医学影像成像原理详细资料大全

《医学影像成像原理》是2005年高等教育出版社出版的图书，作者是黄泉荣。

基本介绍 书名 ：医学影像成像原理 作者 ：黄泉荣 ISBN ：978-7-04-017629-2 定价 ：2630元 出版社 ：高等教育出版社 出版时间 ：2005-09-19 内容简介,图书目录,序言, 内容简介 本书既有传统X线成像理论，又有近年来出现的CR、DR、DSA、CT、MR成像原理、图像重建与图像处理及图像质量因素分析，并且简单介绍新近发展的医学影像成像技术，并与其他教材有机联系，既互相呼应，又尽量避免重复。 本教材共分七章：第一章概论，介绍各种医学成像的基本概念、方法和课程特点与学习方法；第二章至第七章，分别介绍医学影像成像的基本条件、模拟X线成像、数字X线成像等内容。 图书目录 第一章 概论 第一节 医学影像技术及其发展 一、医学影像技术 二、发展历程 第二节 医学影像成像技术分类 一、X线成像 二、x线计算机体层成像 三、磁共振成像 四、其他成像 第三节 课程特点与学习方法 一、课程特点 二、学习方法 第二章 医学影像成像的基本条件 第一节 信息影像的传递与形成 一、模拟X线信息影像的传递与形成 二、数字信息影像的传递与形成 第二节 信息源 一、X线成像 二、磁共振成像 第三节 影像信息载体 一、X线 二、射频电磁波 第四节 影像信息接收器 一、屏-片系统 二、影像增强器-X线电视 三、影像板 四、平板探测器 五、CT成像检测器 六、磁共振成像的接收线圈 第五节 影像视读 第三章 模拟X线成像 第一节 模拟X线信息影像 一、X线透视及其特点 二、X线摄影及其特点 第二节 模拟X线成像信息接收器 一、医用X线胶片 二、增感屏 三、扁平颗粒技术 四、萤光屏及X线电视系统 第三节 X线影像信息载体 一、X线束 二、X线管焦点及其成像性能 第四节 X线照片密度 一、照片密度一 二、影响照片密度的因素 第五节 X线照片对比度 一、对比度的概念 二、影响照片对比度的因素 三、散射线对x线照片对比度的危害 第六节 X线照片的层次 一、X线照片层次的概念 二、高千伏摄影中照片层次 三、软X线摄影中照片层次 第七节 X线照片的锐利度 一、锐利度的概念 二、影响照片锐利度的因素 第八节 X线照片影像的失真 一、放大失真 二、歪斜失真 三、重叠失真 第四章 数字X线成像 第一节 数字图像基础知识 一、数字图像概念 二、数字图像与图像矩阵、灰度级数的关系 三、数字图像的形成 四、数字图像的特点 五、数字图像的基本处理 第二节 计算机X线摄影 一、CR系统特点 二、影像板 三、CR成像基本原理 四、cR系统的图像处理 五、影响CR影像质量的因素 第三节 数字X线摄影 一、影像信息接收器 二、成像性能 第四节 数字减影血管造影 一、DSA原理 二、减影方式 三、影响DsA图像质量的因素 第五章 计算机x线体层成像 第一节 概述 第二节 CT成像原理 一、CT机的基本构造 二、cT成像过程 三、CT成像原理 第三节 数据采集与扫描方式 一、数据采集的基本原理、原则 二、常规CT扫描方式 三、螺旋CT 四、双源CT 第四节 CT图像重建 一、数理基础 二、图像重建方法 第五节 CT图像处理 一、图像处理功能 二、图像后处理技术 第六节 CT图像质量 一、CT图像质量评价指标 二、成像参数对cT图像质量的影响 第六章 磁共振成像 第一节 概述 第二节 发生磁共振现象的基本条件 一、原子核的自旋与磁矩 二、静磁场 三、射频脉冲 第三节 磁共振图像的信号 一、相位的概念 二、自旋质子弛豫 三、自由感应衰减信号 第四节 磁共振图像的空间定位 一、梯度磁场的概念 二、层面选择 三、空间编码 第五节 磁共振图像的重建 一、傅立叶变换 二、信号平均和扫描时间 三、K-空间的概念 四、磁共振图像的对比 第六节 磁共振成像序列 一、脉冲序列 二、自旋回波序列 三、快速自旋回波序列 四、反转恢复序列 五、梯度回波序列 六、梯度自旋回波序列 七、回波平面成像序列 八、其他MR检查新技术 第七节 磁共振血管成像 一、时间飞越法MRA 二、相位对比法MRA 三、对比增强MRA 第八节 磁共振成像的图像质量 一、MR图像质量的评价指标 二、成像参数对MR图像质量的影响 第七章 图像存储与通讯技术 第一节 PACS概念与优越性 一、PACS概念 二、PACS优越性 第二节 PACS的组成与工作流程 一、PACS的组成 二、PACS的工作流程 第三节 PACS的类型 一、按结构形式分类 二、按规模大小与套用功能分类 第四节 PACS的套用与管理 一、PACS在临床套用 二、PACS的管理 三、PACS与远程放射学 实验 实验一 X线胶片特性曲线的制作及特性值测试 实验二 增感屏增感率的测试 实验三 X线管有效焦点的测试 实验四 照射野的X线量分布 实验五 X线管焦点极限分辨力的测试 实验六 X线照片影像的几何学模糊 实验七 CR（DR）系统成像（见习） 实验八 CT成像（见习） 实验九 磁共振成像（见习） 附录一 主要参考文献 附录二 不同厂家脉冲序列名称对照表 附录三 专业辞汇英汉对照 序言 《医学影像成像原理》第2版是全国高职高专医学影像技术专业教育部、卫生部“十一五”规划教材。本教材是根据2008年4月在厦门召开的全国高职高专医学影像技术学专业教材主编会议精神、教材编写大纲和计画学时编写的。为了加强对学生的素质教育和能力培养，强调在教材编写中应遵循专业培养目标的要求，适应专业目标、学制和学时等方面的特定需要，合理取材;教材内容强调“三基”，即基础理论、基本知识和基本实践技能;特别强调培养学生的职业技能，“以岗定学”决定教材编写内容，并使教材体现思想性、科学性、先进性、启发性、适应性等“五性”原则，尤其是要体现适应性原则。 《医学影像成像原理》是医学影像技术专业的主要专业基础课程之一，其授课学时和编写内容比第一版有了较大调整：原教材中的“超声成像”和“放射性核素成像”部分，各自独立成为一门教材，不再成为本教材的编写内容;本教材计画授课72学时。为满足教学的需要，本教材还配制了多媒体光碟。 本教材在编写过程中得到卫生部教材办公室具体指导和帮助，温州医学院附属一院曹国全技师提供了许多有价值的资料，山东万杰医学院陈海岩秘书做了大量的工作，在此一并表示感谢 由于水平所限，教材中肯定有缺点、错误和不足之处，希望读者批评指正，以便改进。

磁共振信号是通过氢质子的共振信号产生的，所以磁共振图像显示的信息是人体各个组织含水多少的对比。简单说一黑二白，在T1像中水是黑的（如血液、脑脊液等），即含水越多的组织，显像越黑；在T2像中水是白的，含水越多的组织显像越白！要想看懂磁共振片子，需要对人体组织和病理学有相当的专业才行！

1882年 ，塞尔维亚裔美籍科学家尼古拉·特斯拉在匈牙利布达佩斯发现了旋转磁场。

1896年 ，荷兰科学家塞曼发现了塞曼效应，利用磁力将光谱分开。由于这项重点的发现，塞曼与提供相关理论依据的荷兰物理学家和数学家亨得里克·安顿· 洛伦兹获得了1902年度诺贝尔物理学奖。

1922年 ，德裔美国核物理学家奥托·斯特恩（获1942年度诺贝尔物理学奖）和德国物理学家瓦尔特·盖拉赫发现某些原子可以在磁场内平行或者反平行排列，并发明了用穿过磁场的分子束研究磁矩的方法，并发现了质子的核磁矩。

1924年 ，Pauli发现电子除了对原子核的绕行外，还可高速自旋现象，有角动量和磁矩。

1930年 ，物理学家伊西多·艾萨克·拉比发现，在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转，发明了测量原子核内核磁矩量级的方法。（1944年诺贝尔物理学奖）

1946年 ，物理学家费利克斯·布洛赫（斯坦福大学）和爱德华·米尔斯·珀塞耳（哈佛大学）发现位于磁场中的原子核受到高频电磁场激发会倾斜。而当高频场关闭后，原子核将释放吸收的能量，并且回归到原始状态，并可接收到核子自旋电信号，该现象就是著名的核磁共振（NMR）。两位科学家因此获得1952年诺贝尔物理学奖。

1950年 ，美国物理学家欧文·哈恩发现了双脉冲下磁共振自旋回波现象。

1952年 ，美国科学家赫曼（Herman Y Carr）论文发表，描述了在磁场中使用梯度的第一个技术，是磁共振成像的第一个例子，并获得了第一幅一维MR图像。

1958年 ，穆斯堡尔发现了Ir原子核在低温下的r射线的共振吸收，即原子核基态与激发态之间发生的核共振现象。穆斯堡尔在1961年获诺贝尔物理学奖。

1968年 ，理查德·恩斯特团队改进激发脉冲序列和分析算法，大大提高信号的灵敏度以及成像速度后，磁共振技术才逐步成熟。在1975 年使用相位和频率编码以及傅立叶变换引入了二维核磁共振法。理查德·恩斯特本人也因此荣获1991年的诺贝尔化学奖。

20世纪70年代后，MRI的研究主要以欧洲和美国为中心，都分别取得了巨大的成就。

1971年 ，美国物理学家雷蒙德·达马迪安证实核磁共振波谱技术可以用于区分体内恶性肿瘤和正常组织。1977年7月3日，该团队完成人类 历史 上第一台全身医用MRI设备首次为病人做MRI检查，获得了第一幅人体磁共振图像——胸部轴位质子密度加权图像，标志着MRI技术在医学领域应用的开始。

1973年 ，化学家保罗·克里斯琴·劳特伯和物理学家彼得·曼斯菲尔德爵士在荷兰的中心实验室搭建完成了最初的磁共振成像系统，并对充满液体的物体进行了成像，得到了著名的核磁共振图像“诺丁汉的橙子”；1976年首次成功地对活体进行手指的MRI成像。

1980年 12月3日，荷兰中心实验室得到了第一幅人类头部核磁共振图像和第一幅二维傅里叶变换后的图像。

保罗·克里斯琴·劳特伯教授与彼得·曼斯菲尔德爵士教授因其在磁共振医学成像领域的贡献，共同获得了2003年的诺贝尔医学奖。

1977 年 ，瑞士科学家库尔特·维特里希发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法，并在2002 年获得诺贝尔化学奖。

1983 年 ，美苏核危机愈演愈烈，美国放射学会推荐将核磁共振（NMR）改为磁共振（MR），以此缓解民众尤其是患者对于核医学的担忧，磁共振成像的术语也便沿用至今。

1984 年 ，FONAR 公司制造的第一台MRI 系统获得 FDA 认证(1980年第一台可用于临床的的全身MRI在FONAR 公司诞生)，MRI 设备走向商业化。随后GE、飞利浦、西门子等国际医疗设备厂家纷纷推出了自己的MRI商用产品，MRI设备逐渐成为重要的医疗诊断设备之一。特别是在90年代后由于计算机、新材料、制造工艺等的发展，可以说MRI的发展是飞速的。

中国磁共振发展简史

1982年 ，由原国家科委组织MRI技术开发研究课题，开启了中国MRI事业发展的新篇章。

1985年 ，我国引进首台常导型（0282T）MRI。

1986年 ，我国引进首台超导型（06T）MRI。

1986年 ，安科公司成立，标志着自主研发MRI设备的开始。

1987 年 ，我国第一台 1500 高斯永磁体磁共振仪（ 安科公司 ）问世。1988 年，安科 015T 永磁型磁共振成像系统正式进入市场。

1988年， 7月3日我国首台MRI获得了清晰的人体头部断层图像。

1992 年 ，安科公司开发出了中国首台超导磁共振（06T）系统。

2007 年 ，由奥泰公司自主研发生产、具有核心知识产权的 15T 超导磁共振Centauri 15T 问世，成为中国 15T 超导磁共振的破冰者。

2014年 ，联影公司成功研制出中国首台全核心技术自主知识产权的 30T 超导磁共振。

2017年 ，联影公司研发的我国首台国产正电子发射计算机断层显像（PET/MR）问世。

2017年 ，全球首台可用于临床的70T磁共振取得CE认证，标志着磁共振进入7T时代。

虽然我国医用MRI设备产业起步较晚，但随着近几年自主品牌对研发的加大投入，我国自主MRI设备已逐渐崛起。

氢核是人体成像的首选核种：人体各种组织含有大量的水和碳氢化合物，所以氢核的核磁共振灵活度高、信号强，这是人们首选氢核作为人体成像元素的原因。NMR信号强度与样品中氢核密度有关，人体中各种组织间含水比例不同，即含氢核数的多少不同，则NMR信号强度有差异，利用这种差异作为特征量，把各种组织分开，这就是氢核密度的核磁共振图像。人体不同组织之间、正常组织与该组织中的病变组织之间氢核密度、弛豫时间T1、T2三个参数的差异，是MRI用于临床诊断最主要的物理基础。

当施加一射频脉冲信号时，氢核能态发生变化，射频过后，氢核返回初始能态，共振产生的电磁波便发射出来。原子核振动的微小差别可以被精确地检测到，经过进一步的计算机处理，即可能获得反应组织化学结构组成的三维图像，从中我们可以获得包括组织中水分差异以及水分子运动的信息。这样，病理变化就能被记录下来。

人体2/3的重量为水分，如此高的比例正是磁共振成像技术能被广泛应用于医学诊断的基础。人体内器官和组织中的水分并不相同，很多疾病的病理过程会导致水分形态的变化，即可由磁共振图像反应出来。

MRI所获得的图像非常清晰精细，大大提高了医生的诊断效率，避免了剖胸或剖腹探查诊断的手术。由于MRI不使用对人体有害的X射线和易引起过敏反应的造影剂，因此对人体没有损害。MRI可对人体各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客观更具体地显示人体内的解剖组织及相邻关系，对病灶能更好地进行定位定性。对全身各系统疾病的诊断，尤其是早期肿瘤的诊断有很大的价值。

系统组成

NMR实验装置

采用调节频率的方法来达到核磁共振。由线圈向样品发射电磁波，调制振荡器的作用是使射频电磁波的频率在样品共振频率附近连续变化。当频率正好与核磁共振频率吻合时，射频振荡器的输出就会出现一个吸收峰，这可以在示波器上显示出来，同时由频率计即刻读出这时的共振频率值。核磁共振谱仪是专门用于观测核磁共振的仪器，主要由磁铁、探头和谱仪三大部分组成。磁铁的功用是产生一个恒定的磁场；探头置于磁极之间，用于探测核磁共振信号；谱仪是将共振信号放大处理并显示和记录下来。

MRI系统的组成

现代临床高场(30T)MRI扫描器

磁铁系统

静磁场：又称主磁场。当前临床所用超导磁铁，磁场强度有05到40T(特斯拉)，常见的为15T和30T；动物实验用的小型MRI则有47T、70T与94T等多种主磁场强度。另有匀磁线圈（shim coil）协助达到磁场的高均匀度。

梯度场：用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。

射频系统

射频（RF）发生器：产生短而强的射频场，以脉冲方式加到样品上，使样品中的氢核产生NMR现象。

射频（RF）接收器：接收NMR信号，放大后进入图像处理系统。

计算机图像重建系统

由射频接收器送来的信号经A/D转换器，把模拟信号转换成数学信号，根据与观察层面各体素的对应关系，经计算机处理，得出层面图像数据，再经D/A转换器，加到图像显示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。

MRI的基本方法

1选片梯度场Gz

2相编码和频率编码

3图像重建

优点

与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X射线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机层析成像（computerized tomography‎, CT）相比，磁共振成像的最大优点是它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法。如今全球每年至少有6000万病例利用核磁共振成像技术进行检查。具体说来有以下几点：

1对软组织有极好的分辨力。对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT；

2各种参数都可以用来成像，多个成像参数能提供丰富的诊断信息，这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值变大，而肝癌的T1值更大，作T1加权图像，可区别肝部良性肿瘤与恶性肿瘤；

3通过调节磁场可自由选择所需剖面。能得到其它成像技术所不能接近或难以接近部位的图像。对于椎间盘和脊髓，可作矢状面、冠状面、横断面成像，可以看到神经根、脊髓和神经节等。不像CT只能获取与人体长轴垂直的横断面；

4对人体没有电离辐射损伤；

5原则上所有自旋不为零的核元素都可以用以成像，例如氢（H）、碳（C）、氮（N和N）、磷（P）等。

缺点

1和CT一样，MRI也是解剖性影像诊断，很多病变单凭核磁共振检查仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断；

2对肺部的检查不优于X射线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比B超优越，但费用要高昂得多；

3对胃肠道的病变不如内窥镜检查；

4扫描时间长，空间分辨力不够理想；

5由于强磁场的原因，MRI对诸如体内有磁金属或起搏器的特殊病人却不能适用。

MRI系统的伤害

MRI系统可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面：

强静磁场

在有铁磁性物质存在的情况下，不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内，都可能是危险因素；

随时间变化的梯度场

可在受试者体内诱导产生电场而兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下，可以产生外周神经兴奋（如刺痛或叩击感），甚至引起心脏兴奋或心室振颤；

射频场致热效应

在MRI聚焦或测量过程中所用到的大角度射频场发射，其电磁能量在患者组织内转化成热能，使组织温度升高。RF的致热效应需要进一步探讨，临床扫描仪对于射频能量有所谓“特定吸收率”（specific absorption rate, SAR）的限制；

噪声

MRI运行过程中产生的各种噪声，可能使某些患者的听力受到损伤；

造影剂的毒副作用：目前使用的造影剂主要为含钆的化合物，副作用发生率在2%-4%。

　到了20世纪80年代初，作为医学新技术的NMR成像一词越来越为公众所熟悉，以下是由我整理关于什么是mri的内容，希望大家喜欢!

mri的技术特点

　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。

　像PET和SPECT一样，用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身，也可以说，磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPECT不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。

　从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数，如质子密度，自旋-晶格驰豫时间T1，自旋-自旋驰豫时间T2，扩散系数，磁化系数，化学位移等等。对比其它成像技术(如CT 超声 PET等)磁共振成像方式更加多样，成像原理更加复杂，所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。

　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、扫描时间相对较长，伪影也较CT多。

mri的工作原理

　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，把它称为磁共振成像术(MR)。

　MRI通过对静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体中的氢质子受到激励而发生磁共振现象。停止脉冲后，质子在弛豫过程中产生MR信号。通过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，即产生MR信号。

mri的成像原理

　核磁共振成像原理：原子核带有正电，许多元素的原子核，如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。这样一来，自旋的核同时也以自旋轴和外加磁场的向量方向的夹角绕外加磁场向量旋进，这种旋进叫做拉莫尔旋进，就像旋转的陀螺在地球的重力下的转动。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。这样，自旋核还要在射频方向上旋进，这种叠加的旋进状态叫做章动。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之能进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2，T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间，T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。

mri的医疗用途

　磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H)，因为它的信号最强，在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括：(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。

　磁共振影像灰阶特点是，磁共振信号愈强，则亮度愈大，磁共振的信号弱，则亮度也小，从白色、灰色到黑色。

　各种组织磁共振影像灰阶特点如下：脂肪组织，松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体，正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。

　核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易与软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。

T1、T2的意义是用来判断是否病变的一个参数，因为病变组织的T1、T2值与正常组织的值不同。

MRI就是核磁共振，数值是它的强度，越大的机器越好越贵。

T1加权像、T2加权像为磁共振检查中报告中常提到的术语。

与核自旋有关，T1是纵向弛豫，T2是横向弛豫。

核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

扩展资料

基本原理

原子核的自旋

核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可 以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系。

I值为零的原子核可以看做是一种非自旋的球体，I为1/2的原子核可以看做是一种电荷分 布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋 球体。I大于1/2的原子核可以看做是一种电荷分布不均匀的自旋椭球体。

核磁共振现象

原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩（μ）。

μ=γP

式中，P是角动量矩，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量矩之间的比值，因此是各种核的特征常数。

当自旋核（spin nuclear）处于磁感应强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相像，称为拉莫尔进动（larmor process）。自旋核进动的角速度ω0与外磁场感应强度B0成正比，比例常数即为磁旋比（magnetogyric ratio)γ。式中ν0是进动频率。

ω0=2πν0=γB0

原子核在无外磁场中的运动情况如下图，微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的（方向量子化），自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+ l个取向，每一个取向都可以 用一个自旋磁盘子数m来表示，m与I之间的关系是

m=I,I-1,I-2…-I

原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，I值为1/2的核在外磁场作用下只有两种取向，各相当于m=1/2 和m=-1/2，这两种状态之间的能量差ΔE值为

ΔE=γhB0/2π

一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收ΔE的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核 吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振。当频率为ν射的射频照射自旋体系时，由于该射频的能量E射=hν射，因此核磁共振要求的条件为

hν射=ΔE（即2πν射=ω射=γB0）　①

目前研究得最多的是1H的核磁共振和13C的核磁共振。1H的核磁共振称为质子磁共振 (Proton Magnetic Resonance），简称 PMR，也表示为1H-NMR。13C核磁共振（Carbon- 13 Nuclear Magnetic Resonance）简称 CMR，也表示为13C-NMR。

核磁共振饱和与驰豫

1H的自旋量子数是I=1/2，所以自旋磁量子数m=±1/2，即氢原子核在外磁场中应有两种取向。1H的两种取向代表了两种不同的能级，在磁场中，m=1/2时，E=-μB0，能量较低，m=-1/2时，E=μB0，能量较高，两者的能量差为ΔE=2μB0。

式①，式②说明：处于低能级的1H核吸收E射的能量时就能跃迁到高能级。也即只有当电磁波的辐射能等于lH的能级差时，才能发生1H的核磁共振。

E射=hν射=ΔE=hν0　②因此1H发生核磁共振的条件是必须使电磁波的辐射频率等于1H的进动频率，既符合下式。

ν射=ν0=γB0/2π　③由式③可知：要使ν射=ν0，可以采用两种方法。一种是应强度，逐渐改变电磁波的辐射频率ν射，进行扫描，当ν射与B0匹配时，发生核磁共振。

参考资料：

-核磁共振

肌电图和磁共振是两个完全不同类型的检查，互不能替代，所以不存在你说的哪个技术含量高的问题。简单来说，肌电图室神经电生理检查，可以检查神经的传导速度、肌电活动、诱发电位等，特别在结构看不到异常而功能异常时有诊断价值，磁共振更多反映结构方面的异常。以你说的腰椎间盘突出为例，磁共振可以看到椎间盘有没有突出，有没有脱位，对脊髓有没压迫，好点的还可以看到和神经根的关系，神经根有没有受压有没有水肿等等，但是在疾病早期还没有发生结构改变但已经有功能异常比如臀部。大腿疼痛、麻木、感觉异常等，肌电图可能能发现传导速度减慢。此外外周的神经一般也需要肌电图进行检测。所以两者不是哪一个更好的关系，在很多时候是互补的关系。