【正文】 . 原子核的一般特性 ? 同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不 同的核構(gòu)成的元素 H有三種同位素： ? 只有質(zhì)子，沒有中子 ? 臨床 MRI主要原子核 HHH 312111 ,H11H1自旋（ spin)—— MRI基礎(chǔ) 自旋角動(dòng)量 大小 — 原子核、 質(zhì)子、中子數(shù) 方向 — 自旋軸 I?自旋磁矩 原子核自旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的微觀磁場(chǎng) — 磁旋比，磁矩與角動(dòng)量之比 — 約化普朗克常數(shù) ??sJ ??? ? 34100 5 4 5 7 2 ?I??? ?? ?凈自旋 ? 只有奇數(shù)質(zhì)子或奇數(shù)中子數(shù)的原 子核產(chǎn)生的自旋磁矩 ? 泡利不相容原理： 原子核內(nèi)成對(duì)質(zhì)子或中子的自旋 相互抵消 第一節(jié)：磁共振現(xiàn)象 一、旋進(jìn) （ precession)：角動(dòng)量受到一個(gè)與之垂直的力矩的作用，角動(dòng)量矢量沿一圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。這兩種狀態(tài)的能量不同。（磁敏感性） ? 磁化強(qiáng)度來源：原子核自旋磁矩 核外電子分布 * Bm /???自旋核磁矩在外加磁場(chǎng)中能量 自旋核的能級(jí) 自旋核的能級(jí) 量子化 ? 自旋系統(tǒng)在外磁場(chǎng)作用下趨于磁場(chǎng)方向 ? 兩種能態(tài)： 上旋 — 平行于磁場(chǎng)方向的核磁矩 低能態(tài) E（ +1/2） 下旋 — 反向磁場(chǎng)方向的核磁矩 高能態(tài) E（ 1/2） 磁場(chǎng)對(duì)自旋的量子化作用 The Effect of Irradiation to the Spin System Lower Higher Basic Quantum Mechanics Theory of MR Spin System After Irradiation Basic Quantum Mechanics Theory of MR ? 兩種能態(tài)自旋粒子分布服從波爾茲曼分公式 H :下旋態(tài) ,上旋態(tài) k— 波爾茲曼常數(shù)， 1023Jk1 T— 絕對(duì)溫度 kTEeNN /)2/1(/)2/1( ?????0)2/1()2/1( BEEE ????????兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 兩種能態(tài)自旋粒子分布 原子核系的靜磁學(xué) 原子核系的靜磁學(xué) 原子核系的靜磁學(xué) 剩余自旋與凈磁化 ? 剩余自旋：平衡磁場(chǎng)中上旋態(tài)核磁 矩與下旋態(tài)核磁矩之差 ? 凈磁化：平行于磁場(chǎng)方向由剩余自 旋產(chǎn)生的磁化矢量（宏觀 磁化矢量） 凈磁化的產(chǎn)生 影響凈磁化矢量的因素 凈磁化矢量 M：由于自旋的量子化分布，平 衡態(tài)樣體在磁力線方向上形 成的穩(wěn)定磁化矢量。 NRF gBBh ??? ??核磁共振 NMR的條件 原子核在進(jìn)動(dòng)中吸收外界能量產(chǎn)生能級(jí)躍遷現(xiàn)象 外界能量 短射頻脈沖激發(fā)源 射頻磁場(chǎng) RF 自旋磁矩在主磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng) . 核磁共振 NMR的條件 ? 射頻脈沖頻率必須與磁場(chǎng)中自旋磁矩的旋進(jìn)頻率相同，與宏觀磁化 M的固有頻率相同，與質(zhì)子的拉莫頻率相同。 B ? 激發(fā) — 射頻磁場(chǎng)對(duì)自旋系統(tǒng)的作用 過程 ? 核磁共振 —— 原子核自旋系統(tǒng)吸收相同頻率的射頻磁場(chǎng)能量而從平衡態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的過程 ? 系統(tǒng)激發(fā)后特征： MZM0； MXY?0 飽和現(xiàn)象 (Saturation) 自旋核系統(tǒng)對(duì)射頻能量的吸收減少或完全不能吸收，導(dǎo)致 NMR信號(hào)減小或消失的現(xiàn)象 化學(xué)位移（ chemical shift) 由化學(xué)環(huán)境不同而引起的共振頻率偏移的現(xiàn)象 MRI中的弛豫 ? 原子核系統(tǒng)從受激的不平衡態(tài)向 平衡態(tài)恢復(fù)的過程 ? 包括兩方面 : 縱向磁化分量 MZ的恢復(fù) 橫向磁化分量 MXY的衰減 磁化強(qiáng)度矢量的弛豫過程 核磁化強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng) Bloch方程 核磁化強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng) Bloch方程 射頻電磁波對(duì)樣品的激勵(lì)。 Electromagic Excitation Pulse (RF Pulse) 0 t Fo Fo Fo+1/ t Time Frequency t Fo Fo ?F= 1/ t FT FT 自由感應(yīng)衰減信號(hào)（ free induced decay, FID):射頻脈沖停止后樣品的射頻輻射。 ：在垂直于主磁場(chǎng)的橫向磁化矢量由初始值逐漸復(fù)零的過程。主要反應(yīng)樣品磁環(huán)境的不均勻性。這一馳豫過程常又稱熱弛豫或自旋 —— 晶格弛豫。在主磁場(chǎng)為 ~2T時(shí)，人體組織T1~103ms， T2~102ms。 相位重聚 —— 180176。 翻轉(zhuǎn)脈沖，所產(chǎn)生的回波。 180度脈沖的作用：使去相位狀態(tài)（ dephase)變?yōu)樵谙辔粻顟B(tài) (inphase) )1( 120 TTTT REeeKBI???? ?)1()( 120 TTTT REeevfKBI???? ?考慮自旋核運(yùn)動(dòng)（如血流）時(shí) )1( 120 TTTT REeeKBI???? ?討論： 自由衰減速信號(hào)包含了 ?， T1， T2信息。 第二節(jié)：圖像重建原理 一 、加權(quán)圖像（ imagine weight,IW) )1( 120 TTTT REeeKBI???? ?適當(dāng)定值時(shí)ER TTT ,1??MR回波信號(hào)僅由 ?（自旋核密度）決定。 時(shí)21 , TTTT ER ????)1( 120 TTTT REeeKBI???? ?2, TTT ER ??取中等大小值MR回波信號(hào)由 ?（自旋核密度）和 T1決定。 NRF gBBh ??? ??如果空間兩點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度不同，則與之發(fā)生共振的射頻頻率不同，從而依據(jù)共振頻率可確定磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而確定空間位置。 NGRF