医学影像基础概论医学影像资源库14课件讲解.pptx

医学影像基础概论医/学/影/像/资/源/库主讲人：许海兵

模块五：磁共振成像静磁场的作用医/学/影/像/资/源/库

二、静磁场的作用1．具有较高的组织对比度和组织分辨力；2．多方位成像；3．多参数成像；4．能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究；5．多种特殊成像；6．以射频脉冲作为的能量源，对人体安全、无创；7．流动测量。

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？二、静磁场的作用

通常情况下人体内氢质子的核磁状态二、静磁场的作用

自然状态下质子的排列处于无序状态，其南、北极的朝向是随机的、瞬间即变的，每一瞬间不同朝向的质子的磁力互相抵消，物质不显示磁性。二、静磁场的作用（一）静磁场中的磁化

二、静磁场的作用（一）静磁场中的磁化

一部分低能态质子的磁矩μ与B0方向一致另一部分高能态质子的μ与B0方向相反而且与B0同向排列的质子数略多于反向质子数。物质在B0作用下，在磁场方向上产生磁性的过程称磁化，其大小称为磁化强度。二、静磁场的作用（一）静磁场中的磁化

二、静磁场的作用（一）静磁场中的磁化

依照量子物理学原理，原子核磁矩μN（μ）进入B0后其空间取向发生量子化，即只能取一些确定的方向。μ在B0方向的投影是一些不连续的数值。μ的不同取向，形成它与B0相互作用能不同。μ与B0的相互作用能称为位能。在B0中μ的位能为：二、静磁场的作用（二）静磁场中的能级分裂

γ为原子核的磁旋比。γ是核磁矩μ与核角动量P之比，是一个原子核固有的特征值。不同的原子核有不同的γ值，每种原子核的γ是一常数，氢质子的γ=42.5MHz/T；IZ为核磁矩在Z轴方向的投影的自旋量子数。二、静磁场的作用（二）静磁场中的能级分裂

自旋核有一定的自旋角动量P和磁矩μ，在B0作用下，μ将如旋转陀螺在地球引力场中旋进一样运动，称自旋核的旋进。二、静磁场的作用（三）自旋核在静磁场中的旋进

取Z轴沿着B0方向，设μ与B0间的夹角为θ，μ的各坐标分量如图所示。μZ为常数，说明μ在Z轴上的投影是不变的。二、静磁场的作用（三）自旋核在静磁场中的旋进

质子的进动过程，Z轴代表B0磁力线方向，箭头代表某一方向的自旋质子的矢量即质子的μ，其长短代表μ的大小。质子进动的频率非常快，每秒进动的次数称“进动频率”（precessionfrequency）。进动频率不是一个常数，是与所在B0的场强相关，即B0越强进动频率越快，用拉莫方程表示：1.0Tesla场强中1H的进动频率为42.5MHz。二、静磁场的作用（三）自旋核在静磁场中的旋进

所有置于B0内的质子，绝大多数沿与B0平行方向或反平行方向排列，其磁力互相抵消，仅处于低能级的数目略多于处于高能级的那一小部份质子，其磁力没有抵消而得以保持。二、静磁场的作用（四）静磁场中的宏观效应

这些质子排列方向相同，其μ矢量叠加，形成一个相应的净宏观磁化矢量M0，该磁化矢量与B0方向（Z轴）相同，称“纵向磁化矢量”MZ（longitudinalmagnetization）。★MZ可被用于磁共振成像。二、静磁场的作用（四）静磁场中的宏观效应

二、静磁场的作用（四）静磁场中的宏观效应

1．磁化强度矢量M（magnetizationvector）：是单位体积内μ的矢量和。M的大小和方向用线段的长短和箭头表示，可用M在磁场中的运动规律来表征核的集体行为。二、静磁场的作用（五）静磁化强度矢量

分析：①B0=0，自旋核系统中各原子μi方向是杂乱无章的，M=0。②原子核放入B0，在B0作用下一边自旋，一边又围绕B0方向以一定的角度和角速度旋进，并进行能级分裂。结果：位于低能级上的核数稍多于位于高能级上的核数，使得μ不能完全抵消。这时M在Z轴上的分量：MZ≠0。二、静磁场的作用（五）静磁化强度矢量

1H核，各磁矩只取与B0同向或反向两种状态。这时系统被磁化了。二、静磁场的作用（五）静磁化强度矢量

系统平衡时，MXY＝0，M0=MZ，但MZ不可测。二、静磁场的作用（五）静磁化强度矢量

影响M0的因素：（1）与B0、样品所处的绝对温度T有关：同样T，B0大，M0大；同样B0中，温度T高，上、下能级间的核数差小，M0小；（2）与核总数