第六章-磁共振成像设备
医学影像设备学第6章-磁共振成像设备经典
第一节 概述
③FMRI技术：FMRI技术包括血 氧水平依赖比照增强成像技术、 弥散加权成像、灌注加权成像、 弥散张量成像及MRS等。
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第一节 概述
④磁共振成像介入，有良好的组 织比照度，亚毫米级空间分辨力 ，全方位地观察。 ⑤消除伪影的技术，如空间预饱 和技术、梯度磁矩衡消技术和快 速成像技术等，可有效消除人体 的生理运动如呼吸、血流、脑脊 液脉动、心脏跳动、胃肠蠕动等 引起的磁共振图像的伪影。
Raymond Damadian 〔 1936~〕
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第一节 概述
1971年，达马迪安的研究 成果在?Science?杂志上发 表。达马迪安认为，利用 MR对生物体进展成像是可 能的。 1977年达马迪安等人建成 了人类历史上第一台全身 MRI设备，并于1977年7 月3日取得第一幅横断面质 子密度图像。
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第一节 概述
1967年，约翰斯〔Jasper Johns〕等人首先利 用活体动物进展实验，成功地检测出动物体内分 布的氢、磷和氮的MR信号。
1970年，美国纽约州立大 学的达马迪安〔 Raymond Damadian〕 对已植入恶性肿瘤细胞的 老鼠进展了MR实验，发 现正常组织与恶性肿瘤组 织的MR信号明显不同。
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第二节 主磁体系统
B0的稳定性非常重要。只要有十亿分之几十T的变 化，就会引起至少3°的相位差，图像上将会产生伪 影。 B0的均匀性亦非常重要。磁场不均匀会产生信号丧 失以及几何畸变。一般要求在直径25～50cm的球 体内均匀度应为10～100ppm。
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第二节 主磁体系统
对于全身成像主磁体，直径大约为1～1.2m。对于动 物或人的四肢成像，通常直径为0.3m。 磁体会对人体安康或设备造成不同程度的损害、干扰 和破坏，因此磁体的屏蔽十分重要。 主磁体储存的磁能一般有兆焦级的巨大能量，一旦磁 体电源或内部接线断开，或超导磁体突然熄火，将有 大量能量释放出来引起很大的破坏作用。
第六章-磁共振成像设备
第六章磁共振成像设备 (1)第一节磁共振成像原理 (1)一、磁共振成像基本原理 (1)二、磁共振成像脉冲序列 (5)第二节磁共振成像系统 (8)第三节磁共振成像的临床应用 (13)第六章磁共振成像设备磁共振成像（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。
MRI是随着计算机技术的飞速发展以及在X线CT的临床应用基础上发展起来的一种医学数字成像技术，既能显示人体形态学结构，又能显示原子核水平上的生化信息，还能显示某些器官的功能状态，以及无辐射等诸多优点，已越来越广泛的应用于临床各系统的检查诊疗中。
随着MRI技术的不断改进，其功能日趋完善，应用范围不断拓宽，是当今医学影像学领域发展最快、最有潜力的一种成像技术。
第一节磁共振成像原理一、磁共振成像基本原理1．核磁共振现象微观领域中的核子都有自旋的特性。
核子的自旋产生小磁矩，类似于小磁棒。
质子数或中子数至少有一个为奇数的大量原子核可在静磁场中体现出宏观磁化来，其磁化矢量与静磁场同向。
而每单个原子核在静磁场中做着不停的进动运动（一方面不断自旋，同时以静磁场为轴做圆周运动），进动频率（Precession Frequency）（即质子每秒进动的次数）为ω0=γB0，γ为原子核的旋磁比（对于每一种原子核，γ是一个常数且各不相同，如氢质子γ值为42.5MHz/T），B0为静磁场的场强大小。
人体含有占比重70%以上的水，又由于氢质子磁矩不为零，这些水中的氢质子是磁共振信号的主要来源，其余信号来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子。
对静磁场中的质子群沿着垂直于静磁场的方向施加某一特定频率的电磁波——其频率在声波范围内，故称为射频（Radio Frequency，RF）——原来的宏观磁化就会以射频场为轴发生偏转（章动），其偏转角度取决于射频场的施加时间、射频强度和射频波形。
当然，一个关键条件是：射频的频率必须与静磁场中的质子的进动频率一致。
磁共振成像设备教案
磁共振成像设备教案引言磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种非常重要的医学影像诊断技术。
它通过利用磁场和无害的无线电波来生成具有高分辨率的图像，能够清晰地显示人体内部组织和器官的结构。
本教案将介绍磁共振成像设备的原理、操作和相关注意事项。
一、原理磁共振成像设备利用磁场和无线电波与人体内部的原子核发生相互作用，通过对其响应的检测和处理，生成图像。
其原理主要包括以下几个方面：1.磁场生成：磁共振成像设备通过强大的磁体产生稳定的强静态磁场，常用的是超导磁体。
这个磁场使得人体组织内的原子核有一个方向性的排列。
2.无线电波发射和接收：设备通过无线电频率发射一系列脉冲，并通过线圈接收相应的信号。
发射和接收线圈一般分别放置在人体周围或内部。
3.旋进和松弛：当原子核受到外界磁场和无线电波的作用时，部分原子核的自旋方向会发生改变，产生磁共振现象。
之后，这些原子核逐渐返回到原来的状态，这个过程称为松弛。
4.信号检测和处理：设备通过接收线圈采集到的信号进行处理和分析，获得关于人体组织和器官内部结构的信息。
二、操作步骤使用磁共振成像设备需要按照以下步骤进行操作：1.预检准备：对于患者来说，在进行磁共振成像之前需要除去身上的金属物品，如首饰、硬币、钥匙等。
此外，还需要询问患者是否有带有金属的植入物、心脏起搏器等医疗设备。
2.患者定位：将患者放置在磁共振设备的托盘上，并在设备中心进行定位，使要检查的部位位于磁共振成像的扫描范围内。
3.参数设定：根据具体的检查需要，设定相应的参数，如扫描序列、层厚、选取平面等。
4.扫描开始：在所有准备工作完成后，操作人员可以开始扫描。
设备会发射一系列的无线电波脉冲，并采集相应的信号。
5.扫描结束：扫描完成后，设备会生成一系列图像，操作人员可以对图像进行进一步处理和分析。
三、注意事项使用磁共振成像设备需要注意以下事项：1.安全性：磁共振成像设备产生的磁场非常强大，对患者和操作人员的安全有一定的影响。
磁共振成像设备教案
磁共振成像设备教案简介磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非侵入性的医学影像技术，利用磁场和无害的无线电波产生详细的身体结构和组织信息。
MRI广泛应用于医学领域，用于诊断和评估多种疾病，包括神经系统疾病、肿瘤、心脑血管疾病等。
本教案将介绍MRI设备的原理、操作和安全事项。
1. MRI设备原理MRI设备基于核磁共振原理工作。
核磁共振是指原子核在恒定磁场下吸收外加无线电波而发生共振的现象。
MRI设备通过创建一个强大的恒定磁场，使人体内的原子核取向于该磁场。
然后，设备会产生一系列无线电波脉冲，激发和检测原子核的共振信号。
根据这些信号，计算机可以生成详细的图像。
2. MRI设备组成MRI设备主要由以下组件组成：2.1 主磁体主磁体是MRI设备中最重要的部分之一，它产生恒定的强大磁场。
主磁体通常由超导体制成，需要冷却至极低温度才能保持超导状态。
主磁体的强度通常以特斯拉（Tesla，T）为单位进行描述，例如1.5T、3.0T等。
2.2 梯度线圈梯度线圈是用于产生空间梯度磁场的部件。
通过改变梯度线圈的电流，可以使得磁场的强度在空间上发生变化，从而实现对图像的定位和空间解析度的控制。
2.3 高频线圈高频线圈用于产生无线电波脉冲，激发和接收原子核的共振信号。
高频线圈与被检查者的身体部位紧密接触以提高信号强度和图像质量。
2.4 计算机系统计算机系统用于控制MRI设备的各个组件，并处理和生成图像。
操作员可以通过计算机的界面来设置扫描参数、观察图像和存储数据。
3. MRI设备操作步骤下面是MRI设备的基本操作步骤：3.1 患者准备在进入扫描室前，患者需要脱掉所有金属物品，并更换为无金属材质的服装。
某些情况下，可能需要患者服用对比剂或注射针对性药物。
3.2 定位操作员根据患者需要和医生的要求，选择相应的扫描协议和扫描范围。
操作员将患者放置在扫描床上，并保证所要检查的部位在扫描范围内。
磁共振成像设备简介介绍
磁共振成像设备简介介绍汇报人：日期:CATALOGUE 目录•磁共振成像技术概述•磁共振成像设备组成及工作原理•磁共振成像设备的特点与优势•磁共振成像设备的市场与发展趋势•磁共振成像设备的维护与保养建议01磁共振成像技术概述磁场与射频脉冲在强磁场中，原子核发生能级分裂，射频脉冲激发后，原子核发生跃迁并发出共振信号。
空间编码与图像重建通过梯度磁场进行空间编码，获取共振信号后，利用计算机技术进行图像重建。
核磁共振现象利用射频脉冲激发原子核，通过观察共振信号进行成像。
磁共振成像技术的原理03技术进步与普及随着科技进步，磁共振成像技术不断优化，分辨率和速度大幅提升，逐渐成为临床重要检查手段。
01早期探索20世纪初，科学家发现原子核的磁性，奠定了核磁共振的理论基础。
02第一台磁共振成像仪1970年代，第一台磁共振成像仪问世，开启了医学影像学的新篇章。
磁共振成像技术的历史与发展用于检测病变、肿瘤、血管疾病等，对某些疾病具有早期发现和诊断价值。
医学诊断用于研究生物组织的功能和代谢过程，为疾病机制探索提供支持。
科研领域如工业检测、材料科学等，应用范围较广。
其他领域磁共振成像技术的应用范围02磁共振成像设备组成及工作原理磁体系统射频系统计算机系统冷却系统磁共振成像设备的组成01020304包括主磁场和梯度磁场，主磁场产生强大的磁场，梯度磁场则用于定位和导航。
产生并发送射频脉冲，同时接收并处理从组织中返回的射频信号。
进行数据处理和图像重建。
保持设备的稳定运行，防止过热。
人体内的氢原子核具有自旋磁矩，会在主磁场中产生不同的能级。
原子核的自旋磁矩射频脉冲信号采集通过射频脉冲将氢原子核激发到高能级，然后回到低能级释放能量。
设备接收这些能量信号，经过处理后得到图像。
030201患者需要在专业人员的指导下进入扫描室，并按照要求躺在扫描床上。
患者进入扫描室设备会根据预设的扫描序列对目标部位进行扫描，期间患者需要保持静止。
扫描过程扫描完成后，数据会被传输到计算机系统进行处理和图像重建。
医用磁共振成像设备
04
4.垂体薄 层MRI检查
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6.胃肠道 MRI检查
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5.肝脏、 胆系、胰腺、 脾脏MRI检 查
7.盆腔MRI检查 8.肾脏MRI检查
9.肾上腺MRI检查
10.腹膜腔及腹膜后 间隙MRI检查
12.骨关节和肌肉 MRI检查
11.脊柱MRI检查
13. MR的特殊检查：
1)先天性颅脑发育异常 2)脑积水 3)脑萎缩 4)脑血管疾病：脑梗塞和脑出血等 5)颅内肿瘤和囊肿 6)颅脑外伤 7)颅内感染和其他炎性病变 8)脑白质病
1)体内有金属异物（金属植入物、假牙、避孕环）、胰岛素泵等患者如必须进行MR检查，应慎重或取出后行 检查；
2)危重病人需要使用生命支持系统者； 3)癫痫患者（应在充分控制症状的前提下进行磁共振检查）； 4)幽闭恐怖症患者，如必须进行MR检查，应在给于适量镇静剂后进行； 5)不合作患者，如：小儿，应在给于适量镇静剂后进行； 6)孕妇和婴儿应征得医生、患者及家属同意后再行检查。
1)椎管内肿瘤：包括髓内、外肿瘤、硬膜下肿瘤、硬膜外肿瘤 2)脊膜膨出和脊髓脊膜膨出 3)脊髓刨伤 4)硬膜外脓肿和硬膜下脓肿 5)椎管内血管畸形 6)脊髓空洞症 7)脊髓萎缩 8)椎间盘突出 9)椎管狭窄。
1)骨关节创伤 2)骨关节肿瘤与肿瘤样病变 3)骨髓病变 4)类风湿关节炎 5)强直性脊柱炎 6)股骨头缺血坏死 7)全身肌肉软组织损伤或病变 8)肌肉软组织肿瘤
磁共振成像系统构成
核磁共振成像系统主要是由三大部分构成，他们分别是磁铁系统、射频系统、计算机成像系统。
磁铁的作用是提供一个类似于地球磁场的恒定的磁场。
射频系统主要由射频发生器和射频接收器这两大部分构成。射频发生器将产生的短小而又强劲的射频场通过 脉冲的方式作用于人体，人体中的氢核就会产生磁共振现象；而射频接收器可接收磁共振信号，将其进行收集并 传输至转换器，转换成数字信号。
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）是一种常用于医学诊断的非侵入性扫描技术，它利用磁共振原理，通过对人体组织的磁性物质的成像进行分析，得出病灶位置和病理变化的信息。
下面将详细介绍MRI设备的工作原理。
MRI设备主要由主磁场系统、梯度线圈系统、射频系统和计算机系统组成。
1. 主磁场系统主磁场系统是MRI设备的核心组成部分，它由一个超导磁体构成。
这个超导磁体能产生一个稳定的高强度磁场，通常是1.5T或3T。
这个磁场可以将人体内的水和脂肪等有机分子的原子核（如氢核、氧核等）原子核自旋取向，从而为后续成像提供必要的条件。
2. 梯度线圈系统梯度线圈系统由三个互相垂直的线圈组成，即横向、纵向和轴向梯度线圈。
这些线圈的作用是产生稳定强度和变化频率的梯度磁场，用于在空间上定位图像中不同的区域。
梯度线圈系统的变化频率决定了成像的分辨率，变化强度决定了成像的对比度。
3. 射频系统射频系统由发射线圈和接收线圈组成，它的作用是产生高频电磁场和接收返回的信号。
在成像过程中，射频系统会向人体内部提供一个高频脉冲电磁场，导致人体内的原子核自旋发生能级跃迁。
原子核回到基态时，会发送出一个特定的信号，通过接收线圈接收并传回计算机系统进行处理。
4. 计算机系统计算机系统是MRI设备的控制中心，它负责控制整个设备的运行、数据采集、图像重建和存储。
在成像过程中，计算机会通过梯度线圈和射频线圈产生的信号，对人体内部的原子核进行测量和记录。
然后利用这些数据，通过复杂的数学计算和图像处理算法，生成最终的MRI图像。
具体工作流程如下：1. 开始扫描前，患者需要去除身上的金属物品，因为磁场会对金属产生吸引力和磁化。
2. 患者躺在MRI设备的扫描床上，床会进入主磁场系统中央，电脑通过脚踏开关控制床的位置。
3. 当主磁场系统通电后，会产生一个均匀的磁场。
此时，射频系统会向人体内部发送射频脉冲，使原子核自旋发生能级跃迁。
MRI磁共振成像设备
梯度线圈系统
评估梯度系统的可靠性四个方面
最大梯度强度 上升时间或切换率 工作周期 涡流补偿技术
梯度强度的测量单位为mT/m或G/cm 较高的梯度强度可以在不改变其它测量参数
的情况下，选择薄层或较小的视场 梯度磁场场强越高，可选择层面越薄，分辨
率越高
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梯度线圈系统
梯度磁场系统性能直接关系到成像质量
梯度线圈系统
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梯度线圈系统
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五、对梯度系统的要求
良好线性特性 梯度场的线性范围至少大于成像 视野
响应时间短 梯度场从零上升到所需稳定值的时 间称为梯度场的响应时间。
功率损耗小 梯度场线圈建立梯度场需要很大驱 动电流
最低程度的涡流效应 涡流指梯度场从零上升和 从稳定值下降过程中在临近梯度线圈的 金属结 构中感应的电流
主计算机可以选择或修改扫描参数， 执行图像显示、摄片、存取光盘及后 处理等功能
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生理监控
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谢谢!
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接收带宽、功率、线圈类型
4。计算机：
字长、位数、图像重建速度以及总线结构
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磁体系统
主磁场磁体系统类型
永磁体
电磁体
常导磁体 超导磁体
磁感应强度0.04～4特斯拉 B=0H 0是真空磁导率 H是磁场强度
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一、永磁体
1、原理(铁磁性物质组成 (Fe3O4)
磁体系统
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磁体系统
射频系统 发射和接收 频率合成器、RF成形部分、 发射器、预放、功率放大器、 发射线圈、接收线圈及低噪 声信号放大器
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射频系统
接收系统 接收线圈、低噪声前放、RF放大、 带通滤波器、检波器、低通滤波器、 低频放大器和A/D部分
磁共振成像设备介绍
磁共振成像设备的发展趋势：从传统的磁共振成像设备，发展到功能磁共振成像设备，再到分子磁共振成像设备。
04
设备更新
设备从单线圈发展到多线圈
设备从二维成像发展到三维成像
设备从静态成像发展到动态成像
设备从常规成像发展到功能成像
设备从人工操作发展到自动化操作
磁共振成像设备从低场强发展到高场强
02
01
03
02
降低噪声：通过优化图像处理算法，降低图像噪声，提高图像质量
03
提高设备稳定性：通过优化设备设计和制造工艺，提高设备的稳定性和可靠性
04
降低设备成本：通过优化设备设计和生产工艺，降低设备成本，提高设备的普及率
05
提高患者舒适度：通过优化设备设计和操作流程，提高患者的舒适度和检查体验
06
谢谢
科研领域
生物医学研究：研究人体生理、病理、药理等
材料科学：研究新材料的性能、结构、制备等
02
化学研究：研究化学反应、分子结构、合成方法等
物理学研究：研究磁共振现象、成像原理、信号处理等
04
其他应用
材料科学：用于研究材料的结构和性能
生物医学：用于研究人体组织和器官的结构和功能
地质学：用于研究地球内部结构和矿产资源
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磁共振成像设备的优缺点
优点
01
高分辨率：能够清晰地显示组织和器官的细节
02
多参数成像：可以同时获得多种参数信息，如T1、T2、PD等
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无辐射：磁共振成像设备不使用辐射，对人体无伤害
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多方位成像：可以获取任意方向的图像，便于诊断和手术规划
缺点
01
成像时间长：磁共振成像设备成像时间较长，需要患者保持静止状态
磁共振成像设备课件
为确保辐射安全，应采取一系列措施，如设置电磁屏蔽室、提供 专业防护服等。
安全监测与评估
定期对磁共振成像设备的电磁辐射进行监测和评估，确保符合相 关安全标准。
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磁共振成像设备的未来 发展与挑战
技术创新与突破
更高分辨率成像
通过改进磁场强度和优化信号处理技术，实现更高分辨率的磁共振 成像，从而提高诊断准确性和细节显示。
射频脉冲
特定频率的射频脉冲能够 激发氢原子核产生共振。
信号检测与处理
检测共振信号并进行处理 ，最终形成可用于诊断的 图像。
磁共振成像技术的发展历程
01
02
03
04
1970年代
磁共振现象被发现。
1980年代
第一台商用磁共振成像设备问 世。
1990年代
快速成像技术的发展提高了成 像速度和分辨率。
21世纪
磁场强度
磁场强度决定了成像质量，常见的磁 场强度有0.5T、1.5T和3.0T等。
射频系统
发射器
产生高频磁场和射频脉冲，激发 人体内的氢原子核。
接收器
接收来自人体内的信号，并将其 传输给计算机系统进行处理。
射频线圈
选择特定部位进行成像，通常有 头线圈、胸线圈和腹部线圈等。
梯度系统
梯度磁场
在成像区域内产生不均匀的磁场 ，以实现空间定位。
磁共振成像设备在运行过程中会产生大量热量，如不及时 散热，可能导致设备故障或损坏。
环境温度与湿度的控制
为确保设备正常运行和受检者的舒适度，应保持适宜的环 境温度和湿度。
定期维护与检查
定期对磁共振成像设备进行维护和检查，确保散热系统正 常运行，及时发现并解决潜在的热量问题。
磁共振成像设备介绍
磁共振成像设备介绍1. 概述磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种利用磁共振现象对人体或物体进行成像的无创检查技术。
它能够提供高对比度、高分辨率的图像，对于诊断疾病和观察生理过程具有重要价值。
磁共振成像设备是实现MRI检查的关键设备，下面将对其进行详细介绍。
2. 磁共振成像设备的组成磁共振成像设备主要由以下几个部分组成：2.1. 主磁体主磁体是磁共振成像设备的核心部件之一，它产生强大的静态磁场，用于对采集的信号进行定向和扩散。
主磁体通常采用超导磁体或永磁体。
超导磁体利用超导材料在极低温下产生极强的磁场，能够提供更稳定和均匀的磁场质量。
永磁体则是通过特殊磁材制造的，相对于超导磁体具有较低的成本和更小的体积。
2.2. 梯度线圈梯度线圈用于在磁共振成像过程中产生梯度磁场，通过改变梯度磁场的方向和强度，可以对磁共振信号进行空间编码，从而实现对物体内部结构的定位和分辨。
2.3. RF线圈RF线圈是用于向被检体中输入射频信号以及接收磁共振信号的设备。
它是磁共振成像设备的重要组成部分，能够产生高频的交变电磁场，激发被检体内部的磁共振信号。
2.4. 接收器接收器用于接收从被检体中采集到的磁共振信号，并将其转换为电信号进一步处理。
接收器通常包括信号放大器、滤波器、模数转换器等。
2.5. 控制与处理系统控制与处理系统负责操纵磁共振成像设备的各部分，并对采集到的信号进行处理和重建。
它通常由计算机和相应的软件组成，能够实现图像采集、重建和显示。
3. 磁共振成像设备的工作原理磁共振成像设备的工作原理是基于核磁共振现象。
当被检体置于强磁场中时，其中的原子核会受到磁场的影响，处于不同的能级。
通过向被检体中输入射频脉冲，可以使原子核从低能级跃迁至高能级。
当射频脉冲结束后，原子核会返回到低能级，并释放出能量。
这些能量以磁共振信号的形式被接收器采集，并由控制与处理系统转化为图像。
4. 磁共振成像设备的应用磁共振成像设备广泛应用于医学领域，主要用于以下方面：4.1. 诊断疾病磁共振成像设备能够提供高对比度和高分辨率的图像，可用于检测和诊断各种疾病，如脑卒中、肿瘤、心血管病等。
磁共振成像设备-1
2. 超导性及超导材料
超导性（superconductivity）指在低温下某些导体 没有电阻，导电性超过常温下的优良导体现象。 超导体（superconductor）具有超导性的物质，超 导体出现超导性的最高温度叫临界温度，通常超导 材料的临界温度非常低，在液氦温区（4K），如水 银的临界温度为4K，锡的临界温度为3.7K，铌钛合 金的临界温度为9.2K左右。
80年代MR成像进入临床应用。
引导磁共振成像发展的大事件
1930s，爱西多.艾沙克.拉比（Isidor Isaac Rabi）应用锂电子 束通过磁场，然后用无线电波轰击该电子束从而发展了分子 束磁共振，
1940s，各自独立证实了被称为“浓缩物体中核磁共振 ｛NMR｝的现象”，1952年获诺贝尔物理学奖“以表彰他们 对于核磁精密测量新方法的发展及有关的发现”
超导磁体所用的超导材料主要是铌钛（铌占 44%~50%）合金与铜的多丝复合线， 工作温度为4.2K(-269℃)，即一个大气压下液 氦的温度； 临界电流密度为3*103A/mm2 ； 临界磁场为10T。
超导磁体场强大小
B 主磁场强度: B 0KI，
I为电流；K为线圈匝数。
Nb3Ti 铌钛合金
5.磁场的逸散度
强大的主磁体周围所形成的逸散磁场,会对 附近的铁磁性物体产生很强的吸引力,使人体健 康或医疗仪器设备受到不同程度的损害、干扰和 破坏。
5高斯场范围
主磁体的种类及特点
（一）永磁型
永磁型磁体(permanent magnet)是最早应用 于MRI全身成像的磁体。用于构造这种磁体的永 磁材料主要有：
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（二） 磁场对原子核磁矩的作用
大量的核磁矩在无外加磁场时,其方向排列是 随机的，无规律，相互抵消，宏观磁矩为零。
（二） 磁场对原子核磁矩的作用
在外磁场（B0）的作用下,则核磁矩沿着外磁 场方向排列。
位能低，顺磁场方向,稳定
B0
位能高，逆磁场方向
（二） 磁场对原子核磁矩的作用
宏观磁化向量：
全部磁矩重新定向所
可能,只有奇数质子或奇数中子数的原子核才能 产生自旋
H有三种同位素：
1 1
H
,
12H
,
13H
临床MRI主要原子核 11H
只有质子,没有中子
其他原子核或同位素在人体含量低、产生共振的敏感性差
（一）基本概念
拉莫尔进动：磁矩绕着静磁场B0并保持一 定的角度,沿着一个固定的锥面轨迹转动方式
拉莫尔频率/进动频率 ω0= rB0 r = 磁旋比，常数 B0 =静磁场中的场强 ω0 =质子的共振频率
Tesla是一个磁场强度单位,中文译为特斯拉， 一个单位Tesla＝10000 Gause
Gause 中文译为高斯,地球的自然磁场强度为 0.3-0.7高斯,南北极有所不同.
（一）基本概念
自旋(spin): 是原子核具 有绕其特定轴旋转的特性
自旋角动量：原子核 自旋具有方向性
磁矩：原子核自旋运动产生 的微观磁场,随机分布的
程.
T2 Relaxation
MXY
37% 脂肪 灰质
84 92
脑脊液 白质
101
1400
t(ms)
T1
63%
T1 & T2
MZ
T2 100%
37%
Time
MR信号的形成
RF Pulse 停止后，纵向磁化矢量转向横向 并在XY平面内绕Z轴进动。XY平面内的旋转磁 体可以在接收线圈内产生感应电压，这个随时 间波动的电压即为MR信号。
其平衡态的过程.这一过程所用时间为弛豫时间 (纵向磁化恢复和横向磁化衰减的过程)
弛豫过程是一个能量转变过程,磁距恢复状 态过程随时间延长而改变,是磁共振成像的关键.
（一） 纵向驰豫T1
纵向弛豫(T1弛豫)： 是指90°射频脉冲激发停止后纵向磁化分
量(Mz)将缓慢增大到最初值,成指数规律增长.恢 复至平衡态的过程.
上再外加的一种磁场，使成像时感兴趣人体段块受到的磁场 强度出现微小的差别
w0 w0 - gz2Gz
Isocenter
w0 + gz1Gz Gradient amplitudes
（三）梯度磁场与定位
选层梯度： 在主磁体中加一个梯度磁场,则被检体各部
位质子群的进动频率可因磁场强度不同而有所区 别，这样可对被检体某一部位进行MR成像,MR 的空间定位靠的是梯度磁场,通过梯度磁场达到 选层的目的.
FID
面内自由旋进的横
向磁化矢量在线圈
t
感应出频率相同,幅 0
度按指数方式快速
衰减的MR信号
（三）梯度磁场与定位
MR成像3个基本轴：Z,X,Y Z：人体从头到足，沿着这个轴选择人体横断面 X：人体从左到右，沿着这个轴选择人体矢状面 Y：人体从前到后，沿着这个轴选择人体冠状面
（三）梯度磁场与定位
梯度磁场(G)： 人体的轴分为Gz、Gx、Gy。梯度磁场是在主磁场基础
（一）基本概念
进动（precession）： 氢原子绕自身轴线转动的
同时,其转动轴线又绕重力方 向回转. 核磁共振NMR的条件
原子核在进动中吸收外界 能量产生能级跃迁现象
1.外界能量：短射频脉冲激 发源
2.射频磁场RF 3.自旋磁矩在主磁场中进动
外磁场方向 核磁矩方向
（一）基本概念
产生磁共振的原子核： 具有自旋特性的原子核才有产生磁共振的
产生的磁化向量，单位体积中全Biblioteka 原子核的磁矩磁化向量（M）与磁
场的三维坐标。
B1
沿着主磁场方向为Z轴（纵轴）；
X 垂直于主磁场方向的平面为XY平面（水平面);
左右方向为Y轴；前后方向为X轴。
Z M Y
（二） 磁场对原子核磁矩的作用
射频脉冲（Radio Frequency pulse,RF) ： 一定频率的无线电波或射频能量,使磁化向
量以90°的倾斜角旋转的射频脉冲称为90°脉 冲. 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)：
利用射频脉冲(Radio Frequency pulse)对 平衡态的自旋系统做功,使其吸收能量,射频停 止,系统能量释放能量.
（二） 磁场对原子核磁矩的作用
弛豫过程(relaxation)： 是指自旋系统吸收能量后由激发态恢复至
Z
横向磁化的产生
Z 拉莫进动
RF线圈
M0 M1
M(t)
O
Y
O
MXY
X
Y
信号检测
(一) 电磁感应
(磁场)Electromagnetism根据法拉第定率 产生电流。
Y
Bo
X
(电流)current
(二) FID信号
自由感应衰减信号 V幅度
(free induction decay FID)
：
以频率在XY平
第六章 磁共振成像设备
磁共振成像设备
猜猜：哪台是CT？ 哪台是MRI?
磁共振成像设备
Open Magnetic Resonance Imaging (MRI) Machine
Creanova Magnetic Resonance Imaging Scanner
磁共振成像设备
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI) 利用生物内特定原子磁性核(多为氢核)在磁
（三）梯度磁场与定位
相位编码：在激励脉冲结束后,在沿层面的Y轴 方向加一短时间的梯度磁场GY,由于不同Y坐标 的自旋磁矩的进动频率不一样,从而在磁场GY撤 除后,磁矩的位相不一样.依据位相的不同可以区 分Y坐标,这称为相位编码.
场中特性表现而进行图像成像的一种技术。
1
概述
2
主磁体系统
3 梯度磁场系统
4 射频发射与接收系统
5
计算机系统
6
磁场的屏蔽
7 超导及低温系统
8 MRI的使用与维护
目录
第一节 概述
（一）基本概念
质子+ 中子
原子核 电子 —
原子
分子
物质
核外电子决定原子化学特性 原子核决定原子物理特性
（一）基本概念
Tesla Or Gause
MZ
100%
63%
0
1*T1
2*T1
3*T1
4*T1
5*T1
Time
MZ
Mo
Mz 0.5*Mo
T1 Relaxation
脂肪
白质
灰质
63% of M0
脑脊液
0
1*T1
2*T1
3*T1
4*T1
5*T1
Time
（二）横向驰豫
横向弛豫(T2驰豫)： 射频脉冲停止后,横向磁化分量Mxy很快衰减
到零,并且呈指数规律衰减到RF作用前的零状态. 横向弛豫是一个从最大值恢复至零状态的过