磁共振成像的物理基础
磁共振成像依赖磁性原子核。原子核的质子数和中子数必须有一个为奇数，才能自旋并产生磁场。氢原子核（1H）仅含一个质子，是人体中最丰富的磁性核，其摩尔浓度和相对磁化率均远高于其他元素，因此成为MRI信号的主要来源。
人体内氢质子主要存在于水和脂肪中，水占体重约65%，脂肪中的甲基也富含氢。这些氢质子在无外加磁场时自旋方向随机，宏观磁化矢量为零；进入外磁场后，质子自旋轴沿磁场方向排列并发生进动，进动频率由拉莫尔方程决定，与场强成正比。
进动与能级分布
在外磁场中，质子除自旋外还绕磁场方向进动，进动频率明显低于自旋频率，且与场强成正比。质子在外磁场中分裂为两个能级：与磁场方向一致的低能级和方向相反的高能级。
根据玻尔兹曼分布，低能级质子数略多于高能级，在9.4T场强下仅多出0.031%。这一微小差值正是净磁化矢量的来源，也是MRI信号微弱但可检测的物理基础。
共振激发与宏观磁化
当射频脉冲频率与质子进动频率相等时，低能级质子吸收能量跃迁到高能级，发生核磁共振。宏观上，净磁化矢量在射频场作用下偏离主磁场方向，这一过程称为章动。
射频脉冲停止后，质子释放能量并逐渐恢复至平衡状态，此过程产生可检测的MR信号。理解宏观磁化矢量的变化是解读MRI图像对比的基础。
