磁共振成像原理 基础篇-磁共振原理（上）

首先要了解磁共振的特点以及磁共振设备与其他医学影像设备的区别；

在x射线、CT和DSAーX-ray被人体组织吸收后，记录衰减密度图像(密度)

由传感器检测到的回波图像(echo)被来自超声波的高频声波反射到人体

磁共振成像(信号)，其中人的氢原子核被射频激发，在磁场中形成自由感应的衰减信号

磁共振成像特点:是软组织分辨率最高的无线电波成像，可应用于全身检查，提供活体结构和代谢信息。

磁共振成像的定义:它是利用射频电磁波在磁场中激发原子核非零自旋的物质产生核磁共振，然后用感应线圈采集磁共振信号，用数学方法进行处理而产生的数字图像。(静态磁场中的人体组织受射频场影响产生磁共振信号，用梯度场空编码对信号进行定位，通过计算机重建得到图像。)人体进入磁场时被磁化，氢质子被射频脉冲激发。射频脉冲停止后，产生核磁弛豫，产生磁共振信号，然后通过线圈接收磁共振信号。

磁共振成像的基本成像过程；人体不进入磁场，体内氢质子自然不规则排列→进入静磁场，所有自旋的氢质子重新排列定向，磁矩指向N或S极→通过射频线圈在静磁场垂直方向施加射频脉冲， 受检部位的氢质子吸收能量，向一个方向偏转自旋→射频脉冲停止后，开始核磁弛豫，氢质子释放的吸收能量回到原来的自旋方向(63%T1值，37%T2值)→释放电磁

原子核的自旋

原子核由质子和中子组成。质子带正电，通常等于原子核外的电子数，以维持原子的电中性。原子核中质子和中子的数量可以不同。质子和中子决定原子的质量，原子核主要决定原子的物理特性。如果质子和中子不成对，就会在自转中产生角动量(自旋)。质子的角动量有一个“磁核”。根据原子核的基本特性，质子和中子统称为核子，具有自旋的特性，就像小磁铁一样。它们像地球一样不断绕着轴旋转。

人体进入磁场时，会感应出一个新的磁化矢量，称为沿外磁场纵轴的纵向磁化。由于无法直接检测到与磁场平行且方向相同的纵向磁化矢量，因此需要横向和外部磁场的磁化矢量。用一种短电磁波(即能与质子交换能量的射频脉冲)来扰乱质子的排列，产生横向磁化。当质子频率与射频脉冲频率相同时，质子吸收能量，进行能态跃迁，产生磁共振，使组织磁化矢量位置移动，围绕主磁场的进动角发生变化。(也就是说，施加一种能量，即射频脉冲，使小质子旋转一个角度)。停止发射射频脉冲后，被激发的氢核逐渐释放吸收的能量，其相位和能级恢复到激发前的状态。Ps:不懂的话可以想象一下，风一吹，风就可以看成射频脉冲，树代表质子。风来的时候，树会被风的能量抵消，和横向磁化矢量比较。风停了，也就是射频脉冲停了，树就是质子，会回到风来之前的状态，应该很好理解。此外，射频脉冲的长度和强度决定了进动角。射频脉冲强度越大，进动角变化越快。施加的射频脉冲越长，进动角越大。射频脉冲弱或作用时间短时，质子磁矩小角度或90度翻转，而射频脉冲强或持续时间长，使质子磁矩从原顺磁场排列方向向负Z轴方向翻转180度。停止射频脉冲并回收质子的过程称为弛豫过程。而恢复到初始平衡状态所需的时间，称为弛豫时间。弛豫时间有两种，一种是自旋-晶格弛豫时间，也称纵向弛豫时间，它反映了自旋原子核将吸收的能量转移到周围晶格所需的时间，也反映了90°射频脉冲质子从纵向磁化变为横向磁化然后回到纵向磁化激发前的状态所需的时间，63%称为T1时间(纵向弛豫时间)。

另一个是自旋-自旋弛豫时间，也称为横向弛豫时间，反映横向磁化衰减和损耗的过程，即横向磁化维持的时间，37%称为T2时间(横向弛豫时间)。

T2衰减是由共振质子之间的磁化相互作用引起的，与T1不同，它引起相变。人体不同器官的正常组织和病理组织的T1是相对固定的，它们之间有一定的差异，T2也是如此。这种组织间弛豫时间的差异是MRI成像的基础。就像CT成像一样，组织间吸收系数(CT值)的差异是CT成像的基础。但与CT不同的是，MRI只有一个参数，即吸收系数，而是T1、T2、自旋核密度(P)等几个参数，其中T1和T2尤为重要。因此，通过获得所选切片中各种组织的T1(或T2)值，可以获得包括切片中各种组织图像的图像。

MRI的成像方法与CT类似。比如考试层分为Nx，Ny，Nz……...一定数量的小体积，即体素，信息由接收器收集，数字化并输入计算机进行处理，以获得每个体素的T1值(或T2值)，然后在空之间编码。每个t值由一个转换器转换成模拟灰度，重建图像。