文档介绍：.页眉.. .页脚. 核磁共振成像实验【目的要求】 ; MRIjx 核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程; 【仪器用具】 MRIjx 核磁共振成像仪、计算机、样品(油) 【原理】磁共振成像( MRI )是利用射频电磁波(脉冲序列)对置于静磁场 B 0 中的含有自旋不为零的原子核( 1H)的物质进行激发,发生核磁共振,用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息(采集共振信号) ,用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建,形成磁共振图像的方法和技术。具体的讲,核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下,自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波,从较低的能级跃迁到较高能级。在停止射频脉冲后,原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被物体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就是做核磁共振成像过程。 MRI 的特点: ?具有较高的物质组织对比度和组织分辨力,对软组织分辨率极佳,能清晰地显示软组织、软骨结构,解剖结构和医学上的病变形态,显示清楚、逼真。?多方位成像,能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。?多参数成像,获取 T 1加权成像( T 1 W1 ): T 2加权成像( T 2 W2 )、质子密度加权成像( PDW1 ) ,在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间 T 1、 T 2 和 PD 的信号对比,在医学上对显示解剖结构和病变敏感。?能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。?以射频脉冲作为成像的能量源,不使用电离辐射,对人体安全、无创。一、核磁共振原理产生核磁共振信号必须满足三个基本条件:( 1 )能够产生共振跃迁的原子核;( 2)恒定的静磁场(外磁场、主磁场) B 0;( 3) 产生一定频率电磁波的交变磁场,射频磁场( RF );即: “核”:共振跃迁的原子核; “磁”:主磁场 B 0和射频磁场 RF ;“共振”:当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量,发生能级间的共振跃迁。 1. 原子核的自旋和磁矩原子核由质子和中子组成,原子核有自旋运动,可以粗略的理解为原子核绕自身的轴向高速旋转的运动,对应有确定的自旋角动量,反映了原子核的内禀特性。自旋的大小与原子核中的核子数及其分布有关,质子数和中子数均为偶数的原子核,自旋量子数 I=0,质量数为奇数的原子核,自旋量子数为半整数,质量数为偶数,质子数为奇数的原子核,自旋量子数为整数。原子核自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数 I决定, ?)(1??IIl I。原子核具有电荷分布,自旋时形成循环电流,产生磁场,形成磁矩, 磁矩的方向与自旋角动量方向一致,大小 IP??????,P是角动量,?是磁旋比,.. .页脚. 核的磁矩和角动量的比值,是各种原子核的特征常数。当原子核处于外磁场中时,若原子核磁矩与外加磁场方向不同,则原子核的磁矩会绕外磁场方向旋转, 与陀螺的运动相似,称为进动。进动的快慢(频率) 遵循拉莫尔公式: 0002B??????,在确定的外磁场 B 0情况下,原子核的进动频率是一定的。氢原子核在不同磁场中的进动频率是不同的,如主磁场 B 0为 T 时,氢原子核的进动频率为 MHz 。原子核磁矩的进动氢原子核(质子)在外磁场中的取向不同原子核的磁矩在外磁场中的取向是量子化的,自旋量子数为 I 的原子核在外磁场作用下只可能有 2I+1 个取向, 每一个取向都可以用一个自旋磁量子数 m 来表示, m与 I 之间的关系是: m=I , I-1 , I-2 …-I。原子核的磁矩在外磁场中的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态,能级能量为 IBmE 0??。在天然同位素中, 以氢原子核 1H( 质子)的?值最大( ), 因此检测灵敏度最高,所以目前核磁共振首选质子( 1H )。 1H (质子) 的自旋量子数 I=1/2 , 自旋磁量子数 m=± 1/2 , 即氢原子核在外磁场中只有两种取向,代表了两种不同的能级。当 m=-1/2 时,磁矩与外磁场顺向排列, 0BE???,能量较低, m=1/2 时,磁矩与外磁场逆向排列, 0BE??, 能量较高, 能量差为: 02BE???。因为 I????,??? 002?B ,?2h??,能级差为 02?hIE??。 1H的 I=1/2 ,所以 1H的两个能级差为 0?hE??。原子核的磁矩处于静止外磁场中产生能级分裂当再加一个高频磁场(射频)并使射频的辐射能等于 1H 的能级差时,即 0??hEhE????射射,处于低能级的 1H 核吸收 E?的