磁共振成像(MRI)体系能够供给明晰的人体安排图画，体系检测并处理氢原子在强磁场中遭到共振磁场鼓励脉冲的激起后所生成的信号。
氢原子核的自旋运动决议了它本身的固有磁矩，在强磁场效果下，这些氢原子将定向摆放。简略起见，能够把静态磁场中的氢原子核看作一条拉紧的绳子。原子核具有一个共振频率或“Larmor”频率，详细取决于本地磁场强度。好像一条绳子在外部张力效果下发生共振。在典型的1.5T MRI磁场中，氢原子的共振频率近似为64MHz。
当的磁共振鼓励或者是RF脉冲鼓励(频率等于氢原子核谐振频率)能够强制原子核磁矩部分或悉数偏移到与效果磁场笔直的平面。中止鼓励后，原子核磁矩将康复到静态磁场的情况。原子核在重新摆放的进程中开释能量，宣布共振频率(取决于场强)的RF信号，MRI成像体系对该信号进行检测并构成图画。
MRI成像体系原理框图
静态磁场
MRI成像需求把患者置于强磁场内，构成有序的氢原子核。一般有三种办法发生磁场：固定磁铁、磁阻(电流经过传统的线圈)、超导磁铁。固定磁铁和磁阻发生的磁场强度一般约束在0.4T以下，无法到达高分辨率图画所要求的场强。因而，大大都高分辨率成像体系选用超导磁铁。超导磁铁体积大且结构杂乱，需求把线圈浸入液态氦中，使温度坚持在绝对零度邻近。
运用上述办法发生的磁场不只需求坚持较高的场强，还要求在空间上坚持均匀，在必守时间内坚持稳定。典型成像体系中，要求在成像区域内场强改动小于10ppm。为了到达如此高的精度，绝大大都体系会发生一个弱场强的静态磁场，运用特别的匀场线圈对超导磁场进行微调，以坚持磁场的均匀性。
梯度磁场
为了生成图画，MRI体系有必要首先在2D平面激起人体内的氢原子，然后确认那些康复到静态磁场时处于同一平面的原子核的方位。这两项作业由梯度线圈完结，发生场强随方位线性改动的磁场。由此，氢原子的共振频率还在必定程度上与空间方位有关。改动激起脉冲的频率操控需求激起的人体区域，当激起原子核康复到静态时，其方位依然能够由RF激起脉冲的频率和相位信息确认。
MRI体系有必要具有x、y、z梯度线圈在发生三维的梯度磁场，由此创立患者身体内部不同平面的图画切片。每个梯度磁场和鼓励脉冲有必要进行恰当的排序或守时操控，以便对每组图画数据进行组合成像。例如，在z轴方向效果一个梯度磁场，能够改动共振频率，以发生该平面的2D切片图画。由此可见，2维平面的成像方位受控于鼓励信号频率的改动。激起进程完毕后，在x轴方向发生恰当的梯度改动，当原子核康复到静态方位时能够依照空间改动原子核的共振频率。该信号的频率信息能够用来定位原子核在x轴方向的方位。相同，在y轴方向效果恰当的梯度磁场能够在空间上改动共振信号的相位，用于检测原子核在y轴方向的方位。依照恰当的次序，以恰当的频率发生梯度磁场和RF鼓励信号，MRI体系即可构建人体的3D图画。
为了到达所要求的图画质量和帧率，MRI成像体系的梯度线圈有必要能够快速改动静态磁场的强度，使成像区域的场强改动大约5%。体系需求高压(作业在几千伏特)、大电流(几百安培)驱动发生梯度磁场的线圈。在满意大功率需求的一起还要保证低噪声和高稳定性，线圈中的任何电流扰动都会导致RF拾取信号中的噪声，然后直接影响到图画信号的完整性。
为了区别不同类型的人体安排，MRI体系对接纳信号的起伏进行剖析。被激起的原子核接连辐射信号，直到将激起期间所吸收的能量彻底开释掉。指数衰减信号的时间常数一般在几十毫秒到1秒；康复时间是场强的函数，并取决于不同类型的人体安排。运用时间常数的改动能够辨认出人体安排的类型。
发送/接纳线圈
发送和接纳线圈用于鼓励氢原子并接纳原子核康复发生的信号，这些线圈有必要针对特别的人体部位进行成像优化，这就需求体系能够灵敏地装备线圈。针对需求成像的人体部位，能够运用独立的发送和接纳线圈，也能够运用组合在一起的发送/接纳线圈。此外，为了进步图画的收集次数，MRI体系运用多路发送/接纳线圈并行作业，获取更多的信息，当然，这需求凭借线圈方位的空间相关性。
RF接纳器
RF接纳器用于处理来自接纳线圈的信号。现在，大都MRI体系具有6路或更多通道的接纳器，处理来自多路线圈的信号。信号的频率规模大约散布在1MHz至300MHz，频率规模在很大程度上取决于静态磁场的强度。接纳信号的带宽很窄，一般小于20kHz，与梯度磁场的强度有关。
传统的MRI接纳器装备包括一个低噪声放大器(LNA)，随后接混频器。混频器进行信号混频，把有用信号变频到较低中频，然后经过12位至16位高分辨率、低速模/数转化器(ADC)转化成数字信号。选用这种接纳架构，ADC能够作业在1MHz以下的采样率。因为带宽需求较低，能够运用单片高于1MHz至5MHz采样率的ADC，经过多路复用器以时分复用方式转化多路信号。高性能ADC的呈现造就了新的接纳器架构。能够运用宽带、采样率高达100MHz的12位至16位高分辨率ADC直接对信号进行采样，然后省去接纳通道的模仿混频器。
发送器
MRI发送器发生激起氢原子的RF脉冲，激起脉冲的频率规模和梯度磁场强度取决于成像区域的宽度。典型的发射脉冲以±1kHz恰当窄的带宽发生输出信号。需求时域波形发生该窄带信号，类似于传统的同步信号。该波形一般在基带以数字方式发生，然后经过混频器变频到恰当的中心频率。传统的发送机制需求低速数/模转化器(DAC)，发生基带波形，该信号的带宽十分窄。相同，运用新一代DAC技能能够改进传统的发送器架构。经过高速、高分辨率DAC能够直接发生高达300MHz的RF发射脉冲。在数字域即可发生整个频带的波形并进行上变频。
图画信号处理
依照k距离收集频率和相位信号，处理器/核算机核算k距离收集数据的2维傅立叶改换，生成图画信号。
