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实验八磁共振成像实验

引言

1973年，美国科学家Paul Lauterbur发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（即有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。随后，英国科学家Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。从此核磁共振成像得到了空前的发展。

核磁共振成像的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉，称为其为“磁共振成像技术”（Magnetic Resonance Imaging），英文缩写即MRI。磁共振成像是根据生物磁性核（如氢核）在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术。随着磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机技术等相关技术的不断进步，MRI技术得到了飞速发展，已成为现代医学影像领域中的重要一员。

通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。

原理

把某些物质放入磁场中时，这些物质就具备了共振的持性。意思是说这些物质可以吸收然后再发射具有一个特定频率的电磁辐射，如图1所示。辐射是以典型的射频(RF)信号形

图1 磁共振成像的基本原理

1.几个基本概念

1）磁性核

参与MR过程的物质必须含具有持定磁

性的原子核。为了与磁场产生相互作用，原子

核本身必须是小磁体并具有磁矩。单个原子核

的磁性是由原子核内的中子—质子组成情况

来决定的。只有某些具有奇数中子和(或)质子

的原子核才带磁性。即使多数化学元素都具有

一种或多种是磁性核的同位素，但可用于成像

或活体光谱学分析的只是有限的几种。在具有

磁性并能参与NMR过程的核素中，每种核素

图2具有磁性核的同位素

所产生的信号的量值都有很大的不同。原子核

磁性的特定取向称为磁矩。在图2中，磁矩的

方向由一个通过原子核的箭头来表示。

2）射频能量

在成像过程中，RF能量在成像系统和患者身体之间进行交换。这种交换通过—套相当靠近患者身体的线圈进行。RF线圈就是天线，它既向组织发射能量，也从组织接收能量。在每个成像周期内，RF能量在几个短脉冲期间加于人体上。脉冲的强度用它们旋转组织的磁化强度的角度来描述。大多数成像方法在每个周期中既使用90?的脉冲也使用180?的脉冲。在每个成像周期的特定时刻，组织被激励而发射一个RF信号。这个信号被线圈接收、分析，并用来形成图像。自旋回波技术一般用于激励信号的发射。因此，来自患者身体的信号统称为回波。

3）核磁的相互作用

NMR过程涉及到磁性核、磁场、RF能量脉冲和信号的一系列的相互作用。这些作用有校直、共振、激发和弛豫。我们记得一个磁性核是以一个磁矩为特征的。磁矩的方向是用通过原子核的一个小箭头来表示的。如果我们把核看作普通的一个小磁铁．那么．磁铁箭头的方向就相当于磁铁的南极到北极的指向，如果没有强磁场，原子核的磁矩在空间是随机取向的，组织中的许多原子核并非在固定结构中，而是可以自由地改变方向的。事实上，出于物质内部的热运动，原子核不断地翻来倒去地改变方向。如果把一块含有磁性核的物质放在磁场中时，原子核就要经受一个转矩的作用，这个转矩的作用促使原子核的磁矩方向校直到磁场方向上。

当一个磁性核与一个磁场校直后，它也并不是固定不动的，核磁矩要在磁场轴周围进动或者摆动，如图3所示。进动是由于原子核的自旋角动量和磁场相互作用而引起的一种物理现象。进动的重要性在于它能使原子核对于RF能量特别敏感，或者调谐到RF能量具有的频率和进动频率相等，满足此条件就称为共振。它是所有MR过程的基础。NMR实际上就是核处于磁场中时，核共振或“调谐”的过程。

原于核的共振频率是由原子核的持性及磁场强度共同决定的。共振频率也称为拉莫尔(Larmor)频率。共振频率与场强间的具体关系是每种核素的固有持性，一般称它为旋磁化。对所有的核素来说，共振频率与磁场强度成正比。如果把一个频率相当于核共振频率的RF 能量加在某物质上时．那么，某些能量将被个别原了核吸收。一个吸收RF能量的原子核偏离其校直于磁场的方向。这种所增加的能量使原子核处于非正常的状态或激发状态。

当一个原子核处于激发状态时，它要经受磁场施加的一个增大的转矩短作用，促使它重新校直。而这种原子核通过把自己多余的能量传给其它原于核或整个物质结构的办法，又可以回到原来校直的位置，这个过程称为弛豫。

4）纵向磁化和弛豫

弛豫可以理解为粒子受到激发后，以非辐射的方式回到基态而达到玻尔兹曼平衡的过程，高能态的核会向周围环境转移能量，使其及时地回到低能态。自旋核周围的局部场的任何波动，只要其频率与自旋核的共振频率相当，均可引起核系统的弛豫，根据自旋核与外界交换能量的形式，仅考虑纵向（自旋-晶格）弛豫和横向（自旋-自旋）弛豫。纵向磁化和弛豫如

图3弛豫过程中纵向磁化的生长图4具有不同T1值的组织的纵向弛豫的比较

图3和图4所示。T1为纵向弛豫时间，T1 越小，经过同样弛豫时间采集信号时，信号越大，图像像素越亮。

5）横向磁化与弛豫

对组织加上一个RF能量的脉冲，就可以产生横向磁化，横向磁化很快会衰减，横向弛豫时间T2，比纵向弛豫时间T1短。它的定义与特性如图5和图6所示。

图5 弛豫过程中横向磁化的变化图6 具有不同T2值的组织的横向弛豫的比较

6）FID信号和自旋回波信号

横向磁化衰减(即弛豫)是由于单个原子核之间的相位失去同步而产生的现象。图7是用

来阐述这个概念的简单模型。

加上90?的脉冲后，原子核横向取向且一起(或同相位地)绕磁场轴线旋转；这个旋转就是早已介绍过的正常的进动。进动速率或共振频率由原子核所处的磁场的强度决定。原于核所处磁场强度不同，那么它进动的速率也不同。甚至在组织的一个非常小的体积内，原子核也处于略为不同的磁场中。因此，一些原子核的进动要比其它一些原子核的快。经过一段短时间后，原子核不再以同相位进动。随着原于核的方向开始散开，组织的磁化减弱。再过一会，原子核在横向平面内随机取向，从而就不再有横向磁化了。

采用一个90?的RF脉冲使纵向磁化旋到横向平面产生横向磁化。紧接此RF脉冲的作用，如果给组织再施加一个180?脉冲，那么，它将使自旋质子在横向平面内旋转180?，并使其旋转方向反转，这就使得快速运动的质子的定位要落后于较慢的质子。当快速质子开始赶上慢速质子时，它们便重新获得校直或回到相同的相位状态。接着，横向磁化重新出现。然而，因为由组织产生的弛豫(相位失去同步)是不可逆的，故磁化不会生长到初始值。质子的相位再同步使磁化达到的水平，是由组织的T2特性决定的。磁化一旦达到这个最大值，质子又开始重新偏离同相位位置而丧失横向磁化。

横向磁化总会产生一个RF信号。其强度与磁化强度成正比。第一个信号在90?激发脉冲作用后立即产生，从最大值开始并随着横向磁化迅速地衰减。这个信号叫做自由感应衰减(FID)信号。在大多数常规成像过程中，并不采用FID信号。当质子的相位再同步时，第二个信号出现，使横向磁化复现，这个信号称为回波信号。

回波信号的强度与由组织弛豫速率T2所决定的横向磁化水平成正比。在多数成像过程中，回波信号的强度确定相应图像像素的亮度。初始激发和回波信号之间的时间是TE。TE 由调整90?及180?脉冲之间的时间间隔来控制。

图7 影响横向弛豫及自旋回波信号形成的过程

2. 磁共振成像过程

虽然从组织的MR信号来形成图像是一个复杂的过程。但MRI成像过程可简单地归纳如下：首先将受检部位分成若干的薄层，这些薄层称为层面，这个过程叫选片或者选层。每个层面又可以分为由许多被称为体素的小体积组成（图8）。

图8 选层、层面和体素

然后对每一个体素标定一个记号，这个过程称为编码或空间定位。对某一层面施加射频脉冲后，接收该层面的MR信号。再进行解码，得到该层面各个体素MR信号的大小，最后根据与层面各体素编码的对应关系，把体素信号的大小显示在荧光屏对应的像素上。信号大小用不同的灰度等级表示，信号大，像素亮度大，信号小，像素亮度小。这样就可以得到一幅断层MRI像，具体的过程如图9所示。

图9 磁共振成像过程

实验仪器

如上图所示，本实验使用的是上海纽迈公司的NMI20台式核磁共振分析仪.图中右面为磁体单元，提供实验所需磁场，大小为0.5 T左右；磁场均匀度在15 ppm以下，直径为10 mm 样品试管放在射频线圈中间；图中中间上、中、下分别为射频控制单元、梯度放大器和横卧式计算机主机，射频单元产生射频信号和脉冲序列，梯度放大器提供梯度场和电子匀场；图中左面的为计算机显示器.

实验内容

自旋回波序列成像：约10 mm高的大豆油试管样品；约2 g的芝麻试管样品等。

一、准备工作

二、拉莫尔频率的调节

三、90 ?、180 ?软脉冲的调节

四、油、芝麻成像

油的信号比芝麻的强，所以NS可以小一些；RG都选4；

油是液体，纵向弛豫时间T1比芝麻短，D0可以小一些(100 ms~400 ms)；

选层厚度：芝麻要薄一些，选层梯度（50 ~ 70）大；油可以厚些，选层梯度(10 ~ 30）小。参考文献

1、赵喜平. 磁共振成像

北京: 科学出版社, 2004, 11

2、 Perry Sprawls. Jr. 医学成像的物理原理

北京:高等教育出版社, 1993, 4

3、熊国欣, 李立本. 核磁共振成像原理

北京: 科学出版社, 2007, 8

4、俎栋林 . 核磁共振成像学

北京:高等教育出版社, 2004, 1

作业

1. 下图中是不同TR时间所形成的水、油加权像，试分析判断哪一个图像部分为水？

100 ms 300 ms 600 ms 1200 ms 2500 ms

2. 人体组织发生病变后，一个明显的特征是含水量增加，水具有长T2、长T1。因此病变组织的弛豫时间都比正常组织的长。试说明临床上要把正常组织和正常组织明显的区分开，需要采用何种加权图像效果会更好？

核磁共振实验

核磁共振实验发现的背景所谓核磁共振，是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。核磁共振的发现，跟核磁矩的研究紧密相关。 1911年，卢瑟福根据a 粒子散射实验提出核原子模型后，直到原子光谱的超精细结构发现以后，1924年泡利才正式提出，原子光谱的超精细结构是核自旋与外电子轨道运动相互作用的结果；原子核应具有自旋角动量和磁矩。斯特恩创造了分子束方法，对核磁矩作过重要研究。1933年他和弗利胥（O.Frisch ）、爱斯特曼（I.Estermann ）等人用分子束实验装置测量氢分子中质子和氘核的磁矩。所得结果表明质子磁矩比狄拉克电子理论预言的大2.5倍而氘核磁矩则在0.5到1个核磁子之间。氘核是由质子和中子组成的，由此即可推测中子也有磁矩。这说明尽管中子整体不带电，其内部却有电荷分布和电流效应。这些实验事实，激励了其他人对核的电磁特性的探索。拉比的分子束磁共振方法对斯特恩实验作了重大改进。改进的关键在于利用了共振现象。二十年代末，拉比访问欧洲时，就在斯特恩的实验室里工作了一年，研究原子磁矩的测量。1929年，他回到哥伦比亚大学开展原子束分子束的研究。后来他受到荷兰物理学家哥特（C.J.Gorter ）的启发，并于1938年把哥特射频共振法应用于分子束技术，创立了分子束共振法。拉比对分子束磁共振方法的研究和布洛赫对核磁共振的研究都是受到了斯特恩的启发。分子束磁共振方法在1945-1946年间又取得了突破性的进展，这就是通过磁共振的精密测量，发现了核磁共振。人物介绍图11.1 布洛赫图11.2 珀塞尔布洛赫 Felix Bloch 珀塞尔 Edward Purcell

磁共振图像后处理算法设计

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一、实验题目：磁共振图像后处理算法设计二、实验内容： 1．对图像进行去除噪声操作； 2．对图像进行灰度变换操作；三、实验目的： 1.加强下同学们实际的动手编程能力； 2.重在体验和过程；四、实验过程：实验1：对图像进行去除噪声操作： 1．操作步骤： 1) 对图像加入高斯噪声 2) 使用中值滤波对图像进行去噪处理 3) 模板尺寸设为5×5，也可自己设定 4) 图像边缘缺失部分使用对称方法补足 51141671 81 91 71819151141611 21 31 1121311121511471 81 71 51113121161481 311691 91 1471 81 51718171 51711481 91 1691811691 91

2．算法实现流程： 1) 读入图像函数：imread()，中值滤波函数：medfilt2()；实验2：对图像进行灰度变换操作 1．操作步骤： 1) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[10 250]范围； 2) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[20 200]范围； 2.算法实现流程：源代码： clear;clc; iptsetpref('ImshowBorder','tight'); I = imread('C:\Documents and Settings\nupt\桌面\4.bmp'); J = imnoise(I,'gaussian',0.02,0.02); K = medfilt2(J,[5,5]); figure,imshow(I),title('原图'); figure,imshow(J),title('高斯噪声'); figure,imshow(K),title('中值滤波'); f (x , y ) a m b n g (x , y ) ?? ?? ???>≤≤+---<=b y x f n b y x f a m a y x f a b m n a y x f m y x g ),( ),( ]),([),( ),(

核磁共振成像实验报告

中国石油大学近代物理实验实验报告成绩：班级：姓名同组者：教师：核磁共振实验【实验目的】 1、理解核磁共振的基本原理； 2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系，并掌握拉莫尔频率的测量方法； 3、掌握梯度回波序列成像原理及其成像过程； 4、掌握弛豫时间的计算方法，并反演 T1和T2谱。【实验原理】一．核磁共振现象原子核具有磁矩，氢原子核在绕着自身轴旋转的同时，又沿主磁场方向B 0作圆周运动,将质子磁矩的这种运动称之为进动，如图1所示。图1 质子磁矩的进动在主磁场中，宏观磁矩像单个质子磁矩那样作旋进运动，磁矩进动的频率符合拉莫尔（Larmor ）方程：. 0/2f B γπ= 二、施加射频脉冲后(氢)质子状态当生物组织被置于一个大的静磁场中后，其生物组织内的氢质子顺主磁场方向的处于低能态而逆主磁场方向者为高能态。在低能态与高能态之间根据静磁场场强大小与当时的温度，势必要达到动态平衡，称为“热平衡”状态。这种热平衡状态中的氢质子，被施以频率与质子群的旋进频率一致的射频脉冲时，将破坏原来的热平衡状态。施加的射频脉冲越强，

持续时间越长，在射频脉冲停止时，M离开其平衡状态B0越远。如用以Ｂ０为Ｚ轴方向的直角座标系表示Ｍ，则宏观磁化矢量Ｍ平行于ＸＹ平面，而纵向磁化矢量Ｍｚ＝０，横向磁化矢量Mxy最大，如图2所示。这时质子群几乎以同样的相位旋进。施加180°脉冲后，Ｍ与Ｂ０平行，但方向相反，横向磁化矢量Ｍｘｙ为零，如图3所示。图2 90°脉冲后横向磁化矢量达到最大图3 180°脉冲后的横向磁化分量为0 三、射频脉冲停止后（氢）质子状态脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复到平衡状态，这个过程称之为“核磁弛豫”。当90°脉冲停止后，Ｍ仍围绕Ｂ０轴旋转，Ｍ末端螺旋上升逐渐靠向Ｂ０，如图4所示。图4 90度脉冲停止后宏观磁化矢量的变化 1. 纵向弛豫时间（T1） 90°脉冲停止后，纵向磁化矢量要逐渐恢复到平衡状态，测量时间距射频脉冲终止的时

关于磁共振成像技术的学习心得体会-学习心得体会

关于磁共振成像技术的学习心得体会-学习心得体会每一次到医院拜访或会议上讲完课总有老师问该如何学习磁共振成像技术？到底应该看哪本书？这些的确是很多磁共振使用者一个共同的困惑。坦率的说我和大家有着相同的困惑和痛苦。我是纯学临床医学的，当时大学课程里所学习的唯一一门影像课程就是放射诊断学。其中连CT的内容都没有，就更别提磁共振了。毕业后从事放射诊断工作，渐渐的接触到CT和磁共振诊断内容。相比于其他影像学设备而言磁共振成像技术原理复杂，也更具多学科交叉的属性。由于我们大多数影像科医生在大学阶段渐渐淡化了数学和物理学等的学习，所以这给我们学习磁共振成像技术带来了很大挑战。那么，以我个人的经验看我们到底应不应该学习磁共振成像技术？我们又该怎样学习磁共振成像技术且能学以致用呢？在此，谈一点个人体会。需要提前声明这些绝不是什么经验，仅仅想以此抛砖引玉而已。作为读片医生或者磁共振操作者，到底有没有必要学习磁共振技术？显而易见，答案是肯定的。磁共振成像技术非常复杂，学习起来耗时耗力，很容易让人望而

却步、从而采取消极抵抗策略。但是我要告诉所有有这些想法的老师如果这样做牺牲的一定是自己。大家知道随着磁共振成像设备性能的不断进步和完善，新的技术也层出不穷，然而非常遗憾的是，真正能把这些新技术用起来的医院少之又少。究其原因就是因为使用者因为不了解这些新技术就主观上产生了畏难和恐惧心理。事实上，要能真正快速理解、掌握新技术，就必须要有扎实的基础知识。我要告诉大家一点：所有的新技术都是在常规序列基础之上衍生出来的，如果我们有夯实的基础，那么面对每一个新技术你只需了解它的革新和变化点即可，而且通过与相关传统技术对比你也更容易感觉和认识到这些新技术的临床优势可能有哪些。这些对于你的临床和科研切入都至关重要。我常常见到一些从事某项课题研究的医生或研究生，当深入谈及其课题所采用的相关技术时却没有完整或清醒的认识，每一天都懵懵懂懂的在盲目的扫描着。我不理解这样的研究工作乐趣何在？另一方面，磁共振本身作为一门多序列多参数对比的成像技术，充分利用好其优势不仅可以大大提高病变的检出率也能为诊断和鉴别诊断提供更特异性的信息。举个栗子：对于一个怀疑脊髓内病变的患者，如果你在颈椎轴位扫描时还只是墨守成规的扫描了FSE T2加权像，你就很难发现早期脊髓内改变。如果此时你深入了解到梯度回波准T2加权像更有利于显示脊髓内灰质结构，再进一步你还知道在GE磁共振平台的MERGE序列较常规梯

核磁共振成像实验报告

核磁共振成像实验【目的要求】 1.学习和了解核磁共振原理和核磁共振成像原理； 2.掌握MRIjx 核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程；【仪器用具】 MRIjx 核磁共振成像仪、计算机、样品（油）【原理】磁共振成像（MRI ）是利用射频电磁波（脉冲序列）对置于静磁场B 0中的含有自旋不为零的原子核（1H ）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法和技术。具体的讲，核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。在停止射频脉冲后，原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被物体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就是做核磁共振成像过程。 MRI 的特点： ● 具有较高的物质组织对比度和组织分辨力，对软组织分辨率极佳，能清晰地显示软组织、软骨结构，解剖结构和医学上的病变形态，显示清楚、逼真。 ● 多方位成像，能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。 ● 多参数成像，获取T 1加权成像（T 1W1）：T 2加权成像（T 2W2）、质子密度加权成像(PDW1)，在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间T 1、T 2和PD 的信号对比，在医学上对显示解剖结构和病变敏感。 ● 能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。 ● 以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全、无创。一、核磁共振原理产生核磁共振信号必须满足三个基本条件：（1）能够产生共振跃迁的原子核；（2）恒定的静磁场（外磁场、主磁场）B 0；（3）产生一定频率电磁波的交变磁场，射频磁场（RF ）；即：“核”：共振跃迁的原子核；“磁”：主磁场B 0和射频磁场RF ；“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。 1. 原子核的自旋和磁矩原子核由质子和中子组成，原子核有自旋运动，可以粗略的理解为原子核绕自身的轴向高速旋转的运动，对应有确定的自旋角动量，反映了原子核的内禀特性。自旋的大小与原子核中的核子数及其分布有关，质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数I=0，质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数，质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。原子核自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数I 决定， )(1+=I I l I 。原子核具有电荷分布，自旋时形成循环电流，产生磁场，形成磁矩，磁矩的方向与自旋角动量方向一致，大小I P γγμ==，P 是角动量，γ是磁旋比，等于

磁共振成像技术模拟题13

磁共振成像技术模拟题13 单选题 1. 部分容积效应是由于 A.病变太大 B.矩阵太小 C.信噪比太低 D.扫描层厚太薄 E.扫描层厚太厚答案：E [解答] 层厚增加，采样体积增大，容易造成组织结构重叠而产生部分容积效应。 2. 关于矩阵的描述，不正确的是 A.矩阵增大，像素变小 B.增加矩阵可提高信噪比 C.常用的矩阵为256×256 D.增加矩阵会增加扫描时间 E.矩阵分为采集矩阵和显示矩阵两种答案：B 3. 关于流动补偿技术的叙述，不正确的是 A.降低信号强度 B.T1加权时不用 C.常用于FSE T2加权序列 D.用于MRA扫描(大血管存在的部位) E.可消除或减轻其慢流动时产生的伪影，增加信号强度

答案：A [解答] 流动补偿技术用特定梯度场补偿血流、脑脊液中流动的质子，可消除或减轻其慢流时产生的伪影，增加信号强度。 4. 关于回波链长的描述，不正确的是 A.在每个TR周期内出现的回波次数 B.常用于FSE序列和快速反转恢复序列 C.回波链长，即ETL D.回波链与扫描的层数成正比 E.回波链与成像时间成反比答案：D [解答] 回波链越长，扫描时间越短，允许扫描的层数也减少。 5. 下列哪一种金属物不影响MRI扫描 A.心脏起搏器 B.体内存留弹片 C.大血管手术夹 D.固定骨折用铜板 E.固定椎体的镍钛合金板答案：E [解答] 体内具有非铁磁性置入物的患者是可以接受MRI检查的。 6. 关于细胞毒素水肿的叙述，不正确的是 A.白质、灰质同时受累 B.T2WI之边缘信号较高 C.钠与水进入细胞内，造成细胞肿胀 D.细胞外间隙减少，常见于慢性脑梗死的周围

电子科技大学学院

电子科技大学生命科学与技术学院标准实验报告（实验）课程名称《医学成像技术》电子科技大学教务处制表

电子科技大学实验报告学生姓名：陈睿黾学号：2209101028指导教师：廖小丽实验地点：人文楼418 实验时间：2006.6.2 一、实验室名称：医疗仪器实验室二、实验项目名称：傅立叶变换核磁共振一维、二维成像三、实验学时：4学时四、实验原理：利用样品的原子核在梯度磁场及高频电磁场的激励下产生的自发辐射信号的频率和相位因空间位置不同而不同来进行成像。五、实验目的：对磁共振成像整个过程进行了解，同时对每一个参数改动后对磁共振信号及图像影响的效果有直观的认识，了解一维、二维成像原理，进一步熟悉磁共振成像原理。六、实验内容：采用定标样品（三注油孔）对一维成像（空间频率编码）有所认识。对梯度场各参数对一维成像的影响进行观察。了解瞬间梯度场，对二维成像（空间相位编码）有所认识。了解瞬间梯度场的梯度大小和瞬间梯度保持时间对二维成像图形的影响。七、实验器材： GY-CTNMR-10KY核磁共振成像实验仪、计算机、注油三孔实验样品八、实验步骤： 1．按实验要求连线。 2．开机预热。

3．将注油三孔样品放入样品池中，打开磁共振成像软件，设置共振频率：按下“参数设置”页面再按下“自动采集”出现采集的信号图及傅立叶变换的频谱图，调节“频率设置”中间的按钮，直至出现波形符合预期目标的图形。 4．调节匀场：分别调节电源上匀场调节电位器并同时调节软件中的XY 匀场至傅立叶频谱图中峰最尖锐最高信号最长，适当调节共振频率，使波形看上去尽量平滑。 5．设置Z 梯度场和一维成像：调偏Z 匀场调节使峰变宽变低，同时出现Z 轴线上投影的一维成像信号。调节Z 梯度和工作频率，使得信号频谱占半个屏幕同时在中间。 6．二维磁共振成像记录：按下“成像记录及操作”，然后按下“记录”等待2分钟，记录结束计算机会提示结束并且“采集”不再闪动。按下“二维傅立叶变换”这时你调节“行选择”可以看到每一列二次傅立叶变换的谱图。按下“成像彩色显示”即可得到所需的成像彩色密度图。九、实验数据及结果分析： 1．一维成像：开机预热，磁铁温度在34.62℃，匀场电流为19.4mA 。放入注油三孔样品，打开核磁共振成像软件，调节共振频率及相关参数，通过观察，发现在第一脉冲宽度为12S μ、第二脉冲宽度为24S μ、脉冲间隔为15mS 、XY 匀场电流分别为38mA 、5mA 、共振频率在18.7402MHz 附近时波形较好、噪声较小。观察自由衰减信号及其频谱，逐渐加大梯度场观察到信号及频谱的变化，在无梯度场时无法区分任何空间信息，如图（1）。

磁共振成像技术实验

目录第一章NM20台式磁共振成像仪硬件概述....................... 错误!未定义书签。第一节系统硬件框图 ......................................... 错误!未定义书签。第二节部件接插口.............................................. 错误!未定义书签。第三节部件连线 ................................................ 错误!未定义书签。第四节系统开关机 0 第二章NMI20台式磁共振成像仪软件概述 ...................... 错误!未定义书签。第一节软件界面............................................... 错误!未定义书签。第二节软件菜单栏介绍....................................... 错误!未定义书签。第三节软件工具栏介绍 ........................................ 错误!未定义书签。第四节功能选项卡 ............................................ 错误!未定义书签。第三章部分可开设的实验项目 (2) 实验一机械匀场和电子匀场实验 (2) 实验二测量磁共振中心频率（拉莫尔频率） (9) 实验三旋转坐标系下的FID信号 (16) 实验四自动增益实验 (24) 实验五硬脉冲回波 (29) 实验六软脉冲FID实验 (38) 实验七软脉冲回波 (43) 实验八硬脉冲CPMG序列测量T2 (49) 实验九乙醇的化学位移测量 (54) 实验十自旋回波序列质子密度像 (59) 实验十一自旋回波权重像 (66) 实验十二一维梯度编码成像 (70)

学习心得：关于磁共振成像技术学习的点滴体会

关于磁共振成像技术学习的点滴体会每一次到医院拜访或会议上讲完课总有老师问该如何学习磁共振成像技术？到底应该看哪本书？这些的确是很多磁共振使用者一个共同的困惑。坦率的说我和大家有着相同的困惑和痛苦。我是纯学临床医学的，当时大学课程里所学习的唯一一门影像课程就是放射诊断学。其中连CT的内容都没有，就更别提磁共振了。毕业后从事放射诊断工作，渐渐的接触到CT和磁共振诊断内容。相比于其他影像学设备而言磁共振成像技术原理复杂，也更具多学科交叉的属性。由于我们大多数影像科医生在大学阶段渐渐淡化了数学和物理学等的学习，所以这给我们学习磁共振成像技术带来了很大挑战。那么，以我个人的经验看我们到底应不应该学习磁共振成像技术？我们又该怎样学习磁共振成像技术且能学以致用呢？在此，谈一点个人体会。需要提前声明这些绝不是什么经验，仅仅想以此抛砖引玉而已。 Q1 作为读片医生或者磁共振操作者，到底有没有必要学习磁共振技术？显而易见，答案是肯定的。磁共振成像技术非常复杂，学习起来耗时耗力，很容易让人望而却步、从而采取消极抵抗策略。但是我要告诉所有有这些想法的老师如果这样做牺牲的一定是自己。大家知道随着磁共振成像设备性能的不断进步和完善，新的技术也层出

不穷，然而非常遗憾的是，真正能把这些新技术用起来的医院少之又少。究其原因就是因为使用者因为不了解这些新技术就主观上产生了畏难和恐惧心理。事实上，要能真正快速理解、掌握新技术，就必须要有扎实的基础知识。我要告诉大家一点：所有的新技术都是在常规序列基础之上衍生出来的，如果我们有夯实的基础，那么面对每一个新技术你只需了解它的革新和变化点即可，而且通过与相关传统技术对比你也更容易感觉和认识到这些新技术的临床优势可能有哪些。这些对于你的临床和科研切入都至关重要。我常常见到一些从事某项课题研究的医生或研究生，当深入谈及其课题所采用的相关技术时却没有完整或清醒的认识，每一天都懵懵懂懂的在盲目的扫描着。我不理解这样的研究工作乐趣何在？另一方面，磁共振本身作为一门多序列多参数对比的成像技术，充分利用好其优势不仅可以大大提高病变的检出率也能为诊断和鉴别诊断提供更特异性的信息。举个例子：对于一个怀疑脊髓内病变的患者，如果你在颈椎轴位扫描时还只是墨守成规的扫描了FSE T2加权像，你就很难发现早期脊髓内改变。如果此时你深入了解到梯度回波准T2加权像更有利于显示脊髓内灰质结构，再进一步你还知道在GE 磁共振平台的MERGE序列较常规梯度回波序列更敏感，那你就会根据临床需求而加扫MERGE这个序列了。当然这其中的原因很简单就是因为这些脊髓内病变的含水量没有那么丰富，在FSE序列T2加权像一般TE时间很长导致这些髓内病变的高信号衰减掉了，而在梯度回波我们可以在相对短的时间内获取准T2加

医学实验报告模板

泸州医学院本科学生设计性实验报告专业年级班级组长姓名小组成员课程名称时间实验设计方案：篇二：标准实验报告格式(医学成像技术) 电子科技大学生命科学与技术学院标准实验报告（实验）课程名称《医学成像技术》电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：陈睿黾学号： 2209101028 指导教师：廖小丽实验地点：人文楼 418 实验时间：2006.6.2 一、实验室名称：医疗仪器实验室二、实验项目名称：傅立叶变换核磁共振一维、二维成像三、实验学时：4学时四、实验原理：利用样品的原子核在梯度磁场及高频电磁场的激励下产生的自发辐射信号的频率和相位因空间位置不同而不同来进行成像。五、实验目的：对磁共振成像整个过程进行了解，同时对每一个参数改动后对磁共振信号及图像影响的效果有直观的认识，了解一维、二维成像原理，进一步熟悉磁共振成像原理。六、实验内容：采用定标样品（三注油孔）对一维成像（空间频率编码）有所认识。对梯度场各参数对一维成像的影响进行观察。了解瞬间梯度场，对二维成像（空间相位编码）有所认识。了解瞬间梯度场的梯度大小和瞬间梯度保持时间对二维成像图形的影响。七、实验器材： gy-ctnmr-10ky核磁共振成像实验仪、计算机、注油三孔实验样品八、实验步骤： 1．按实验要求连线。 2．开机预热。 3．将注油三孔样品放入样品池中，打开磁共振成像软件，设置共振频率：按下“参数设置”页面再按下“自动采集”出现采集的信号图及傅立叶变换的频谱图，调节“频率设置”中间的按钮，直至出现波形符合预期目标的图形。 4．调节匀场：分别调节电源上匀场调节电位器并同时调节软件中的xy匀场至傅立叶频谱图中峰最尖锐最高信号最长，适当调节共振频率，使波形看上去尽量平滑。 5．设置z梯度场和一维成像：调偏z匀场调节使峰变宽变低，同时出现z轴线上投影的一维成像信号。调节z梯度和工作频率，使得信号频谱占半个屏幕同时在中间。 6．二维磁共振成像记录：按下“成像记录及操作”，然后按下“记录”等待2分钟，记

脉冲核磁共振实验

近代物理实验-核磁共振实验目的： (1)了解核磁共振原理 (2)学习使用核磁共振测量软件实验原理：核具有自旋角动量p ，根据量子力学p 的取值为： p=?)1( I I (1) 式中?=h/2π，h 为普朗克常数，I 为自旋量子数，其取值为整数或半整数即0,1,2,…或 1/2,3/2,…。若原子质量数A 为奇数，则自旋量子数I 为半整数，如1H(1/2), 15N(1/2), 17O(5/2), 19F(1/2)等；如A 为偶数,原子序数Z 为奇数，I 取值为整数，如21H(1), 147N(1), 105B(3) 等；当A 、Z 均为偶数时I 则为零，如126C, 168O 等。核自旋角动量p 在空间任意方向的分量（如z 方向）的取值为： p z = m ? (2) m 的取值范围为-I…I，即-I ，-（I-1），…，（I-1），I 。原子核的自旋运动必然产生一微观磁场，因此称原子核具有自旋磁矩μ，它与自旋角动量p 的关系为： μ = γ p (3) γ称为旋磁比，γ与原子核本身性能有关，它的数值可正可负。与自旋角动量一样，自旋磁矩在外加磁场方向的分量值也是量子化的 μz = γ ? m (4) 与p 一样的取值范围一样，m 的取值范围也是 -I…I。对质子1H ，I=1/2, m 的取值为-1/2 和1/2。核磁矩在外磁场B 0中将获得附加能量 E m =-μz B 0=-γ ? mB 0 (5) 以质子为例，其m 的值为1/2与-1/2，从而在外磁场作用下核能级分裂成两个能级，其能级差ΔE 为 ΔE=γ ? B 0 (6) 如果此时在与B 0垂直方向再加上一个频率为ν的交变磁场B 1，此交变磁场的能量量子为h ν，则当h ν=ΔE 时就会引起核能态在两个分裂能级间的跃迁，即产生共振现象。此时

核磁共振实验报告

核磁共振实验仪器 FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪，包括永久磁铁、射频边限振荡器、探头、样品、频率计、示波器实验原理 FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪采用永磁铁，0B 是定值，所以对不同的样品，通过扫频法调节射频场的频率使之达到共振频率0ν，满足共振条件，核即从低能态跃迁至高能态，同时吸收射频场的能量，使得线圈的Q 值降低产生共振信号。由于示波器只能观察交变信号，所以必须使核磁共振信号交替出现，FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪采用扫场法满足这一要求。在稳恒磁场0B 上叠加一个低频调制磁场 )sin(t B m ?'ω，这个调制磁场实际是由一对亥姆霍兹线圈产生，此时样品所在区域的实际磁场为)sin(0t B B m ?'+ω。图1 扫场法检测共振吸收信号 (a) 由于调制场的幅值m B 很小，总磁场的方向保持不变，只是磁场的幅值按调制频率发生周期性变化，拉摩尔进动频率ω也相应地发生周期性变化，即 ))sin((0t B B m ?'+?=ωγω （1）这时只要射频场的角频率调在ω变化范围之内，同时调制磁场扫过共振区域，即 m m B B B B B +≤≤-000，则共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器上观察到如图（b ）所示的共振吸收信号。此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收

峰将左右移动。当这些吸收峰间距相等时，如图（a ）所示，则说明在这个频率下的共振磁场为0B 。如果扫场速度很快，也就是通过共振点的时间比弛豫时间小得多，这时共振吸收信号的形状会发生很大的变化。在通过共振点后，会出现衰减振荡，这个衰减的振荡称为“尾波”，尾波越大，说明磁场越均匀。实验步骤（一）熟悉各仪器的性能并用相关线连接实验中，FD-CNMR-I 型核磁共振仪主要应用五部分：磁铁、磁场扫描电源、边限振荡器（其上装有探头，探头内装样品）、频率计和示波器。仪器连线（1）首先将探头旋进边限振荡器后面板指定位置，并将测量样品插入探头内；（2）将磁场扫描电源上“扫描输出”的两个输出端接磁铁面板中的一组接线柱（磁铁面板上共有四组，是等同的，实验中可以任选一组），并将磁场扫描电源机箱后面板上的接头与边限振荡器后面板上的接头用相关线连接；（3）将边限振荡器的“共振信号输出”用Q9线接示波器“CH1通道”或者“CH2通道”，“频率输出”用Q9线接频率计的A 通道（频率计的通道选择：A 通道，即MHz Hz 1001--；FUNCTION 选择：FA ；GATE TIME 选择：1S ）; （4）移动边限振荡器将探头连同样品放入磁场中，并调节边限振荡器机箱底部四个调节螺丝，使探头放置的位置保证使内部线圈产生的射频磁场方向与稳恒磁场方向垂直；（5）打开磁场扫描电源、边线振荡器、频率计和示波器的电源，准备后面的仪器调试。（二）核磁共振信号的调节 FD-CNMR-I 型核磁共振仪配备了六种样品：1——硫酸铜、2——三氯化铁、3——氟碳、4——丙三醇、5——纯水、6——硫酸锰。（1）将磁场扫描电源的“扫描输出”旋钮顺时针调节至接近最大（旋至最大后，再往回旋半圈，因为最大时电位器电阻为零，输出短路，因而对仪器有一定的损伤），这样可以加大捕捉信号的范围；

《医学影像学》教学大纲

蚌埠医学院《医学影像学》课程教学大纲课程编号：课程名称：医学影像学英文名称：Medical Imaging 课程类型：专业主干课程总学时：68 理论课学时：34 实验学时：34 适用对象：临床医学本科、麻醉医学专业本科课程简介：20世纪70-80年代后，医学影像学发展非常迅速，医学影像学设备不断更新，检查技术不断完善，相继出现了超声成像、X线计算机体层成像、磁共振成像和发射体层成像等多种成像技术。介入放射学技术的兴起，开创了医学影像学发展的新局面，形成了集影像诊断和介入治疗学为一体的诊治并存的新模式，促进了临床医学的发展。一、课程性质、目的和任务医学影像学是通过影像研究人体解剖结构、生理功能及病理变化进行诊断的一门临床学科；随着CT、MRI、DSA等新成像技术的应用，本学科的内容更趋丰富。通过对这门课程的教学，使学生在今后其它医学临床课程的学习、临床实习、研究工作中，对本专业有一个较完整的概念。通过本课程的学习，使学生（1）了解各种成像技术的基本原理、方法和图像特点；了解普通X 线、超声、CT、MRI、DSA及介入放射学的价值和限度，以便正确应用；（2）熟悉各系统的正常影像学表现；熟悉各系统常见疾病的临床与病理；（3）掌握对图像的观察、分析与诊断方法；掌握各系统基本病变的影像学表现；掌握各系统常见疾病的影像学表现与鉴别诊断。医学影像学与其他学科如解剖学、生理学、病理学、病理生理学等具有密切而有机的联系。因此，学生必须具备以上的基础知识。本专业理论教学与临床示教片实验教学相结合，均在课堂完成。二、教学基本要求各系统或器官的影像诊断学内都分别介绍了X线、超声、CT及MRI的检查方法、影像的观察与分析、疾病的影像学表现和鉴别诊断等内容。选择了具有代表性的常见病、多发病典型影像学表现与诊断，目的是通过这些介绍让学生了解不同成像技术的诊断价值与限度，便于比较、优选和综合应用；熟悉对图像的观察、分析和综合诊断的思维方法，使学生能够在临床实践中正确掌握各系统常见疾病的影像学表现及鉴别诊断等方面的知识，同时能正确运用医学影像学的知识打下较为坚实的基础。三、教学内容及要求（理论与实验相结合）第一篇影像诊断学第一章影像诊断学总论第一节 X线成像【掌握】1、X线的特性。 2、X线图像的特点。 3、医学影像学的定义。 2、X线检查方法的价值、限度及临床应用。【熟悉】1、X线的产生及成像的基本原理。 2、DR、DSA的成像基本原理及临床应用。【了解】1、医学影像学的发展简史、当前地位及前景。 2、X线检查中防护的重要意义。

实验八磁共振成像实验

实验八磁共振成像实验引言 1973年，美国科学家Paul Lauterbur发现，把物体放置在一个稳定的磁场中，然后再加上一个不均匀的磁场（即有梯度的磁场），再用适当的电磁波照射这一物体，这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。随后，英国科学家Peter Mansfield 又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。此外，他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据，为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。从此核磁共振成像得到了空前的发展。核磁共振成像的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉，称为其为“磁共振成像技术”（Magnetic Resonance Imaging），英文缩写即MRI。磁共振成像是根据生物磁性核（如氢核）在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术。随着磁体技术、超导技术、低温技术、电子技术和计算机技术等相关技术的不断进步，MRI技术得到了飞速发展，已成为现代医学影像领域中的重要一员。通过本实验可以掌握MRI基本原理，了解几种成像参数对图像的影响。原理把某些物质放入磁场中时，这些物质就具备了共振的持性。意思是说这些物质可以吸收然后再发射具有一个特定频率的电磁辐射，如图1所示。辐射是以典型的射频(RF)信号形图1 磁共振成像的基本原理

式进行。物质所发射的RF信号的特性决定于该物质的某些物理和化学持性。在磁共振成像(MRl)过程中，这种RF信号也携带着人体内组织空间定位的信息。磁共振(MR)图像就是一个显示来自人体层面内每个组织体素的RF信号强度大小的像素的阵列。图像中每个像素的亮度取决于相应组织体素所发射的RF信号的强度。而每个体素的信号强度又由图l所列的组织的四种性质所决定。其中任何一个性质对图像亮度及对比度所引起的作用的范围都决定于操作者所选择的某些成原因素，例如，可以对一个图像“加权”，因此首先要依靠核密度(或浓度)或纵向弛豫率(T1)或横向弛豫率(T2)的大小来决定RF信号。与磁场和RF能量相互作用的组织构成成分都是单个原子核。所以这种现象统称为核磁共振(NMR)。 1.几个基本概念 1）磁性核参与MR过程的物质必须含具有持定磁性的原子核。为了与磁场产生相互作用，原子核本身必须是小磁体并具有磁矩。单个原子核的磁性是由原子核内的中子—质子组成情况来决定的。只有某些具有奇数中子和(或)质子的原子核才带磁性。即使多数化学元素都具有一种或多种是磁性核的同位素，但可用于成像或活体光谱学分析的只是有限的几种。在具有磁性并能参与NMR过程的核素中，每种核素图2具有磁性核的同位素所产生的信号的量值都有很大的不同。原子核磁性的特定取向称为磁矩。在图2中，磁矩的方向由一个通过原子核的箭头来表示。 2）射频能量在成像过程中，RF能量在成像系统和患者身体之间进行交换。这种交换通过—套相当靠近患者身体的线圈进行。RF线圈就是天线，它既向组织发射能量，也从组织接收能量。在每个成像周期内，RF能量在几个短脉冲期间加于人体上。脉冲的强度用它们旋转组织的磁化强度的角度来描述。大多数成像方法在每个周期中既使用90?的脉冲也使用180?的脉冲。在每个成像周期的特定时刻，组织被激励而发射一个RF信号。这个信号被线圈接收、分析，并用来形成图像。自旋回波技术一般用于激励信号的发射。因此，来自患者身体的信号统称为回波。 3）核磁的相互作用 NMR过程涉及到磁性核、磁场、RF能量脉冲和信号的一系列的相互作用。这些作用有校直、共振、激发和弛豫。我们记得一个磁性核是以一个磁矩为特征的。磁矩的方向是用通过原子核的一个小箭头来表示的。如果我们把核看作普通的一个小磁铁．那么．磁铁箭头的方向就相当于磁铁的南极到北极的指向，如果没有强磁场，原子核的磁矩在空间是随机取向的，组织中的许多原子核并非在固定结构中，而是可以自由地改变方向的。事实上，出于物质内部的热运动，原子核不断地翻来倒去地改变方向。如果把一块含有磁性核的物质放在磁场中时，原子核就要经受一个转矩的作用，这个转矩的作用促使原子核的磁矩方向校直到磁场方向上。当一个磁性核与一个磁场校直后，它也并不是固定不动的，核磁矩要在磁场轴周围进动或者摆动，如图3所示。进动是由于原子核的自旋角动量和磁场相互作用而引起的一种物理现象。进动的重要性在于它能使原子核对于RF能量特别敏感，或者调谐到RF能量具有的频率和进动频率相等，满足此条件就称为共振。它是所有MR过程的基础。NMR实际上就是核处于磁场中时，核共振或“调谐”的过程。

MRI也就是核磁共振成像

MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。

核磁共振实验报告(同名12047)

核磁共振实验实验目的：1、了解核磁共振原理 2、利用核磁共振的方法确定样品的旋磁比γ、朗德因子g N 和原子核的磁矩μI 3、用核磁共振测磁场强度实验重点：原子核能级分裂情况，发生共振的条件实验难点：氢核和氟核的共振频率的调节实验原理：下面我们以氢核为主要研究对象，以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。氢核虽然是最简单的原子核，但它是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。（一）核磁共振的量子力学描述１．单个核的磁共振通常将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影称为核磁矩，它们之间的关系通常写成 P m e g P P N ?? ? 2 或式中P N m e g 2? 称为旋磁比；e 为电子电荷；m 为质子质量；N g 为朗德因子。对氢核来说，5851.5 N g 按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定 h I I P 1 式中 2h h ，h 为普朗克常数。I 为核的自旋量子数，可以取 ,23,1,21,0 I 对氢核来说2 1 I 把氢核放入外磁场B 中，可以取坐标轴ｚ方向为B 的方向。核的角动量在B 方向上的投影值由下式决定 h m P B （2—3）式中m 称为磁量子数，可以取I I I I m ),1(,1, 。核磁矩在B 方向上的投影为

m m eh g P m e g P N B P N B )2(2 将它写为 m g N N B （2—4）式中12710787.05.5 JT N 称为核磁子，是核磁矩的单位。磁矩为的原子核在恒定磁场B 中具有的势能为 mB g B B E N N B ? 任何两个能级之间的能量差为 )(2121m m B g E E E N N m m （2—5）考虑最简单情况，对氢核而言，自旋量子数2 1 I ，所以磁量子数m 只能取两个值，即2 1 21 和m 。磁矩在外磁场方向上的投影也只能取两个值，如图2—1中的（a ）所示，与此相对应的能级如图2—1中（b ）所示。根据量子力学中的选择定则，只有1 m 的两个能级之间才能发生跃迁，这两个能级之间的能量为 B g E N N ? 由这个公式可知：相邻两个能级之间的能量差E 与外磁场B 的大小成正比，磁场越强，则两个能级分裂也越大。

核磁共振成像技术原理及国内外发展

核磁共振成像技术原理及国内外发展核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，简称NMRI?），又称自旋成像（spin imaging?），也称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging?，简称MRI?），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，简称NMR?）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。核磁共振成像是随着电脑技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发

MRI-自旋回波成像

实训项目5：自旋回波序列成像任务一：操作SE序列获取图像实验目的： 1.能够确定射频场中心频率，软脉冲900与1800射频，在系 2.统默认参数下，能够进行成像操作，并对图像进行简单后期 3.处理； 4.能够通过成像操作，能够总结归纳并掌握SE成像序列的 5.数据采集过程； 6.通过成像操作，能够说明原始数据空间的数据特点，以及 7.与图像之间的关系； 8.通过成像操作，能够通过分别调整接收带宽与频率编码梯 9.度实现图像横向分辨率的调整； 10.通过成像操作，能够通过分别调整相位编码步数、相位编 11.码梯度大小相位编码时间实现图像纵向分辨率的调整； 12.通过成像操作，能够通过分别调整接收增益与平均次数实 13.现图像信噪比的调整控制； 14.通过实践操作，能够通过调整选层梯度的施加来调整控制 15.获取图像断面（横断面、矢状面、冠状面）；实验内容： 1)中心频率确定：O1(KHz); 2)射频中心频率确定； 3)软脉冲90度与180度射频脉冲确定； 4)90度软脉冲RFamp1; 180度软脉冲RFamp2; 5)验证软脉冲回波； 6)匀场(看FID信号拖尾)；（用FID硬脉冲序列） 7)匀场的分辨率(ppm); 8)进行软脉冲回波成像，观察有关图像纵横参数调节对图像的影响 9)注意截屏并记录数据，以便撰写实验报告；核磁共振硬件条件：有核：样品磁场：射频场核磁共振技术条件：

f=ω0= γB0 f=SF1+O1 SF1:主频 O1：频率偏移量实验内容：中心频率确定：SF1=22MHz O1(KHz)=904.480KHz; 90度软脉冲RFamp1; 180度软脉冲RFamp2;（应用软脉冲FID）操作方法：设定P1为1us,采集信号；观察信号的幅值。以1为步长逐渐增加P1，同时观察信号幅值的变化。当信号幅值达到最大又再次减小到最小时，表示此时的脉宽对应的射频脉冲为180度脉冲；此脉宽的1/2左右微调可以获取信号最大值，此时的脉宽对应的射频脉冲为90度脉冲。