核磁共振原理(经典由简入深)ppt课件
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核磁共振基本原理PPT课件
由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的 信息，进一步确定化合物结构。
9/20/2024
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
9/20/2024
NMR图
9/20/2024
1.化学位移:
吸收峰所在的相对不同位置. 在照射频率确定时，都是H核，所以吸收峰的位置 应该是相同的,而实际不是这样.
(1).化学位移的由来 —— 屏蔽效应
化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
h
E
Ih
H 0
9/20/2024
H核在分子中是被价电子所包围的。因此，在外加 磁场的同时，还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H’。 如果感应磁场与外加磁场方向相反，则H核的实际感受 到的磁场强度为：
如果把H核放在外磁场中,由于磁场间的相互作用,
氢核的磁场方向会发生变化:
H' H'
1H 核： 自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2
9/20/2024
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
一 致 H0 相 反
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
NMR 谱仪
600 MHz
磁体
9/20/2024
前置放大器
RF 产生 RF 放大 信号检测 数据采集控制 数据信息交流 运行控制 磁体控制
探头
机柜
9/20/2024
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
9/20/2024
NMR图
9/20/2024
1.化学位移:
吸收峰所在的相对不同位置. 在照射频率确定时，都是H核，所以吸收峰的位置 应该是相同的,而实际不是这样.
(1).化学位移的由来 —— 屏蔽效应
化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
h
E
Ih
H 0
9/20/2024
H核在分子中是被价电子所包围的。因此，在外加 磁场的同时，还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H’。 如果感应磁场与外加磁场方向相反，则H核的实际感受 到的磁场强度为：
如果把H核放在外磁场中,由于磁场间的相互作用,
氢核的磁场方向会发生变化:
H' H'
1H 核： 自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2
9/20/2024
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
一 致 H0 相 反
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
NMR 谱仪
600 MHz
磁体
9/20/2024
前置放大器
RF 产生 RF 放大 信号检测 数据采集控制 数据信息交流 运行控制 磁体控制
探头
机柜
第1,2节 核磁共振基本原理ppt课件
13C 0.70216
1H，13C，19F，31P
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀 螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主 要对象，C，H也是有机化合物的主要组成元素。
2018/11/14
二、 核磁共振现象
nuclear magnetic resonance
氢核（I=1/2），两种取向（两
E E N E h i j i exp exp exp N kT kT j kT
磁场强度2.3488 T；25C；1H的共振频率与分配比：
34 6 1 N 6 . 626 10 100 . 00 10 J s s i exp 0 . 9999 23 1 N . 38066 10 298 J K K j 1
偶数 偶数
2018/11/14
偶数 奇数
0 1，2，3……
I 1 ,2H1,14N7 , I 3,10B5
讨论:
(1) I=1 或 I >0的原子核 I=1 ：2H，14N I=3/2： 11B，35Cl，79Br，81Br I=5/2：17O，127I 这类原子核的核电荷分布可看作一 个椭圆体，电荷分布不均匀，共振吸收 复杂，研究应用较少； （重要） (2)Ｉ＝1/2的原子核
第1,2节 核磁 共振基本原 理
13C 0.70216
2018/11/14
9.0
1H
1.00
8.74
8.5
8.34 8.29 8.27
1.08 1.05
8.0
2018/11/14
7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0
核磁共振成像原理ppt课件
•对磁共振而言,检测的生物体信息是磁共振信号
加快磁共振成像时间的途径
回波平面序列
•使成像时间由常规的扫描序列的秒级提高到了亚秒 级；30ms之内采集一幅完整的图像，使每秒获取的图 像达到20幅 ； •心脏电影 成为可能并进入临床； •从原理上讲，EPI应归属于GRE类序列，但现在已自 成体系了 ； •分为梯度回波EPI 和自旋回波EPI ； •梯度的转换速度要达到今天常规梯度的4倍，梯度的 幅值也需提出1倍。这样的梯度就是前面所说的振荡 梯度，而振荡梯度的代价是高昂的。
50
9.3
驰豫过程的综合表示（三种运动的综 合过程）
磁化矢量的进 动
纵向磁化的逐 渐增大过程
横向磁化的逐 渐减小过程
磁共振信号的获取与傅立叶变换
• 如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈， 会接收到什么信号？
FID
补充说明3点
•组织的弛豫时间是组织的一种固有属性，与 组织的密度类似，在场强和环境确定后其时 间是一个确定不变的值；
14N 1
3.08
99.63 10mM
19F 1/2 40.05
100
10mM
23Na 3/2 11.26
100
80mM
31P 1/2 39K 3/2
17.23 1.99
100
10mM
93.1 45mM
相對靈敏 度
1
3×10-3 2×10-7 9×10-5 1×10-3 4×10-5 1×10-4
• 如果此时去掉RF脉冲，质子将会恢复到 原来状态，当然恢复有一个时间过程， 这个过程就叫弛豫过程。
横向弛豫过程t2弛豫过程用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感a射频结束瞬间纵向磁化为零横向磁化最大b反平行质子释放能量跃迁回平衡态纵向磁化逐渐增大c最后回归原始状态纵向磁化恢复到最大用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感a射频结束瞬间横向磁化达到最大进动相位一致bc内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散横向磁化矢量逐渐减小用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感纵向恢复时间t1是由于被激发的反平行于静磁场的质子恢复到平行状态所以纵向磁化增大
加快磁共振成像时间的途径
回波平面序列
•使成像时间由常规的扫描序列的秒级提高到了亚秒 级；30ms之内采集一幅完整的图像，使每秒获取的图 像达到20幅 ； •心脏电影 成为可能并进入临床； •从原理上讲，EPI应归属于GRE类序列，但现在已自 成体系了 ； •分为梯度回波EPI 和自旋回波EPI ； •梯度的转换速度要达到今天常规梯度的4倍，梯度的 幅值也需提出1倍。这样的梯度就是前面所说的振荡 梯度，而振荡梯度的代价是高昂的。
50
9.3
驰豫过程的综合表示（三种运动的综 合过程）
磁化矢量的进 动
纵向磁化的逐 渐增大过程
横向磁化的逐 渐减小过程
磁共振信号的获取与傅立叶变换
• 如果在垂直于XY平面，加一个接收线圈， 会接收到什么信号？
FID
补充说明3点
•组织的弛豫时间是组织的一种固有属性，与 组织的密度类似，在场强和环境确定后其时 间是一个确定不变的值；
14N 1
3.08
99.63 10mM
19F 1/2 40.05
100
10mM
23Na 3/2 11.26
100
80mM
31P 1/2 39K 3/2
17.23 1.99
100
10mM
93.1 45mM
相對靈敏 度
1
3×10-3 2×10-7 9×10-5 1×10-3 4×10-5 1×10-4
• 如果此时去掉RF脉冲，质子将会恢复到 原来状态，当然恢复有一个时间过程， 这个过程就叫弛豫过程。
横向弛豫过程t2弛豫过程用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感a射频结束瞬间纵向磁化为零横向磁化最大b反平行质子释放能量跃迁回平衡态纵向磁化逐渐增大c最后回归原始状态纵向磁化恢复到最大用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感a射频结束瞬间横向磁化达到最大进动相位一致bc内部小磁场的不均匀性使得进动相位分散横向磁化矢量逐渐减小用一个半导体功率器件作为开关该器件不断地重复开启和关断使得输入的直流电压在通过这个开关器件后变成了方波该方波经过电感纵向恢复时间t1是由于被激发的反平行于静磁场的质子恢复到平行状态所以纵向磁化增大
核磁共振MRI基本原理及读片--ppt课件
X
X
体各类组织均有特定T1
（4）停止后一定时间
（p5p）t课件恢复到平衡状态
、T2值，这些值之间的
16
差异形成信号对比
ppt课件
纵向弛豫或称 自旋－晶格弛 豫 (T1弛豫)
横向弛豫或 称自旋自旋 弛豫 (T2弛豫)
17
● 人体——进入磁场——磁化——施加射频脉冲、H核磁矩发生90。偏转， 产
生能量——射频脉冲停止、弛豫过程开始，释放所产生的能量（形成MR信 号）——信号接收系统——计算机系统 ● 在弛豫过程中，即释放能量（形成MR信号），涉及到2个时间常数：纵向 弛豫时间常数—T1；横向弛豫时间常数—T2 ● 加权（weighted ）的概念：MR成像过程中，T1、T2弛豫二者同时存在， 只是在某一时间内所占的比重不同。如果选择突出纵向（T1）弛豫特征的 扫描参数（脉冲重复时间和回波时间，以毫秒计）用来采集图像，即可得 到以 T1弛豫为主的图像，当然其中仍有少量T2弛豫成分，因是以T1 弛豫 为主，故称为T1加权像（weighted Imaging WI）。如果选择突出横向 （T2）弛豫特征的扫描参数采集图像……… 加权或称权重，有侧重、为主的意思 ● 因为人体各种组织如肌肉、脂肪、体液等，各自都具有不同的T1和T2弛豫 时间值，所以形成的信号强度各异，ppt课因件此可得到黑白不同灰度的图像 18
造影剂入血行——病变组织间隙—— 与病变组织大分 子结合——T1驰豫接近脂肪或Larmor频率———T1缩短 ——强化（白），（称间接增强）
影响因素：病变区的血流；灌注；血脑屏障。与血液 内的药浓度不绝对成正比，ppt课达件一定浓度后不起作用。26
ppt课件
27
ppt课件
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特殊检查：
MRI基本原理精品PPT课件精选全文完整版
进动是核磁（小磁场）与主磁 场相互作用的结果 进动的频率明显低于质子的自 旋频率，但比后者更为重要。
54
= .B
：进动频率
Larmor 频率
：磁旋比
42.5兆赫 / T
B：主磁场场强
55
高能与低能状态质子的进动
由于在主磁场中质子进动，每个氢质子均 产生纵向和横向磁化分矢量，那么人体进 入主磁场后到底处于何种核磁状态？
91
5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
T2WI
92
何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
– T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
– T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
– 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
93
低能量
宏观效应
中等能量
高能量
69
90度脉冲继发后产生的宏观和微观效应
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 宏观横向磁化矢量
70
氢质子多 氢质子少
90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
N
S
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
62
如何才能产生横向宏观磁化矢量？
63
3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
64
共振
54
= .B
：进动频率
Larmor 频率
：磁旋比
42.5兆赫 / T
B：主磁场场强
55
高能与低能状态质子的进动
由于在主磁场中质子进动，每个氢质子均 产生纵向和横向磁化分矢量，那么人体进 入主磁场后到底处于何种核磁状态？
91
5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
T2WI
92
何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
– T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
– T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
– 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
93
低能量
宏观效应
中等能量
高能量
69
90度脉冲继发后产生的宏观和微观效应
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 宏观横向磁化矢量
70
氢质子多 氢质子少
90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
N
S
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
62
如何才能产生横向宏观磁化矢量？
63
3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
64
共振
核磁共振基本原理课件
化学分析
核磁共振波谱法在化学领域中用于分 析物质的化学结构和组成，通过测量 原子核的共振频率来推断分子结构。
核磁共振的重要性
01
02
03
科学研究
核磁共振为科学研究提供 了强有力的工具，帮助科 学家深入了解物质的微观 结构和动态行为。
医学诊断
核磁共振成像技术在医学 诊断中具有重要价值，能 够提高疾病诊断的准确性 和可靠性。
冲宽度等参数。
启动核磁共振谱仪，进 行实验操作，记录数据。
对采集的数据进行预处 理、解析和可视化。
数据解析与处理
01
02
03
04
傅里叶变换
将时间域信号转换为频率域信 号，便于分析不同化学环境的
核自旋。
参数标定
根据已知化合物或标准样品， 标定实验参数，提高分析准确
性。
信号解析
通过化学位移、耦合常数等信 息，解析出分子结构信息。
工业应用
在工业领域，核磁共振技 术可用于产品质量控制、 生产过程监控以及新材料 的研发等。
02 核磁共振的基本原理
原子核的磁性
原子核具有磁性
原子核中的质子和中子具有自旋，从 而产生磁矩。不同原子核的磁矩大小 和方向不同，这决定了它们在磁场中 的行为。
磁矩的表示
磁矩的大小与原子核中的质子数和中子 数相关，通常用希腊字母μ表示。不同 原子核的μ值不同，决定了它们在磁场 中的共振频率。
核磁共振基本原理课件
contents
目录
• 引言 • 核磁共振的基本原理 • 核磁共振的实验技术 • 核磁共振的应用实例 • 核磁共振的未来发展
01 引言
核磁共振的发现
核磁共振的发现
1946年，美国科学家F.Bloch和E.M.Purcell因各自独立发现了核磁共振现象， 共同获得了诺贝尔物理学奖。这一发现为后来的核磁共振技术发展奠定了基础。
MRI基本原理精ppt课件
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17
纵向弛豫
• 也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在主磁场 的作用下，纵向磁化矢量开始恢复，直至恢复到 平衡状态的过程，纵向磁化矢量恢复到原能量2/3 时所需时间即T1弛豫时间。在纵向弛豫过程中高 能态的质子将其能量扩散到周围环境，所以又称 为自旋晶格弛豫。
90度 脉冲
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射频线圈有发射线圈和接收线圈之分。
4、 计算机系统：控制着MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运
算和图像显示。
5、其它辅助设备：检查床、液氮及水冷却系统、空调、图像存
储和打印等。
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2
磁共振成像的物质基础
一、原子的结构 原子是由原子核和位于其周围轨道中的电 子构成，电子带有负电荷，原子核由中子 和质子构成，中子不带电荷，质子带有正 电荷。
精选课件PPT
20
• 核磁弛豫过程是高能状态氢质子释放能量的过程，此时 接收线圈接收该能量，并将其转化为信号，根据信号的高低在 显示器上显示出由黑到白的不同灰阶的图像。
• 氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大，90度脉冲后偏转 到横向的磁场越强，MR信号强度越高，图像越白。
• 此时的MR图像可区分质子密度不同的两种组织。但此时 检测到的只是一次射频脉冲激发氢质子释放能量所显示的图像 仅仅是反应不同组织氢质子含量的差别，对于临床诊断来说是 远远不够的。所以在实际工作中，采用脉冲序列对人体进行激 发扫描。如自旋回波（SE）脉冲序列、反转恢复（IR）脉冲 序列、梯度回波（GE）脉冲序列等。
动、化学位移和磁化率伪影更为明显。
2、梯度系统：由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控
制器、梯度冷却装置等构成，梯度线圈安装于主磁体内。
核磁共振讲义核磁共振(共59张PPT)
所以它们对1H 的耦合与1H-1H 的耦合一样符合 n +1 规律。
问题：下图是氟代丙酮（CH3COCH2F）的1H谱。请画出它的质子耦合的
19F谱峰形，并标注相应的耦合常数。
4. 双共振 (double resonance)
（1）自旋去耦
H{P}
（2） NOE(nuclear Overhauser effect)
活泼氢的化学位移
化合物类型 醇 酚(分子内缔合) 其它酚 烯醇(分子内缔合） 羧酸 RC=NOH R-SH
（PPM)
化合物类型
0.5-5.5
Ar-SH
10.5-16 4-8 15-19 10-13 7.4-10.2
RSO3H RNH2, R2NH ArNH2, Ar2NH, ArNHR RCONH2, ArCONH2 RCONHR’, ArCONHR
NOE 实验
1D NOE
可以得到NOE变化
百分比
灵敏度高
2D NOESY
得到NOE交叉峰 全部信息
最常用
NOE 应用举例
5. Dynamic NMR
No Image
核磁共振仪有一定的
“时标”（ time scale），即检测速度， 相当于照相机的快门。 若分子的两种形式交换 速度远远快于仪器的时 标（Δν） ，仪器测量
0.9-2.5
RCONHAr, ArCONHAr
（PPM) 3-4 11-12 0.4-3.5 2.9-4.8 5-6.5 6-8.2 7.8-9.4
化学位移图表和计算公式
• 氢谱化学位移数值已有较完善总结
• 经验公式
• 计算机预测
2. 自旋耦合与耦合常数
自旋耦合的产生
A核能级图
问题：下图是氟代丙酮（CH3COCH2F）的1H谱。请画出它的质子耦合的
19F谱峰形，并标注相应的耦合常数。
4. 双共振 (double resonance)
（1）自旋去耦
H{P}
（2） NOE(nuclear Overhauser effect)
活泼氢的化学位移
化合物类型 醇 酚(分子内缔合) 其它酚 烯醇(分子内缔合） 羧酸 RC=NOH R-SH
（PPM)
化合物类型
0.5-5.5
Ar-SH
10.5-16 4-8 15-19 10-13 7.4-10.2
RSO3H RNH2, R2NH ArNH2, Ar2NH, ArNHR RCONH2, ArCONH2 RCONHR’, ArCONHR
NOE 实验
1D NOE
可以得到NOE变化
百分比
灵敏度高
2D NOESY
得到NOE交叉峰 全部信息
最常用
NOE 应用举例
5. Dynamic NMR
No Image
核磁共振仪有一定的
“时标”（ time scale），即检测速度， 相当于照相机的快门。 若分子的两种形式交换 速度远远快于仪器的时 标（Δν） ，仪器测量
0.9-2.5
RCONHAr, ArCONHAr
（PPM) 3-4 11-12 0.4-3.5 2.9-4.8 5-6.5 6-8.2 7.8-9.4
化学位移图表和计算公式
• 氢谱化学位移数值已有较完善总结
• 经验公式
• 计算机预测
2. 自旋耦合与耦合常数
自旋耦合的产生
A核能级图
磁共振成像原理(经典)-ppt
饱和现象(Saturation) 自旋核系统对射频能量的吸收减少 或完全不能吸收，导致NMR信号减 小或消失的现象 化学位移（chemical shift) 由化学环境不同而引起的共振频率 偏移的现象
MRI中的弛豫 • 原子核系统从受激的不平衡态向 平衡态恢复的过程 • 包括两方面: 纵向磁化分量MZ的恢复 横向磁化分量 MXY的衰减
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
两种能态自旋粒子分布
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
原子核系的静磁学
剩余自旋与净磁化 • 剩余自旋：平衡磁场中上旋态核磁 矩与下旋态核磁矩之差 • 净磁化：平行于磁场方向由剩余自 旋产生的磁化矢量（宏观 磁化矢量）
• 核磁矩在净磁场0中的运动
• • • • • 磁矩分解为Z轴、X-Y平面矢量 旋进过程中Z轴矢量方向不变 X-Y平面矢量绕Z轴方向不断变化 X-Y平面矢量相位随机 不形成宏观磁化矢量
进动时核磁矩各分量的运动
在静磁场中，核磁矩围绕0进动， 运动轨迹为圆锥 进动的特征频率——拉莫频率0 (Larmor frequency)
净磁化的产生
影响净磁化矢量的因素
净磁化矢量M：由于自旋的量子化分布，平 衡态样体在磁力线方向上形 成的稳定磁化矢量。
M=· B0· N/T
—常数 B0—磁场强度 N—单位体积样体质子数（组织质子密度） T—绝对温度
核磁矩在净磁场0作用下 产生力矩
= 0
核磁矩对时间的变化率
d B dt
180度脉冲的作用：使去相位状态（dephase)变为 在相位状态(inphase)
I KB0 e
磁共振基本原理及读片PPT
组织结构变化
观察组织结构的变化，如 肿瘤的浸润、扩散和转移 等。
血流动力学改变
分析血流动力学参数，如 血流速度、血流量和血管 通透性等，以判断病变的 性质和程度。
功能代谢变化
利用磁共振波谱分析等方 法，检测组织的功能代谢 变化，如能量代谢、氧化 还原状态等。
多模态影像融合分析
融合方法
将磁共振图像与其他影像学检查 （如CT、超声等）进行融合，以
共振信号
共振信号是磁共振成像的基础，当射频脉冲停止后，原子核 会释放出共振信号，通过接收这些信号，可以获得物体的内 部结构信息。
磁共振成像原理
磁共振成像
磁共振成像是一种基于磁共振现象的医学影像技术，通过外加磁场和射频脉冲使 人体内的氢原子核发生能级跃迁，然后接收这些原子核返回的共振信号并重建图 像。
磁共振检查技术
常规磁共振检查
01
02
03
原理
利用强磁场和射频脉冲使 人体组织中的氢原子核发 生共振，通过测量共振信 号来获取图像。
应用
主要用于检测病变、肿瘤 、炎症等。
优势
无电离辐射，对软组织分 辨率高。
功能磁共振成像
原理
利用磁场变化检测血流动力学反 应，反映器官或组织的生理功能
。
应用
主要用于脑功能研究、肿瘤诊断等 。
详细描述
磁共振成像技术能够清晰地显示人体解剖结构，包括脑组织、脊髓、肌肉、骨 骼等，为医生提供丰富的诊断信息。在读片过程中，医生需要熟悉各组织器官 的正常形态和位置，以便准确判断是否存在异常。
病理征象分析
总结词
病理征象是疾病在磁共振图像上的表现，通过分析这些征象可以推断病变的性质和程度 。
详细描述
扩散加权成像（DWI）有助于评估肿 瘤的恶性程度和预后。
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• 安培想：在原子、分子或分子团等物质微粒内部， 存在着一种环形电流--分子电流(后人也叫它“安培 电流”)，分子电流使每个物质微粒都形成了一个微 小的磁体，环性的分子电流的磁场使它的两侧相当 于两个磁极。这两个磁极是跟分子电流不可分割地 联系在一起的。未磁化的物体分子电流的方向非常 紊乱，对外不显示磁性。磁化后，分子电流的方向 变得大致相同，于是对外显示出磁作用。
.
5
.
6
1、人体MR成像的物质基础
• 原子的结构
电子：负电荷
中子：无电荷
质子：正电荷
.
7
安培是电学领域里的牛顿
• 他想：既然通电的线圈类似一只磁铁，反过来，一 个天然磁体不是也像一只通电线圈吗？那么，天然 磁铁上的电流在哪里？安培注意到这样一个事实， 那就是把一条形磁体折为两段，结果变成了两个独 立的磁体，照此分下去，天然磁体的每一颗粉末也 都是独立的磁体，都有N极和S极 ；
T2加权成像 （T2WI)
反映组织 横向弛豫 的快慢！
• T2值小 横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑）
• T2值大 横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白）
人体并不表现出宏观磁. 化矢量。
13
把人体放进大磁场
.
14
核人进 磁体入 状组主 态织磁
质场 子前 的后
.
15
• 进动(Precession)
• 质子在静磁场中以进动方式运动 • 这种运动类似于陀螺的运动
质
子
陀
进
动螺
动
运
.
16
• 进动频率(Precession Frequency)
拉莫尔方程
–1、1H的磁化率很高； –2、1H占人体原子的绝大多数。
•通常所指的MRI为氢质子的MR图像。
.
11
•人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢 质子3×1022）
•每个氢质子都自旋产生核磁现象
•人体象一块大磁铁吗？
.
12
通常情况下人体内氢质子的核磁状态
通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的
磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，
4、射频线圈关闭后发生了什么？
.
30
无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线 电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
.
31
• 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下， 横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向 宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，
这个过程称为核磁弛豫。
• 核磁弛豫又可分解为两个部分：
• 横向弛豫
• 磁共振不能检测出纵向 磁化矢量
.
20
MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
.
21
MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
.22如何ຫໍສະໝຸດ 能产生横向宏观磁化矢量？.
23
3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
.
24
体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？
给低能的氢质子能量，氢质子获得能
量进入高能状态，即核磁共振。
.
25
90
微 观度 效脉 应冲
继
发
后
产
生
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 的 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零 宏
90度 脉冲
.
35
•不同组织有不同的纵向弛豫速度
•不同组织T1值不同
.
36
•在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横 向的磁化矢量越大，MR信号越强
.
37
•重 要 提 示
• 不同组织有着不同
• 质子密度 • 横向(T2)弛豫速度 • 纵向(T1)弛豫速度
• 这是MRI显示解剖结 构和病变的基础
.
38
5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
.
T2WI
39
何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
• 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
.
40
观
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 和
宏观横向磁化矢量
.
26
90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
氢 多质
子
少氢
质
子
.
27
•非常重要
• 无线电波激发后，人体内宏观磁场偏 转了90度，MRI可以检测到人体发出 的信号
0 B0
其中：ω0 ：进动的频率 （Hz或MHz） B0 ：外磁场强度(单位T，特斯拉)。 γ ：旋磁比；质子的为 42.5MHz / T。
.
17
.
18
•处于高能状态太费劲，并非人人都能做到
•处于低能. 状态的略多一点 19
• 进入主磁场后人体被磁 化了，产生纵向宏观磁 化矢量
• 不同的组织由于氢质子 含量的不同，宏观磁化 矢量也不同
• 氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大 ，90度脉冲后偏转横向的磁场越强， MR信号强度越高。
• 此时的MR图像可区分质子密度不同 的两种组织
.
28
•非常重要
•检测到的仅仅是不同组织氢质 子含量的差别，对于临床诊断来 说是远远不够的。
•我们总是在90度脉冲关闭后过 一定时间才进行MR信号采集。
.
29
• 纵向弛豫
.
32
90度脉冲
.
横向弛豫
• 也称为T2 弛豫，简 单地说， T2弛豫就 是横向磁 化矢量减 少的过程。
33
•不同的组织横向弛豫速度不同
•不同的组织T2值不同
.
34
纵向弛豫
• 也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复， 直至恢复到平衡状态的过程。
.
8
原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
.
9
自旋与核磁
•地球自转产生磁场
•原子核总是不停地按一定频率绕着自身的
轴发生自旋 ( Spin )
•原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁
场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
.
10
何种原子核用于人体MR成像？
•用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
第一章 核磁共振成像原理
本章主要讲述内容： ❖磁共振信号的产生 ❖磁共振信号的获取与傅立叶变换 ❖像素位置信息的确定（梯度） ❖像素灰度信息（信号幅度）的确定 ❖序列参数对图像权重的影响 ❖磁共振成像序列
.
1
简述磁共振成像过程
❖ 1.
.
2
.
3
.
4
第一节 磁共振信号的产生
• 发电； • 磁带、录像带； • 磁盘； • 音响； • MRI的核心。
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5
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1、人体MR成像的物质基础
• 原子的结构
电子：负电荷
中子：无电荷
质子：正电荷
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安培是电学领域里的牛顿
• 他想：既然通电的线圈类似一只磁铁，反过来，一 个天然磁体不是也像一只通电线圈吗？那么，天然 磁铁上的电流在哪里？安培注意到这样一个事实， 那就是把一条形磁体折为两段，结果变成了两个独 立的磁体，照此分下去，天然磁体的每一颗粉末也 都是独立的磁体，都有N极和S极 ；
T2加权成像 （T2WI)
反映组织 横向弛豫 的快慢！
• T2值小 横向磁化矢量减少快 MR信号低（黑）
• T2值大 横向磁化矢量减少慢 MR信号高（白）
人体并不表现出宏观磁. 化矢量。
13
把人体放进大磁场
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14
核人进 磁体入 状组主 态织磁
质场 子前 的后
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15
• 进动(Precession)
• 质子在静磁场中以进动方式运动 • 这种运动类似于陀螺的运动
质
子
陀
进
动螺
动
运
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16
• 进动频率(Precession Frequency)
拉莫尔方程
–1、1H的磁化率很高； –2、1H占人体原子的绝大多数。
•通常所指的MRI为氢质子的MR图像。
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11
•人体内有无数个氢质子（每毫升水含氢 质子3×1022）
•每个氢质子都自旋产生核磁现象
•人体象一块大磁铁吗？
.
12
通常情况下人体内氢质子的核磁状态
通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的
磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，
4、射频线圈关闭后发生了什么？
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30
无线电波激发使磁场偏转90度，关闭无线 电波后，磁场又慢慢回到平衡状态（纵向)
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31
• 射频脉冲停止后，在主磁场的作用下， 横向宏观磁化矢量逐渐缩小到零，纵向 宏观磁化矢量从零逐渐回到平衡状态，
这个过程称为核磁弛豫。
• 核磁弛豫又可分解为两个部分：
• 横向弛豫
• 磁共振不能检测出纵向 磁化矢量
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20
MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
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21
MR能检测到怎样的磁化矢量呢？？？
MR不能检测到纵向磁化矢量，但能检测到旋转的横向磁化矢量
.22如何ຫໍສະໝຸດ 能产生横向宏观磁化矢量？.
23
3、什么叫共振，怎样产生磁共振？
• 共振：能量从一个震动着的物体传递到另一
个物体，而后者以前者相同的频率震动。
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体内进动的氢质子怎样才能发生共振呢？
给低能的氢质子能量，氢质子获得能
量进入高能状态，即核磁共振。
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微 观度 效脉 应冲
继
发
后
产
生
低能的超出部分的氢质子有一半获得能量进入高能状态， 的 高能和低能质子数相等，纵向磁化矢量相互抵消而等于零 宏
90度 脉冲
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•不同组织有不同的纵向弛豫速度
•不同组织T1值不同
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•在任何序列图像上，信号采集时刻旋转横 向的磁化矢量越大，MR信号越强
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37
•重 要 提 示
• 不同组织有着不同
• 质子密度 • 横向(T2)弛豫速度 • 纵向(T1)弛豫速度
• 这是MRI显示解剖结 构和病变的基础
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5、磁共振“加权成像”
T1WI
PD
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T2WI
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何为加权？？？
• 所谓的加权就是“重点突出”
的意思
• T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫 （纵向弛豫）差别
• T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫 （横向弛豫）差别
• 质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质 子含量差别
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观
使质子处于同相位，质子的微观横向磁化矢量相加，产生 和
宏观横向磁化矢量
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90度脉冲激发使质子发生共振，产生最大的旋转 横向磁化矢量，这种旋转的横向磁化矢量切割接 收线圈，MR仪可以检测到。
氢 多质
子
少氢
质
子
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•非常重要
• 无线电波激发后，人体内宏观磁场偏 转了90度，MRI可以检测到人体发出 的信号
0 B0
其中：ω0 ：进动的频率 （Hz或MHz） B0 ：外磁场强度(单位T，特斯拉)。 γ ：旋磁比；质子的为 42.5MHz / T。
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•处于高能状态太费劲，并非人人都能做到
•处于低能. 状态的略多一点 19
• 进入主磁场后人体被磁 化了，产生纵向宏观磁 化矢量
• 不同的组织由于氢质子 含量的不同，宏观磁化 矢量也不同
• 氢质子含量高的组织纵向磁化矢量大 ，90度脉冲后偏转横向的磁场越强， MR信号强度越高。
• 此时的MR图像可区分质子密度不同 的两种组织
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•非常重要
•检测到的仅仅是不同组织氢质 子含量的差别，对于临床诊断来 说是远远不够的。
•我们总是在90度脉冲关闭后过 一定时间才进行MR信号采集。
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29
• 纵向弛豫
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32
90度脉冲
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横向弛豫
• 也称为T2 弛豫，简 单地说， T2弛豫就 是横向磁 化矢量减 少的过程。
33
•不同的组织横向弛豫速度不同
•不同的组织T2值不同
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纵向弛豫
• 也称为T1弛豫，是指90度脉冲关闭后，在 主磁场的作用下，纵向磁化矢量开始恢复， 直至恢复到平衡状态的过程。
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原子核总是绕着自身的轴旋转－－自旋 ( Spin )
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9
自旋与核磁
•地球自转产生磁场
•原子核总是不停地按一定频率绕着自身的
轴发生自旋 ( Spin )
•原子核的质子带正电荷，其自旋产生的磁
场称为核磁，因而以前把磁共振成像称为 核磁共振成像（NMRI）。
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10
何种原子核用于人体MR成像？
•用于人体MRI的为1H（氢质子），原因有：
第一章 核磁共振成像原理
本章主要讲述内容： ❖磁共振信号的产生 ❖磁共振信号的获取与傅立叶变换 ❖像素位置信息的确定（梯度） ❖像素灰度信息（信号幅度）的确定 ❖序列参数对图像权重的影响 ❖磁共振成像序列
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1
简述磁共振成像过程
❖ 1.
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4
第一节 磁共振信号的产生
• 发电； • 磁带、录像带； • 磁盘； • 音响； • MRI的核心。