摘  要：文章研究了核磁共振原理，核磁共振成像的原理，核磁共振成像系统的结构。通过对相关原理的研究，岁使用相关仪器有很大启发意义。

论文关键字：核磁共振成像，原理，系统

1. 引言

早在20世纪40年代，人类就认识了核磁共振现象。但是这一现象在三十多年以后才得到广泛应用。迄今为止，磁共振成像已经快速地成长为一个强有力的医学成像模式。本文将介绍核磁共振原理，核磁共振成像的原理，核磁共振成像系统的结构。

2. 磁共振成像基本原理

2.1. 核磁共振的基本原理

原子核除具有电荷和质量外，许多原子核还具有自旋角动量，它与相应的磁偶极矩之间关系为产（为旋磁比）。原子核的自旋角动量是量子化的，核磁矩也是量子化的。以的方向为轴的正方向，则核磁矩的大小为：。

I的值可以是零、整数或半整数。按照量子力学原理，自旋角动量在z方向的分量为：，其mI为I，I-1，I-2，……，-I+l，-I中的某一值。按经典电磁学理论，旋转电荷可以看成是在环路上运动的电流，原子核既有电荷又有电流，原子核既有电荷又有自旋，因此也就有相应的磁偶极矩，它和角动量P的关系为：。

用量子力学来描述核磁共振，当将将核磁矩置于沿z轴的静态磁场H0中，磁矩与H0将有相互作用能，能量算符为，，其中m=I，I-l，I-2，.……，-I+l，-I，总共2I+l个能级。

，表示能级的间距与m值无关，即能级是等距的，其间距与磁强强度H0成正比。

为了观测能级间粒子的跃迁，在垂直于H0方向加一射频场：，，则能量算符：，单位时间跃迁几率为：，其中：。

从可知，只有当时，不为零。这称为“共振条件”，称为共振频。

2.2. 磁共振成像基本原理

磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。有如CT时，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2和自旋核密度（P）等几个参数，其中T1与T2尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像

MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成Nx，Ny，Nz....一定数量的小体积，即体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T1（或T2），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。利用灰度值把NMR参数作为空间坐标的函数表示出来。根据上面提到的NMR条件，如果不考虑化学位移，J耦合等因素，样品中同一种原子核的在静磁场中的共振是一样的。根据NMR基本原理，处于均匀磁场B0中的自旋体系，其共振频率为。为了得到成像区域任意点的空间信息，需要在主磁场上叠加三个彼此正交的梯度磁场Gx、Gy和Gz，分别用于层面选取、相位编码和频率编码。此时成像空间某一体元的共振频率为：。

3. 磁共振成像系统的基本结构

磁共振成像系统的基本结构，主要包括磁体部分、谱仪部分、计算机部分。其中谱仪部分又可以细分为射频发射单元、信号接收单元、脉冲梯度单元和脉冲序列控制单元。

1. 磁体部分包括主磁体、射频线圈、梯度线圈和匀场线圈。用于磁共振成像的磁体可分为永磁型、常导型和超导型。射频线圈既有射频发射功能又有信号探测功能，因此射频线圈就有了发射线圈和接收线圈之分。匀场线圈由若干个小线圈所组成，构成以磁体中心为调解对象的线圈阵列。

2. 谱仪部分包括射频发射单元、信号接收单元、脉冲梯度单元和脉冲序列控制单元。各部分功能都在核心板和母板中得到实现。

3. 计算机系统包括控制计算机、主计算机、图像显示、存档、传输等辅助设施。所用主计算机有工作站，也有用工业PC机，高场系统大部分用工作站，低场系统大部分用微机。控制计算机用来实现对整机的运行操作。主计算机和控制计算机之间有数据总线相连，各谱仪单元都和控制计算机有通讯联系。主计算机主要完成数据的处理，包括谱图变换，参数设置，图像重建，图像处理，病人资料的管理。其中实验部分参数设置主要由脉冲序列编译器来完成设置、修改和管理。

4. 结束语

核磁共振是重要的检测手段和分析手段之一。随着其应用领域的拓展和深入，核磁共振谱仪技术也不断地发展和完善。本文研究了核磁共振原理，核磁共振成像的原理，核磁共振成像系统的结构，对使用相关仪器有很大帮助意义。

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