磁共振成像(mri)的基本原理(已修改)
2025-08-17 10:26 本頁(yè)面
【正文】 1 磁共振成像 (MRI)的基本原理 Magic Resonance Imaging 同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院 MR室 劉定西 2 磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展 1924年 pauli在進(jìn)行電在子波譜試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了許多原子核象帶電的自旋粒子一樣具有角動(dòng)量和磁動(dòng)量。 1946年美國(guó)物理學(xué)家 Block和Purcell分別測(cè)出了在均勻物質(zhì)中磁共振的能量吸收，進(jìn)一步證實(shí)了核自旋的存在，并為此獲得了 1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 3 N S RF 4 T : F 射頻頻率 射頻強(qiáng)度 5 磁共振的應(yīng)用 ? 物理化學(xué) |：利用磁共振波譜測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 ? 醫(yī)學(xué)影象：磁共振成像及化學(xué)物質(zhì)含量測(cè)定。 6 第一節(jié)：原子及其磁特性 ? 原子的構(gòu)成 ? 自旋 ? 自旋磁矩 ? 凈自旋 7 原子的構(gòu)成 ? 原子核 ? 核外電子 ? 質(zhì)子（＋） ? 中子 ? 核外電子（－） 8 原子核的運(yùn)動(dòng)特性 ? 自旋：物體沿一定方向繞自身某一軸的轉(zhuǎn)動(dòng) ? 自旋角動(dòng)量 I：由于自旋運(yùn)動(dòng)的矢量性，自旋具有一定的角動(dòng)量，自旋角動(dòng)量 I通常也稱為自旋 I。 I為矢量。 9 10 自旋磁矩 ? 自旋粒子的磁性：帶電粒子的自旋都可產(chǎn)生磁矩。 ? 原子核運(yùn)動(dòng)的自旋磁矩：每一個(gè)自旋 I對(duì)應(yīng)于一個(gè)磁動(dòng) μ， μ=гhI： 11 3 12 凈自旋 ? 原子核的運(yùn)動(dòng) :自旋 ? 凈自旋：具有自旋磁動(dòng)量的自旋。 ? 零自旋 /非零自旋：凈自旋為零 /凈自旋不為零 ? 凈自旋產(chǎn)生的條件 :奇數(shù)質(zhì)子和 /或奇數(shù)中子 ? 凈自旋的意義：是磁共振信號(hào)來源的基礎(chǔ)。 ? 自旋系統(tǒng)：磁場(chǎng)中所有自旋的集合。 13 1H的原子核結(jié)構(gòu)及特性 1H原子核僅有一個(gè)質(zhì)子，無(wú)中子。 其磁化敏感度高，在人體的自然 豐富度很高，是很好的磁共振靶核。 14 第二節(jié)：磁場(chǎng) ? 磁場(chǎng)的概念 ? 均勻磁場(chǎng) ? 穩(wěn)定磁場(chǎng) ? 交變磁場(chǎng) 15 磁場(chǎng) ? 物質(zhì)場(chǎng) ? 對(duì)磁性物質(zhì)的力效應(yīng) ? 磁場(chǎng)的強(qiáng)度 16 均勻磁場(chǎng) 大小方向恒定不變的磁場(chǎng) . 17 交變磁場(chǎng) 大小或方向呈規(guī)律性變化的磁場(chǎng) 18 X Y BX=Bsina BY=Bcosa a B(RF) 19 第三節(jié)：磁場(chǎng)對(duì)樣體的作用 ? 磁化 :磁場(chǎng)對(duì)樣體作用的過程。 ? 磁化強(qiáng)度 m：樣體經(jīng)過磁化而產(chǎn)生的磁矩的大小。 ? 磁化率：?jiǎn)挝淮艌?chǎng)強(qiáng)度的磁化強(qiáng)度 X= m/B。順磁性物質(zhì)的磁化率為正值，抗磁性物質(zhì)的磁化率為負(fù)值。 ? 影響磁化率的因素： 外層電子； 原子核結(jié)構(gòu)。 20 N S M: 21 磁場(chǎng)對(duì)磁矩的作用 垂直于磁場(chǎng)的磁矩，磁場(chǎng)對(duì)其以磁轉(zhuǎn)矩形式產(chǎn)生作用，即以磁場(chǎng)為軸垂直于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。 22 M1 M2 23 Y M0 B1 X Z 24 25 自旋在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ? 進(jìn)動(dòng)（旋進(jìn)）：自旋軸繞磁場(chǎng)方向的圓周運(yùn)動(dòng)。遵循 lamor 定理，w=rB0 ? 影響進(jìn)動(dòng)頻率的因素：磁場(chǎng)強(qiáng)度。 ? 進(jìn)動(dòng)的方向：上旋態(tài)與下旋態(tài)。 26 27 28 量子化與平衡態(tài) ? 量子化概念：在磁場(chǎng)的作用下，自旋只能處于兩種能級(jí)狀態(tài)，低能態(tài)（上旋態(tài)）與高能態(tài)（下旋態(tài)）自旋只有吸收
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