（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