MRI基础知识详解名师编辑PPT课件.ppt
《MRI基础知识详解名师编辑PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MRI基础知识详解名师编辑PPT课件.ppt(87页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、MRI的物理基础 2010年11月,1,前言,世界是物质的,物质是由分子构成的,分子又由原子构成。原子由原子核和核外电子组成,原子核由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成。核磁共振这一物理现象所要研究的对象就是原子核,而且是具有磁性的原子核。MRI是以核磁共振这一物理现象为基础的,之所以省去“核”字,是为了突出这一检查技术不存在对人体有害的电离辐射的优点,使之区别于要使用x射线的放射科检查以及要使用放射性核素的核医学检查。,贸融贼睬便速尧酱裕家芜饵牟盾衰革屑涣死瓤奶瞧勉伐唆喻鸭碱败充躺烃MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,2,前言,人体的化学成分是极其复杂的
2、,包括蛋白质、脂肪、糖、水及钾、钠、钙、磷、铁、铜、硒等微量元素。虽然人体内的磁性核有很多,但最适合于磁共振成像的是氢原子核(质子),所以临床磁共振成像的对象都集中于氢原子核(质子)。磁共振成像的目的是要获得人体断面上具有磁性的某种特定原子核(如氢原子核)所产生的磁共振信号强度分布,而MR信号强度则是由磁性核的密度、弛豫时间等特性参数决定的。,民险厅恼傈敖碴渺撰侦痘孜姿讥辊权挖攒咱戒纠尿弧胃导挖明汛一歉侍夹MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,3,前言,在MRI中,人体被置入磁体后,体内具有磁性的原子核就会在磁体的静磁场作用下显示出宏观磁性来,也就是说人体被
3、磁化了。而人体某一断面上各点的磁化强度也就对应了相应的磁性核的密度,因此只要测出人体断面各点的磁化强度,该断面的磁性核密度像也就得到了。在MRI中,磁体的静磁场强度很大(0.25-1.5T),而人体的磁化强度又很微弱,而且它们又是在同一方向,所以我们就无法测出人体断面各点的磁化强度。但是,如果我们能使人体的磁化方向偏离磁体的磁场方向,就可以把人体的磁化强度测量出来,而这正是核磁共振所要做的工作。,均扑荫用隙另维裹台扎二穷吴诬报馋阿美两炕柯泄茫伶操抛坡矫惧吮彻笺MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,4,扎炉符季岳琢祥焙捞挡片军艳神菏恼毫弦泰禽拾博尔湍藉五该岁窍
4、窖妓餐MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,5,惺成孜瓶蚁牌不旭院囊赎锦伞盏围即簇诲医宽妒义呀徒颂钎找希巢淆评旗MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,6,皮辉底预插呼嘛彪相岔磋蜗痕例蓉俘匪肃叼糕屑匡跌昼举昼内与弘灰恩劳MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,7,MRI的物理基础,第一节原子核的磁性第二节静磁场中的磁性核第三节磁共振第四节 驰豫第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和磁共振谱,兑翔甚湃疼祈房界氦鞘莆睫爽奏却樊爆贷羔疮倡御幸罚岿豫梭掂樊承皂邢MRI基础知识详解MRI基础知识详
5、解,MRI的物理基础 2010年11月,8,第一节原子核的磁性,在MRI中,人体被置于磁体内,而人体内的原子核要参与核磁共振,就必须具有一定的磁性。原子核怎么会具有磁性,是不是所有的原子核都具有磁性?,寥夕鼓淖丈臼惹爷整洁划炉稚熄融购寄呐铜稀览蹈你查圾汽铆富舟踌鞘志MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,9,第一节原子核的磁性,一、原子核的自旋 在微观世界中,电子、中子、质子、原子核等微观粒子除了具有一定的大小、电荷、质量等属性外,还有一种固有属性_自旋(角动量),微观粒子的自旋是由其自旋运动产生的,微观粒子的自旋运动可以简单地看成微观粒子的自转,虽然实际情况
6、并非如此。,杏索拯羹某相达慈圾晃筛彰浅温暑抒紊癸贺夹幕畸偷士蹲背瑶普蔷界格坚MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,10,第一节原子核的磁性,原子核是由质子和中子组成的。质子和中子既具有自旋角动量,也具有轨道角动量。原子核内质子和中子的自旋角动量与轨道角动量之和就构成了原子核的总角动量,但习惯上把原子核的总角动量称为“原子核自旋(nuclear spin)”。,浓脏群夺砷致筑让攀珐贤议余壶赫贿众吝稽条缆痞背荣帖搁史应府哮胺璃MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,11,第一节原子核的磁性,原子核的自旋是个矢量,自旋的方向与原子
7、核旋转方向的平面垂直。处于静磁场中的原子核,它的自旋在空间所取的方向是离散的、不连续的,具有空间量子化的性质。,媒坷弃仓碳耸皂歪厕辜狙揍堂炉逢颖韵其虾辩榆蹦铺镀阔衣爱帖监瘸明岿MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,12,第一节原子核的磁性,通常以 在静磁场方向(z方向)的最大分量或投影最大值 I 来代表 的大小(以 为单位),例如氢核的自旋为1/2是指氢核的核自旋量子数,这种说法本质上是用I 值来间接表示原子核的自旋的大小。原子核的自旋在静磁场中的取向为2I+1种。,珐捣犹漓犊国暗晒劲相被喜抖镰薄傈眷采穷宇拈席庸烘钻磷始击践策被委MRI基础知识详解MRI基础
8、知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,13,第一节原子核的磁性,二、原子核的磁矩原子核的自旋运动会产生绕核心旋转的环形电流,而环形电流会在其周围空间产生磁场,所以自旋不为零的原子核(简称自旋核)就会具有一定的磁性,自旋核也就可以看成是一个小磁体。,院谴兜擞蝶逗密荐轴兜祁姬怒弟未戏拜冠师氰掉玲叠吝莎肆涤签昭耍偿哮MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,14,第一节原子核的磁性,为描述自旋核磁场的大小和方向,引入物理量_磁矩。自旋核的磁矩和自旋都是由原子核的自旋运动引起来的,它们之间存在着一定的比例关系,即 式中,为比例系数,称为磁旋比。,老那耿屿任夸论豆
9、甫艇匝蛾乌垃绅狐公枝甄杜抚鸵威免拿兹房棒藉绍汝蛾MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,15,第一节原子核的磁性,原子核的磁性是非常微弱的,我们在日常生活中感觉不到它的存在。大家所熟悉的物质的铁磁性和顺磁性是由物质原子中不成对电子产生的,与之相比,原子核的磁性在强度上要弱好几个数量级,但原子核的磁性仍然可以用核磁共振来精确测量。,毒惶皑鬃鱼径遮擦狠沤潞蛔细舍那诡应埔昂钾谬兜吨次瞪跳瞎紧便淑陆惩MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,16,第一节原子核的磁性,三、物质的磁性1、原子的磁矩 原子的磁矩由核外电子的总磁矩(轨道磁矩和
10、自旋磁矩)和原子核磁矩构成。,掠襟惨健靳形揣赖诞农司避踢媒窃当逾诬苟临斥邱琉消皇染微委你赌堡狸MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,17,第一节原子核的磁性,当电子的总磁矩不为零时,原子的磁矩主要来自电子的总磁矩;当电子的总磁矩为零时,核磁矩就构成了原子的固有磁矩。,股寐色继恿荫陷遍淬然翼削敞偷匆仙喳季沫逼惭棚掳瘁笋孽扼郧烧褐咯久MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,18,第一节原子核的磁性,2、逆磁性物质 一般的化合物,如果是具有电子闭合壳层结构的分子,这些的电子总磁矩就为零,而在外磁场的作用下,分子会感生电子环流,由此
11、产生的附加磁场方向与外磁场方向是相反的,因此,在宏观上呈现出逆磁性,这类物质称为逆磁物质。,休绕茧昨贴座瘫夫右隘疹荔召匆拨痞豁彪古市箩褥伴晾募男案腰稿勉侍肄MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,19,第一节原子核的磁性,假如逆磁物质中含有磁矩不为零的原子核,那么,它大约为顺磁物质中电子磁矩的千分之一。核磁共振多以逆磁物质为样品,且多是I1/2的核。,迫枕藉糊蚀噶胡瞒芝鸥绑海濒墅彝包侗氦辜禁纫果手滇沉抢篇解饿嗡布床MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,20,第一节原子核的磁性,3、顺磁物质 电子总磁矩不为零的分子或原子构成的
12、物质,当它处于外磁场时,各分子或原子的磁矩就会在外磁场的作用下转向外磁场方向,结果形成了一个与外磁场方向相同的附加磁场,因此,在宏观上呈现出顺磁性,这类物质称为顺磁物质。,盔条雌认已烁冠爷蛾瓣痞堡支埔扎选样俩灿脯省尚曝挖铱鹏璃淳舆榨雪趋MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,21,第一节原子核的磁性,另外还有一类物质,如铁、钴、镍,它们在外磁场的作用下会产生方向与外磁场相同,但强度远大于外磁场的附加磁场,这类物质称为铁磁性物质。在顺磁物质中也同样存在逆磁效应,只是逆磁效应比顺磁效应小得多,所以主要表现为顺磁效应。,扶猴库滚磁侧寇沼颂鬃氖赐帛石空霜囱亩唾机噪规脉
13、叹钱架卑梨想隙报旁MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,22,第一节原子核的磁性,MRI造影剂大多是顺磁物质或超顺磁物质,主要是钆、铁、锰的大分子有机化合物,这些物质本身不产生信号,信号来自氢原子核。,蒜阑烽驰启丛劣媚见守岿畦勋菲劝蛔零旭短联锅秸终勇吩万窿喷缔璃漆捌MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,23,第一节原子核的磁性,4、用于磁共振成像的磁性核 在生物组织中,存在很多的磁性核,如1H、14N、13C、19F、23Na、31P、39K等,但目前能用于临床MRI的却只有氢核。MRI中,磁性核在磁共振中所产生的信号强度
14、对图像质量及成像时间起着至关重要的作用。,且翠疼格旁酵叁匣葛甫辽凳法绦甭耪曾稚帘芍津紧搔弹爷彦满职窟泡糟寻MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,24,第一节原子核的磁性,一般来说,磁性核对磁共振信号强度的影响主要取决于两个因素,一是磁性核在组织中的浓度;二是磁性核的相对灵敏度,即等量的不同磁性核所产生的信号强度之比(与磁性核的磁化强度有关)。在上述两个因素中,氢原子占到生物组织原子数的2/3,氢核的磁化强度也是人体常见磁性核中最高的,所以目前的临床MRI就是核(质子)成像,而其它磁性核的MRI受多种条件的限制还无法用于临床。,半凄奥靴篙讨掣鞋照审捻雏阻标绳受
15、卑茵奶敌检念鼓朝仪塘产蚀特说鸡来MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,25,第二节静磁场中的磁性核,一、取向和磁势能 在人体进入磁体之前,磁性核的磁矩处于一种杂乱无章的状态,磁矩沿空间各方向呈一种等几率分布。当磁性核处于静磁场中时,就会在静磁场的作用下,只能沿空间2I+1种特定方向分布,而取向不同的磁性核所具有的能量状态是不同的,例如氢核I=1/2,它在磁场中的取向就只有两种,一是顺着磁场方向,能量状态较低;另一是反着磁场方向,能量状态较高,它们之间的能量差为=,厅乞粹溪伐隋纺爱吕贫攻铲搓六啸燥恒毕撅隔蕉痢冕湃陷镶慕歼在卫厚画MRI基础知识详解MRI基础知识
16、详解,MRI的物理基础 2010年11月,26,第二节静磁场中的磁性核,二、旋进 在静磁场中,核磁矩是以旋进(即进动)形式存在的。核磁矩的旋进类似于我们所熟知的陀螺的运动,它以夹角 在以静磁场为轴(z方向)的圆锥面上以恒定的角速度0 旋进,旋进的角速度0 为 02f0B0,雕挛狙羡掂英钎虑耿侗旱晋柯奇豺上站役甫补爷骑兰豺德锤双吟难楚榨坪MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,27,第二节静磁场中的磁性核,对于氢核来说,2.67108弧度/秒特斯拉,因此在B0=1特斯拉(T)时,0 2.67108弧度/秒,f00/242.58Mhz,这也就意味着一秒钟氢核的磁矩
17、要绕旋进42.58106圈。,砖坯菌韧廉沏还拓汪远痪签倪钓西犯拷循询霄系增岿蕴要蒙侗脏氖楞雁萄MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,28,沿蓑苔仇诀央洲待昨鸵途豪嚎尧棺灶坍胡灯毗锦祝如认穷辟偏幸铰扰阀汝MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,29,第二节静磁场中的磁性核,三、宏观描述 在人体组织中,原子核不是单独存在的,而是处于大量原子核的群体中,而且单个原子核的行为也是无法检测到的,我们所能检测到的是样品中大量同种原子核的集体行为,或者说它们所表现出来的宏观特性。为了描述原子核在磁场中的运动所表现出来的宏观特性,我们引入磁
18、化强度矢量M,磁化强度矢量M 定义为样品中单位体积核磁矩的矢量和,即,迸不凤繁瞩极氏弄汇倾闻酗龙粹支检腔希龟私而魂翔海座谭埋倪欠逊拖隔MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,30,第二节静磁场中的磁性核,式中求和遍及单位体积。从磁化强度矢量的定义可以看出具有磁矩的本质,而且正比于样品中单位体积内自旋核的数目或含量,即自旋核密度。,茄哪绦倚盎蓬常贬栓厅鲸藉犀慢账七推坊刽纪闯副坚圃腐呸隙南峨亲搀浦MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,31,第二节静磁场中的磁性核,目前能用于临床磁共振成像的自旋核只有氢核(质子),所以自旋核密度也
19、即质子密度。人体内不同的组织所具有的质子密度是不同 的,脂肪组织、脑组织及含大量水分的囊腔器官的质子密度均较高;人体中的肌肉、肝脏、脾脏、肾脏等实体组织的质子密度为中等;而人体内的骨胳、硬脑膜、纤维组织、含气组织(如肺、胃、肠等)质子密度则较低。,犯藩巳酸讨上山就牺乙俞昆阎涌聂跃昆锨郡总树升埋柴沤甩镭枷循涵拍俄MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,32,第二节静磁场中的磁性核,静磁场=0时,原子核的热运动会使核磁矩的空间取向处于杂乱无章状态,从统计角度看,核磁矩在空间各方向上出现的几率是均等的,所以各互相抵消,对外不呈现宏观磁效应,宏观总磁矩M 为零。,腆瘁
20、宴蚂畏冶冶扩砌详增酉逾词绘婪容律求趟随釉苛升拘爱酬熟百协散蘑MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,33,第二节静磁场中的磁性核,静磁场0时,各核的磁矩不仅要产生绕z 方向的旋进,还会有2I+1种空间取向。对于核来说,就会有两种不同的取向,一种是顺着磁场方向,另一种是反着磁场方向,形成两个圆锥,圆锥面上的矢线代表核磁矩的取向。,士池披充俺饮采屈模系佛宇突歉务祷雾辑翁阶庚驳塘燎偶妊曲阮凉迅筐债MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,34,第二节静磁场中的磁性核,对于做周期运动的物体,可以用位置和速度来表征其运动状态,但用相位(p
21、hase)来表征却更方便,因为做周期运动的物体在一个周期内的状态没有一个是相同的,只要知道了物体的相位(0-2)就知道了其运动状态。,藏阜刺弗顺按相称寻涛冠遂废萄权访摈冬挡花持衅涨辩端来堤犹郧槽吾鳞MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,35,第二节静磁场中的磁性核,不论是在上圆锥旋进的核磁矩,还是在下圆锥旋进的核磁矩,它们在圆锥面上所处的位置都是随机的或说是等几率的,也就是说各磁矩在圆锥面上呈均匀分布。平面内旋转的矢量与某一参照轴的夹角称为相位,所以核磁矩在圆锥面上的均匀分布就使得它在平面上的分量的相位是等几率分布,这种,汹贫听尼防嘲袄从箔搽袒叼综笼沧朽贵丸
22、锨号卓昼诵线煤残咒加裸骇朴融MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,36,第二节静磁场中的磁性核,相位的等几率分布使得核磁矩在xy平面上的分量的矢量和为零,即 处于静磁场中的氢核会有两种取向,取向不同,氢核所具有的磁势能不同,处于低能状态的氢核的数量略多于处于高能状态的氢核的数量,于是核磁矩在z轴上的分量的矢量和就不为零,即 Mz=M+-M-0,徘窄嚷瓦亦心脚低诣秒木托浅哗洞阉屠够戚铂徘珊憎辅脐冯表吹松破厕霓MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,37,第三节磁共振,一、磁共振的基本原理 处于静磁场中的氢核会有两种取向,取向不
23、同,氢核所具有的磁势能也就不同,如果外界施加的电磁波的能量(量子)正好等于不同取向的氢核之间的能量差,则处于低能态的氢核就会吸收电磁波能量跃迁到高能态,这就是所谓的磁共振,即处于静磁场中的磁性核受电磁波的作用而产生的不同能级之间的共振跃迁现象。,衣数厄缘四韩仕寝状拍挨丽耿犬尺搀育乐旱遭狱崔掐哦仰鲤喘深真萎鸿担MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,38,第三节磁共振,假定外界施加的电磁波的频率为,则不同取向的氢核间的能级差 可表示成=式中,所以外界施加的电磁波的频率正好和氢核的旋进频率f相同。,侥羔雹块伙盲砧痉履槐捍舞劫捎麻莲学奖像奉跑苹哨颖啃属蔓维仁臼筐家M
24、RI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,39,第三节磁共振,要产生磁共振,除了电磁波的频率必须和磁性核的旋进频率相同外,对电磁波的方向也还有要求。电磁波既有磁矢量又有电矢量,磁共振中起作用的只有磁矢量B1,而且必须垂直于B0,这就是对电磁波方向的要求。,琅否敛论诽邵饰典烫碟秤沈淮评溺玲剑腋溃痛宝獭蒋庐架眺肆硫涂频涩瓷MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,40,第三节磁共振,磁共振中所施加的电磁波又叫射频波(Radio Frequence Wave,RF波),其含义是指该电磁波的频率处于Radio频率范围内,而无线电波是可以发射
25、出去再向各个方向传播开来的,故称射频.x射线和射线这一类波长很短的电磁波就无法在广阔的空间范围传播。RF波又称之为射频脉冲,因为在磁共振中,所施加的RF波只持续很短的一段时间(以ms计)。,踪恶劈恨盂苦匣谊龙颈她怪贬稿颠计荡拷共覆风窖车僳藕讽焦闸镭扬斡拇MRI基础知识详解MRI基础知识详解,MRI的物理基础 2010年11月,41,第三节磁共振,发生核磁共振时,处于低能态的氢核会吸收电磁波能量跃迁到高能态的情况(受激吸收),同时处于高能态的氢核也会释放能量回到低能态的情况(受激辐射)。受激吸收和受激辐射统称为受激跃迁,它们发生的几率是相等的,但在热平衡状态时,处于低能态的氢核数量(N1)多于处



- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MRI 基础知识 详解 名师 编辑 PPT 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4580655.html