[医学]磁共振成像基础知识
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缺点：1.场强较低，0.3-0.35T；2.重量 过大；3.磁场均匀性受室温的影响大，对室 温要求高（波动范围＜1℃）；4.成像速度 慢。
常导型
优点：1.造价低；2.磁体重量轻；3.磁 场可关闭
缺点：1.耗电量大；2.场强低0.20.4T；3.产热量大，需大量循环水冷却； 4.磁场均匀性受磁体温度的影响大。
4、带正电荷的H质子围绕自身轴旋转,称“自 旋”。该自旋轴亦围绕某一轴旋转，称“进 动”。
• 5、人体进入均匀的磁场B0中,杂乱无章的H 原子核逐渐按主磁场方向排列并继续进动 （进动轴与B0一致），即“磁化”。
↑B0
6、在常温的状态下顺 静磁场B0排列的氢质 子数比逆向排列者多 10-6倍。故净磁化矢 量M在Z轴上的分量与 静磁场B0方向一致， 称“纵向磁化矢量（ M0）”。由于各个氢质 子进动不同步，故在XY 平面上的分量相互抵 消，为0。（矢量是具有一定
MRI扫描仪的基本硬件构成
一般的MRI仪由以下几部分组成
–主磁体 –梯度线圈 –脉冲线圈 –计算机系统 –其他辅助设备
主磁体
主磁体为一种外加磁场，磁共 振成像就是在这种外加磁场内进行 的。按主磁体的类型不同，可将磁 共振成像仪分为以下三种类型：
1.永磁型 2.常导型 3.超导型
永磁型
优点：1.造价与维护费用更低，不耗电， 不需冷冻剂；2.磁力线垂直于孔腔，使用螺 旋管线圈，可提高信噪比。
• 脉冲线圈的进步显 著提高了MR图像的 质量
计算机系统
• 用于数据 的运算、 显示图像、 控制扫描。
MRI的物理学基础
磁共振中的基本物理学概念 1、物质是由原子构成的，而
原子是由核外电子和原子 核组成的。 2、不同物质其原子核由不同 数目的质子和中子组成。 3、氢核内没有中子，只有单 个质子，带正电，作自旋 运动，产生磁场，并具有 极性。人体内含有丰富的 氢质子，各自极性排列杂 乱无章。目前的MRI都是利 用1H核成像
方向和大小的物理量）
7、组织净磁化向量即受静磁场的作用（相当于陀 螺受到重力作用），也受射频磁场的作用（相当 于对陀螺顶端水平方向的弹力）。当有射频磁场 （频率单一的电磁波）作用于H质子时，只要射频 磁场频率与磁化矢量进动频率相同，H质子吸收其 能量，磁化矢量进动角度将会越来越大。
8、射频脉冲（RF）愈长，进动角度愈大，可以使进 动角度增加到900的RF称900 RF。在垂直于主磁场 的RF作用下，氢质子同步旋转进动，逐渐从Z轴倒 向XY平面旋转，形成新的磁化矢量，称“横向磁 化矢量” （或虽然没有完全倒向XY平面，但由于 RF的作用，使氢质子旋转进动同步，净磁化矢量 在XY平面形成的分量亦称～ ） 。
11、撤消RF后，新建立的横向磁化矢量逐步消失， 称“横向弛豫”，反映横向磁化衰减、丧失的过 程。其消失至最大值37%所需的时间称该组织的 “T2”。
13、纵向磁化矢量逐步恢复，称“纵向弛豫”。其 反映自旋核把吸引的能量传递给周围晶格所需的 时间。其恢复到原来大小的63%所用时间称该组织 的“T1”。
超导型
优点：1.场强高(0.5-3.0T) ；2.磁场稳 定均匀；3.成像速度快，图象质量好。
缺点：1.造价高；2.需要补充液氦和 液氮；日常维护费用高。
梯度线圈
• 梯度线圈性能的提高 磁共振成像速度加 快
• 梯度线圈性能指标 –梯度场强 20mT/m –切换率 50mT/m.s
脉冲线圈
• 作用：激发人体产 生共振；采集MR信 号
梯度磁场
由主磁体提供的静磁场，在成像空间内其磁 场是均匀的，而梯度磁场却是在静磁场中放入通 电线圈，产生新的磁场，使磁场中的一点的磁场 比另一点强，从而获得MR成像的位置信息。
目前设计的梯度磁场有三种：层面选择梯度 磁场，频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场。
这三种梯度磁场由三个梯度磁场来完成，这 三个梯度磁场的方向均按3个基本轴线（X、Y、Z 轴）的方向，联合使用梯度磁场亦可获得任意斜 面的图像。通常GZ指人体自头至脚的梯度磁场， GX指左右梯度磁场，GY指前后梯度磁场。
磁共振成像基 础知识
磁共振成像的历史
• 1946年，美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大 学的Purcell发现了物质的核磁共振现象
• 1978年，英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的 物理学家获得了第一幅人体头部的核磁共 振图像
• 后来为了区别核医学成像，不引起误解， 将核磁共振成像（NMR）称为磁共振成像 （MRI）
•提 示
• 不同组织有着不同横向 (T2)弛豫或/和纵向(T1) 弛豫速度，是MRI显示解 剖结构和病变的基础。
14、氢质子的 上述吸收和 释放能量的 过程称“共 振”，共振 的条件是射 频脉冲的频 率和氢质子 的拉莫尔频 率一致。
MRI形成的基本理论
根据拉莫尔方程，质子的进动频率与场强成 正比，若（利用梯度磁场）令病人体内空间各点 的场强不同，不同空间位置的质子将以不同的频 率进动,则产生的MR信号频率也不同，藉之就能确 定MR信号产生的部位。
Hale Waihona Puke 9、组织的磁化矢量是由许许多多质子的成分所构 成的，每个质子的进动频率也直接取决于主磁场 强度。主磁场强度和磁化矢量进动频率之间遵循 拉摩尔方程
f=γB0/2π
f是进动频率，B0是主磁场强度，γ是磁旋比，对 于每一种原子核，磁旋比是一个常数，氢质子的 磁旋比约为42.58
10、磁化矢量在XY平面旋进，产生变化的磁场，根 据法拉第定律，若在磁场内有一个线圈，则会在 线圈内产生变化的电流，即MR信号，这是一个释 放能量的过程。
成像平面信号的定位
• 在平面内是采用频率梯度磁场改变氢质子的进动 频率，运用相位梯度磁场短时间作用于氢质子来 改变其相位，从而确定各自位置的。
傅里叶变换
• 傅里叶变换的功能是将信号从时间阈值转换为频 率阈值 ，用于“翻译”频率与相位编码的信号成 份。通过傅里叶变换每个复合信号都被分解成一 系列具体与体素相应的频率成分。
层面选择
• 在固定的主磁场上附 加一个线性的梯度磁 场，就会在受检体上 形成不同共振频率的 空间坐标。如右图， 在1.0T的磁场中，加 入一个梯度磁场，则 一端场强高，氢质子 共振频率也高，另一 端场强低，氢质子共 振频率也低。选用不 同频率的RF去激励相 应位置的质子，就可 以达到选择层面的目 的。
常导型
优点：1.造价低；2.磁体重量轻；3.磁 场可关闭
缺点：1.耗电量大；2.场强低0.20.4T；3.产热量大，需大量循环水冷却； 4.磁场均匀性受磁体温度的影响大。
4、带正电荷的H质子围绕自身轴旋转,称“自 旋”。该自旋轴亦围绕某一轴旋转，称“进 动”。
• 5、人体进入均匀的磁场B0中,杂乱无章的H 原子核逐渐按主磁场方向排列并继续进动 （进动轴与B0一致），即“磁化”。
↑B0
6、在常温的状态下顺 静磁场B0排列的氢质 子数比逆向排列者多 10-6倍。故净磁化矢 量M在Z轴上的分量与 静磁场B0方向一致， 称“纵向磁化矢量（ M0）”。由于各个氢质 子进动不同步，故在XY 平面上的分量相互抵 消，为0。（矢量是具有一定
MRI扫描仪的基本硬件构成
一般的MRI仪由以下几部分组成
–主磁体 –梯度线圈 –脉冲线圈 –计算机系统 –其他辅助设备
主磁体
主磁体为一种外加磁场，磁共 振成像就是在这种外加磁场内进行 的。按主磁体的类型不同，可将磁 共振成像仪分为以下三种类型：
1.永磁型 2.常导型 3.超导型
永磁型
优点：1.造价与维护费用更低，不耗电， 不需冷冻剂；2.磁力线垂直于孔腔，使用螺 旋管线圈，可提高信噪比。
• 脉冲线圈的进步显 著提高了MR图像的 质量
计算机系统
• 用于数据 的运算、 显示图像、 控制扫描。
MRI的物理学基础
磁共振中的基本物理学概念 1、物质是由原子构成的，而
原子是由核外电子和原子 核组成的。 2、不同物质其原子核由不同 数目的质子和中子组成。 3、氢核内没有中子，只有单 个质子，带正电，作自旋 运动，产生磁场，并具有 极性。人体内含有丰富的 氢质子，各自极性排列杂 乱无章。目前的MRI都是利 用1H核成像
方向和大小的物理量）
7、组织净磁化向量即受静磁场的作用（相当于陀 螺受到重力作用），也受射频磁场的作用（相当 于对陀螺顶端水平方向的弹力）。当有射频磁场 （频率单一的电磁波）作用于H质子时，只要射频 磁场频率与磁化矢量进动频率相同，H质子吸收其 能量，磁化矢量进动角度将会越来越大。
8、射频脉冲（RF）愈长，进动角度愈大，可以使进 动角度增加到900的RF称900 RF。在垂直于主磁场 的RF作用下，氢质子同步旋转进动，逐渐从Z轴倒 向XY平面旋转，形成新的磁化矢量，称“横向磁 化矢量” （或虽然没有完全倒向XY平面，但由于 RF的作用，使氢质子旋转进动同步，净磁化矢量 在XY平面形成的分量亦称～ ） 。
11、撤消RF后，新建立的横向磁化矢量逐步消失， 称“横向弛豫”，反映横向磁化衰减、丧失的过 程。其消失至最大值37%所需的时间称该组织的 “T2”。
13、纵向磁化矢量逐步恢复，称“纵向弛豫”。其 反映自旋核把吸引的能量传递给周围晶格所需的 时间。其恢复到原来大小的63%所用时间称该组织 的“T1”。
超导型
优点：1.场强高(0.5-3.0T) ；2.磁场稳 定均匀；3.成像速度快，图象质量好。
缺点：1.造价高；2.需要补充液氦和 液氮；日常维护费用高。
梯度线圈
• 梯度线圈性能的提高 磁共振成像速度加 快
• 梯度线圈性能指标 –梯度场强 20mT/m –切换率 50mT/m.s
脉冲线圈
• 作用：激发人体产 生共振；采集MR信 号
梯度磁场
由主磁体提供的静磁场，在成像空间内其磁 场是均匀的，而梯度磁场却是在静磁场中放入通 电线圈，产生新的磁场，使磁场中的一点的磁场 比另一点强，从而获得MR成像的位置信息。
目前设计的梯度磁场有三种：层面选择梯度 磁场，频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场。
这三种梯度磁场由三个梯度磁场来完成，这 三个梯度磁场的方向均按3个基本轴线（X、Y、Z 轴）的方向，联合使用梯度磁场亦可获得任意斜 面的图像。通常GZ指人体自头至脚的梯度磁场， GX指左右梯度磁场，GY指前后梯度磁场。
磁共振成像基 础知识
磁共振成像的历史
• 1946年，美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大 学的Purcell发现了物质的核磁共振现象
• 1978年，英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的 物理学家获得了第一幅人体头部的核磁共 振图像
• 后来为了区别核医学成像，不引起误解， 将核磁共振成像（NMR）称为磁共振成像 （MRI）
•提 示
• 不同组织有着不同横向 (T2)弛豫或/和纵向(T1) 弛豫速度，是MRI显示解 剖结构和病变的基础。
14、氢质子的 上述吸收和 释放能量的 过程称“共 振”，共振 的条件是射 频脉冲的频 率和氢质子 的拉莫尔频 率一致。
MRI形成的基本理论
根据拉莫尔方程，质子的进动频率与场强成 正比，若（利用梯度磁场）令病人体内空间各点 的场强不同，不同空间位置的质子将以不同的频 率进动,则产生的MR信号频率也不同，藉之就能确 定MR信号产生的部位。
Hale Waihona Puke 9、组织的磁化矢量是由许许多多质子的成分所构 成的，每个质子的进动频率也直接取决于主磁场 强度。主磁场强度和磁化矢量进动频率之间遵循 拉摩尔方程
f=γB0/2π
f是进动频率，B0是主磁场强度，γ是磁旋比，对 于每一种原子核，磁旋比是一个常数，氢质子的 磁旋比约为42.58
10、磁化矢量在XY平面旋进，产生变化的磁场，根 据法拉第定律，若在磁场内有一个线圈，则会在 线圈内产生变化的电流，即MR信号，这是一个释 放能量的过程。
成像平面信号的定位
• 在平面内是采用频率梯度磁场改变氢质子的进动 频率，运用相位梯度磁场短时间作用于氢质子来 改变其相位，从而确定各自位置的。
傅里叶变换
• 傅里叶变换的功能是将信号从时间阈值转换为频 率阈值 ，用于“翻译”频率与相位编码的信号成 份。通过傅里叶变换每个复合信号都被分解成一 系列具体与体素相应的频率成分。
层面选择
• 在固定的主磁场上附 加一个线性的梯度磁 场，就会在受检体上 形成不同共振频率的 空间坐标。如右图， 在1.0T的磁场中，加 入一个梯度磁场，则 一端场强高，氢质子 共振频率也高，另一 端场强低，氢质子共 振频率也低。选用不 同频率的RF去激励相 应位置的质子，就可 以达到选择层面的目 的。