内部的图像。
MRI成像的分辨率高，可以检测出人体内部的微小结构和异常情况，广泛应用于医学诊断和研究领域。
医学影像物理学
医学影像物理学一、医学影像物理学的介绍医学影像物理学是指应用物理学原理和技术，以影像为手段，对人体进行客观、定量和无创的检查、诊断和治疗的一门学科。
它是一门以物理学为基础，以医学为应用的交叉学科，也是现代医学影像学的重要组成部分。
医学影像物理学的任务就是把医学影像学的观察对象转换为数字信号或图像，以便于医生做出客观、准确的判断和决策。
医学影像物理学主要研究人体内部结构、组织与功能，不断完善各种影像检查技术，提高影像质量，为医生提供更好的影像诊断工具。
目前，世界上常用的医学影像学检查技术包括X线摄影、CT（计算机断层扫描）、磁共振成像（MRI）、超声波造影（超声）等。
二、医学影像物理学的常用技术1. X线摄影X线摄影是一种易于操作、快速、且高分辨率的成像技术。
通过将高能量X射线通过人体，记录它们在人体内不同组织及器官中的吸收情况，重建出一个虚拟的三维图像。
在诊断骨折、肺炎、消化道疾病等方面具有很高的准确性。
但是，由于其利用的是X射线，对人体有一定的辐射危害，应注意控制辐射剂量。
2. CT（计算机断层扫描）CT是指出自同一视线角度，对人体进行多层次的、高速连续扫描，通过计算机处理得到的图像。
CT扫描的分辨率优于X线摄影，能够显示不同密度的组织和器官，非常适用于诊断肿瘤、癌变、血管疾病等。
但是，由于其辐射剂量较大，因此在进行CT检查时应该注意控制辐射剂量。
3. 磁共振成像（MRI）MRI是利用核磁共振的原理形成影像的一种技术。
这种技术在医学影像学中被广泛应用于各种疾病的诊断，如神经科疾病、肌肉骨骼疾病和癌症等。
MRI成像具有高信噪比、较好的空间分辨率和灵敏度。
但是，由于这个技术产生较强的磁场，不能用于人体内有金属植入物的病人。
4. 超声波造影（超声）超声波造影是利用超声波对人体内部组织和器官进行诊断的一种技术。
超声波造影技术的优点在于非常安全、无辐射、动态观察、操作方便、成本低等。
它被广泛应用于妇产科、心血管科、泌尿系统科等国内外医疗领域。
带你深入了解影像类型：CR、DR、CT、MRI、NM、DSA
带你深入了解影像类型：CR、DR、CT、MRI、NM、DSA小易导读：不论是放射科医生，还是操作技师，亦或其他影像从事人员，要想深入影像行业，必须透彻了解影像的各种类型。
CR MR CT DR DSA X线都是医学影像疾病诊断的一种。
MRI 是磁共振影像检查，可以获得横断面，矢状面和冠状面的影像。
空间分辨率好。
CT 是一种X线诊断设备，是一种复杂的X线设备，可以获得横断面图像。
和MRI 比较，密度分辨率高是其特点。
CR 、DR 和X线诊断同CT一样也是通过X线来完成图像的。
不同的是，CR和DR 比普通的X线机器在图像的获取上更先进，CR 是IP板，DR 更高级，是通过PACS 来完成的。
简单的说他们的诊断的范围上没有太明显的不同。
CR（ComputedRadiography）指计算机X线摄影CR的工作原理：第一步、X线曝光使IP 影像板产生图像潜影；第二步、将IP板送入激光扫描器内进行扫描，在扫描器中IP板的潜影被激化后转变成可见光，读取后转变成电子信号，传输至计算机将数字图像显示出来，也可打印出符合诊断要求的激光相片，或存入磁带、磁盘和光盘内保存。
CR系统结构相对简单，易于安装；IP影像板可适用于现有的X线机上，直接实现普通放射设备的数字化，提高了工作效率，为医院带来很大的社会效益和经济效益。
降低病人受照剂量，更安全。
CR对骨结构，关节软骨及软组织的显示明显优于传统的X片成像；易于显示纵膈结构，如血管和气管；对肺结节性病变的检出率高于传统X线成像；在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统X线图像；用于胃肠双对比造影在显示胃小区，微小病变和肠粘膜皱襞上，CR（数字胃肠）优于传统X线图像DR(Digital Radiography)直接数字化X射线摄影系统.是新一代的医疗放射产品，与CR同属下一代代替X光机的产品，使用CCD 成像，放射剂量少，适合在患者较多，使用频繁的医院使用1.直接通过专业显示器进行阅片，无须再冲洗胶片，大大节约胶片成本（有特殊需求的患者除外）； 2.DR升级后可以免除了拍错片等各种烦恼，拍错片或病人身体移动导致图片效果差，医生可以很快看到影响结果，并重新拍摄。
磁共振原理
基本信息MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。
核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。
为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。
MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。
技术特点磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。
1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。
磁共振成像技术正是基于这一物理现象。
1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。
磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。
像PET和SPET一样，用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身，也可以说，磁共振成像也是一种发射断层成像。
但与PET和SP ET不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。
这一点也使磁共振成像技术更加安全。
从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数，如质子密度，自旋－晶格驰豫时间T1，自旋－自旋驰豫时间T2，扩散系数，磁化系数，化学位移等等。
对比其它成像技术（如CT 超声PET等）磁共振成像方式更加多样，成像原理更加复杂，所得到信息也更加丰富。
因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。
磁共振成像原理
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。
早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。
Lauterbur1973年发表了MR成像技术，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。
近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。
检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。
为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。
参与MRI 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。
一、磁共振现象与MRI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。
小磁体自旋轴的排列无一定规律。
但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。
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. 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用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。
停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。
这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。
有两种弛豫时间，一种是自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称T1。
mri检查技术名词解释
MRI检查一般指磁共振成像检查，这是临床上一种安全性高、无辐射的成像检查方式。
磁共振成像检查的原理如下：
氢原子是人体内数量最多的原子，正常情况下人体内的氢原子会处于无规律的进动状态。
当人体进入强大且均匀的磁体空间内，在外加静磁场作用下，原来杂乱无章的氢原子会一同按外磁场方向排列并继续进动。
当立即停止外加磁场磁力后，人体内的氢原子将在相同组织、相同时间回到原状态，这一过程称为弛豫。
而处于病理状态下的人体组织的弛豫时间与正常下不同，通过计算机系统采集这些信息，再经由数字重建技术转换成图像，就能够为临床和研究提供科学的诊断结果。
磁共振成像检查的适应症主要如下：
1、颅脑外伤、颅脑畸形等；
2、脊柱退行性病变、炎性病变、外伤等；
3、纵膈胸膜及肺部、心脏疾病；
4、肝胆肿瘤或肿瘤病变；
5、胆道炎症、结石、扩张等；
6、胰腺的炎症、肿瘤等；
7、肾脏疾病；
8、骨盆及生殖肿瘤、炎症；
9、各关节外伤等。
医学影像学导论
医学影像学导论医学影像学是一门综合学科，它结合了医学、物理学和计算机科学等多个学科的知识，致力于使用各种技术手段对人体内部的结构和功能进行非侵入性的观察和分析。
通过医学影像学，医生能够获取关于疾病的详细信息，为临床诊断和治疗提供重要的依据。
本文将介绍医学影像学的基本原理、各种常见的医学影像学技术以及其在临床中的应用。
一、医学影像学的基本原理医学影像学的基本原理是利用不同的物理现象和技术手段来获取人体内部的影像信息。
其中最常见的原理包括X射线吸收、磁共振信号、超声波的反射等。
通过对这些信号的检测和分析，可以得到诸如CT（计算机断层扫描）、MRI（磁共振成像）、超声、PET（正电子发射断层显像）等不同类型的医学影像。
二、常见的医学影像学技术1. X射线影像学：X射线影像学是一种最常见也是最早应用于医学的影像学技术。
它通过对人体部位的X射线照射，再接受和记录通过人体组织的射线的吸收情况，生成对应的影像。
2. CT（计算机断层扫描）：CT是一种通过多次X射线照射，并通过计算机对射线的散射和吸收进行重构的影像学技术。
它能够提供更为详细的横断面图像，对于观察骨骼和软组织结构有很高的分辨率。
3. MRI（磁共振成像）：MRI利用磁场和无线电波的相互作用原理，通过对人体组织中氢原子核的共振信号进行检测和分析，生成影像。
MRI对于软组织的显示效果较好，能够提供高对比度的图像。
4. 超声影像学：超声波是一种机械波，通过对人体组织的反射和散射获得影像信息。
超声影像学在妇产科、心脏病学等方面有广泛的应用，特点是无辐射、便携、操作简便。
5. PET（正电子发射断层显像）：PET利用放射性同位素标记的生物活性分子来追踪和显示人体内部生物代谢信息。
它在癌症诊断、心脏病学等领域有重要的作用。
三、医学影像学在临床中的应用医学影像学在临床中起着重要的作用，它能够帮助医生准确诊断疾病、评估治疗效果和指导手术操作。
以下是医学影像学在不同领域的应用举例：1. 放射诊断：医生通过观察X射线、CT、MRI等影像，可以发现骨折、肿瘤、血管阻塞等多种疾病，并做出准确的诊断。
医学影像物理学重点总结
医学影像物理学重点总结医学影像物理学是研究医学影像学领域中的物理原理、技术和应用的学科。
它在医学诊断和治疗中起着至关重要的作用。
本文将对医学影像物理学的重点内容进行总结，帮助读者更好地了解和掌握这一领域。
一、X射线成像X射线成像是医学影像学中最常用的技术之一。
它能够通过对人体部位进行X射线照射，并利用不同组织对X射线的吸收程度不同来获取影像。
在X射线成像中，我们需要掌握以下几个重点内容：1. X射线的生成和相互作用：了解X射线是如何产生的，及其与物质的相互作用，包括吸收、散射和透射等。
2. X射线剂量学：研究X射线对人体的辐射剂量，以保证影像质量的同时最大限度地降低辐射对患者的伤害。
3. 放射学模式成像：掌握不同的放射学模式成像，如正位、侧位、斜位等，以获取更全面准确的影像信息。
4. 影像质量评价：学习如何评估X射线影像的质量，包括对比度、分辨率、噪声等指标的计算和分析。
二、磁共振成像(MRI)磁共振成像利用静态磁场、梯度磁场和射频脉冲磁场对人体进行成像。
它可以提供高分辨率的解剖学和功能学信息，常用于检查脑部、关节和脊柱等部位。
在学习磁共振成像时，我们需重点关注以下内容：1. 磁共振成像原理：了解核磁共振现象和磁共振成像的基本原理，包括梯度磁场的产生、射频脉冲的应用等。
2. 磁共振脉序：学习不同的磁共振脉序，如T1加权、T2加权、FLAIR等，了解其原理和应用场景。
3. 影像对比增强技术：了解影像对比增强技术，如增强剂的应用和增强图像的质量评价。
4. 平扫和增强扫描的区别：掌握平扫和增强扫描的区别，学习如何根据不同临床情况选择适合的扫描方式。
三、超声成像超声成像是一种无创的成像技术，利用超声波与人体组织的声学特性相互作用，生成图像。
它在妇产科、心脏科、肝脏等领域有广泛应用。
在研究超声成像时，我们应着重了解以下几点：1. 超声波的产生和传播：学习超声波的产生原理、传播特性和不同组织对声波的反射、衍射和吸收等现象。
医学影像成像原理名词解释
医学影像成像原理名词解释
医学影像成像原理是指通过不同的物理原理和技术手段获取人体内部结构和功能信息的过程。
以下是一些常见的医学影像成像原理的解释：
1. X射线成像，X射线是一种高能电磁辐射，通过将X射线穿过人体，利用不同组织对X射线的吸收能力不同，形成影像来显示人体内部的结构。
2. CT扫描，CT（计算机断层扫描）利用X射线通过旋转式的探测器进行多个角度的扫描，通过计算机重建出人体内部的横断面图像，提供更详细的结构信息。
3. 核磁共振成像（MRI），MRI利用强磁场和无线电波来激发人体内的原子核，通过检测原子核放出的信号来生成图像，能够提供高分辨率的结构和功能信息。
4. 超声成像，超声成像利用高频声波在人体组织中的传播和反射特性，通过探头发射和接收声波信号，生成图像来显示人体内部的结构。
5. 核医学影像，核医学影像利用放射性同位素标记的药物，通
过人体摄取这些药物，利用放射性同位素的衰变来获取人体内部的
代谢和功能信息。
6. 磁共振弹性成像（MRE），MRE结合了MRI和机械振动的原理，通过在人体内施加机械振动，利用MRI检测振动的传播来评估
组织的弹性特性，对肿瘤等病变的诊断有一定帮助。
7. 电生理成像，电生理成像通过记录和分析人体产生的电信号，如脑电图（EEG）、心电图（ECG）等，来评估人体的生理功能和病
理状态。
以上是一些常见的医学影像成像原理的解释，它们各自利用不
同的物理原理和技术手段来获得人体内部结构和功能信息，为医学
诊断和治疗提供重要的辅助手段。
影像物理学复习资料
X射线和CT成像基础1.X射线摄影的定义由X射线管产生的一束强度大致均匀的X射线投射到人体上，由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面的差异，造成投射在其上的X射线的衰减各不相同，使透过人体的X射线强度发生改变，从而携带人体信息，把穿过人体的X射线通过特定的采集器进行采集，再通过特定的转换直接显示在胶片上或者经过算法处理和图像后处理使其变成所需数字图像，成为人眼可见的X射线影像。
2.轫致辐射：当高速电子经过原子核时，库仑力使电子减速变慢而向外辐射电磁波，电子的这种能量辐射称轫致辐射。
3.特征辐射：高速电子与原子发生作用时，靶原子的内层电子电离，电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上产生的辐射。
4.X射线管的三要素与Ｘ射线的强度。
量。
质及照射剂量的关系，管电流、管电压与X射线特性关系。
5.足跟效应：Ｘ射线管中，愈靠近阳极，Ｘ射线强度下降越多的现象。
6.X射线与人体作用，如光电效应，三种定义。
光电效应：Ｘ射线光子通过物质时，与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给这个电子，光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（光电子）；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征Ｘ射线或饿歇电子的形式很快回到基态，这个过程称为光电效应。
康普顿效应：当入射Ｘ射线光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分能量，并改变运动方向，电子获得能量而脱离原子的过程。
电子对效应：当Ｘ射线光子从原子核旁边经过时，在原子核的核库仑场的作用下形成一对正负电子的过程。
7.X射线的基本特性（1）X射线的穿透作用，X射线的波长短，具有较高能量，物质对其吸收较弱，因此它具有很强的贯穿本领（2）X射线的荧光作用，当X射线照射某种特殊物质使，能够发出荧光的特性（3）X射线的电离作用，有足够能量的X射线光子撞击物质原子电子时能使电子脱离原子而产生一次电离，进而发生二次电离（4）X射线的热作用，X射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热量，使物体升温（5）X射线的化学和生物效应，X射线能使很多物质发生光化学反应，在生物体内也能产生电离及激发作用，使生物体产生生物效应。
医学影像技术的原理与诊断应用
医学影像技术的原理与诊断应用随着现代医学的进展，医学影像技术已经成为医疗诊断中不可或缺的一部分。
医学影像技术通过各种成像方法，将人体内部的结构和功能呈现出来，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
本文将从医学影像技术的原理和诊断应用两个方面入手，深入探讨医学影像技术的内涵。
一、医学影像技术的原理医学影像技术的原理是将生物组织中的物理量转化为图像信号，以呈现生物组织的内部结构和功能。
医学影像技术根据成像方法的不同可以分为X线成像、核磁共振成像、超声成像、计算机断层扫描等多种方法。
1. X线成像X线成像是医学影像技术中最传统的成像方法。
X线成像通过X射线在人体组织中的不同程度的吸收来获得影像信息。
具体来说，X射线通过人体后，被探测器接收后形成图像。
不同组织的吸收程度不同，导致不同组织在图片上呈现不同的颜色和密度。
X线成像应用非常广泛，例如在骨折、肺部疾病和肠胃道造影中都得到了广泛应用。
2. 核磁共振成像核磁共振成像（MRI）是一种通过反应核磁共振信号来呈现人体内部结构和功能的成像方法。
MRI基于核磁共振信号的物理性质进行成像。
MRI利用的是正常生命体的原子核在外加强磁场和射频场的作用下发生的共振现象，利用成像原理与探测仪器，形成人体成像图像数据。
MRI对于肿瘤、脑血管、脑损伤、脊髓病、关节损伤、骨髓炎等疾病的诊断、治疗有重要的应用价值，而在人类研究与神经科学进展等领域也有应用。
3. 超声成像超声成像是通过向人体内部发送超声波，将反射回来的超声波转化为图像信号的一种成像方法。
超声成像根据声波的反射、透射、散射原理，把不同组织密度下的超声反射特点记录下来，形成人体内部结构的影像图像。
超声诊断广泛应用于妊娠、腹部、乳腺、心脏、神经、骨骼等多个领域。
4. 计算机断层扫描计算机断层扫描（CT）是一种广泛应用于医学诊断的成像技术。
CT通过对人体进行多角度的X射线成像，并且根据计算机对这些成像数据进行图像重组和还原的方式，从而获得人体的切面图像。
医学影像成像原理名词解释
医学影像成像原理名词解释医学影像成像原理是指通过不同的物理原理和技术手段获取和生成医学影像的过程。
以下是几种常见的医学影像成像原理及其解释：1. X射线成像原理，X射线是一种高能电磁波，通过将人体暴露在X射线束下，不同组织对X射线的吸收程度不同，从而形成不同的影像。
密度较高的组织（如骨骼）吸收X射线较多，呈现白色；而密度较低的组织（如肌肉和脂肪）吸收较少，呈现灰色。
2. CT扫描原理，CT（计算机断层扫描）利用X射线通过人体的不同角度进行扫描，然后计算机根据接收到的X射线数据重建出具有不同密度和结构的断层图像。
这种原理可以提供比普通X射线更详细的横断面图像。
3. 核磁共振成像（MRI）原理，MRI利用强大的磁场和无害的无线电波来生成影像。
人体内的原子核（如氢核）会在磁场中定向，然后通过向其发送无线电波来激发原子核。
当无线电波停止时，原子核会重新放射出信号，这些信号被接收并转化为图像。
MRI可以提供高分辨率的解剖结构和组织对比度。
4. 超声成像原理，超声成像利用高频声波在人体组织中的传播和反射来生成影像。
超声波通过人体组织时，会与组织的界面发生反射或散射，这些反射或散射的声波被接收并转化为图像。
超声成像可以提供实时的、无辐射的图像，常用于检查器官、肌肉、血管和胎儿等。
5. 核医学成像原理，核医学成像利用放射性同位素标记的药物（放射性示踪剂）注入到人体内，然后通过探测器测量放射性示踪剂在体内的分布情况。
这种原理可以用于评估器官功能、代谢活性和疾病诊断。
以上是几种常见的医学影像成像原理的解释，它们在临床医学中起到了重要的作用，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
MRI成像基本原理
核磁弛豫
弛豫
•Relaxation •放松、休息
核磁弛豫
定义：90 脉冲关闭后，组织的宏观磁化矢量逐 步恢复到平衡状态的过程 核磁弛豫可分为两个Байду номын сангаас对独立的部分： 横向磁化矢量逐渐变小直至消失，称为横向弛豫
纵向磁化矢量逐渐恢复直至最大（平衡状态）， 称为纵向弛豫
o
横向弛豫
也称为T2弛 豫，简单地 说，T2弛豫 就是横向磁 化矢量减少 的过程。
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：磁性原子核
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
MR不能检测到纵向磁化矢量， 但能检测到旋转的横向磁化矢量
如何才能产生横向宏观磁化矢量？
射频脉冲的作用
共振
排列起一组音叉，敲击一个音叉振动 发音时，组内与之音调相同的音叉就 会吸收能量振动发音，这个过程叫做 “共振” 共振：能量从一个振动着的物体传递 到另一个物体，后者以与前者相同的 频率振动。共振的条件是相同的频率， 实质是能量的传递 照此原理，将电磁波的能量发射到质 子群上，一旦M加大偏转角并产生旋 转，即可达到产生振荡磁场的目的
纵向弛豫
T1时间（T1值）：宏观纵向磁化矢量恢复到最大 值（Mo）63%所用的时间 不同的组织由于质子周围的分子自由运动频率不 同，其纵向弛豫速度存在差别，即T1值不同。人 体组织的T1值受主磁场场强的影响较大，一般随 场强的增大，组织的T1值延长。
电磁场与无线技术在医疗影像诊断中的应用
电磁场与无线技术在医疗影像诊断中的应用在当今的医疗领域，影像诊断技术的不断发展为疾病的早期发现、准确诊断和有效治疗提供了关键支持。
其中，电磁场与无线技术的应用发挥了至关重要的作用，为医疗影像诊断带来了革命性的变化。
首先，我们来了解一下磁共振成像（MRI）技术。
MRI 是一种基于电磁场原理的成像方法，它利用强大的磁场和无线电波来生成人体内部的详细图像。
在 MRI 设备中，一个强大的永磁体或超导磁体产生稳定的磁场，使得人体内的氢原子核（质子）发生自旋极化。
然后，通过发射特定频率的无线电波脉冲，这些质子被激发并产生共振信号。
当无线电波脉冲结束后，质子逐渐恢复到原来的状态，释放出能量并产生可检测的信号。
这些信号包含了有关组织的化学和物理特性的信息，通过复杂的数学算法和图像处理技术，可以重建出清晰的人体内部结构图像，如大脑、脊髓、关节、内脏等。
MRI 具有出色的软组织对比度，能够区分不同类型的组织，对于检测肿瘤、神经系统疾病、心血管疾病等具有极高的价值。
接下来是正电子发射断层扫描（PET）技术。
PET 利用放射性核素标记的化合物在人体内的分布来反映生理和代谢过程。
这些放射性核素在衰变时会发射正电子，当正电子与周围的电子相遇时，会发生湮灭反应，产生一对方向相反、能量相等的伽马光子。
通过环绕患者的探测器阵列，可以检测到这些伽马光子，并利用计算机算法重建出放射性药物在体内的分布图像。
为了实现高效的数据采集和传输，无线技术在 PET 系统中扮演着重要角色。
探测器采集到的光子信号通过无线传输方式发送到中央处理单元，大大减少了线缆的复杂性，提高了系统的灵活性和可扩展性。
PET 通常与计算机断层扫描（CT）或 MRI结合使用，形成 PET/CT 或 PET/MRI 融合成像系统，为肿瘤的诊断、分期和治疗评估提供了更全面的信息。
除了MRI 和PET，电磁场与无线技术在超声成像中也有重要应用。
超声成像利用高频声波在人体组织中的反射和散射来生成图像。
医学成像(影像)技术类型及其原理
医学成像(影像)技术类型及其原理
随着科技的进步，医学成像技术有了长足的发展。
医学成像是指医学影像数据的形成过程，也指形成医学成像（现代医学成像）的技术或装置。
医学成像技术是借助于某种能量与生物体的相互作用，提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息，为生物组织研究和临床诊断提供影像信息的一门科学。
一、医学成像(影像)设备的共同特征
能量发射源、效应组织、探测器、处理器、显示器
二、医学成像(影像)技术的类型
(1) X 射线影像(2)核磁共振成像(3)核素显像(核医学成像技术) (4)超声成像(5) 阻抗成像(6) 热、微波成像(7) 光学成像
前四种用途最广泛，容易推广普及，称为四大医学成像技术。
不同类型的医学影像具有优势互补作用
三、各种医学成像(影像)原理
1 、X 线成像原理
1895 年伦琴发现了X 射线(X-ray)，这是19 世纪医学诊断学上最伟大的发现。
X-ray 透视和摄影技术作为最早的医学影像技术，直到今天还是使用最普遍且
有相当大的临床诊断价值的一种医学诊断方法。
X 线成像系统检测的信号是穿透组织后的X 线强度，反映人体不同组织对X 线吸收系数的差别，即组织厚
度及密度的差异;图像所显示的是组织、器官和病变部位的形状。
2、磁共振成像原理
磁共振(MRI)成像系统检测的信号是生物组织中的原子核所发出的磁共振信号。
原子核在外加磁场的作用下接受特定射频脉冲时会发生共振现象，MRI 系。
物理学在核磁共振成像中的应用
物理学在核磁共振成像中的应用核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种利用核磁共振原理进行成像的无创检查技术，广泛应用于医学领域。
而实现MRI技术的其中一个重要因素就是物理学的知识。
本文将会介绍物理学在核磁共振成像中的应用以及其原理。
一、核磁共振成像的原理核磁共振成像的原理基于原子核的磁性。
原子核由质子和中子组成，而质子具有一个自旋（spin）属性。
当质子处于磁场中时，它会自发地产生一个旋磁现象，称为“波尔磁矩”（Bohr magneton）。
根据磁矩的方向，核自旋能够被分为两个状态：与磁场方向相同的低能级状态和与磁场方向相反的高能级状态。
当核磁体暴露在一个外部磁场中时，核自旋将按照一定规律对齐，形成大量并行的“磁矢量”。
这时，如果对核磁体施加一段特定的射频脉冲，能够破坏核自旋的平衡状态，使核自旋从低能级跃迁到高能级。
而当射频脉冲结束后，核磁体会重新自发地恢复到平衡状态，这个过程中释放出的能量由核磁共振信号接收线圈捕捉。
通过测量这个共振信号可以得到丰富的信息，进行图像重建。
二、物理学在影像重建中的应用影像重建是核磁共振成像的关键步骤之一，物理学在其中起到了重要的作用。
影像重建的目标是根据接收到的核磁共振信号数据，恢复成高分辨率的图像。
首先，物理学在核磁共振成像中用于引入一个均匀的静态磁场。
由于地球等因素的影响，真实环境中的静态磁场往往不完全均匀。
通过物理学的手段，可以校正和调整静态磁场，以保证成像的准确性。
其次，在影像重建中，物理学的知识被用于构建图像的空间频域。
在核磁共振成像中，原始信号是一系列接收线圈得到的数据。
通过将这些数据进行傅里叶变换，可以将原始信号转化为频谱。
物理学中的傅里叶变换理论为核磁共振成像提供了重要的数学工具，使得影像重建成为可能。
最后，物理学的原理被用于纠正成像图像中的一些伪影。
影像重建过程中，可能会出现一些影响成像质量的伪影，如磁场不均匀引起的伪影、射频磁场不均匀引起的伪影等。
医学影像物理学
医学影像物理学医学影像物理学是医学影像学中的一个重要分支，它涉及到医学影像技术的原理和应用。
通过使用物理学的知识和技术，医学影像物理学帮助医学影像师和医生分析、诊断和治疗疾病。
一、简介医学影像物理学研究的内容广泛，包括影像的产生、检测和处理等方面。
它涉及到多种影像技术，如X射线摄影、核医学、超声波和磁共振成像等。
医学影像物理学的发展对于医学影像诊断的准确性和效率都起到了重要的促进作用。
二、影像的产生与检测1. X射线摄影X射线摄影是一种利用X射线穿透物质和不同组织密度差异来形成影像的技术。
它通过X射线管产生的X射线照射被检查的部位，然后使用X射线感应器进行检测。
医学影像物理学研究如何控制X射线的剂量和质量，以及如何优化影像的质量和分辨率。
2. 核医学核医学是利用放射性同位素来产生影像的技术。
它通过给患者注射放射性同位素并使用相应的探测器来检测体内的放射性信号。
医学影像物理学研究如何选择合适的放射性同位素和探测器，以及如何处理和解读核医学影像。
3. 超声波超声波成像是利用声波在不同组织中传播速度不同的原理来产生影像的技术。
它通过向患者体内发射超声波，并使用接收器来接收反射回来的信号。
医学影像物理学研究超声波的成像原理、参数选择和图像处理方法，以提高超声波影像的质量。
4. 磁共振成像磁共振成像（MRI）是利用核磁共振现象来产生影像的技术。
它通过患者放置在强磁场中，并使用无线电波来激发和接收氢原子核的信号。
医学影像物理学研究如何优化MRI的脉冲序列、参数设置和图像重建算法，以获得清晰的MRI影像。
三、影像的处理与应用1. 图像重建与处理医学影像物理学研究各种图像重建和处理方法，以提高影像的质量和分辨率。
例如，通过采用滤波技术、去噪算法和锐化算法等来增强影像的对比度和细节，从而帮助医生更准确地进行诊断。
2. 影像配准和融合医学影像物理学还研究不同影像之间的配准和融合方法。
通过将不同影像的信息进行配准和叠加，可以提供更全面的解剖结构和病变信息，有助于医生的诊断和治疗计划。
医学影像物理学考试复习资料
]医学影像物理学（Z）1、X射线产生条件:①电子源②高速电子流③适当的靶物质。
2、X射线管发出的X射线是由连续X射线和标识X射线两部分组成的混合射线。
3、连续X射线（又称韧致辐射）：是高速电子流撞击阳极靶面时，与靶物质的原子核相互作用而产生的、连续波长的X射线(连续X射线)的过程。
4、标识放射（又称特征辐射）：标识X射线的波长同阳极靶原子的结构有着密切的联系，仅取决于阳极靶物质，与X射线产生过程中的其它因素无关。
不同靶材料的辐射光子的能量和波长也不同。
每一种元素的标识X射线的波长是固定不变的。
标识辐射的X射线波长是由跃迁的电子能量差决定的，与高速电子的能量（管电压）无直接关系，主要决定于靶物质的原子序数，原子序数越高，产生的标识辐射的波长越短。
5、X射线的基本特性：X射线的穿透作用、X射线的荧光作用、X射线的电离作用、X射线的热作用、X射线的化学和生物效应。
6、X射线的质：又称线质，表示X射线的硬度，即X射线穿透物体的能力与光子能量的大小有关，光子的能量越大穿透能力越强，越不容易被物体吸收。
7、X射线的量：垂直于X射线束的单位面积上、单位时间内通过的光子数称为X 射线的量。
（8、光电效应：入射光子与原子的内层电子作用时，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子（光电子），而光子本身整个被原子吸收的过程称为光电效应。
9、在光电效应过程中产生：（1）负离子（光电子、俄歇电子）；（2）正离子（丢失电子的原子）；（3）标识X射线。
10、X射线诊断中的光电效应：（1）利在于可以产生高质量X射线照片，一是因为它不产生散射线，减少了照片灰雾，二是增加了射线对比度，光电效应发生的概率与原子序数的4次方成正比，增加了不同组织之间的吸收差异。
（2）弊在于入射光子的能量通过光电效应全部被人体吸收了，加大了辐射损伤，为了减少辐射对人体的损害，经常采用高千伏（高能量）摄影，减少光电效应发生的概率。
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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。
2、梯度系统
一个绝对均匀的磁场不能提供 任何空间信息。因为所有的质子 都具有相同的共振频率，发射 出不能区分的MR信号。要确定 共振的质子相应空间位置必须 改变磁场的空间结构。 它由梯度放大器及 X、Y、Z三组梯度线圈组成。
3、射频系统
射频线圈: 发射线圈:发送射频脉冲，激发自旋。 原子核自旋系统吸收相同频率的RF磁场 能量而 从平衡态变为激发态的过程称MR。 接收线圈： 小线圈具有较好的信噪比。 射频放大器：调制不同类型的射频并通过发射线 圈发射至兴趣区。 射频接收放大器：将MR信号先放大再进行数字 化及进一步处理。 射频屏蔽：防止外界电磁波对MR影响而产生伪 影; 避免RF对磁体室外接收器产生干扰。
十五、常见组织的MR信号特点
种类 组织特性 信号 骨皮质、空气: 质子密度低 弱 致密结 T1长、T2短 弱 缔组织: 脑积液: T1很长、T2很长. T1低T2高 实质脏器: 质子密度高 中等信号 . T1较长、T2较长 脂肪: T1短、T2长 T1、T2 高信号
十六、序列技术
五、核磁共振现象
微观上：
共振即诱发质子二 种能态间的跃迁， 产生磁共振所需能 量即为质子二种基 本能态之差. RF频率仅在与质子 群的进动频率一致 时，才出现共振.
六、核磁共振现象
宏观上：
受RF激励的质子群发 生共振时，其磁化矢 量M不再与主磁场B0 平行。 RF越强，持续时间越 长，RF停止时，M偏 离B0越远。
二 、 怎 样 磁的 场原 子 核 产 生
三、 自旋质子在磁场中的运动
1、质子的进动：圆锥（陀旋）运动 2、自旋质子须保持一个恒定的频率-拉莫 频率：Larmor 公式： w0(f)=r B0 质子产生信号（被接收与利用） 3、自旋弛豫：从激发态恢复至平衡态的 一个动态自然过程。
附：名词解释
晶格： MRI中原子核周围的 环境称为晶格。
横向弛豫（自旋-自旋弛豫）
横向弛豫时间（T2） 指90ºRF后，原横向 磁化矢量值衰减到 37%的时间
Mxy
脑脊液
37%
脂肪
84
t(ms)
1400
组织中水分子的热运动持 续产生磁场的小波动，周 围磁环境的任何波动可造 成质子共振频率的改变， 使质子振动稍快或稍慢， 使质子群由相位一致变为 互异，即热运动的作用使 质子间的旋进方位和频率 互异，但无能量的散出。 因此T2弛豫也称自旋-自旋 弛豫。
匙 孔 技 术 （
磁 共 振 螺 旋 扫 描 成 像
磁 共 振 电 影 成 像 技 术
磁 影对 影时 共 （比 （间 振 增 飞 强 跃 特 磁 磁 殊 共 共 成 ）振 振 像 血 ）血 管 管 ） 技 术 造 造
脑 功 能 成 像 （ CE-MRA TOF-MRA
相 影幅 磁 位 （度 共 对 对 振 比 比 血 ）磁 流 管 共 体 造 振 成 影 血 像 管 技 造 术 MCA
八、产生MR的三个条件
外加磁场：
质子：自旋特
性的原子核 （质、中子之 一）为奇数。 RF：频率须与 质子进动频率 相同。
九、核磁弛豫
RF符合Larmor频率，被激励的质子群发生共振， 宏观磁化矢量M离开平衡状态。但RF停止后， M又自发地回复到平衡状态，这个过程称为 “核磁弛豫” 90ºRF停止后，M围绕B0轴旋转，M末端沿着 上升螺旋逐渐靠向B0 。RF结束的一瞬间，Mxy 达最大值，Mz= 0。恢复到平衡时， Mz达最大 值， Mxy = 0 在弛豫过程中磁化矢量M强度并不恒定，纵、 横向部分必须分开讨论。弛豫过程可用两个时 间值描述，即 纵向弛豫时间（T1）和横向弛豫时间（T2）
纵向弛豫（自旋晶格弛豫）
纵向弛豫时间（T1）：指90ºRF后，达到原纵向磁化矢量 63%的时间.
质子从RF波吸收能量，处于高能态（即被激励） 的质子数目增加。 T1弛豫是质子群释放已吸收的 能量以恢复原来高、低能态平衡的过程. 在恢复过程中，质子处于一个磁波动环境中，受 到分子的Brown氏运动的影响. MR成像：磁波动的频率与RF一致时，激发高能 态的质子，使其能量扩散到周围环境（晶格）， 两种高能态的质子恢复到平衡状态.
自旋回波SE脉冲序列： 由于磁场的不均匀性，自旋磁矩的旋进频率各 不相同，激发态自旋的相位相干性逐渐丧失， 称去相位．这种相位效应使横向磁化迅速衰 减． SE： 90º —Ti—180º —T` 去相位： 90º RF后使同步的质子群异步，相位 由一致变为分散（摺叠扇逐渐张开） 相位回归： 180º RF后质子群离散的相位又相互 趋向一致（摺叠扇合起、列队操练）
4、计算机系统：图像的重建与显示 5、检查床与操作控制台
自旋是自然界普遍存在 的现象，但16O 、12C 不 能用于MRI（磁矢量为 零）；自然界2/3的同位 素具有奇数质子或中子 1H、13 C、19 F、23 Na、 31 P有净核自旋称自旋磁 体。
子自 必旋 须特 一性 个的 是原 奇子 数核 ， 且 质 子 与 中
一 与 测 致 强 十 定 的 大 、 ， 质 的 需 子 主 改 信 场 磁 变 号 强 场 方 ： 不 方 向 能向 MR
十一、核磁共振信号
在弛豫过程中，横向磁化矢 磁共振信号的测量只 量Mxy的变化使环绕在人体 能在垂直于主磁场的 周围的接收线圈产生感应电 xy平面进行.由于磁化 动势，这个可以放大的感应 矢量本身就是一个磁场， 电流即MR信号 所以它在xy平面的旋 自由感应衰减： 90ºRF后 进正如一个xy平面内 MR信号以指数曲线形式衰 的旋转磁体，可以在 减 接收线圈内产生感应 RF与生物组织原子核的共 电压，这个随时间波 振信号不同时，但同频率可 动的电压即为MR信 用一个线圈兼作发射和接收 号。
平衡态：质子在温度 与磁场强度不变的情 况下充分磁化后，磁 化矢量保持衡定，这 种稳定状态为平衡态。 激发态：质子吸收能 量(RF)后的不稳定状 态为激发态。
四、病人（质子）进入外加磁场时 会发生什么情况
1、质子在正常情况下是 随意排列的 （杂乱无章），宏观磁化 矢量和为零. “自由态” 2、质子进入外加磁场时 会发生二种情况：顺、 逆外加磁场的方向。(磁
化）
3、顺磁场方向的低能态，逆磁场方 向的高能态（磁化）稳定状态
四、病人（质子）进入外加磁场时 会发生什么情况
微观上讲: 共振即诱发两种质子 能态间的越迁,产生 磁共振所需能量即为 质子两种基本能态之 差. 能量来源于射频脉冲.
4、质子进动（圆 锥运动） Larmor公式： w0(f)=r B0 5、自旋质子弛豫
Key-hole)
FMRI
PCA
十三、各种正常和病变组织的T1、 T2值均不同
正常和病变组织的氢原子的T1、 T2受周围化学环 境或磁环境的影响，周围化学环境改变氢原子核 的行为，进而改变组织所发出的RF波。换言之， 氢原子的T1、 T2可反映其周围的化学环境或磁环 境 在MR成像中，质子密度是一种成像参数，但不如 另外二种成像参数T1、 T2重要。因为T1、 T2（氢原 子核的行为）提供了更为重要周围“磁气候”的 信息。 H H . 如：乙醇 H-C-C- H OH
磁共振成像（MRI）的原理
磁共振现象：某些特定的原子核在外界静磁场中受
一个适当的射频脉冲激励后 吸收或释放电磁能的现象
一、磁共振成像机的基本结构
磁体 梯度系统 射频系统 计算机系统 检查床与操作控制台
1、磁体
永久<0.3T 阻抗 超导：0.35~2T 场强：超低场：002~009；低场：01~03 中场：03~10； 高场：10~2T 磁场强度：磁力在空间某处的强度。 1Tesla=10 000gause，约地球磁场强度的20 000 多倍。 均匀性：成像磁场空间一定范围的磁场强度的 标准差与主磁场强度的比。以ppm为单位（百 万分之一）。 稳定性：磁场强度在单位时间内的相对变化率。