磁共振基本原理1-原子核课件

1、Part 1原子核结构目的. 为什么在MR成像时使用氢原子核. 如何计算磁场强度总和原子核结构氢原子+-NUCLEUSELECTRONPROTONK SHELL人体中的物质是氢原子核MR 活性亚原子粒子的三个特点：charge，mass，spin当有成对的中子和质子存在时，他们的自旋效果就会相互抵消。 具有奇数质子和中子的原子核会有剩余自旋的。这个剩余的自旋值就会产生一个或强或弱的磁矢量。具有较强的磁矢量的原子核容易受外加磁场的影响，这种原子核我们称之为 MR Active.原子核结构磁场强度具有总合效应 = 000为什么利用 H1成像?H1具有MR活性 (在所有的可以进行MR成像的原子核中，

2、H1具有最大的磁化矢量)H1 在人体内广泛存在1.2.矢量Vectors 磁场强度具有总合效应当指向一个方向的磁矢量（假设指向北极）vector较多时，总的磁场强度就会增加当磁矢量的方向同时有指向南极和北极时，总的磁场强度就会减弱净磁场矢量Net magnetic vector对一个给定的采样来说，所有磁矢量的总合用MZ来表示M z目的描述磁场对人体的作用确定为什么不同的磁场强度有不同的脉冲序列排列与运动Alignment and precession专业术语 VocabularyB0: 代表主磁场的强度。Hertz: 是频率的国际标准单位，表示为每秒钟旋转的次数。( 1 hertz = 1

3、次/秒 )Phase: 指一个完整的循环周期中的特定时间点。自由旋转的方向Random spin orientation任意方向排列，总的磁矢量为零 在B0内的进动 Spins in B0 field B0低能级状态NS高能级状态NS 在B0内的进动 Spins in B0 field B06 in low E state3 in high E stateB0 = 主磁场强度Main Magnetic Field剩余矢量总合和磁场强度1.5T1.0T.5T.2T磁体洞Magnet BoreB0主磁场强度越大，就会有更多的氢质子的进动方向与主磁场方向一致。剩余磁矢量就会越大，产生的信号强度就会越

4、大净磁化矢量Net Magnetization 当净矢量方向与B0方向一致时，我们将这时的磁化矢量称之为Mz. 当净矢量的方向移到与B0方向垂直的平面时，我们将这时的磁化矢量称之为Mxy.进动频率Precessional Frequency由主磁场引起的氢质子的自旋或摆动。氢质子的自旋或摆动以静磁场为轴心旋转。.主磁场引起的旋转Magnetic Field B0进动：磁化矢量Precessing: Magnetic MomentumgGE Medical SystemsTraining in Partnership 低磁场 B0与主磁场的变化成正比高磁场 B0进动频率Precessional

5、FrequencyLarmor 公式Larmor Equationw = g Bo进动频率Precessional Frequency氢质子旋磁比HYDROGEN (42.6mHz)磁场强度Magnet Field Strengtho进动频率Precessional Freq. 同位素Isotope 0.2 0.5 1.0 1.51H13C19F31P42.68.521.342.663.9mHzg10.7140.0417.2416.160.125.95.3520.038.6210.7340.117.262.148.015.051. Larmors equation _2. Precession

6、al frequency _3. Net magnetization vector _4. MR Active Nuclei _5. Magnetogyric ratio _6. Magnetogyric ratio for H1 _7. Elements of an atom _8. Vector _9. Mz _10. Mxy _11. Hertz _12. Phase _13. Frequency _14. Magnetic moment _ Progress Check 场景 1您所在科室的放射科医师刚刚参加了一个研讨会归来，学习到了很多新知识。现在想尝试一个新的扫描垂体的脉冲序列。但

7、是您的设备是1.5T，这位医生拿回的参数是0.5T的。请问这些参数是否可以在您的设备上使用，请解释场景 2 您的MR系统是0.5T，您所在科室来了一位新医生，他拿来一套1.5T系统的扫描参数，这是他以前常用的参数。请问他的参数可以使用吗？请解释Progress Check 共振Resonance描述当发射射频脉冲时原子核和净磁矢量的变化描述当翻转角变化时横向磁化矢量的变化预算翻转角变化时信噪比的变化目的B1 : 与外加磁场方向垂直的的另一个磁场RF：在MR中，这个磁场是由一个特定频率的电磁波产生的射频脉冲术语Vocabulary射频脉冲Radio Frequency频率 = 单位时间内震动的波

8、峰或循环的次数振幅Amplitude波长Wavelength在进行共振现象之前，必须考虑两个情况：1. 射频脉冲必须与主磁场方向垂直2. 射频脉冲的频率必须与原子核进动的频率一致()B0射频脉冲Radio Frequency磁共振Magnetic Resonance如果声源音叉的频率与静止音叉的震动频率一致，就会发生共振G声源CDEFGABGCDEFGAB磁共振Magnetic Resonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振磁共振Magnetic Resonance氢核进动发生共振表现为氢原子核吸收射频脉冲的能量，由低能级状态跃迁到高能级状态磁共振Magnetic R

9、esonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振90o射频脉冲 磁共振Magnetic Resonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振180o射频脉冲180o射频脉冲共振Resonance能量交换(RF)当发射射频脉冲时，原子核吸收射频脉冲的能量，从低能级状态越迁到高能级状态EX. 90(RF)射频脉冲的能量决定纵向磁化矢量移向横向平面的量共振Resonance射频脉冲可以将质子移动到相位一致的状态 相位一致的质子进动 相位不一致的质子进动相位Resonance1. 射频脉冲的发射与主磁场B0 .2. 决定RF频率的公式是什么？3. 请描述当发射

10、RF与质子的进动频率一致时，净磁化矢量会发生什么情况？4. 请描述当RF与质子的进动频率一致时，原子核会发生什么情况？Progress Check RF = precessional frequency 原子核的能量状态就会从低能级跃迁到高能级散相位变成相位一致RF低SNR高SNR当翻转角变化时5.6.共振ResonancePart 4: MR信号的产生MR信号的产生MR Signal Generation描述当射频脉冲发射时原子核和净磁化矢量的变化目的FID: 是自由感应衰减的缩写（Free Induction Decay） 它实际上就是RF发射终止后接收线圈诱发发的MR 信号自由进动：没有

11、RF影响的的状态术语Vocabulary自由进动Free Precession 当射频脉冲发射结束后，会发生：1. 原子核释放能量，从高能级迁到低能级2. 磁矢量回到纵向平面发射结束1当射频脉冲终止后，原子核会发生哪些改变?2.当射频脉冲终止后，磁矢量会发生哪些改变?3. 射频脉冲在哪个平面上接收信号？4. 当磁矢量指向纵向时，您所能接收到的信号有多大？Progress CheckSignal Generation7.8.When the RF is stopped:T1: longitudinal regrowth(high - low energy)T2: transverse decay(nuclei dephase)SimultaneousSurface coilSurface coilSignalNoSignalPart5: MR成像MR成像MR Imaging了解梯度磁场的作用扫描矩阵与成像时间的关系了解K空间的基本知识目的梯度磁场: 是由一组带电的线圈产生的磁场，该磁场的强度在某一方向上呈步进式变化。它是MR成像的基础，分为层面选择梯度场，相位选择梯度场，频率选择梯度场象素：K空间：术语Vocabulary0-11234-2-3-4层面选择梯度0-11234 5 6-2-3-6 -5 -4层面选择梯度决定扫描的层