MRI原理及设备
核磁共振成像原理及产生
核磁共振成像原理及产生核磁共振成像是一种利用人体内原子核在磁场中的自旋产生信号，再经过计算机处理而获得图像的技术。
它具有高分辨率、高对比度、无创和无电离辐射等优点，已广泛应用于医学影像检查、临床疾病诊断及科研等方面。
目前已成为一种重要的无创性影像检查技术，成为医学影像检查的“黄金标准”。
正常情况下，人体内含有大量的氢原子核（质子）。
这些质子由于各种原因在空间分布上有差异，且具有不同的磁矩，因此它们具有不同的自旋回波信号。
由于人体内质子数目众多，其在空间中分布并不均匀，因此可利用计算机对其进行计算处理，产生磁共振信号（MRI），然后通过标准的数字图像显示出来。
一、核磁共振成像技术核磁共振（NMR）技术是20世纪70年代发展起来的一种新的医学影像技术。
它利用人体内原子核的自旋引起的电磁波信号，通过计算机对其进行分析处理，以图像形式显示出来。
其优点是对人体组织没有任何伤害，不需要注射造影剂，无创无辐射，成本低，效率高。
目前核磁共振技术已经应用到了临床上，并成为了现代医学影像检查中不可缺少的一个重要部分。
MRI包括两个基本部分：信号源和成像系统。
其中信号源是一种特殊的磁场发生器，它由一套线圈组成，线圈中充满了自由电子。
当一个人进入线圈时，就会在线圈内产生一个磁化电流（即核磁共振）；随着运动速度增加，磁化电流也随之增加，直到达到停止运动的速度时才停止。
这样就产生了一系列不同频率和振幅的核磁共振信号（MRI）。
二、磁共振成像技术的分类（一）扩散加权成像（DWI）扩散加权成像是根据水分子在运动时扩散的方向和大小不同来确定加权系数的一种方法，它能获得组织的空间结构与功能信息，还能反映组织中水分子的运动情况，可用于检测和诊断各种疾病。
在常规磁共振成像（MRI）中，由于组织内水分子的运动是由外磁场激发产生的梯度场引起的，故常采用梯度回波序列或扩散加权成像序列。
DWI是通过采集T1WI和T2WI图像，利用不同序列对水分子运动进行成像，从而反映水分子在组织中的分布。
MRI成像的原理及临床应用
MRI成像的原理及临床应用MRI（磁共振成像）是一种先进的医学影像检查技术，通过利用人体组织中的氢原子在强磁场和无线电波作用下产生的信号来生成高分辨率的图像。
MRI成像原理非常复杂，但简单来说，它利用水分子中的氢原子核（质子）在强磁场中的旋转和无线电波的激发来生成影像。
在医学上，MRI技术已经成为非常重要的诊断工具，广泛应用于各种疾病的检查和诊断。
2.无线电波激发：MRI设备通过发射高频无线电波信号来激发人体组织中的氢原子核。
3.信号接收：激发的质子核在放松过程中会释放出无线电信号，并被接收线圈捕获。
这些信号被电脑转换成图像。
4.信号处理：电脑利用接收到的信号对其进行处理，生成高分辨率的影像，显示人体组织的结构和病变情况。
MRI临床应用：1.诊断脑部疾病：MRI成像在脑部疾病的诊断中具有很高的准确性，可以检测脑卒中、脑肿瘤、脑出血等疾病，并为医生提供详细的解剖结构信息。
2.骨骼和关节疾病：MRI成像可以非常清晰地显示骨骼和关节组织的结构，对骨折、软骨损伤、关节疾病等疾病的诊断和治疗具有重要意义。
3.腹部疾病：MRI成像可以检测腹部内脏器官的异常，如肝脏、胰腺、肾脏、胃肠道等器官的疾病，提供准确的诊断信息。
4.心血管疾病：MRI成像对心脏和血管的结构和功能有很高的分辨率，可以检测心肌梗塞、心肌病变、心腔扩张等心血管疾病。
5.乳腺肿瘤诊断：MRI成像对乳腺肿瘤的早期诊断和定位具有重要意义，可以帮助医生提前发现和治疗乳腺癌等疾病。
6.妇科疾病：MRI成像可以检测子宫、卵巢、输卵管等女性生殖器官的异常改变，用于诊断子宫肌瘤、卵巢囊肿、子宫内膜异位等妇科疾病。
总的来说，MRI成像技术在医学影像学中起着至关重要的作用，为医生提供了高分辨率、非侵入性的影像信息，有助于帮助医生准确诊断疾病、制定有效的治疗方案。
随着技术的不断发展和改进，MRI成像在临床应用中的前景将更加广阔。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
磁共振成像基本原理杨正汉ppt课件.ppt
进动是核磁（小磁场）与主磁场相互作用的结果 进动的频率明显低于质子的自旋频率，但比后者更为重要。
非常重要
= .B
：进动频率 Larmor 频率
：磁旋比 42.5兆赫 / T
B：主磁场场强
高能与低能状态质子的进动
由于在主磁场中质子进动，每个氢质子均产生纵向和横向磁化分矢量，那么人体进入主磁场后到底处于何种核磁状态？
1000mT
1010mT
990mT
梯度场强＝（1010mT-990mT）/ 0.5 M= 40 mT/M
1000mT
梯度场强
爬升时间
切换率＝梯度场预定强度/爬升时间
3、脉冲线圈
脉冲线圈的作用 如同无线电波的天线 激发人体产生共振（广播电台的发射天线） 采集MR信号（收音机的天线）
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）
高斯（gauss, G）。 Gauss (1777-1855)
1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的磁场强度
德国著名数学家，于1832年首次测量了地球的磁场。
5安培
1厘米
1高斯
地球的磁场强度分布图
特斯拉（Tesla,T） Nikola Tesla (1857-1943), 奥地利电器工程师，物理学家，旋转磁场原理及其应用的先驱者之一。
怎样才能使低能氢质子获得能量，产生共振，进入高能状态？
磁共振现象是靠射频线圈发射无线电波（射频脉冲）激发人体内的氢质子来引发的，这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同，低能的质子获能进入高能状态
微观效应
射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发生偏转 射频脉冲的强度和持续时间决定射频脉冲激发后的效应
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。
核磁共振仪原理及应用
核磁共振仪原理及应用核磁共振（NMR）是一种基于原子核的磁性性质和旋磁效应的现象进行研究的无损检测技术。
核磁共振仪是用于进行核磁共振实验的仪器装置。
它通过对样品中核自旋的磁矩进行调制，然后使用射频电磁场和梯度磁场进行检测和分析，实现对物质内部结构和组成的非破坏性分析。
核磁共振仪的原理是基于核磁共振现象，即当核自旋体系处于外磁场中时，核磁矩与外磁场方向有关的能级差异会发生。
在核磁共振仪中，外磁场由超导磁体产生，其强度通常在0.01-30特斯拉（T）之间。
样品被放置在磁体中心的探头内。
同时通过探头中的线圈产生射频电磁场和梯度磁场。
当样品处于外磁场中时，核自旋会在磁场作用下沿着磁场方向产生进动。
通过施加射频场调制核自旋的旋磁效应，使它们的能级发生跳跃。
当射频场的频率与核自旋的能级差相等时，就会发生共振吸收，吸收的强度与核自旋的种类、数量和局域环境等相关。
核磁共振仪在医学、化学、物理学等领域有广泛的应用。
在医学中，核磁共振成像（MRI）是一种非侵入性、不需要放射性同位素的成像技术，可以对人体内部组织结构进行高清晰度的图像显示，从而实现对肿瘤、血管疾病、神经系统疾病等的诊断和治疗监控。
核磁共振还可用于医学研究，如通过核磁共振波谱（NMR Spectroscopy）分析体内物质的代谢产物，推断疾病的发生和发展机制。
在化学中，核磁共振仪常用于分析有机化合物的结构和纯度。
通过核磁共振波谱，可以判断分子中的官能团、化学位移、耦合常数等信息，从而确定分子的结构和环境。
核磁共振还可用于溶液中化学反应的动力学研究，如测定化学反应速率常数和活化能。
此外，核磁共振还可以用于核磁共振敏感性研究、多维核磁共振等高级技术的探索。
在物理学领域，核磁共振可以用于研究材料的物理特性、表面性质和自旋动力学等。
例如，通过核磁共振技术，可以测定材料中的自旋-自旋关联、磁矩动力学参数等，从而揭示材料的量子自旋特性和磁性行为。
此外，核磁共振还可以用于材料中晶格结构的测定、超导材料中磁场分布的研究等。
磁共振成像设备(MRI) MRI设备之工作原理 成像原理
自旋磁矩在主磁场中进动.
射频脉冲频率必须与磁场中自旋磁矩的 旋进频率相同，与宏观磁化M的固有频 率相同，与质子的拉莫频率相同。
RF脉冲的作用
射频对自旋系统做功，系统内能增加， 在RF激发下，宏观磁化矢量产生共振— NMR。
原子核及磁特性
RF脉冲的作用 • 激发—射频磁场对自旋系统的作用过程 • 核磁共振——原子核自旋系统吸收相同频率的射频磁场能量而从平衡态变为激发
磁共振成像过程
用
用
处 于 静 磁 场 的 成 像 物 体
Z 轴 方 向 的 梯 度 磁 场 选 择 层 面
Y
轴
方 向 的 梯 度 磁 场 相 位 编
码
用
X
轴
方
信
向
号
的
处
梯 度 磁 场 频
理， 层
信
得
面
号
到
图
采பைடு நூலகம்集
数 字
像 显
率 编
图示 像
码
磁共振成像过程
磁共振成像过程
磁共振成像过程
对软组织及器官有特殊的分辨能力。在主磁场为0.4~2T时，人体组织T1~103ms，T2~102ms。
空间定位
空间定位
空间定位
空间定位
空间定位
1、层面选择：样品中加一个均匀的主磁场B0后，再在主磁场上加一不均匀的梯度磁场BG 。从而使
不同层面的磁场强度不一样，共振频率不一样，依据不同的共振频率可以确定自旋核所处的层面。
MRI产生条件
• 能够产生共振跃迁的原子核 • 恒定的静磁场 • 一定频率的交变磁场
原子核及磁特性
一. 原子核的一般特性 • 同位素：质子数相同，中子数不同的核构成的元素
MRI临床应用安全专家共识解读PPT课件
标准化与规范化问题
MRI技术操作和诊断标准需要进一步 完善和统一，以提高诊断质量和效率
。
人才短缺
专业MRI技术人员和跨学科合作人才 相对缺乏，需要加强人才培养和引进 。
伦理与法律问题
随着MRI技术在临床应用的不断深入 ，需要关注相关伦理和法律问题，保 障患者权益和安全。
THANKS
MRI工作的氢质子发生磁共振现象，产生
磁共振信号。
通过接收和处理这些信号，MRI 设备能够重建出人体内部的图像
。
MRI成像具有多参数、多序列、 多方位成像等优点，能够提供丰
富的诊断信息。
MRI设备主要构成部分
梯度系统
产生梯度磁场，用 于空间定位和信号 编码。
01
02
03
骨折
MRI可清晰显示骨折的部 位、类型及周围软组织损 伤情况，对骨折的诊断和 治疗有重要作用。
关节病变
MRI对关节炎、关节积液 、关节软骨损伤等关节病 变的诊断和鉴别诊断有较 高价值。
脊柱病变
MRI可准确显示脊柱骨折 、椎间盘突出、脊柱肿瘤 等病变，对脊柱疾病的诊 断和治疗有重要作用。
心血管系统检查适应症
03
04
询问病史和过敏史
了解患者是否有MRI禁忌症， 如心脏起搏器、金属植入物等
。
去除金属物品
指导患者去除身上所有金属物 品，包括首饰、硬币、钥匙、
手机等。
心理疏导
对于紧张、焦虑的患者，进行 适当的心理疏导，缓解其紧张
情绪。
告知注意事项
向患者说明MRI检查的过程和 注意事项，取得患者的配合。
扫描序列选择原则
听力保护措施
为工作人员和患者提供听力保护设备，如耳塞、耳罩等，以减少噪 声对听力的潜在损害。
MRI-成像基本原理
其看作一个小磁棒。
中子
图1: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，可将其看作一个小磁棒。※ 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。
2.氢原子
氢原子核内只有一个质子，尽管生物组织中有磁性元 素约百余种，但现今MRI成像技术中，使用最多的为1H。 原因： 1 、占活体组织原子数量的2/3。
图7:RF脉冲中断后，质子从高能态返回低能状态，即重新指向 上方图中“一个接一个地”画出来，结果纵向磁化增加，恢复 到原来数值。
图8: 在RF脉冲中断后，质子失去相位一致性，失去同步化。当您从上 面整体地来看这些失相位的质子时，就会看到质子逐渐呈扇形散开。 指向同一方向越来越少，因而横向磁化减少。
组织的T1与T2
不同组织的T1与T2时间不一样， 以此来产生不同的MR信号。
磁共振序列
T1WI (观察解剖结构） T2WI （发现病变） Pd-WI （基本不用） FLAIR （发现病变更敏感） STIR （判断病灶内是否存在脂肪成分） FL2D（SWI）（判断是否是出血） DWI(DTI） （判断是否为急性期病变） MRS （脑功能成像）
的情况，通过解除金属器械后仍可进行检查的情况，以及对影像
质量不利的情况。
1．体内有金属置人物，如心脏金属瓣膜、人工关节、固定钢
板、止血来、金属义齿、避孕环等。
2．带有呼吸机及心电监护设备的危重患者。
3．体内有胰岛素泵等神经刺激器患者。
4．妊娠3个月以内的早孕患者。
MRI图片的基本确认
确定图片与病人相符合； 按照时间、检查方式、扫描序列排列影
mr设备的工作原理及应用
MR设备的工作原理及应用介绍磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种非常重要的医学影像技术，广泛用于临床诊断和科学研究。
本文将详细介绍MRI设备的工作原理及其在医学领域的应用。
工作原理MRI设备利用核磁共振原理来生成具有高空间分辨率的图像。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1.建立磁场：MRI设备首先通过电磁铁产生一个静态磁场，这个磁场通常达到数千高斯的强度，使得水平面内的原子核磁矩都趋向于朝向磁场方向。
2.激射共振：医生会对患者进行核子共振的激励。
MRI设备通过向患者的身体内注射一定量的磁共振激射源，如具有氢元素的水分子，激发患者的原子核使之转变为高能态。
3.信号接收：一旦水分子的原子核经过激励后转变到高能态，其下降的过程中会释放出电磁波信号。
这些信号会被敏感的探测器所感知，并转换为数字信号。
4.图像重建：通过计算机对接收到的信号进行处理，可以重建出具有高分辨率和对比度的图像。
应用MRI设备在医学领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 临床诊断•脑部影像学检查：MRI设备可提供高分辨率的脑部影像，可以用于检测颅脑结构的异常，如肿瘤、脑梗死和脑出血等。
•骨骼影像学检查：MRI可用于检测骨骼系统的损伤，如关节炎、骨折和滑膜炎等。
•心脏影像学检查：MRI技术可以提供无创的、非放射性的心脏影像，用于检测心脏结构和功能异常。
2. 癌症检测•乳腺癌筛查：MRI可以帮助诊断乳腺癌，尤其对于早期乳腺癌具有较高的敏感性。
•前列腺癌检测：MRI技术在前列腺癌检测和定位中有着重要的作用，可以提供高分辨率的前列腺影像。
3. 脑科学研究•功能磁共振成像（fMRI）：fMRI可以通过监测大脑的血氧水平变化来研究大脑的功能活动，被广泛应用于神经科学研究。
•结构连接成像（DTI）：DTI技术能够检测大脑神经纤维的走向，可以帮助研究人员了解大脑各个区域之间的连接情况。
总结MRI设备的工作原理基于核磁共振原理，通过利用强大的磁场、激射共振、信号接收和图像重建等步骤，可以生成高分辨率的医学影像。
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。
MRI原理及设备概要
MRI原理及设备概要MRI全称为磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging），是一种利用磁共振现象进行图像扫描的医学影像学技术。
MRI的原理是基于原子核自旋进动的现象，通过对患者身体内的原子核进行激发和检测，利用这些信号重建图像，从而实现对身体组织和器官内部结构的观察和诊断。
MRI设备是由磁体、梯度线圈、射频线圈和计算机系统组成的。
磁体是整个设备的核心部分，它产生强大的静态磁场，使患者的原子核自旋发生预cession现象，从而产生信号。
梯度线圈则用于加在主磁场上的梯度场，其作用是使得扫描范围内各个空间位置的原子核能够产生不同的共振频率，从而能够获取到更全面的图像信息。
射频线圈则用来向患者身体内发射并接收RF信号，以激发原子核的共振发射信号和接收信号进行后续的图像重建。
计算机系统用来控制整个设备的操作过程，对图像进行处理和重建。
MRI扫描的过程主要包括以下几个步骤：患者躺在扫描床上，进入主磁场后，通过调整梯度线圈的功率和方向，使得原子核自旋能够以不同角度进动。
然后，射频线圈向患者身体内发射一定频率的脉冲，使得原子核自旋由不平衡状态进入平衡状态。
在此过程中，原子核会发出一定的RF 信号。
射频线圈同时也会接收到由患者身体发出的信号。
接收到的信号通过梯度线圈和射频线圈传输给计算机系统进行信号处理和图像重建。
MRI成像可用于对人体多个区域的结构和功能进行观察和诊断，如头颅、胸部、腹部、骨骼、关节等。
相比于其他医学成像技术，MRI具有以下优点：对软组织分辨率高，可以清晰显示组织结构；无辐射，对患者没有伤害；可以得到多平面的图像，便于医生进行三维重建；可以进行动态观察，了解器官和组织的功能状态。
然而，MRI也存在一些限制和局限性。
首先，MRI扫描时间较长，通常需要几分钟至几十分钟不等。
其次，由于设备的高成本和复杂性，MRI 设备不易推广普及，导致部分地区的医疗资源不足。
此外，MRI对于患有心脏起搏器或心脏瓣膜置换的患者不适用，对患有金属植入物的患者也存在一定的风险。
MRI基本原理与设备
MRI基本原理与设备MRI(Magnetic Resonance Imaging)是一种利用核磁共振原理进行成像的医学影像技术，其基本原理是通过对人体或动物表内核自旋的激发和检测，获取图像信息。
本文将探讨MRI的基本原理和设备。
MRI借助强磁场和无硬任何射线的优点，成为了医学影像中最常用的诊断工具之一、MRI技术的原理与核磁共振(NMR)技术相同，只是应用领域不同。
其基本原理可以归结为以下几个步骤：激发、驰豫、检测、成像。
首先，受检部位被置于强大的静态磁场中。
这个磁场通常是由超导磁体产生的，其磁感应强度通常在1.5到3.0特斯拉之间。
人体或动物体内的自旋磁矩将根据其敏感度不同，对磁场作出相应的调整。
这个调整称为共振。
在强磁场中，自旋核的磁矩将取向为与磁场方向相同或反方向，分成两个能量状态，即高能级和低能级。
接下来，在静态磁场的作用下，通过加上一个与Larmor频率相等的射频场，通过共振现象将一部分自旋核磁矩从低能态激发到高能态。
这个射频场可以通过线圈或天线产生，并通过调制形成脉冲信号。
这个过程称为激发。
然后，在射频场去除后，激发的核磁矩将返回低能态。
这个过程称为驰豫。
在这个驰豫过程中，核磁矩释放出能量，探测到的信号被载入到线圈中进行检测。
这个信号是非常弱的，需要通过一定的信号处理和放大手段才能检测到。
最后，通过对化学位移和弛豫时间的测量，可以将数据转化为图像。
弛豫时间是指核磁矩在驰豫过程中返回平衡态所需的时间。
可以通过测量T1和T2来获取不同组织类型的信息。
T1表示驰豫过程中磁矩恢复到63%的时间，与静态磁场相互作用有关；T2表示一半的磁矩退相干所需的时间，与相互作用有关。
MRI设备由主机和设备组成。
主机主要包括超导磁体、梯度线圈和射频线圈。
超导磁体产生强大的静态磁场；梯度线圈产生三个方向上的梯度场，可以定位体内信号源的位置；射频线圈用于激发和接收信号。
此外，与主机相连的设备还有计算机、调谐器和控制器等。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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直线系统
鞍型线圈
两对、四对鞍型线圈
Z
φ
2α
L
d
技术参数：磁场梯度、梯度切换率、工作周
期、有效容积及线性。 磁场梯度：即梯度磁场的强度。表征梯度场 系统产生的磁场随空间的变化率。 梯度切换率：梯度场上升、下降的时间。切 换率高，信噪比就高。 工作周期：梯度场工作时间占TR时间的百分 数。
3、相敏检波器：从来自中频滤波电路的中频信号中检 测出低频MR信号。
高斯线分布（P302) 超导磁体外形
超导磁体的内部结构
由容器、浸泡在液氦中的超导线圈、底座以及顶部的输液管 口、气体蒸发通道、电流引线等组成。
超导磁体特性：
场强高；稳定性和均匀度好；可开发更的的
临床应用功能；缺点是技术复杂、成本高。
磁共振成像系统的质量保证体系
磁屏蔽、射频屏蔽、冷水系统、空调系统，电源系统等外围
成定向屏蔽。此法适用于磁共振成像室和 CT 室共用一建筑
物的情形。 （3) 自屏蔽 （自我 shelding 的）：是指仅在磁体周围安装铁 磁材料屏蔽体的屏蔽方法。效果较好，体积大而重。
匀场技术
分无源匀场和有源匀场
无源匀场：在磁体内壁放置一些铁片来提高磁场均 运行的方法。 磁体激励→测量场强数据→计算匀场参数→去磁→ 贴补铁片→。 反复进行。 有源匀场：通过适当调整匀场线圈的电流强度，使 其周围的局部磁场发生变化，来调整主磁场的均匀 性。（GE，16个匀场线圈） 无源、有源并用；无源是基础。
梯度场系统
梯度磁场系统是指与梯度磁场有关的一切单
元电路。其功能是：为系统提供线性度满足 的要求、可快速开关的梯度场，以提供MR信 号的空间位置信息，实现成像体素的空间定 位。此外，在梯度回波和其他一些快速成像 序列中，梯度场的翻转还起着RF激发后自旋 系统的相位重聚作用。
MRI设备的分辨力高，通过调整梯度场，可 直接摄取横、冠、矢状层面和斜位等不同体 位的体层图像
主磁体
超导磁体 材料：铌和钛的合金（
0.1 毫米 30 条直径埋 在 2 毫米的铜导线中作为超导导线） 结构：四或六线圈，或螺线管 冷却剂：液氮、液氦 匀场：有源匀场、无源匀场 特点：场强高、稳定性好、均匀度好、但技 术复杂、成本高
超导磁体
磁体孔内外径之 间依次安放超导 线圈、匀场线圈、 梯度线圈和射频 线圈。
设备构成了磁共振成像系统的保障体系，
磁场与环境的相互影响： 磁体所产生的磁场，向空间各个方向散布，称为杂散磁场。 它的强弱与空间位置有关。常用等高斯线图来形象地表示杂 散磁场的上述分布。
磁共振成像磁场对环境的影响
当杂散磁场的场强达到一定程度时，可能干扰周围环境中磁敏
感性强的设备，影响正常工作。这种影响通常在 5 高斯线内区
四、射频场系统
射频场系统
包括射频脉冲发射系统和 射频信号接收系统两部分。 用于建立RF场的RF线圈叫 发射线圈。 用于检测MR信号的RF线圈 叫接收线圈
发射线圈
发射线圈用来产生RF磁场，必须让RF功率放大器的输 出电压加到线圈的两端，使使发射线圈共振于RF频率， 这样线圈流过的电流最大，产生的RF磁场也最大。 下图：线圈与电容的谐振电路。 线圈L与电容C2并联，当满足共振条件时，即产生谐振， 线圈中的电流将是总电流的Q倍。由于发射线圈电阻很 小， Q值为几十~几百。
X 线成像设备，照相机、 0.1 CT
磁共振成像系统的部分磁场干扰源
干扰源
地板内的钢筋网（15 公斤 ／m 2) 钢梁、支持物、混凝支柱 轮椅、担架 大功率电缆、变压器 活动床、电瓶车、小汽车 起重机、卡车 铁路、地铁、电车 至磁体中心的最小距离 （m） ＞1 ＞5 ＞8 ＞10 ＞12 ＞15 ＞30
主磁体
低场：≦
0.3T 中场：0.3T～1.0T 高场：＞1.0T
性能指标
磁场强度 MRI设备的静磁场强度
磁场强度的高低对图像质量的影响： 1、对信噪比的影响：磁场强度↑，信号强度↑，信噪比↑。但不呈线性。 2、对对比度的影响：磁场强度↑，T1变长，必须加长TR才能获得高对 比度的T1图像；对T2影响不大。 3、化学位移产生的影响：磁场强度↑，化学位移↑。 4、体动的伪影：磁场强度↑，共振频率↑，自旋↑，相同的体动的相位漂 移↑，体动伪影↑。 无论体动发生在哪个方向，造成的伪影一定在相位方向。
主要特点及临床应用
特点
1、无电离辐射危害 2、多参数成像 3、高对比成像 4、MRI设备具有任意方向断层的能力 5、无须使用对比剂直接显示心脏和血管结构 6、无骨伪影干扰，后颅凹显示清楚。 7、可进行功能、组织化学和生物化学方面的研究
临床应用的局限性
1、成像速度慢 2、对钙化灶和骨皮质病灶不够敏感 3、禁忌症较多 4、图像易受多种伪影影响
大、混频、滤波、检波、A/D转换等一系列处 理后才能送到计算机。
接 收 线 圈
前 置 放 大 器
混 频 器
中 频 滤 波 器
相敏 检波器
低频 放大器
A/D 转换器
相敏 检波器
低频 放大器
A/D 转换器
1、前置放大器：位于开端，要求匹配，尤其要低噪。
2、混频器与滤波器
混频器： 将信号频谱搬移到中频上。 滤波器：滤除不必要的频率组合，滤噪。
○
C1 C2 L
发射线圈的类型：
圆形线圈；鞍形线圈；螺线管线圈；低频鸟
笼式线圈；高频通道：
具有形成RF脉冲形状、对脉冲进行衰减控制、
功率放大和监视等功能。 1、频率合成器：发射部分需要一路中频信号和一
路同中频进行混频的信号；接收部分需要用到两路具有 90°相位差的中频信号，和用于混频的一路RF信号； 整个RF部分的控制还要一个公用的时钟信号。这些都 有频率合成器来产生。
2、发射混频器：它通过两种信号混频，产生RF信
号，同时通过门控电路形成RF脉冲波形。
3、发射调制器：对RF信号进行幅度调制。
4、功率放大器：将RF信号由0.5V，1mW左右，放
大到足够大的功率。
600w 功率合成 600w 10kw
30w
放大器
功率分解
放大器
放大器
5、发射控制器：控制、协调
域非常明显。
杂散磁场对部分医疗设备的影响
设备种类 小电机、钟表、照相机、 信用卡、磁盘等数据载体 电视系统、图像显示终 端、计算机磁盘驱动器 心脏起搏器 最大磁 距磁体中心的最小距离(M) 场强度 0.5T 1.5T (mT) X,y 向 Z 向 X,y 向 Z 向 3 1 0.5 3.5 5 6.5 10.5 4.5 6.5 8 13.5 5 7 9 15.5 6.2 9 11.5 19.5
RF电磁波停止激励时，吸收了能量的原子核 又会把这部分能量释放出来，即发射MR信号。
第一节 概述
一、历史
1946 年美国哈佛大学的 E。珀塞尔及斯坦福大学的 F。Bloch
领导的两个研究小组各自独立地发现了磁共振现象，由此珀塞
尔和 Bloch 共同获得 1952 年诺贝尔物理学奖。
1971 年美国纽约州立大学的 R。Damadian 利用磁共振波谱仪 对小鼠研究发现，癌变组织的 T1，T2 弛豫时间值比正常组织长。 1972 年美国纽约州立大学的劳伯特提出了重建 mri 图象的方法， 把 mri 原理和空间各点的编码技术结合，用一定的方法使空间 各点磁场强度有规律的变化。
接受线圈与接收通道
接受线圈：用于接收人体所产生的MR信号。 可以和发射线圈使用同一线圈，也可独立使用。 线圈越接近人体组织接收的信号越强；线圈越小、 噪声越小。 常用一些专用线圈：头部线圈，关节表面线圈，脊 柱相控阵线圈等。
接收通道
MR信号的感生电流很小，必须经接收通道放
无源屏蔽 （消极的盾）使用的是铁磁性屏蔽体，即上面所说 的软磁材料罩壳。无源磁屏蔽可分为下述 3 种： （1) 房屋屏蔽：在磁体室上下及四周墙体镶入 厚钢板，构成 封闭的磁屏蔽间。用材多 （十吨左右），价格昂贵。
（2) 定向屏蔽：若杂散磁场的分布仅在某个方向超出了规定
的限度 （如 5 高斯），可在该方向的墙壁中安装屏蔽物，形
梯度线圈
X轴、Y轴、Z轴的三个梯度线圈的工作原理相同，但实现起 来是不同的。梯度线圈分为：直线型、鞍型、螺线型及平面 型。
回路设计
Y
-a.b
a.b
X
-a.-b
a.-b
1）回路和导线与Z轴夹 角相同，结构紧凑、梯度 减小 2）回路和导线与X轴夹 角分别为67.5和22.5度， 梯度增大 3）回路是矩形或半圆形
0.4T 、功率小、 维护费用低、安装面积相对小，可做成开放 式磁体（便于介入治疗） 均匀度欠佳、稳定 性易受温度变化（需恒温，32.5°高于室温）
主磁体
常导磁体 材料：铜或铝
结构：亥姆赫兹线圈
（四线圈或六线圈） 特点：场强（空气冷
距离=半径
0.15T，水冷 0.2T）,磁体的屏蔽非常重要、造价 低、不用时可以停电，不能满足中 高场及高均匀度的要求。
磁场的稳定性 受磁体附近铁磁性物质、环境温度、匀场电源飘逸等因素 的影响，磁场的均匀性或B0也会发生变化，即磁场漂移。 保证图像的一致性和可重复性的重要指标。1~2小时内，磁 场漂移应小于2ppm，1~8小时，10ppm。
主磁体
永久磁体
材料：铁氧体或钕铁 结构：环形或轭形 特点：造价低，场强最大0.1~
分类
按成像范围分类
1、试验用；2、局部；3、全身MRI设备
1、永磁型；2、常导型；3、超导型 低、中、高、超高 诊断用；介入治疗专用；外科术前定位和计划制定用；阴道 超声聚焦肿瘤治疗MRI设备；放疗定位MRI设备。