醫(yī)學(xué)影像物理 核磁3-1課件

1、第三章 核磁共振現(xiàn)象 NMR是將人體置于強(qiáng)磁場中，根據(jù)人體的氫元素（存在于水中），在強(qiáng)磁場內(nèi)密度分布的不同來區(qū)分正常組織和病變組織。對含水量高的臟器有很高的靈敏度。但對含水低的臟器（骨）比較困難。核磁共振計算機(jī)斷層（NMRCT）核磁共振的發(fā)展歷史： 1946年，Bloch（布洛赫）和Purcell(珀塞爾)觀察到核磁共振現(xiàn)象，于1952年獲得諾貝爾物理獎。1946-1972年 NMR的應(yīng)用主要是MRS1973年 MRI實驗1978年 第一臺頭部MRI1980年 全身MRI1991年 R.R.Ernst 獲諾貝爾化學(xué)獎核磁共振成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) : 在帕金森氏癥、阿爾茨海默氏癥、癌癥等疾病的診斷方面

2、，MRI技術(shù)都發(fā)揮了非常重要的作用。 醫(yī)生在為患者做核磁共振檢查用核磁共振技術(shù)拍攝的腦截面圖像MRI is used for imaging of all organs in the body. 3-1 原子核的磁矩角動量原子核的角動量與磁矩角動量與磁矩的關(guān)系水分子的磁矩學(xué)習(xí)要求：角動量是從動力學(xué)描述質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系轉(zhuǎn)動狀態(tài)的物理量。一、原子核的自旋1.角動量1.角動量2.原子核自旋3.原子核的磁矩定義：質(zhì)點(diǎn)m對點(diǎn)o的角動量為角動量大小 ：角動量方向：右旋（m乘以面積）泡利（Pauli 19001958 ）： 奧地利科學(xué)家2.原子核自旋（nuclear spin）1924年 原子核具有自旋1925

3、年 泡利不相容原理1945年 獲得諾貝爾物理學(xué)獎 自旋（spin）的存在是由于核內(nèi)核子具有固有角動量和軌道運(yùn)動角動量，它們矢量和就是核自旋總角動量，習(xí)慣上稱為“原子核自旋”。自旋運(yùn)動 自旋角動量軌道運(yùn)動 軌道角動量原子核：核的自旋角動量：LI 自旋量子數(shù)I只能取整數(shù)和半整數(shù) 由于核自旋具有量子化，LI只能取一系列不連續(xù)值LI在Z方向上的分量：核自旋磁量子數(shù)共有2I+1個可能方向1）偶偶核：2）奇偶核：3）奇奇數(shù)：對自旋量子數(shù)I 取值的討論：I0I 取半整數(shù)，即I=1/2，3/2，等I 取整數(shù)4）目前應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像的核是1H核根據(jù)普遍式:磁旋比對I 進(jìn)一步推導(dǎo)：核磁子一般作核磁矩單位因為核的自旋

4、角動量即核磁矩Z分量：( ) I、I-1、I-2、-I 舉例：1.08402.2620.066100%0.70311.4780.093100%2.51795.2560.830100%0.19340.70230.0010.36%0.67281.40460.0161.1%2.67535.5855199.8%磁旋比108S-1T-1因子自旋相對靈敏度相對含量核素一些元素的特性參數(shù)磁力吸盤電機(jī)磁盤三、物質(zhì)的磁性2048GB極光磁浮列車阿爾法磁譜儀丁肇中安裝在CERN暨歐洲核子中心的航空照片1）抗（逆）磁性2）順磁性3）鐵磁性4）反鐵磁性 外磁場作用下： 大多是順磁物質(zhì)或超順磁物質(zhì)主要是釓、鐵、錳的大分子有機(jī)化合物MRI造影劑(contrast agent)這些物質(zhì)本身不產(chǎn)生信號信號來自氫原子核 自旋不為零的原子核都是磁性核，也只有磁性核才能和靜磁場相互作用產(chǎn)生磁共振。但目前能用于臨床MRI的只有氫核生物組織中存在很多磁性核，如四、用于磁共振成像的磁性核影響磁共振信號強(qiáng)度兩個因素一是磁性核在組織中的濃度二是磁性核的相對靈敏度2 61OHH1分析水分子的磁矩：H2O一個水分子十個核外電子兩個氫核一個氧核一個滿殼層五個電子對自旋為0偶偶核核自旋為0自旋為21/2從磁矩方面考察相當(dāng)于兩個“裸露”的氫核H2O10個核外電子:兩個氫核:一個氧核:“裸露”的氫核水分子的磁矩為兩個氫核的