文档介绍：第十九章 核磁共振
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一、引言
核磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生的信号经重建成像的一种技术。
特点：
无创伤，无电离；
无机械运动，任意截面成像；
多个参数成像T1，T2，密度。
第二陀螺在重力场中的运动
陀螺处于重力场中
重力力矩垂直于自转轴
（角动量）方向
陀螺存在自旋
图 14-2 陀螺旋进
陀螺旋进
力矩越大旋进角速度越大
条件
结果
旋进
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旋进也称进动，描述的是具有角动量的物体或体系在外力矩作用下，其角动量的方向发生连续改变的现象。
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原子核在磁场中的旋进
原子核处于磁场中
磁力矩垂直于自旋角动量的方向
原子核存在自旋
图 14-5 原子核的旋进
分析：原子核在磁场中的运动
条件
结果
原子核旋进
外磁场越强，力矩越大，旋进角速度越大。
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P ：动量矩
T ：力矩
μ：磁距
质子进动与陀螺进动的类比
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质子的进动
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二、核磁共振条件和拉莫尔方程
1. 磁矩在磁场中的运动
拉莫尔方程：
原子核磁矩在外磁场中旋进（即自旋轴绕外磁场方向旋转）的频率称为拉莫尔频率，其大小与外磁场磁感应强度成正比，也与核的种类有关，用公式表示为
或
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图 RF作用时磁化矢量在坐标中的行为
在垂直于外磁场的方向上对旋进的氢核磁矩施加一个交变磁场（射频磁场RF），当 RF的频率等于拉莫尔频率时，将发生共振吸收，撤销 RF后，将发生共振发射，整个吸收和发射过程为核磁共振,简称磁共振。
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垂直外磁场的射频磁场的介入，将使氢核磁矩跃迁到激发态，导致磁化矢量与外磁场的夹角将会发生变化，如果瞬间的射频脉冲使得夹角的变化为 则称为 角脉冲。夹角变化过程表现为磁化矢量沿着球面轨迹偏离外磁场。如90o脉冲。
图 RF作用时磁化矢量在坐标中的行为
角脉冲
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FID信号
横向磁化矢量Mxy在XY平面形成交变磁场，当撤销RF后，磁化矢量会逐渐回到初始状态。每个核磁矩的相位都将逐渐分散，横向矢量将由大变小直至为零。如果在被测样品附近放置探测线圈，那么旋转的Mxy将使探测线圈中产生交变感应电压，形成自由感应的衰减信号（FID）。
图 自由感应衰减信号（FID）
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三、弛豫过程和弛豫时间
弛豫过程
当RF撤销后，处于激发态的核系统将释放能量回到低能级态，这种过程称为弛豫过程。
弛豫过程包括两个独立发生的过程，即纵向弛豫过程和横向弛豫过程（顺磁场方向为纵向，垂直于磁场方向为横向）。
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纵向弛豫过程
纵向弛豫过程是指核系统磁化矢量M的纵向分量Mz逐渐增大，恢复到初始值M0的过程。90o脉冲后，随时间变化规律可表达为
自旋－晶格弛豫
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横向弛豫过程
横向弛豫过程是指系统横向磁化矢量在RF脉冲撤销时从最大值减小到零的过程。其大小随时间变化的表达式可以表示为
自旋－自旋驰豫
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纵、横向弛豫过程的关系
射频脉冲磁场撤销后，纵、横向驰豫是同时开始的，横向驰豫历时很短，纵向驰豫则历时较长。图（a）-（d）表示横向驰豫中氢核从同相到散相的过程。图（e）-（h）表示横向驰豫结束后，纵向驰豫仍继续进行，直到为止，即 系统完全恢复到受激发前的状态 。
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第二节、 核磁共振谱
以发生共振吸收的强度为纵坐标，发生共振的频率(或发生共振的磁感应强度)为横坐标，绘出一条共振吸收强度与发生共振的频率(或发生共振的磁感应强度)变化的曲线。这个曲线称为核磁共振谱（magnetic resonance spectrum MRS）。
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二、化学位移
附加磁场
对某一核来讲，所处的分子环境是各不相同的，那么，周围的核及电子云将产生微弱的局部磁场，即附加磁场，对B0起屏蔽作用，所以，这个核实际所处的磁场应为
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化学位移(chemical shift)
同种自旋核在相同的外磁场情况下，测试样品中的自旋的共振频率与标准物质中的自旋核共振频率之差为化学位移(chemical shift)
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图 乙醇的核磁共振谱
乙醇的核磁共振谱 (chemical shift)
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MRS分析
对核磁共振谱进行分析的技术，即MRS分析，是近