《磁共振成像技术》课件.ppt

磁共振成像技术磁共振成像(MRI)是一种强大的医学成像技术，它利用磁场和无线电波来生成人体内部结构的详细图像。

磁共振成像技术概述磁共振成像(MRI)是一种非侵入性成像技术，利用强磁场和射频脉冲来产生人体内部的详细图像。MRI技术通过检测人体组织中水分子中的氢原子核的磁共振信号来形成图像，从而提供组织结构和功能的丰富信息。MRI在医学领域应用广泛，可用于诊断各种疾病，如肿瘤、中风、心脏病、神经系统疾病等等。

磁共振成像原理1原子核的自旋原子核带正电荷，并像微小的磁铁一样旋转，产生磁矩。原子核的磁矩方向随机分布，但当处于外加磁场中时，磁矩会趋向于与磁场方向一致。2核磁共振当向原子核施加特定频率的射频脉冲时，原子核会吸收能量，发生能级跃迁，即从低能级跃迁到高能级，此时原子核处于激发态。射频脉冲停止后，原子核会释放能量，从高能级跃迁回低能级，并以特定频率发射信号，这个过程被称为核磁共振。3信号接收与处理磁共振仪器通过接收原子核释放的信号并进行处理，可以得到不同组织的信号强度，从而形成图像。信号强度取决于组织中原子核的数量、自旋特性和环境。

磁场和磁矩磁场磁场是磁体周围存在的一种力场，它能够对磁性物质产生力的作用。磁场可以用磁力线来表示，磁力线的方向表示磁场的方向，磁力线的疏密程度表示磁场的强弱。磁场是由运动的电荷产生的，例如电流或运动的电子。磁矩磁矩是描述磁体或磁性物质磁性的物理量，它表示磁体或磁性物质产生磁场的强弱程度。磁矩是一个矢量，它的方向与磁体或磁性物质的磁场方向一致，它的大小与磁体的磁场强度成正比。在磁共振成像中，原子核的自旋会产生磁矩，这个磁矩会与外加磁场相互作用。

核磁共振效应原子核自旋原子核带正电荷，同时具有自旋角动量，就像一个微小的磁铁，具有磁矩。自旋角动量是量子化的，只能取特定的值，称为自旋量子数。外磁场作用在没有外磁场的情况下，原子核的自旋方向是随机的。当原子核处于外磁场中时，其自旋方向会受到磁场的影响，自旋轴会绕着磁场方向进动。共振吸收当外加射频磁场频率与原子核进动频率一致时，原子核会吸收射频能量，发生能级跃迁，从低能级跃迁到高能级，产生核磁共振现象。

外加磁场磁场强度磁共振成像需要强磁场，通常在0.5到3特斯拉的范围内。磁场强度越高，信号越强，图像质量越好。磁场均匀性为了确保图像质量，磁场必须非常均匀。任何磁场不均匀都会导致图像失真。磁场稳定性磁场必须保持稳定，以便在扫描过程中获得一致的信号。磁场漂移会导致图像质量下降。

射频磁场作用射频磁场是磁共振成像仪中一个至关重要的组成部分。它以一定频率的电磁波形式向人体发射，并与原子核中的质子发生共振。共振过程中，质子会吸收能量并发生自旋方向的改变。当射频磁场停止发射后，质子会释放出能量，并以信号的形式被接收器接收。特点频率可调强度可控方向可控射频磁场的频率、强度和方向可以根据成像的需求进行调整，从而实现对不同组织的区分和成像。

自由进动1原子核的自旋原子核就像微小的磁铁，具有自旋角动量，产生磁矩2外磁场的作用在外部磁场中，原子核的磁矩会发生进动3进动频率进动频率与外磁场强度成正比，称为拉莫尔频率自由进动是磁共振成像技术的基础。原子核在外部磁场中，其磁矩会绕磁场方向进动，就像旋转的陀螺一样。进动频率称为拉莫尔频率，与外磁场强度成正比。

共振条件1频率匹配当外加磁场的频率与原子核自旋频率一致时，原子核会吸收射频脉冲的能量，并从低能级跃迁到高能级，发生共振。2磁场强度共振频率与磁场强度成正比，即磁场越强，共振频率越高。因此，不同的磁场强度对应着不同的共振频率，可以用来区分不同的组织。3脉冲持续时间射频脉冲的持续时间决定了原子核吸收能量的多少，进而影响信号强度。一般来说，脉冲时间越长，信号越强。

相干波调相相干波磁共振信号是来自人体组织中氢原子核自旋的相干波，它们在特定频率下产生振荡。这些相干波的频率和相位信息包含着组织的结构和功能信息。调相调相是指改变相干波的相位。在磁共振成像中，通过施加梯度磁场，可以使不同空间位置的相干波产生不同的相位变化，从而实现空间编码。

信号接收信号检测当组织中的核磁共振信号被发射出来后，会被线圈接收。线圈是一个由铜线绕成的感应元件，能够感应到磁场的变化。信号放大接收到的信号非常微弱，需要进行放大才能进行下一步的处理。信号放大器能够将微弱的信号放大到可测量的程度。信号数字化放大后的信号仍然是模拟信号，需要将其转换为数字信号才能进行计算机处理。这个过程叫做数字化。

信号编码1空间编码将空间信息转化为信号频率和相位变化2频率编码利用不同位置的信号频率差异进行编码3相位编码利用不同位置的信号相位差异进行编码信号编码是将空间信息转化为可测量的信号特征的过程，以便在图像重建过程中恢复原始的空间信息。它主要依赖于频率编码和相位编码，分别