磁共振原理
磁共振的原理

磁共振的原理磁共振是一种重要的物理现象,它被广泛应用于医学、化学和物理等领域。
本文将围绕磁共振的原理进行阐述。
一、磁共振的概念磁共振是指当原子或分子处于磁场中时,受到磁场的作用而产生共振现象。
磁共振的产生与原子或分子的核自旋有关。
二、核磁共振的原理核磁共振是利用核磁共振现象进行成像的一种技术。
下面将介绍核磁共振的原理。
1. 核自旋原子核由质子和中子组成,其中质子具有正电荷。
当原子或分子处于磁场中时,它们的核会沿磁场方向取向,这个取向被称为“朝上”或“朝下”。
2. 磁场核磁共振需要使用强磁场,通常是一个恒定的静态磁场。
磁场的强度被表示为磁通量密度。
3. 激发在核磁共振实验中,一个射频脉冲作用于样品,使得某些核的自旋倒转了。
这个过程被称为激发。
一旦核自旋倒转,它就开始以特定频率发射电磁波,这个频率被称为共振频率。
4. 探测探测是核磁共振成像的一个关键环节。
当被测试的样品放置在强磁场中,我们会发送一个射频脉冲,这个脉冲会激发样品中的原子核,使其产生共振现象。
这个现象可以被从样品中发射的信号所检测到。
三、磁共振成像的原理磁共振成像是一种非侵入性的医学检查技术,它利用核磁共振原理对人体内部进行成像。
下面将介绍磁共振成像的原理。
1. 原理磁共振成像的原理是利用不同组织在强磁场中的旋转速度不同,从而产生不同的信号。
这些信号被接收器捕捉并转化成数字信号,然后计算机通过数学算法将这些信号转化成图像。
2. 步骤进行磁共振成像需要经过以下几个步骤:(1)患者躺在磁共振机床上。
机器会将患者放置在一个强磁场中。
(2)机器会发送射频脉冲激发患者体内的原子核。
(3)原子核在磁场中发生共振,产生信号。
(4)接收机捕捉这些信号,并将其转化成数字信号。
(5)计算机利用数学算法将数字信号转化成图像。
四、磁共振的应用磁共振已经被广泛应用于医学、化学和物理等领域中。
以下是一些典型应用:1. 医学影像学磁共振成像已成为医学影像学中的重要技术,它可以产生高分辨率的三维影像。
磁共振成像原理与检查技术(医学影像技术)

骨关节系统疾病诊断
关节病变
磁共振成像能够清晰地显示关节 软骨、肌腱、韧带等结构,对于 诊断关节炎、肌腱炎等关节病变
具有很高的准确性。
骨骼肿瘤
磁共振成像可以发现骨骼肿瘤的存 在,并评估肿瘤的性质、范围和程 度,为制定治疗方案提供依据。
脊柱疾病
对于腰椎间盘突出、颈椎病等脊柱 疾病,磁共振成像能够提供详细的 病变信息,有助于医生制定合适的 治疗方案。
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CATALOGUE
磁共振成像的优缺点
优点
软组织对比度高
磁共振成像能够提供高分辨率 的软组织图像,有利于观察和
诊断各种软组织病变。
无辐射损伤
磁共振成像不涉及X射线或放射 性核素等放射性物质,因此对 患者的身体无辐射损伤。
任意平面成像
磁共振成像可以在任意平面进 行成像,有助于多角度观察病 变,提高诊断的准确性。
液体衰减反转恢复序列(FLAIR)
用于检测脑部病变,特别是对脑白质病变和脑脊液的显示效果较好。
扩散加权成像(DWI)
用于检测组织中的水分子扩散运动,常用于脑部和腹部疾病的诊断。
功能成像序列
1 2
灌注加权成像(PWI)
用于评估组织血流灌注情况,常用于脑缺血的诊 断。
磁敏感加权成像(SWI)
用于检测组织磁敏感性的差异,常用于脑部疾病 的诊断。
脑部肿瘤
神经退行性疾病
利用磁共振成像技术可以清晰地显示 肿瘤的位置、大小和形态,有助于医 生对脑部肿瘤进行诊断和评估。
如阿尔茨海默病、帕金森病等,磁共 振成像技术可以观察到脑部结构和功 能的异常,有助于这些疾病的早期诊 断和病情监测。
脑血管疾病
磁共振血管成像技术可以无创地评估 脑血管状况,发现脑血管狭窄、动脉 瘤等病变,对于诊断和预防脑血管疾 病具有重要意义。
磁共振的基本原理

磁共振的基本原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种常用的医学影像技术,它通过利用核磁共振现象来获取人体内部组织的高分辨率影像。
磁共振成像的原理是基于核磁共振现象,核磁共振是指原子核在特定外加磁场和射频脉冲作用下发生共振现象的过程,这种现象是由原子核的自旋引起的。
核磁共振现象的基本原理是原子核围绕自身的轴线旋转,此旋转称为自旋。
原子核带正电荷,因此具有磁矩,这使得原子核在外加磁场中具有一个旋转磁矩。
在没有外磁场的情况下,原子核的旋转方向是随机的,但是当外加一个静磁场时,原子核的旋转将在静磁场的磁感应线方向附近产生一个特定的角动量,自旋基数状态将在漂移的过程中产生相干现象。
当外加一个射频脉冲时,原子核将吸收能量并从低能级跃迁到高能级,这个过程叫做共振吸收,原子核在高能级停留的时间很短,不到微秒级别,然后原子核会放出吸收的能量,回到低能级状态。
在原子核从高能级回到低能级的过程中,会发出一个特定频率的信号,这个信号被称为核磁共振信号。
通过测量核磁共振信号的幅度和相位,就可以得到原子核在外加磁场下的性质和环境,从而获取到影像信息。
磁共振成像的基本原理是利用原子核的核磁共振现象来获取组织的信息,不同种类的原子核在外加不同频率的射频脉冲下会产生不同的信号,这样就可以对不同组织进行区分。
而磁共振成像的优势在于其对软组织有很好的分辨能力,可以提供清晰的组织结构和病变信息,对于脑部、胸部、腹部和骨骼等部位的疾病诊断有着独特的优势。
除了在医学影像领域应用广泛以外,磁共振技术还被广泛应用在其他领域,如材料科学、生物化学、地球科学等领域。
磁共振技术的发展将为人类带来更多的利益与帮助。
第二篇示例:磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种通过利用人体自身核磁共振信号来获取影像信息的高端医学影像检查技术。
什么是磁共振,这篇文章带您了解

什么是磁共振,这篇文章带您了解磁共振是一种非侵入性的医学成像技术,它利用磁场和无害的无线电波来生成人体内部的详细图像。
它已经成为现代医学中不可或缺的诊断工具,并在许多领域发挥着重要作用。
本文将深入探讨磁共振的相关知识,让我们更好地理解它在医学领域中的应用,并认识到它所带来的巨大潜力。
一、磁共振的基本原理磁共振成像的原理基于核磁共振现象。
核磁共振发生在原子核的自旋运动上,而磁共振成像则是将这种现象应用于人体组织的成像上。
在一个强大的磁场中,人体内的原子核会沿着磁场方向自旋,形成一个宏观的自旋磁矢量。
当一定频率的无线电波被施加到人体内时,能够与原子核的自旋共振,并改变它们的能级。
当外部无线电波停止时,原子核会释放出能量,产生特定的信号。
通过探测这些信号,可以重建出人体内部的图像。
二、磁共振成像的应用1. 脑部成像:磁共振成像在脑部成像中广泛应用,可以帮助医生观察和评估脑部结构和功能,还可以检测脑部肿瘤、中风、多发性硬化症等疾病,并提供详细的解剖信息。
2. 胸部和腹部成像:磁共振成像可以用于检查胸部和腹部的器官,如心脏、肺部、肝脏、胰腺等。
它可以帮助医生评估这些器官的结构和功能,并检测肿瘤、炎症和其他疾病。
3. 骨骼成像:磁共振成像在骨骼成像中也有应用。
与传统的X射线成像相比,磁共振成像可以提供更详细的骨骼结构信息,并对软组织损伤进行评估。
它在关节疾病、骨折、脊柱疾病等方面有着广泛的应用。
4. 乳腺成像:磁共振成像在乳腺成像中能够提供更准确的乳腺肿瘤检测和评估。
它可以帮助医生区分恶性肿瘤和良性肿瘤,并对乳腺癌的早期诊断起到重要作用。
5. 心脏成像:磁共振成像可以用于评估心脏结构和功能,还可以提供对心室、心肌和冠状动脉的详细图像,帮助医生检测心脏病变和心肌缺血等疾病。
三、磁共振成像的优缺点优点:1.非侵入性:磁共振成像不需要使用任何放射性物质,对人体没有明显的伤害。
相比于X射线和CT扫描等辐射成像技术,磁共振更加安全。
磁共振的工作原理

磁共振的工作原理
磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是利用人体水分
子中的氢原子核产生共振信号来获取人体内部结构信息的一种医学成像技术。
它的工作原理如下:
1. 静态磁场:首先,在病人周围建立一个强大的静态磁场。
静态磁场通常是由超导磁体产生的,其磁场强度一般在1.5到
3.0特斯拉之间。
2. 矢量旋转:当病人进入静态磁场后,体内的氢原子核会受到静态磁场的影响,使得它们的自旋沿静态磁场方向发生矢量旋转。
3. 激励脉冲:然后,通过发送一系列的无线电波脉冲,使得体内的氢原子核发生共振。
这些脉冲将被发送到病人的身体部位,以激发特定的核自旋。
4. 信号接收:被激发的氢原子核将放射出共振信号,这些信号可以被特制的射频线圈接收到。
5. 数据处理:接收到的信号将经过复杂的数学计算和信号处理,来生成高质量的图像。
由于不同类型的组织对共振信号的时间和强度有不同的反应,这些图像可以提供人体内部结构的详细信息。
通过这样的工作原理,磁共振成像可以提供高分辨率的图像,并且可以在不使用放射线的情况下获取人体内部结构的信息。
然而,由于设备复杂、成本昂贵和对患者需要一定的合作度等限制,磁共振成像并不适用于所有人和情况。
磁共振haste的原理

磁共振haste的原理磁共振(Magnetic Resonance)是一种广泛应用于医学影像、化学、物理和材料科学等领域的非常重要的技术和方法。
它主要利用了原子核或电子的磁性特性来获得相关的物理和化学信息。
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)作为磁共振的一种应用,已经在医学上发挥了重要的作用。
在传统的MRI技术中,需要较长的扫描时间,因为需要采集大量的数据点。
为了实现快速成像,许多高速MRI技术被开发,其中之一就是磁共振HASTE (Half-Fourier Acquisition Single-shot Turbo spin Echo)。
HASTE技术利用了自旋回波(spin echo)成像方法,其原理基于磁共振过程中的自旋回波效应。
自旋回波成像方法通过应用一系列的脉冲来操控磁共振信号,从而获得高质量的图像。
在传统自旋回波成像方法中,需要采集多个自旋回波来获取完整图像,这样会导致较长的扫描时间。
而HASTE技术的核心思想是通过采用部分傅里叶成像(Half-Fourier Imaging)来降低采集次数从而实现加速成像。
部分傅立叶成像是一种计算图像的方法,通过忽略部分频率信息来减少数据采集量,从而加快图像重建速度。
HASTE技术通过部分傅里叶成像的原理,在任意一个扫描周期内只采集部分k空间数据点,然后利用快速傅立叶变换(FFT)算法对所采集的数据点进行计算,从而得到完整的图像。
HASTE成像通过短TR(重复时间)和短TE(回波时间)的参数设置,使得图像获取速度大大提高。
具体而言,TR时间是指在两次脉冲之间的时间间隔,而TE时间则是指脉冲与自旋回波信号出现的时间。
HASTE技术中,主脉冲产生横向磁化,然后等待一段时间后,应用一个反相脉冲来产生自旋回波。
在HASTE中,采用了多个回波来加快图像获取速度。
通过选择合适的TR和TE设置,可以实现在一次脉冲中采集多个回波的信号,从而快速获得完整的图像。
磁共振的原理

磁共振的原理磁共振(MagneticResonance)是由物理学家魏斯特泰勒和维尔马贝尔所发明的一种技术,它可以用来研究物质的结构和性质。
它依靠磁场和电磁辐射来产生的磁共振效应,从而揭示了物质的内部结构,成为分析结构分子的主要工具之一。
磁共振的结果可以用来照相机发出的X射线,并用它来做出精细的映像。
磁共振也可以应用在其他领域,如生物医学、材料科学和地质地球物理学等科学研究中,也被用于医药和技术研发中。
磁共振已成为一门重要的科学研究领域,可以为科学家提供准确、便捷、安全和有效的研究手段。
磁共振原理磁共振是指物质在磁场作用下,受到周期性的电磁辐射作用而产生的共振现象。
这种共振是由于电磁辐射的频率与物质的原子的轨道里的电子的共振频率相同而产生的。
当电磁辐射的频率与原子电子共振频率相同时,原子电子就会受到较大的电磁辐射能量,进而被激发出各种共振振动,从而产生能量转移,这就是磁共振原理。
磁共振在物理化学研究中的应用磁共振在物理化学研究中的应用有两大方面:一是提供高精度的结构信息,二是用来测定物质的各种性质。
提供高精度的结构信息:NMR(核磁共振)是目前实现精度结构测定的最主要的技术。
NMR是由原子核在非常强的磁场中受到电磁辐射的作用而产生的磁共振效应,它可以用来提供高精度的结构信息。
测定物质的各种性质:磁共振也可以用来测定物质的各种性质,如分子量、极性和热力学参数等。
这些性质与磁共振信号之间存在一定的联系,因此可以用磁共振信号来测定物质的各种特性。
磁共振在生物医学研究中的应用磁共振在生物医学研究中的应用涉及的范围比较广,主要有以下几方面:一是用磁共振技术来诊断疾病。
磁共振技术可以探测出细胞结构和组织形态结构,从而帮助医生发现病人的病理结构,从而进行疾病的诊断。
二是用磁共振技术进行量子化学研究。
磁共振技术可以提供关于生物大分子的精细结构信息,从而可以用来进行量子化学研究。
三是用磁共振技术来研究神经及其相关疾病。
简述磁共振现象

简述磁共振现象磁共振(MagneticResonance,简称MR)是一种物理现象,它由一系列非常弱的电磁场及构成的磁场引起,并且可以用欧姆定律来描述。
磁共振表现出一种特殊的放射性,它是一种精确的观察技术,可以通过多种形式提供观察到电磁场及磁场分布的准确结果。
磁共振的基本原理是,假定一个理想的永久磁场H 0 作用于偶极子物质中,偶极子物质比如水分子和破坏性的点状物质。
偶极子物质的电子就会被H 0场的作用,从而产生一个回旋磁场H。
当外界对永久磁场H 0 产生改变时,磁场H也会随之变化。
如果此时给外界加上一脉冲电磁波,将会在偶极子物质中诱发一种称为磁共振的现象,该现象表现为磁场H再次出现H 0增强效果。
磁共振的核心是以磁场及它的变化作为观察的材料,从而检测出偶极子物质,运用这种方法研究出了二维成像(Two-Dimensional Imaging),也就是MRI(Magnetic Resonance Imaging),是一种常用的医学成像技术,用于检测组织及器官内部的结构及状态。
另外,磁共振还可以在化学方面应用,也就是磁共振化学(Magnetic Resonance Spectroscopy,简称MRS),它是一种用于研究及检测物质结构的技术,它通过对氧原子的磁场状态分析来判断物质的组成及构造。
此外,激光共振分光技术(Laser Magnetic Resonance Spectroscopy,简称LMRS)也是一种方法,它可以查看分子的本征结构,通过激光与分子作用,获取更多比MRS更详细的结构分析结果。
简而言之,磁共振是指偶极子物质中电子活性谐振响应外界磁场及电场的能力,它极具应用价值,常用于医学检测,比如MRI、MRS 及LMRS等,有助于提高医学观察的准确性及精度。
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磁共振的原理固体在恒定磁场和高频交变电磁场的共同作用下,在某一频率附近产生对高频电磁场的共振吸收现象。
在恒定外磁场作用下固体发生磁化,固体中的元磁矩均要绕外磁场进动。
由于存在阻尼,这种进动很快衰减掉。
但若在垂直于外磁场的方向上加一高频电磁场,当其频率与进动频率一致时,就会从交变电磁场中吸收能量以维持其进动,固体对入射的高频电磁场能量在上述频率处产生一个共振吸收峰。
若产生磁共振的磁矩是顺磁体中的原子(或离子)磁矩,则称为顺磁共振;若磁矩是原子核的自旋磁矩,则称为核磁共振。
若磁矩为铁磁体中的电子自旋磁矩,则称为铁磁共振。
核磁矩比电子磁矩约小3 个数量级,故核磁共振的频率和灵敏度比顺磁共振低得多;同理,弱磁物质的磁共振灵敏度又比强磁物质低。
从量子力学观点看,在外磁场作用下电子和原子核的磁矩是空间量子化的,相应地具有离散能级。
当外加高频电磁场的能量子hv等于能级间距时,电子或原子核就从高频电磁场吸收能量,使之从低能级跃迁到高能级,从而在共振频率处形成吸收峰。
利用顺磁共振可研究分子结构及晶体中缺陷的电子结构等。
核磁共振谱不仅与物质的化学元素有关,而且还受原子周围的化学环境的影响,故核磁共振已成为研究固体结构、化学键和相变过程的重要手段。
核磁共振成像技术与超声和X 射线成像技术一样已普遍应用于医疗检查。
铁磁共振是研究铁磁体中的动态过程和测量磁性参量的重要方法。
^扫描线圈]图5调磁场核磁共振殛示意图磁共振(回旋共振除外)其经典唯象描述是:原子、电子及核都具有角动量,其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比Y磁矩M在磁场B中受到转矩MBsin B (B为M与B间夹角)的作用。
此转矩使磁矩绕磁场作进动运动,进动的角频率3二丫,3 0称为拉莫尔频率。
由于阻尼作用,这一进动运动会很快衰减掉,即M达到与B平行,进动就停止。
但是,若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b (3)(角频率为3),则b (3)作用产生的转矩使M离开B,与阻尼的作用相反。
如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔(角)频率相等 3 = 3,0则b ( 3)的作用最强,磁矩M 的进动角(M与B角的夹角)也最大。
这一现象即为磁共振。
磁共振也可用量子力学描述:恒定磁场B使磁自旋系统的基态能级劈裂,劈裂的能级称为塞曼能级(见塞曼效应),当自旋量子数S=1/2时,其裂距墹E=g^ BB, g为朗德因子,为玻尔磁子,e和me为电子的电荷和质量。
外加垂直于B的高频磁场b (3)时,其光量子能量为啚3。
如果等于塞曼能级裂距,啚 3 =g BB啚Y B,即3二丫(啚=h/2 n h为普朗克常数),则自旋系统将吸收这能量从低能级状态跃迁到高能级状态(激发态),这称为磁塞曼能级间的共振跃迁。
量子描述的磁共振条件3二Y,与唯象描述的结果相同医' 学教育网搜集整理。
当M是顺磁体中的原子(离子)磁矩时,这种磁共振就是顺磁共振。
当M 是铁磁体中的磁化强度(单位体积中的磁矩)时,这种磁共振就是铁磁共振。
当M=Mi 是亚铁磁体或反铁磁体中第i 个磁亚点阵的磁化强度时,这种磁共振就是由i 个耦合的磁亚点阵系统产生的亚铁磁共振或反铁磁共振。
当M 是物质中的核磁矩时,就是核磁共振。
这几种磁共振都是由自旋磁矩产生的,可以统一地用经典唯象的旋磁方程dM/dt二丫MBsinB相应的矢量方程为d M/dt= 丫(MX B]来描述。
磁共振回旋共振带电粒子在恒定磁场中产生的共振现象。
设电荷为q、质量为m的带电粒子在恒定磁场B中运动,其运动速度为v.当磁场B与速度v 相互垂直时,则带电粒子会受到磁场产生的洛伦兹力作用,使带电粒子以速度v 绕着磁场B 旋转,旋转的角频率称为回旋角频率。
如果在垂直B 的平面内加上高频电场E(3)( 3为电场的角频率),并且 3 =3,则这带电粒子将周期性地受到电场E (3)的加速作用。
因为这与回旋加速器的作用相似,故称回旋共振。
又因为不加高频电场时,这与抗磁性相类似,故亦称抗磁共振。
当v 垂直于B 时,描述这种共振运动的方程是d(mv)/dt=q (vB),若用量子力学图像描述,可以把回旋共振看作是高频电场引起带电粒子运动状态在磁场中产生的朗道能级间的跃迁,满足共振跃迁的条件是:即卩3 =3 C.各种固体磁共振在恒定磁场作用下的平衡状态,与在恒定磁场和高频磁场(回旋共振时为高频电场)同时作用下的平衡状态之间,一般存在着固体内部自旋(磁矩)系统(回旋共振时为载流子系统)本身及其与点阵系统间的能量转移和重新分布的过程,称为磁共振弛豫过程,简称磁弛豫。
在自旋磁共振的情形,磁弛豫包括自旋(磁矩)系统内的自旋-自旋(S-S)弛豫和自旋系统与点阵系统间的自旋-点阵(S-L)弛豫。
从一种平衡态到另一种平衡态的弛豫过程所经历的时间称为弛豫时间,它是能量转移速率或损耗速率的量度。
共振线宽表示能级宽度,弛豫时间表示该能态寿命。
磁共振线宽与磁弛豫过程(时间)有密切的联系,按照测不准原理,能级宽度与能态寿命的乘积为常数,即共振线宽与弛豫时间(能量转移速度)成反比。
因此,磁共振是研究磁弛豫过程和磁损耗机制的一种重要方法。
磁共振成像原理原子核自旋,有角动量。
由于核带电荷,它们的自旋就产生磁矩。
当原子核置于静磁场中,本来是随机取向的双极磁体受磁场力的作用,与磁场作同一取向。
以质子即氢的主要同位素为例,它只能有两种基本状态:取向“平行”和“反向平行”,他们分别对应于低能和高能状态。
精确分析证明,自旋并不完全与磁场趋向一致,而是倾斜一个角度0。
这样,双极磁体开始环绕磁场进动。
进动的频率取决于磁场强度。
也与原子核类型有关。
它们之间的关系满足拉莫尔关系:3 0= Y B o ,即进动角频率3 0是磁场强度B o与磁旋比丫的积。
丫是每种核素的一个基本物理常数。
氢的主要同位素,质子,在人体中丰度大,而且它的磁矩便于检测,因此最适宇从它得到核磁共振图像。
以随机相位作进动的自旋集合多个磁距排列形成的宏观磁化向量从宏观上看,作进动的磁矩集合中,相位是随机的。
它们的合成取向就形成宏观磁化,以磁矩M表示。
就是这个宏观磁矩在接收线圈中产生核磁共振信号。
在大量氢核中,约有一半略多一点处于低等状态。
可以证明,处于两种基本能量状态核子之间存在动态平衡,平衡状态由磁场和温度决定。
当从较低能量状态向较高能量状态跃迁的核子数等于从较高能量状态到较低能量状态的核子数时,就达到“热平衡”。
如果向磁矩施加符合拉莫尔频率的射频能量,而这个能量等于较高和较低两种基本能量状态间磁场能量的差值,就能使磁矩从能量较低的“平行”状态跳到能量较高“反向平行”状态,就发生共振。
由于向磁矩施加拉莫频率的能量能使磁矩发生共振,那么使用一个振幅为B,而且与作进动的自旋同步(共振)的射频场,当射频磁场B的作用方向与主磁场B o垂直,可使磁化向量M偏离静止位置作螺旋运动,或称章动,即经射频场的力迫使宏观磁化向量环绕它作进动。
如果各持续时间 能使宏观磁化向量旋转90o 角,他就落在与静磁场垂直的平面内。
可产生横 向磁化向量M Xy 。
如果在这横向平面内放置一个接收线圈,该线圈就能切割 磁力线产生感生电压。
当射频磁场 B 1撤除后,宏观磁化向量经受静磁场作 用,就环绕它进动,称为“自由进动”。
因进动的频率是拉莫尔频率,所 感生的电压也具有相同频率。
由于横向磁化向量是不恒定,它以特征时间 常数衰减至零为此,它感生的电压幅度也随时间衰减,表现为阻尼振荡, 这种信号就称为自由感应衰减信号 (FID, Free In duction Decay) 。
信号的 初始幅度与横向磁化成正比,而横向磁化与特定体元的组织中受激励的核 子数目成正比,于是,在磁共振图像中可辨别氢原子密度的差异。
RF 脉冲后,横向磁化Mxy 绕外磁场轴进动使 横向平面内的线圈感生交流信号FID 信号 同步旋转的RF 场B1可诱发横向磁化 B1的持续时间足够长,使整个磁化向量落在横向平面内钊制w因为拉莫尔频率与磁场强度成比例,如果磁场沿X轴成梯度改变,得到的共振频率也显然与体元在X轴的位置有关。
而要得到同时投影在二个坐标轴X-Y上的信号,可以先加上梯度磁场G,收集和变换得到的信号,再用磁场G代替G,重复这一过程。
在实际情况下,信号是从大量空间位置点收集的,信号由许多频率复合组成。
利用数学分析方法,如富里叶变换,就不但能求出各个共振频率,即相应的空间位置,还能求出相应的信号振幅,而信号振幅与特定空间位置的自旋密度成比例。
所有核磁共振成像方法都以这原理为基础。
核磁共振原理核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。
不同的原子核,自旋运动的情况不同,它们可以用核的自旋量子数I来表示。
自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系,大致分为三种情况。
目录1概述2共振现象1H的核磁共振13C的核磁共振3氢谱4共振仪1概述核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance为代号。
I为零的原子核可以看作是一种非自旋的球体,I为1/2的原子核可以看作是一种电荷分布均匀的自旋球体,1H, 13C, 15N, 19F, 31P的I均为1/2, 它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。
I大于1/2的原子核可以看作是一种电荷分布不均匀的自旋椭圆体。
2共振现象原子核是带正电荷的粒子,不能自旋的核没有磁矩,能自旋的核有循环的电流,会产生磁场,形成磁矩(卩。
)□ = YP公式中,P是角动量,丫是磁旋比,它是自旋核的磁矩和角动量之间的比值,当自旋核处于磁场强度为B0的外磁场中时,除自旋外,还会绕B0运动,这种运动情况与陀螺的运动情况十分相象,称为拉莫尔进动,见图8-1。
自旋核进动的角速度3 0与外磁场强度B0成正比,比例常数即为磁旋比Y 式中v0是进动频率。
3 0=2 n v0= Y BO微观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原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态,其能量可以从下式求出:正向排列的核能量较低,逆向排列的核能量较高。
它们之间的能量差为王。
一个核要从低能态跃迁到高能态,必须吸收△的能量。
让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射,当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时,处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。
这种现象称为核磁共振,简称NMR。
目前研究得最多的是1H的核磁共振,13C的核磁共振近年也有较大的发展。
1H 的核磁共振称为质磁共振(Proton Magnetic Resonance,简称PMR, 也表示为1H-NMR。
13C 核磁共振(Carb on-13 Nuclear Mag netic Reso nance 简称CMR,也表示为13C-NMF。