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第一章磁共振成像的物理学基础第一节磁共振现象一．共振共振是十分普遍的自然现象，最熟悉的就是音叉的共振。
有的共振可以利用，如咱们熟悉的医用磁共振仪，利用氢质子的共振经过一系列的复杂过程形成图像；而有的则要避免，如最常见的桥梁，风速与桥梁固有频率发生共振引起了坍塌。
图1.1.1 桥梁共振发生坍塌风速与桥梁的固有频率相同，引发了共振，导致桥梁坍塌。
二．地球运动与氢质子运动地球在万有引力的作用下，既围绕着太阳公转，又围绕着自身的轴自转。
公转一圈是一年，自转一圈是一天，自转产生南北极磁场。
图1.1.2 地球绕地轴自转，围绕太阳公转，自转形成磁场，公转是自身引力与太阳引力作用的共同结果地球以一定的时间来自转和公转，形成磁场；氢质子则是以一定的频率自旋和进动。
图1.1.3 氢质子绕一定的轴旋转称为自旋，并产生小磁场，此小磁场与主磁场相互作用，使氢质子产生进动。
自旋（spin），磁性原子核总是以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转，由于原子核表面带有正电荷，因此磁性原子核自旋就能够形成电流环路，从而形成一定大小的磁场，该磁场用磁距来表述，磁距有长度（强度）、方位及方向。
进动(precession)，是磁性原子核自旋产生的小磁场与主磁场相互作用的结果，进动频率也称Larmor频率，其计算公式如下：ω=γ*B0;ω：进动频率即Larmor频率;γ：磁旋比，42.5MHz/T;B0:主磁场场强。
通过上式可以看出，氢质子进动频率与主磁场场强成正比，场强高，则进动频率快，场强低，则进动频率慢。
从另一个方面考虑，场强不均匀，则质子的进动频率会出现差别。
今天主要重点是自旋与进动的概念及理解，并涉及了“磁距”及“拉莫尔定律”，二者是非常重要的知识点，贯穿于整个MR学习中。
磁共振成像（MRI）的物理学基础1．概述1.1磁共振成像的定义磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是利用射频（radio frequency，RF）电磁波对置于磁场中的含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR），用感应线圈采集磁共振信号，按一定数学方法进行处理而建立的一种数字图像。
1946年美国加州斯坦福大学Bloch和哈佛大学的Purcell教授同时发现了核磁共振现象，由于这一发现在物理、化学、生物化学、医学上具有重大意义。
此两人于1952年获得诺贝尔物理奖。
1946~1972年NMR主要用于有机化合物的分子结构分析，即磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）。
1971年美国纽约州立大学的达曼迪恩Damadian教授在《科学》杂志上发表了题为“NMR信号可检测疾病”和“癌组织中氢的T1、T2时间延长”等论文。
1973年美国人Lauterbur用反投影法完成了MRI 的实验室的模拟成像工作。
1978年英国第一台头部MRI设备投入临床使用，1980年全身的MRI研制成功。
1.2磁共振成像特点及其局限性1.2.1磁共振影像的特点·多参数成像，可提供丰富的诊断信息；·高对比成像，可得出祥尽的解剖图谱；·任意层面断层，可以从三维空间上观察人体成为现实；·人体能量代谢研究，有可能直接观察细胞活动的生化蓝图；·不使用对比剂，可观察心脏和血管结构；·无电离辐射，一定条件下可进行介入MRI治疗；·无气体和骨伪影的干扰，后颅凹病变等清晰可见。
1.2.2磁共振成像的局限性·呈像速度慢；·对钙化灶和骨皮质症不够敏感；·图像易受多种伪影影响；·禁忌证多；·定量诊断困难。
第1章磁共振成像物理学基础模拟题21．世界上第一台头部MRI设备投入临床使用的年代是A．1974年 B．1976年C．1978年英国D．1980年E．1982年2．共振成像的英文全称正确的是A．Magnetic Resonance ImageB．MagneticResorbent ImageC．Magnetic Resonance ImagingD．Magnetic Resorbent ImagingE．Magnestat Resorbent Imaging3．“磁共振波谱”正确的英文表达是A．Magnetic Resonance WavesB．Magnetic Resonance MicroscopyC．Magnetic Resonance CoreD．Magnetic Resonance SusceptibilityE．Magnetic Resonance Spectroscopy4．1946年由Bloch和Purcell教授发现了核磁共振现象，其后的20年间NMR主要被用于A．MRI B．MRAC．MRS D．DTIE．fMRI5．MR图像通常是指下列何种原子核成像：A、1HB、2HC、13C。
D、19F。
E、31P6．关于进动频率的叙述，正确的是：A、与主磁场的场强成正比。
B、与梯度场的场强成正比。
C、与磁旋比成反比。
D、与自旋频率成正比。
E、以上均正确。
7．对Larmor公式f=r·B0的描述，错误的是：A、f代表进动频率。
B、r代表磁旋比。
C、B0代表梯度场强。
D、进动频率与磁旋比成正比。
E、Larmor频率也就是进动频率。
8．蛋白质大分子的运动频率：A、显著高于氢质子的Larmor频率。
B、显著低于氢质子的Larmor频率。
C、接近氢质子的Larmor频率。
D、约为亿万Hz。
E、约为6MHz～65MHz。
9、下列有磁核磁现象的表述，正确的是A、任何原子核自旋都可以产生核磁B、MRI成像时，射频脉冲频率必需与质子自旋频率一致C、质子的自旋频率与磁场场强成正比D、质子的进动频率明显低于其自旋频率E、在场强一定的前提下，原子核的自旋频率与其磁旋比成正比10、同一种原子核处在大小不同的外磁场B0中，其旋磁比γ大小A、将发生变化B、随外磁场B0增大而增大C、随外磁场B0增大而减小D、与外磁场B0无关仅与原子核自身性质有关E、约为4211。
第1章磁共振成像物理学基础2第1章磁共振成像物理学基础模拟题21．世界上第一台头部MRI设备投入临床使用的年代是A．1974年 B．1976年C．1978年英国D．1980年E．1982年2．共振成像的英文全称正确的是A．Magnetic Resonance ImageB．MagneticResorbent ImageC．Magnetic Resonance ImagingD．Magnetic Resorbent ImagingE．Magnestat Resorbent Imaging3．“磁共振波谱”正确的英文表达是A．Magnetic Resonance WavesB．Magnetic Resonance MicroscopyC．Magnetic Resonance CoreD．Magnetic Resonance SusceptibilityE．Magnetic Resonance Spectroscopy4．1946年由Bloch和Purcell教授发现了核磁共振现象，其后的20年间NMR主要被用于A．MRI B．MRAC．MRS D．DTIE．fMRI5．MR图像通常是指下列何种原子核成像：A、1HB、2HC、13C。
D、19F。
E、31P6．关于进动频率的叙述，正确的是：A、与主磁场的场强成正比。
B、与梯度场的场强成正比。
C、与磁旋比成反比。
D、与自旋频率成正比。
E、以上均正确。
7．对Larmor公式f=r·B0的描述，错误的是：A、f代表进动频率。
B、r代表磁旋比。
C、B0代表梯度场强。
D、进动频率与磁旋比成正比。
E、Larmor频率也就是进动频率。
8．蛋白质大分子的运动频率：A、显著高于氢质子的Larmor频率。
B、显著低于氢质子的Larmor频率。
C、接近氢质子的Larmor频率。
D、约为亿万Hz。
E、约为6MHz～65MHz。
9、下列有磁核磁现象的表述，正确的是A、任何原子核自旋都可以产生核磁B、MRI成像时，射频脉冲频率必需与质子自旋频率一致C、质子的自旋频率与磁场场强成正比D、质子的进动频率明显低于其自旋频率E、在场强一定的前提下，原子核的自旋频率与其磁旋比成正比10、同一种原子核处在大小不同的外磁场B0中，其旋磁比γ大小A、将发生变化B、随外磁场B0增大而增大C、随外磁场B0增大而减小D、与外磁场B0无关仅与原子核自身性质有关E、约为4211。
发生共振现象要求供应者和接受者哪种参数一致：A.形状B.重量C.体积D.频率E.密度12、质子进动频率与磁场强度有无关系A、有关B、无关C、可有关D、可无关13、1H在1.0T磁共振的共振频率是42.57MHz，那么在2.0T磁共振中的共振频率是A、21.29 MHzB、42.57 MHzC、85.14 MHzD、127.71 MHz14、射频脉冲的频率要与质子进动频率A、相一致B、不一致C、可一致D、以上均可15、人体进入主磁场后，质子的排列有几种形式:A、1种 B.、2种C.、3种D.、5种16核磁共振的物理现象是哪一年发现的A.1946年 B 1952年C 1972D 1977年E 1978年17、1H在1.0T磁共振的共振频率是42.57MHz，那么在3.0T磁共振中的共振频率是A、21.29 MHzB、42.57 MHzC、85.14 MHzD、127.71 MHz18．正常人体组织中的MR信号来自细胞内的占A．20% B 40%C 50%D 60%E．80%19． 1.5T的MRI装置,其水分子的1H运动Larmor频率(ω)是A．21.288 B．42.577C．63.865 D．85.154E．127.73120．高斯（Gauss,简称G）或特斯拉（Tesla,简称T），两者的换算关系1T等于多少GA．100 B．1000C．10000 D．10000021、梯度场比主磁场的磁场强度A、大稍小B、稍大小得多22、下列哪一项是正确的A、逆磁场方向排列的质子是高能不稳态质子B、顺磁场方向排列的质子是高能稳态质子C、顺磁场方向排列质子是高能不稳态质子D、逆磁场方向排列的质子是低能稳态质子23．在MRI信号采集的空间定位过程中，没有使用到的是A．层面梯度B．频率编码梯度C．相位编码梯度D．射频脉冲E．显示器行扫描脉冲24．磁共振波谱（MRS）的概述，错误的是A．主要测定生物组织化学成分B．要求高磁场强度MR系统C．目前可进行1H、31P、13C等的磁共振波谱分析D．当前研究最多的是脑代谢产物E．对主磁场均匀性要求不高25．质子自旋所产生微小磁场的强度的表述，正确的是A．角速度B．自旋加速度C．角动量D．线速度E．旋磁比26．外加静磁场强度等于3.0Tesla时，质子进动频率为A．14.90 MHz B．21.29 MHzC．42.58 MHz D．63.87 MHzE．127.74MHz27.氢质子在1T的BO中磁旋比约为A．21 MHZ B．31 MHZC．42 MHZ D．48 MHZE．51MHZ28.按照电磁原理，旋转的复合原子具有磁性，磁距的方向符合：A．右手螺旋管定则B．左手螺旋管定则C．电磁感应定律D．安培定律E．无法规定29．关于质子在外加射频脉冲作用下产生共振等物理现象的描述，错误的是A．质子吸收了能量B．质子磁距旋进的角度以及偏离B0轴的角度均加大C．质子都要经过反复的射频脉冲激发D．质子都要经过反复的弛豫过程E．质子发生磁共振而达到稳定的高能状态后不再发生变化30．下列叙述中正确的是A．相同的人体组织在不同的磁场强度下，其共振频率相同B．相同的人体组织在不同的磁场强度下，其共振频率不同C．不相同的人体组织在不同的磁场强度下，其共振频率相同D．不相同的人体组织在相同的磁场强度下，其共振频率相同E．相同的人体组织在相同的磁场强度下，其共振频率是随机的31、施加900脉冲后，关于质子宏观磁化矢量M的描述。
错误的是：A、M在xy平面上B、M与Bo平行C、M与Bo垂直D Mxy最大E Mz为零32．原子核的自旋可形成电流环路，从而产生具有一定大小和方向的磁化矢量，这是因为原子核内A．中子带有正电荷B．质子带有正电荷C．电子带有负电荷D．中子带有负电荷B．质子带有负电荷33．大蛋白质分子的共振频率为：A、显著高于拉摩尔共振频率B、显著低于拉摩尔共振频率C、接近拉摩尔共振频率D、亿万HZE、6-65HZ34．下列哪个答案不符合磁性原子核A.仅有一个质子B.中子和质子均为奇数C．中子为奇数，质子为偶数D．中子为偶数，质子为奇数E. 中子为偶数，质子为偶数35.人体磁共振成像最常用的质子为A.1HB.17OC.23HaD.14NE.1936．自由水的运动频率：A、显著高于拉摩尔共振频率B、显著低于拉摩尔共振频率C、接近拉摩尔共振频率D、数万HZ以下E、6-65HZ37、在MR成像过程平面信号的定位中A、频率编码起作用，相位编码不起作用B、相位编码起作用，频率编码不起作用C、频率编码和相位编码共同起作用D、以上均是38．MR图像通常是指：A、H1图像B、H2图像C、H3图像D、C13图像E、F10图像39.相位编码将导致Y轴上的像素：A.相位不同，频率相同B.相位相同，频率相同C.相位不同，频率不同D.相位相同，频率不同E.与频率和相位无关40、下列有关弛豫的表述，正确的是A、射频脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量指数式衰减被称为横向驰豫B、横向驰豫原因是同相进动质子失相位C、同一组织纵向驰豫速度快于横向弛豫D、纵向弛豫越快的组织T1值越长E、T2值越长，说明组织横向弛豫越快41、下列关于加权成像表述，正确的是A、T1WI即组织的T1值图B、在任何脉冲序列图像中质子密度都影响组织的信号强度C、T1值越长的组织在T1WI上呈高信号D、组织的T2值越长，其信号强度越低E、T2WI是指成像参数的设置延长了组织的T2值42.T1值定义为MZ达到其平衡状态的：A.100%B.83%C.63%D.50%E.37%是100ms,那么过多久它的横向磁化矢量衰减到最43、一样品的横向弛豫时间T2初值的37%A、37 msB、50 msC、100 msD、200 ms是620ms,那么过多长时间它的纵向磁化矢量恢复到最44、一样品的纵向弛豫T1初值的63%A、63 msB、37 msC、620 msD、730 ms45、T1弛豫有无能量交换：A、有B、无C、可有D、可无46T1值是指90°脉冲后，纵向磁化矢量恢复到何种程度的时间A.37%B.63%C.36%D.73%E.99%47 T2值是指横向磁化矢量衰减到何种程度的时间A.37%B.63%C.36%D.73%E.99%48．在纵向驰豫中，纵向磁矩恢复到原来的所需的时间为一个单位T1时间A．100% B．75%C．63% D．50%E．37%49． T2时间是指横向磁距减少至最大时的?所需要的时间A．31％ B．34％C．37％D．40％E．43％50．有关横向弛豫的描述，错误的是：A、也称自旋-自旋弛豫。
B、伴随有能量的释放。
C、与T2值有关。
D、其直接原因是质子失相位。
E、横向磁化矢量由大变小。
51．剔除了主磁场不均匀的影响，质子周围其他磁性原子核的随机运动引起的宏观横向磁化矢量的衰减称为A．自由感应衰减 B．T2*弛豫C．纵向弛豫 D．自旋-自旋弛豫 E．自旋-晶格弛豫52．核磁弛豫的概念及宏观磁化矢量的变化如下：A、出现于90°射频脉冲之前B、出现于90°射频脉冲之中C、MXY由最大恢复到平衡状态的过程D、MXY最小E、MZ最大53．T1值规定为：A、MZ达到最终平衡状态63%的时间B、MZ达到最终平衡状态37%的时间C、MZ达到最终平衡状态63%的信号强度D、MXY衰减到原来值37%的时间E、MXY衰减到原来值63%的时间54．为得到一帧2维MRI，使氢原子出现不同倾倒角度的磁化矢量：A、倾倒角度不同的射频脉冲B、不同位置的接收线圈C、相位编码梯度磁场D、频率编码梯度磁场E、层面选择梯度磁场56．同一组织的T2*值：A、短于T2值。
B、等于T2值。
C、长于T2值。
D、等于T1值。
E、长于T1值。
57．关于MR信号空间定位描述，下列哪项不正确A．MR信号的空间定位主要依赖梯度场来完成B．单位长度内质子进动频率的差异取决于所施加梯度场的场强C．层面和层厚的选择只取决于射频脉冲的频率及带宽D．傅立叶变换可区分不同频率的MR信号E．用于频率编码和相位编码的梯度场需在不同的时刻施加58.射频脉冲关闭后,组织中质子的宏观磁化矢量逐渐恢复到原来的平衡状态,我们把这一过程称之为A.纵向弛豫B.纵向恢复C.横向弛豫D.横向恢复E纵向平衡59．关于纵向弛豫的叙述正确的是A.T2B.磁化矢量最大值约为37%C．自旋—晶格弛豫D.自旋—自旋弛豫E．相位由聚合变为失相12.MR成像中，要获得横轴位、冠状位、矢状位等不同方位的层面像，可以通过以下哪种方式实现A．改变RF激励位置B．改变RF激励频率C．改变层面选择梯度磁场的场强大小D．改变层面选择梯度磁场的方向E．同时改变RF激励位置和层面选择梯度场强的大小60．下列哪个答案不符合磁性原子核A. 仅有一个质子B. 中子和质子均为奇数C．中子为奇数，质子为偶数D．中子为偶数，质子为奇数E. 中子为偶数，质子为偶数61．超导磁体优点的叙述，错误的是A．磁场强度高B．制冷液氦较贵，需定期补充C．磁场均匀性好D．磁场强度可以调节E．信噪比差62．永磁型磁体优点的叙述，错误的是A．场强低B．维护费用低C．耗电少D．对周围环境影响小E．对室内恒温要求低63．有关常导型磁体的特点错误的是A．重量较轻B．耗电量较大C．产生大量热量，需用水冷却D．磁场不能随时关闭E．场强范围0.2~0.4T64．永磁型磁体的特点正确的是A．运行维护费用低B．场强高，可大于1.5TC．重量轻，制作成本低D．磁场稳定性好，对室温要求不严格E．遇紧急情况，可随时关闭磁场。
