MRI技术
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存在于磁体或载电流介质周围的物资场，其大 小以磁感应强度表示。以场内垂直于磁场的运 动电荷所受力的大小来量度，B=F/qv。通常B 随时间和空间而变化。
N B
S
I B
磁化(magnetization)
在磁场的作用下，物资从无磁性变成有磁 性的过程。
由于电子运动产生的分子电流，所以分子 内存在磁偶极矩，相当于一枚小磁针。通 常不显磁性，但在磁场的作用下，磁偶极 矩呈定向排列，因而呈现磁性。
高能态原子核磁矩于外加磁场反向，低能态原子核 磁矩与外加磁场同向
B0
2。平衡态与波尔兹曼分布
高能态自旋与低能态自旋的比例在磁场 强度和样本温度不变的情况下，同一种原
1946年，由美国Stanford大学的Bloch和Harvard 大学的Purcell同时独立地完成了核磁共振试验， 并由此获得了1952年的诺贝尔物理学奖，被誉为 MRI的发现者；1967年Jasper Jackson首先在活体 动物体上获得了磁共振信号；1973年美国纽约州 立大学的Lautebur利用水模成功地获得了氢质子 二维MR图像，被誉为磁共振成像空间定位的开拓 者；从八十年代开始，MRI进入医学临床阶段。
原子的结构及其磁特性
原子是由原子核和绕核运动的电子所组成。 原子核具有绕其特定轴旋转的特性，因此
具有一定角动量，也称为自旋（spin）。具
有奇数质子或/和具有奇数中子结构的原子
核在其自旋过程中能够产生自旋磁动量， 即原子核磁矩。μ =I h
原子的结构模型
核外电子的分布特点
1，核外电子从内到外分层排布(K,L,M,N)。 每层内按不同能级分布（spdf)。
磁共振成像 Magnetic Resonance Imaging（MRI)
一、概论
MRI是NMR的一个分支。 NMR技术包括固态NMR波谱、液相NMR波
谱及20世纪80年代后出现的MRI。 MRI是一种新的影像学方法，由于其理论基
础涉及到原子物理学、应用物理学、电磁 学、影像学、数学、化学、生物学、生理 学、临床医学等多个学科，给MRI学习带来 了很大的困难。
2,每层有n2个电子轨道，最多容纳2n2个电 子n为自然数。
3，最外层不超过8个电子，次外层不超过 18个电子
带电质子的分布规律
带电质子和核外电子一样按轨道分布。 泡利不相容原理 每个轨道最多只能容纳2个运动状态不同的
电子或质子。
原子核磁矩
原子核磁偶极矩的形成
奇数质子的原子，最终有一个未配对质子
MRI的优势
1、多参数成像 2、多方位成像 3、大视野成像 4、组织特异成像 5、功能成像 6、无损、无创 7、无骨伪影
MRI的局限性
1、成像速度慢 2、对钙化及骨皮质不敏感 3、图像易受伪影影响 4、禁忌症较多 5、定量诊断困难
二、MRI的基本原理
磁场(magnetic field)
1980年， MRI仪商品化
1989年，国产永磁MRI仪
安科公司
磁共振成像的命名
由于MRI 成像的特点，早期MRI的命名比较 混乱，曾经使用过的名称有：自旋成像法、 自旋映像法、组合层析摄影、NMR断层、 NMR-CT、NMRI等。
1982年以后，为了突出这一技术不产生电 离辐射，同时又与有放射性元素的核医学 相区别，专家们建议将NMRI简称为MRI。
如11H的自旋量子数I=1/2，其能级数n=2S+1=2。 即具有两种形式的量子化能级分布。
即为E(＋1/2)和E(-1/2).
静磁场对样本的作用
E+1
E0
E+2
E-1 E-2
自旋磁矩的能量呈量子化分布。
低能态自旋磁矩的方向与静磁场方向相同， 高能态自旋磁矩的方向与磁场方向相反。 两者相差一个特定的能量ΔE 。
B
磁化强度(M)
磁介质经过磁化后所产生的单位体积内分 子的磁矩的矢量和。
同时，M=cB/T（居里定律） B为磁感应强度，T为绝对温度，c为常数。
M
B
磁化率(magnetic susceptibility)
单位外磁场中物质的磁化强度称为磁化率(X)。 X=M/H H=B/u(u为磁导率），M为产生的磁化强度，H
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging/MRI)
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）就是利用磁场与磁性核系统的磁共振作 用所产生的信号，经空间编码、图像重建而获 得的断层图像。（ 目前，临床MRI均采用H原
子核为磁性核系统）
MRI 发展史
配对的质子ຫໍສະໝຸດ Baidu场相互抵消，未配对的质子，可产 生磁矩。
中子与原子核磁矩
奇数中子的原子核，其电量分布不对称， 在自旋过程中也可产生磁矩。
原子核磁矩与分子磁矩的区别与联 系
原子核磁矩是分子磁矩的次要组成部分，形 成分子磁矩的主要贡献是核外电子。
原子核磁矩是由磁性核产生的磁矩，与核外 电子无关，与原子核的性质和结构有关。
MRI发展史上重大事件
1946年, NMR的发现
Block,Puecell
1971年，肿瘤T1T2时间延长 Damadian
1973年，充水试管NMR图像 Lauterbur
1974年，活鼠NMR图像
Lauterbur
1976年，人体胸部NMR图像 Damadian
1977年，初期NMR全身图像 Mallard
原子核磁矩的方向与原子核的自旋方向相关
静磁场对原子核磁矩的作用
人体中大量的核磁矩，在无外加磁场时， 其方向是随机排列的。在外加磁场（B0）的 作用下产生新的磁化矢量M。
原子核磁矩在磁场的作用下如下3种结果
1。塞曼效应
根据不同原子自旋量子数的不同，在磁场作 用下，产生不同的能级数，这种现象称为塞曼效 应。
为外磁场的强度。H与B通常都视为磁场强度。 物质的磁化率与其核外不成对电子成正比。
顺磁性、抗磁性、及铁磁性
物质在磁场内经过磁化后产生的磁化强度M 为负向磁化，这类物质称为抗磁性物质 (X<0 )。
在磁场的作用下产生正向磁化，磁场去除后 立即又去磁化的这类物质 称为顺磁性物质 （X>0) 。
在磁场的作用下产生永久性磁化的物质称为 铁磁性物质。
N B
S
I B
磁化(magnetization)
在磁场的作用下，物资从无磁性变成有磁 性的过程。
由于电子运动产生的分子电流，所以分子 内存在磁偶极矩，相当于一枚小磁针。通 常不显磁性，但在磁场的作用下，磁偶极 矩呈定向排列，因而呈现磁性。
高能态原子核磁矩于外加磁场反向，低能态原子核 磁矩与外加磁场同向
B0
2。平衡态与波尔兹曼分布
高能态自旋与低能态自旋的比例在磁场 强度和样本温度不变的情况下，同一种原
1946年，由美国Stanford大学的Bloch和Harvard 大学的Purcell同时独立地完成了核磁共振试验， 并由此获得了1952年的诺贝尔物理学奖，被誉为 MRI的发现者；1967年Jasper Jackson首先在活体 动物体上获得了磁共振信号；1973年美国纽约州 立大学的Lautebur利用水模成功地获得了氢质子 二维MR图像，被誉为磁共振成像空间定位的开拓 者；从八十年代开始，MRI进入医学临床阶段。
原子的结构及其磁特性
原子是由原子核和绕核运动的电子所组成。 原子核具有绕其特定轴旋转的特性，因此
具有一定角动量，也称为自旋（spin）。具
有奇数质子或/和具有奇数中子结构的原子
核在其自旋过程中能够产生自旋磁动量， 即原子核磁矩。μ =I h
原子的结构模型
核外电子的分布特点
1，核外电子从内到外分层排布(K,L,M,N)。 每层内按不同能级分布（spdf)。
磁共振成像 Magnetic Resonance Imaging（MRI)
一、概论
MRI是NMR的一个分支。 NMR技术包括固态NMR波谱、液相NMR波
谱及20世纪80年代后出现的MRI。 MRI是一种新的影像学方法，由于其理论基
础涉及到原子物理学、应用物理学、电磁 学、影像学、数学、化学、生物学、生理 学、临床医学等多个学科，给MRI学习带来 了很大的困难。
2,每层有n2个电子轨道，最多容纳2n2个电 子n为自然数。
3，最外层不超过8个电子，次外层不超过 18个电子
带电质子的分布规律
带电质子和核外电子一样按轨道分布。 泡利不相容原理 每个轨道最多只能容纳2个运动状态不同的
电子或质子。
原子核磁矩
原子核磁偶极矩的形成
奇数质子的原子，最终有一个未配对质子
MRI的优势
1、多参数成像 2、多方位成像 3、大视野成像 4、组织特异成像 5、功能成像 6、无损、无创 7、无骨伪影
MRI的局限性
1、成像速度慢 2、对钙化及骨皮质不敏感 3、图像易受伪影影响 4、禁忌症较多 5、定量诊断困难
二、MRI的基本原理
磁场(magnetic field)
1980年， MRI仪商品化
1989年，国产永磁MRI仪
安科公司
磁共振成像的命名
由于MRI 成像的特点，早期MRI的命名比较 混乱，曾经使用过的名称有：自旋成像法、 自旋映像法、组合层析摄影、NMR断层、 NMR-CT、NMRI等。
1982年以后，为了突出这一技术不产生电 离辐射，同时又与有放射性元素的核医学 相区别，专家们建议将NMRI简称为MRI。
如11H的自旋量子数I=1/2，其能级数n=2S+1=2。 即具有两种形式的量子化能级分布。
即为E(＋1/2)和E(-1/2).
静磁场对样本的作用
E+1
E0
E+2
E-1 E-2
自旋磁矩的能量呈量子化分布。
低能态自旋磁矩的方向与静磁场方向相同， 高能态自旋磁矩的方向与磁场方向相反。 两者相差一个特定的能量ΔE 。
B
磁化强度(M)
磁介质经过磁化后所产生的单位体积内分 子的磁矩的矢量和。
同时，M=cB/T（居里定律） B为磁感应强度，T为绝对温度，c为常数。
M
B
磁化率(magnetic susceptibility)
单位外磁场中物质的磁化强度称为磁化率(X)。 X=M/H H=B/u(u为磁导率），M为产生的磁化强度，H
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging/MRI)
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）就是利用磁场与磁性核系统的磁共振作 用所产生的信号，经空间编码、图像重建而获 得的断层图像。（ 目前，临床MRI均采用H原
子核为磁性核系统）
MRI 发展史
配对的质子ຫໍສະໝຸດ Baidu场相互抵消，未配对的质子，可产 生磁矩。
中子与原子核磁矩
奇数中子的原子核，其电量分布不对称， 在自旋过程中也可产生磁矩。
原子核磁矩与分子磁矩的区别与联 系
原子核磁矩是分子磁矩的次要组成部分，形 成分子磁矩的主要贡献是核外电子。
原子核磁矩是由磁性核产生的磁矩，与核外 电子无关，与原子核的性质和结构有关。
MRI发展史上重大事件
1946年, NMR的发现
Block,Puecell
1971年，肿瘤T1T2时间延长 Damadian
1973年，充水试管NMR图像 Lauterbur
1974年，活鼠NMR图像
Lauterbur
1976年，人体胸部NMR图像 Damadian
1977年，初期NMR全身图像 Mallard
原子核磁矩的方向与原子核的自旋方向相关
静磁场对原子核磁矩的作用
人体中大量的核磁矩，在无外加磁场时， 其方向是随机排列的。在外加磁场（B0）的 作用下产生新的磁化矢量M。
原子核磁矩在磁场的作用下如下3种结果
1。塞曼效应
根据不同原子自旋量子数的不同，在磁场作 用下，产生不同的能级数，这种现象称为塞曼效 应。
为外磁场的强度。H与B通常都视为磁场强度。 物质的磁化率与其核外不成对电子成正比。
顺磁性、抗磁性、及铁磁性
物质在磁场内经过磁化后产生的磁化强度M 为负向磁化，这类物质称为抗磁性物质 (X<0 )。
在磁场的作用下产生正向磁化，磁场去除后 立即又去磁化的这类物质 称为顺磁性物质 （X>0) 。
在磁场的作用下产生永久性磁化的物质称为 铁磁性物质。