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磁共振成像基本知识连云港市第一人民医院神经科何效兵磁共振成像基本原理磁共振(icResonance)是置于磁场内的某些物质,其原子核吸收和发射出物定频率的射频能量现象,其吸收和释放射频能量的频谱决定于所观察的原子核及其化学环境。磁()有三种含义:磁共振成像必须有一个较大的磁体产生强大的静磁场(β),、,β恒定不变。成像必须在β上按时叠加另外小的梯度磁场与射频磁场。运动的质子自旋产生自旋磁场。共振(Resonance)是宏观世界常见的现象,在微观世界中,核子间能量传递也存在共振现象。磁共振现象原子核内的质子和中子都有角动量和自旋的特性,成对的质子和中子的自旋作用可相互抵消,能够形成MR的原子核其质子和中子必须为奇数,这样才具有净负荷和角动量,由于净负荷和角动量二者的结合,原子核具有磁偶极子的特性。人体中水的成分占60%,因此,目前临床磁共振成像实际为氢质子像。可以把奇数的质子或中子所形成的偶极子看成是自由悬空的小磁棒,沿其磁轴快速旋转,在没有外加静磁场的作用下,人体中氢核是杂乱无章地沿着自身的轴不断自旋的,当处于静磁场中时,低能状态下的氢核沿外加磁场方向排列,产生净磁化,但自转的氢原子由于力偶的作用,其自旋轴则沿着外加静磁场方向不停地作陀螺样旋转,这一运动被称为进动(而少数高能态氢核取反向),通常把静磁场方向在扫描机内相当于人体的纵轴。氢原子本身的自旋轴与外加磁场方向的夹角为进动角,进动频率ω与外加磁场β成正比,由Larmor频率决定,其公式为:ω=γ×β(ω——进动频率;γ——旋磁比常数;β——静磁场场强)。ω称为Larmor频率,也是氢原子核的共振频率;γ为一个常数,,如果知道β,就可计算出ω。如:×=,静磁场恒定时,Larmor频率也是恒定的。在均匀磁场内,每一个质子的进动速度相同,但并不同步,即它们彼此不在相同的期相内进动,因此垂直于β的磁矢量呈任意排列,且被消除。因而在这种平衡状态下,无横向磁化,只有与β方向一致的纵向磁化。当我们外加一个射频脉冲(RF)于磁场内的一群质子上,而脉冲频率又恰好等于Larmor频率,那么处于静磁场中的氢原子就会产生共振,氢质子吸收能量后发生两种变化:第一,使质子都处在同一相位,即其进动频率不仅相同且在同一相位运动;第二,使处于低能量级的质子跃迁到高能级,而进入高能反平行状态。其结果是使净磁矢量M偏离β,即沿Z轴走行的净磁化发生偏转,偏转的角度取决于射频脉冲的强度和时间,使净磁矢量偏转90°和180°的脉冲,分别称为90°和180°脉冲,当停止射频脉冲时,磁化以指数形式恢复其沿Z轴排列的平衡位置,使脉冲(radiofrequency,RF)引发的两种现象又恢复过来,氢质子又会从高能量状态降到低能量状态,同时发生相位分散,将其吸收的能量以Larmor频率的电磁波形式释放出来,这时就可将这种电磁波接收下来,利用计算机制作形成图像。由此发现,从人体进入静磁场到获得清晰图像,受检部位的每一个氢质子都经历了五个阶段:氢质子杂乱无章地自旋运动。净磁化。外射频脉冲(RF)后氢核吸收能量。外加RF停止后氢核释放能量。释放的电磁波转化为磁共振信号。磁共振图像的形成磁共振图像是人体某一断面的二维黑白图像,像素为256×256