核磁共振成像.ppt

icResonanceImagingNMRI&MRI&NMRCT杨迪核磁共振成像(MRI)发展概况1基本原理2主要应用3MRI的发展概况1924年,Pauli预言了核磁共振(NMR)的基本理论(有些核同时具有自旋和磁量子数,这些核在磁场中会发生分裂)FelixBloch1905-1983EdwardMillsPurcell1912--19581946年,Harvard大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象,并于1952年分享了诺贝尔物理学奖。MRI的发展概况1973年,美国纽约州立大学科学家Lauterbur利用梯度磁场进行空间定位,获得第一幅磁共振图像,并于2003年获诺贝尔生理学奖。,有关核磁共振的研究领域曾在三个领域(物理、化学、生理学或医学)内获得了6次诺贝尔奖,足以说明此领域及其衍生技术的重要性。MRI的发展概况世界上第一台MRI装置现代MRI装置世界上第一张MRI图像现代MRI图像MRI的基本原理——核磁共振的微观描述旋进轨道自旋轴B0自旋轨道由于原子核具有自旋,则有自旋角动量原子核磁矩μI与角动量PI有如下关系:一、拉莫尔进动可以得到拉莫尔进动方程:朗德因子原子核的旋磁比核磁共振成像:是利用核磁共振原理,依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减,通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波,即可得知构成这一物体原子核的位置和种类,据此可以绘制成物体内部的结构图像。MRI的基本原理二、塞曼能级在外磁场的作用下原子核的自旋在空间中只能取特定的几种方向,空间取向不同,其能量也不同,形成能级分裂,这种现象称为塞曼效应,分裂后的能级称为塞曼能级。以氢原子核(质子)为例:无外磁场时氢原子核的自旋呈随意分布。B0置于磁场中氢原子自旋取向有规律(高能态)(低能态)MRI的基本原理三、核磁共振若在与外磁B0垂直的平面内施加一个射频脉冲,其能量正好等于核的两相邻能级间的能量差时,原子核会强烈吸收射频脉冲的能量,从低能级跃迁到高能级,这种现象称为核磁共振。核磁共振产生条件:(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级分裂(3)脉冲能量与原子核相邻能级能量差相等,即hν=ΔE=gIμNB0MRI的基本原理——核磁共振的宏观描述核磁共振的宏观状态(1)没有外磁场时原子核的分布:(2)外磁场作用下原子核的分布:M0≠0,产生纵向磁化;Mxy=0,无横向磁化;总磁化矢量M=0MRI的基本原理(3)外加射频后原子核的分布:M0’<M0,纵向磁化减小;Mxy>0,产生横向磁化;