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原子核自旋,，有角動(dòng)量,。磁共振成像MRI成像原理由于核帶電荷，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩,。當(dāng)原子核置于靜磁場(chǎng)中,，本來(lái)是隨機(jī)取向的雙極磁體受磁場(chǎng)力的作用，與磁場(chǎng)作同一取向,。以質(zhì)子即氫的主要同位素為例,，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對(duì)應(yīng)于低能和高能狀態(tài),。精確分析證明,，自旋并不完全與磁場(chǎng)趨向一致，而是傾斜一個(gè)角度θ,。這樣,，雙極磁體開(kāi)始環(huán)繞磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng),。進(jìn)動(dòng)的頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度。也與原子核類(lèi)型有關(guān),。它們之間的關(guān)系滿(mǎn)足拉莫爾關(guān)系：ω0=γB0,，即進(jìn)動(dòng)角頻率ω0是磁場(chǎng)強(qiáng)度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的一個(gè)基本物理常數(shù),。氫的主要同位素,，質(zhì)子，在人體中豐度大,，而且它的磁矩便于檢測(cè),，因此最適合從它得到核磁共振圖像。

從宏觀上看,，作進(jìn)動(dòng)的磁矩集合中,，相位是隨機(jī)的。它們的合成取向就形成宏觀磁化,，以磁矩M表示,。就是這個(gè)宏觀磁矩在接收線圈中產(chǎn)生核磁共振信號(hào)。在大量氫核中,，約有一半略多一點(diǎn)處于低等狀態(tài)?？梢宰C明,，處于兩種基本能量狀態(tài)核子之間存在動(dòng)態(tài)平衡，平衡狀態(tài)由磁場(chǎng)和溫度決定,。當(dāng)從較低能量狀態(tài)向較高能量狀態(tài)躍遷的核子數(shù)等于從較高能量狀態(tài)到較低能量狀態(tài)的核子數(shù)時(shí),，就達(dá)到“熱平衡”。如果向磁矩施加符合拉莫爾頻率的射頻能量,，而這個(gè)能量等于較高和較低兩種基本能量狀態(tài)間磁場(chǎng)能量的差值,，就能使磁矩從能量較低的“平行”狀態(tài)跳到能量較高“反向平行”狀態(tài)，就發(fā)生共振,。

由于向磁矩施加拉莫頻率的能量能使磁矩發(fā)生共振,，那么使用一個(gè)振幅為B1，而且與作進(jìn)動(dòng)的自旋同步（共振）的射頻場(chǎng),，當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1的作用方向與主磁場(chǎng)B0垂直,，可使磁化向量M偏離靜止位置作螺旋運(yùn)動(dòng)，或稱(chēng)章動(dòng),，即經(jīng)射頻場(chǎng)的力迫使宏觀磁化向量環(huán)繞它作進(jìn)動(dòng),。如果各持續(xù)時(shí)間能使宏觀磁化向量旋轉(zhuǎn)90o角，他就落在與靜磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi),?？僧a(chǎn)生橫向磁化向量Mxy。如果在這橫向平面內(nèi)放置一個(gè)接收線圈,，該線圈就能切割磁力線產(chǎn)生感生電壓,。磁共振成像MRI成像原理當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1撤除后，宏觀磁化向量經(jīng)受靜磁場(chǎng)作用,，就環(huán)繞它進(jìn)動(dòng),，稱(chēng)為“自由進(jìn)動(dòng)”。因進(jìn)動(dòng)的頻率是拉莫爾頻率,，所感生的電壓也具有相同頻率,。由于橫向磁化向量是不恒定，它以特征時(shí)間常數(shù)衰減至零為此,，它感生的電壓幅度也隨時(shí)間衰減,，表現(xiàn)為阻尼振蕩，這種信號(hào)就稱(chēng)為自由感應(yīng)衰減信號(hào)(FID, Free Induction Decay),。信號(hào)的初始幅度與橫向磁化成正比,，而橫向磁化與特定體元的組織中受激勵(lì)的核子數(shù)目成正比，于是,，在磁共振圖像中可辨別氫原子密度的差異,。

因?yàn)槔獱栴l率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例，如果磁場(chǎng)沿X軸成梯度改變,，得到的共振頻率也顯然與體元在X軸的位置有關(guān),。而要得到同時(shí)投影在二個(gè)坐標(biāo)軸X-Y上的信號(hào)，可以先加上梯度磁場(chǎng)GX,，收集和變換得到的信號(hào),，再用磁場(chǎng)GY代替GX，重復(fù)這一過(guò)程,。在實(shí)際情況下,，信號(hào)是從大量空間位置點(diǎn)收集的，信號(hào)由許多頻率復(fù)合組成,。磁共振成像MRI成像原理利用數(shù)學(xué)分析方法,，如傅里葉變換，就不但能求出各個(gè)共振頻率,，即相應(yīng)的空間位置,，還能求出相應(yīng)的信號(hào)振幅，而信號(hào)振幅與特定空間位置的自旋密度成比例,。所有核磁共振成像方法都以這原理為基礎(chǔ),。