实验简介
磁共振设备是技术含量和附加值最高的医学影像设备之一，是当前显示大脑结构和功能过程最重要的可视化工具。《磁共振成像原理与序列应用虚拟仿真实验》项目基于临床采集的真实数据与强大的仿真模型，以虚拟空间与对象的方式将磁共振成像各个层面与步骤精准还原；操作界面上去除不必要的细节，又保留了实际最重要的要素。此仿真系统与课程实现了对磁共振成像全流程全知识点的系统性覆盖和梳理，帮助学生形成直观而连贯的认识，全面、系统地掌握这一成像技术；不受机时的限制进行充分的学习与试验，掌握序列选择与成像参数调整的技巧。
设计原则
磁共振成像技术是医学、计算机、物理和工程高度交叉融合的科技前沿，已成为技术含量和附加值最高的一类医学影像设备，是当前医学影像的研究热点，对具备实践能力的跨专业人才需求非常迫切。本教学团队坚持以学生为中心的教学理念，根据以往教学经验，从学生出发，根据学生学习磁共振成像原理时的难点与兴趣点，设计了磁共振成像原理和序列应用虚拟仿真实验。
一、 坚持“能实不虚、虚实结合”的原则。磁共振成像的教学非常讲求理论与实践结合，单纯的理论讲授和书本文字描述难以让学生理解复杂的磁共振原理，同时磁共振成像的实验教学却面临着仪器成本高、医院医疗资源紧缺以及医学伦理道德的严重困难，无法自由地实现学生自主操作实验，成为了磁共振教学的一大痛点。针对以上问题，我们迫切地需要一套磁共振的虚拟仿真教学软件，对于建立磁共振成像原理的感性认知、在虚拟应用中反复实践，加深理解相关的重点方法和技术、完善综合从理论到应用的思维具有非常重要的意义。
二、 仿真实验设计兼具高阶性、创新性。将书本上扁平的文字描述的磁共振原理，用生动的3D动画立体地呈现出来，大幅降低学生理解知识的难度。本项目共设计有四个实验板块，环环相扣层层深入，设计交互式动画演示磁共振物理规律和磁共振信号的形成，还设有虚拟扫描环节，学生按照自己的想法设置扫描参数，操作具有很高的自由度和挑战度。在知识角链接中收录了相关学习资料，实时更新当下医学成像发展新动态，引导学生关注时事，激发学生的学习兴趣。
三、 仿真实验具有挑战度。仿真实验均模拟客观物理规律而成，且考核点设计不是简单的知识点的记忆，而是立足于学生对知识点的运用能力，要求学生对知识理解后能灵活地运用才能获得较好的成绩，引导学生通过容错探究式的实验过程得到个性化的实验结果，培养学生解决复杂问题的综合能力和探究式的思维方式
四、 立德树人融入整个教学过程。目前医院顶级大型医学成像仪器如磁共振、CT等主要还依赖于进口，让学生了解我国目前影像行业的科研和产业现状，激发学生为我国影像科学发展而努力奋斗的热情。
实验目的
根据生物科学和医学工程专业对医学成像原理的授课要求，本实验的目的如下：
(1) 掌握磁共振成像技术的发展史和前沿应用；
(2) 深刻理解核自旋、旋磁比、拉莫尔频率和进动等物理概念，掌握核磁共振现象的原理，理解核磁共振的基本机制，了解其宏观现象的描述；
(3) 掌握单个磁矩的合成、宏观磁化向量（磁矢）、旋转坐标系、RF脉冲、磁矢的弛豫（T1、T2、T2*）、回波的形成、TE、TR、部分饱和效应的机制和概念；
(4) 了解核磁共振序列的基本定义和典型成像脉冲序列的选择和应用，掌握空间编码的概念和方法，K空间的定义和图像重建的典型方法和过程；
(5) 通过虚拟扫描的实验，掌握成像过程和图像质量的评估，了解磁共振技术在生物医学和脑科学等领域的应用。
本课程通过对磁共振的工作原理、成像的基本机制和扫描序列设计进行仿真，培养学生掌握磁共振成像的基础要点，具备设计和改进或使用维护的基本能力，为学习后续专业课程以及进行于影像相关的医学智能系统的研发打下必要的基础。
实验要求
一、专业与年级要求
本实验属于东南大学生物科学与医学工程学院医学电子学方向专业课程《医学成像原理》，该课程面向生物医学工程专业，本科三年级以上、硕博士研究生。
二、基本知识和要求
进行本项目的实验学习的学生应具备基本的大学物理、波动理论、数字图像处理等知识，具体如下：
(1) 大学物理：掌握磁场对磁矩的作用以及简单的量子力学，能够从经典力学和量子力学的角度分析质子在磁场中的运动
(2) 波动理论：掌握基本的电磁场理论，能够从电磁波的角度分析磁共振信号的产生与检测
(3) 数字图像处理：掌握数字图像处理的相关算法，能够对检测得到的磁共振图像进行一定程度上的优化
