原子核自旋，有角动量。磁共振成像MRI成像原理由于核带电荷，它们的自旋就产生磁矩。当原子核置于静磁场中，本来是随机取向的双*磁体受磁场力的作用，与磁场作同*取向。以质子即氢的主要同位素为例，它只能有两种基本状态：取向“平行”和“反向平行”，他们分别对应于低能和*能状态。*确分析证明，自旋并不完全与磁场趋向*致，而是倾斜*个角度θ。这样，双*磁体开始环绕磁场进动。进动的频率取决于磁场强度。也与原子核类型有关。它们之间的关系满足拉莫尔关系：ω0=γB0，即进动角频率ω0是磁场强度B0与磁旋比γ的积。γ是每种核素的*个基本物理常数。氢的主要同位素，质子，在人体中丰度大，而且它的磁矩便于检测，因此*适合从它得到核磁共振图像。

从宏观上看，作进动的磁矩集合中，相位是随机的。它们的合成取向就形成宏观磁*，以磁矩M表示。就是这个宏观磁矩在接收线圈中产生核磁共振信号。在大量氢核中，约有*半略多*点处于低等状态。可以证明，处于两种基本能量状态核子之间存在动态平衡，平衡状态由磁场和温度决定。当从较低能量状态向较*能量状态跃迁的核子数等于从较*能量状态到较低能量状态的核子数时，就达到“热平衡”。如果向磁矩施加符合拉莫尔频率的射频能量，而这个能量等于较*和较低两种基本能量状态间磁场能量的差值，就能使磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较*“反向平行”状态，就发生共振。

由于向磁矩施加拉莫频率的能量能使磁矩发生共振，那么使用*个振幅为B1，而且与作进动的自旋同步（共振）的射频场，当射频磁场B1的作用方向与主磁场B0垂直，可使磁*向量M偏离静止位置作螺旋*动，或称章动，即经射频场的力迫使宏观磁*向量环绕它作进动。如果各持续时间能使宏观磁*向量旋转90o角，他就落在与静磁场垂直的平面内。可产生横向磁*向量Mxy。如果在这横向平面内放置*个接收线圈，该线圈就能切割磁力线产生感生电压。磁共振成像MRI成像原理当射频磁场B1撤*后，宏观磁*向量经受静磁场作用，就环绕它进动，称为“自由进动”。因进动的频率是拉莫尔频率，所感生的电压也具有相同频率。由于横向磁*向量是不恒定，它以特征时间常数衰减*零为此，它感生的电压幅度也随时间衰减，表现为阻尼振荡，这种信号就称为自由感应衰减信号(FID, Free Induction Decay)。信号的初始幅度与横向磁*成正比，而横向磁*与特定体元的组织中受激励的核子数目成正比，于是，在磁共振图像中可辨别氢原子密度的差异。

因为拉莫尔频率与磁场强度成比例，如果磁场沿X轴成梯度改变，得到的共振频率也显然与体元在X轴的位置有关。而要得到同时投影在二个坐标轴X-Y上的信号，可以*加上梯度磁场GX，收集和变换得到的信号，再用磁场GY代替GX，重复这*过程。在实际情况下，信号是从大量空间位置点收集的，信号由许多频率复合组成。磁共振成像MRI成像原理利用数学分析方法，如傅里叶变换，就不但能求出各个共振频率，即相应的空间位置，还能求出相应的信号振幅，而信号振幅与特定空间位置的自旋密度成比例。所有核磁共振成像方法都以这原理为基础。