第九课_磁共振成像原理课件.ppt

*第九课_磁共振成像原理四、核磁共振信号的采集倒转恢复脉冲序列*第九课_磁共振成像原理四、核磁共振信号的采集指一个90o脉冲紧跟着一个180o脉冲组成的脉冲序列。180o脉冲可以维持相位相干现象，使横向磁化分量出现多个峰值（衰减）－自旋回波。其中，外磁场决定自旋回波的宽度，内磁场决定自旋回波的高度。自旋回波序列当TITR时，自旋回波序列激励的信号为：（9-8）*第九课_磁共振成像原理四、核磁共振信号的采集式中，TE为回波延迟时间。可见，增大脉冲重复时间TR和缩短回波延迟时间TE都能提高自旋回波的强度。自旋回波序列的缺点：分子的扩散过程影响测量的精度，测量时间比较长。*第九课_磁共振成像原理四、核磁共振信号的采集自旋回波脉冲序列*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理氢原子核只有一个自旋的质子，结构最单纯，又能提供最强的核磁共振信号，目前磁共振成像主要利用人体内的氢原子核。无外磁场时，自旋质子的取向是随机的，当把它放在磁场中时，将按磁场方向取向，可能倾向南极，也可能倾向北极。*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理电子质子氢原子核1H*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理在磁场中，质子倾向于北极的比倾向于南极的要多，因为向北点的质子处于低能级，更稳定一些。向北和向南的质子能级间有一个能量差。当磁力和热力使磁针达到平衡状态时，产生了净磁化。该磁化过程可以表示为时间的指数函数：（9-1）*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理表示物质核磁共振性质的一个重要参数，与磁场强度、温度和粘滞度有关。T1不仅表示从激发态回到平衡态需要多少时间，也表示进行磁化需要的时间。指时间足够长时的净磁化强度。驰豫时间T1磁化强度的最大值M0*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理核在磁场中磁针保持南、北向的百分比，与磁场强度和随机热效应的相对比值有关在任一瞬间，磁针取向都是使其持南、北向的磁力和使之随机取向的热力的平衡结果*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理进动是磁共振成像中另一个非常重要的概念，用它来表示质子在磁场中的磁化过程。类似于重力作用下的自旋陀螺的进动，外磁场与质子磁矩相互作用也会产生使之进动的扭力，使自旋的质子绕磁场轴进动。进动也称为拉莫(Larmor)进动*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理P：动量矩T：力矩μ：磁距质子进动与陀螺进动的类比*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理质子的进动*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理在观察的样本磁化后，如果再对它施加一个与主磁场垂直的交变磁场，当这个交变磁场的频率与进动频率一致时，原来处于随机相位的进动质子将趋于同相（相位相干）。当质子的进动相位完全一致时，就发生了共振现象，即核磁共振。发生共振时，质子大量吸收交变场的能量，同时向外辐射能量。核磁共振*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理经典力学观点带正电荷且具有自旋的核会产生磁场，该自旋磁场与外加磁场相互作用，将会产生进动。进动频率与自旋核角速度及外加磁场的关系可用拉莫尔方程表示：核磁共振的解释（9-2）γ：旋磁比，B0为外加磁场的强度。*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理当进动的质子在射频场的作用下出现相位相干时，净磁化向量M0将偏离z轴，并绕着z轴以共振频率进动。此时的磁化向量可以分解为一个z方向的垂直分量Mz和一个在平面旋转的水平分量Mxy。x0yzB00ωtωtB1+=B1eiωtB1_=B1e-iωtyxB1=2B1~*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理B0μy’x’B1_z’0θθ增加，势能增加，能量增量由外加交变磁场提供；θ减小，势能减小，能量交给外加交变磁场；仅当交变磁场角频率满足ω=γB=ω0时才发生此种能量交换；此时μ与B1_绕z轴同步旋转—〉核磁共振现象交变磁场引起磁矩变化*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理量子力学观点施加外磁场：质子指南或指北，刚开始时，指南指北数量相同，净磁化向量为零，随时间推移，开始磁化过程，最终慢慢地趋向于最大平衡值M0，变化过程可由自旋－晶格驰豫时间T1表示。无外磁场：质子随机指向；*第九课_磁共振成像原理二、核磁共振的基本原理共振时：能量由无线电波提供，并且外加射频波量子的能量正好与指南、指北质子之间的能量差相等。