磁共振现象PPT学习教案

1、会计学1磁共振现象磁共振现象布洛赫 USA 斯坦福大学珀塞尔 USA坎伯利基哈佛大学1952年 诺贝尔物理学奖第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第三章第三章 磁共振物理磁共振物理第1页/共81页恩斯特 瑞士物理化学家1991年诺贝尔化学奖第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第三章第三章 磁共振物理磁共振物理第2页/共81页第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第四节 弛豫过程第三章第三章 磁共振物理磁共振物理第五

2、节 自由感应衰减信号第三节 磁共振第六节 化学位移和磁共振谱第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第3页/共81页 第一节 原子核的磁矩一、原子核的自旋二、原子核的磁矩 三、物质的磁性 四、用于磁共振成像的磁性核第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第4页/共81页)m()(mvvrrL描述物体运动状态的物理量方向vr方向一、原子核的自旋角动量（动量矩）右手螺旋判定质点角动量 自转物体角动量 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁

3、场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第5页/共81页)m()(mvvrrL描述物体运动状态的物理量方向vr方向角动量（动量矩）右手螺旋判定一、原子核的自旋第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第6页/共81页 自旋（spin）存在由于核内核子具有固有角动量和轨道运动角动量，它们矢量和就是核自旋总角动量，习惯上称为“原子核自旋（nuclear spin）” 。一、原子核的自旋第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节

4、自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第7页/共81页) 1(IIILIIzmL核自旋LI是量子化的，取一系列不连续值I核自旋量子数取整数、半整数IzL空间Z方向分量Im核自旋磁量子数2I+1个可能值对应核自旋在外磁场中2I+1个可能取向Im、-1、I-2、-I一、原子核的自旋第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第8页/共81页不同原子核 自旋磁量子数不同232.奇偶核Z、N一奇一偶核自旋为半整数C15N15如21、3.奇奇核Z、N都是奇数核自旋为整数Li6N14如1，2P31目前医学成像H121I(

5、)1.偶偶核Z、N为偶数核自旋为零O168C126如I = 0一、原子核的自旋第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第9页/共81页IpII2LmegIIILpII2meg核磁矩与核自旋关系0IgIg核因子核自旋磁旋比I二、原子核的磁矩描述自旋核在其周围空间所产生的磁场特性 磁矩(magnetic moment)I IIL原子核的自旋和磁矩 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第10页/共81页p2) 1(meIIgIIN

6、I) 1(IIg核磁矩Z分量zpIz2IILmegNIImg量子化核磁矩27pN1005095.52meJT -1核磁子 作为核磁矩单位N21IH1( )Im2121z INI21gNI21g二、原子核的磁矩 ImI、I-1、I-2、-I 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第11页/共81页三、物质的磁性铁磁性物质顺磁物质附加磁场与外磁场方向相同附加磁场与外磁场方向相同强度远大于外磁场铁、钴、镍物质构成分子或原子宏观上物质有可能表现顺磁性逆磁性逆磁性外磁场作用下 附加磁场与外磁场方向相反第一节 原子核的磁

7、矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第12页/共81页 顺磁物质中同样存在逆磁效应，只是逆磁效应比顺磁效应小得多 MRI造影剂(contrast agent) 大多是顺磁物质或超顺磁物质 主要是钆、铁、锰的大分子有机化合物这些物质本身不产生信号,信号来自氢原子核 三、物质的磁性第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第13页/共81页四、用于磁共振成像的磁性核H1N14C13F19aN23P31K39 自旋不为零的原子核都是磁性核，也只有磁性

8、核才能和静磁场相互作用产生磁共振。但目前能用于临床MRI的只有氢核。生物组织中存在很多磁性核，如一是磁性核在组织中的浓度二是磁性核的相对灵敏度影响磁共振信号强度两个因素第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第14页/共81页一个水分子十个核外电子两个氢核一个氧核一个满壳层五个电子对自旋为0偶偶核核自旋为0自旋为21/2从磁矩方面考察相当于两个“裸露”的氢核2 61OHH1水分子的磁矩四、用于磁共振成像的磁性核第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六

9、节 化学位移和核共振谱第15页/共81页H11C136N147F19921aN231123P31151.08402.2620.066100%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因子自旋相对灵敏度相对含量核素212121一些元素的特性参数四、用于磁共振成像的磁性核第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第16页/共81页一、微

10、观描述二、宏观描述第二节 静磁场中的磁性核第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第17页/共81页zyx,固定坐标系zyx,旋转坐标系I磁矩等几率分布磁矩 沿空间某几个特定方向分布I无有静磁场0B一、微观描述1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第18页/共81页BEIcosIBBIzBmgNIIIm自旋核附加能量和核磁量子数 关系共有2I1个可能值ImI、I-1、I-2、-I核磁矩 与 正方向成 角I0B一

11、、微观描述1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第19页/共81页NIBgA裂距(劈裂间距)一、微观描述1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第20页/共81页一、微观描述NIBgA裂距(劈裂间距)1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第21页/共81页NIRFBgh1Im能级允许跃迁法则NI

12、Bg相邻能级跃迁能量只能等于RFh投照电磁波量子 = 裂距ARFh核强烈吸收电磁波能量能级跃迁共振吸收跃迁 自旋核在磁场中和射频电磁波共振一、微观描述1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第22页/共81页hBg1NIRFhmeBg12pIBmegpI221BI21产生 NMR 时射频电磁波频率一、微观描述1、取向和磁势能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第23页/共81页磁性核和陀螺的旋进 一、微观描述

13、2、旋进原子核旋进称为拉摩尔旋进（Larmor precession） 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第24页/共81页0IBT在磁力矩 作用下绕 旋进I核磁矩0B磁场TdsindIILLsin0IBT根据角动量定理LtTdddsindsin0IILtB一、微观描述2、旋进第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第25页/共81页N1iiM宏观现象可观测的大量微观粒子集体表现M磁化强度矢量(magnetization

14、vector) 核磁矩矢量总和本质为磁矩二、宏观描述第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱 能用于临床磁共振成像的自旋核只有氢核（质子），所以自旋核密度也即质子密度（proton density）自旋核密度（spin density）单位体积内自旋核的数目或含量第26页/共81页0)0(N1iiBM)()(ddddN1BMttMii宏观总磁矩为零热运动核磁矩 取向概率各向均等i0)0(N1iiBM磁化强度矢量 随时间变化M宏观总磁矩不为零二、宏观描述1、静磁场 时00B2、静磁场 时00B在磁力矩 作用下绕

15、旋进I核磁矩0B磁场T第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第27页/共81页上喇叭筒-低能级 下喇叭筒-高能级在主磁场 的作用下，0B核磁矩的矢线形成两个圆锥面。二、宏观描述第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱周期运动物体，可用位置和速度来表征其运动状态，但用相位（phase）来表征却更方便。第28页/共81页kTEiiNeNkTBkTEeNNkTE/1/1012 微观粒子在热平衡（thermal equilibrium

16、）状态下服从玻尔兹曼分布(Boltzmann distribution)，即二、宏观描述处于热平衡状态的高低能级核数之比为iN表示第i个能级上的核数iE为该能级上的能量N为系统的总核数k=1.38110-23 J/K为玻尔兹曼常数T为绝对温度第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第29页/共81页 温度为300K，静磁场场强为1T时，高能级粒子数与低能级粒子数之比为7/100万zM0MMM=- 0 0BiM 为顺着静磁场分布的 核磁矩 在Z轴上的分量的矢量和二、宏观描述M0Bi 为顺着静磁场分布的 核磁矩 在

17、Z轴上的分量的矢量和第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第30页/共81页H1病灶不同病理阶段含水量不同即 核 不同则 不同,这是MRI诊断病灶分期根据之一0M0B0M 越大 越大0M越大越大 温度越高 越小0M 的大小与样品内自旋核的密度静磁场大小以及环境温度有关0M二、宏观描述第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第31页/共81页第三节 磁共振二、磁共振的宏观表现一、磁共振的基本原理三、稳态核磁共振第一节 原子核的磁

18、矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第32页/共81页一、磁共振的基本原理0BE 则处于低能态的氢核就会吸收电磁波能量跃迁到高能态（受激吸收），这就是所谓的核磁共振。 当外界施加的电磁波的能量正好等于不同取向的氢核之间的能量差医学影像领域，核磁共振一般简称为磁共振第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第33页/共81页一、磁共振的基本原理BIN21NRFNRF 电磁波角频率 等于核旋进角频率产生NMR时BIRF21如外界施加的电磁波的频率为

19、 ，则不同取向的氢核间的能级差可表示成0EhB 2/h第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第34页/共81页一、磁共振的基本原理1B1B0B 要产生磁共振，除了施加的电磁波的频率必须和磁性核的旋进频率相同外，对电磁波方向也有要求。我们知道，电磁波中既有磁矢量又有电矢量 ，而且 必须垂直于 ，磁共振中起作用的只有磁矢量,这对施加电磁波方向提出了要求。第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第35页/共81页一、磁共振的基本原理

20、 磁共振中，所施加的电磁波又叫射频波（radio frequence wave）,简称RF波，其含义是指该电磁波的频率处于无线电波（radio）频率范围内，而无线电波是可以发射出去再向各个方向传播开来的，故称射频。RF波又常被称为射频脉冲（RF pulse）。 RF波只持续很短的一段时间（以ms计）。 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第36页/共81页 核磁共振时一、磁共振的基本原理处于低能态的氢核数量 N1处于高能态的氢核数量 N2处于低能态氢核吸收电磁波能量跃迁到高能态处于高能态的氢核释放能量回到低

21、能态的情况（受激吸收)（受激辐射）受激吸收受激辐射受激跃迁发生几率是相等热平衡状态时吸收大于总辐射多于多于第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第37页/共81页外加射频波受激跃迁样品处于激发态热平衡状态被打破热弛豫跃迁过程 处于高、低能态上的氢核会与周围环境（晶格）作用分别跃迁到低、高能态上。对于热弛豫跃迁，由高能态跃迁到低能态的几率，大于由低能态跃迁到高能态的几率。一、磁共振的基本原理第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振

22、谱第38页/共81页tE dd共振吸收信号的强度就正比于样品每秒吸收的能量 当高、低能态上的氢核数之差随时间的变化率为零时(dn/dt=0,n=N1-N2),系统达到动态平衡，可以持续观察稳定的核磁共振吸收现象 受 激 跃 迁 高、低能态上氢核数之差趋向于零 热弛豫跃迁 高、低能态上氢核数之差趋向于玻尔兹 曼热平衡分布 如高、低能态上粒子数相等，样品既不吸收能量也不辐射出能量，此时观察不到连续核磁共振现象，此状态称为饱和态(saturation state)。一、磁共振的基本原理第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和

23、核共振谱第39页/共81页二、磁共振的宏观表现 由于静磁场强度很大，而样品的磁化强度矢量又很微弱，这就使得的检测成为不可能0BM 在射频电磁波的作用下，样品会发生磁共振，样品的 也会偏离 方向,这也就使的检测成为可能 0BM静磁场中的样品是在同一方向磁共振的宏观表现所要讨论的也就是样品 的变化规律M第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第40页/共81页二、磁共振的宏观表现1RF波的磁矢量-旋转磁场 tBB011cos21Bx假定RF波的磁矢量 施加在 轴，其强度的变化规律为00B，即RF波的频率和磁性核的旋

24、进频率相同第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第41页/共81页二、磁共振的宏观表现yx0t0t0001B1B1B旋转转磁场1B1RF波的磁矢量-旋转磁场 交变磁场 可由两个半径为 、角速度为 的旋转方向相反的磁场 叠加而成. 1B1B011BB和旋转磁场的获得第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第42页/共81页180脉冲角越大获能越多半球面螺旋线YZ平面划四分之一圆周球面螺旋线YZ平面划半个圆周两个基本脉冲偏转 角度

25、RF电磁波作用90脉冲脉冲宽度越大M0M初矢量 为(热平衡态)二、磁共振的宏观表现2射频波对样品的激励 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第43页/共81页保证1B始终垂直M1B、2101dd1)(ddTMtMTMMtMyxyxzz第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱一、 弛豫及其规律第52页/共81页0zM0yxMM0zMM0yxM90脉冲激励及弛豫过程例)1 ()(10zTteMtM20yx)(TteMtM高能态基

26、态0zMM0yxM激励弛豫1Tt 2Tt )(1zTM)(2yxTM37% M063% M0释能基态获能第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱一、 弛豫及其规律第53页/共81页0z0MM00yx MM2T横向弛豫时间1T纵向弛豫时间90脉冲激励及弛豫过程例第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱一、 弛豫及其规律第54页/共81页二、弛豫的机制纵向弛豫横向弛豫 相对独立)1 (10eM0.3710eMT1M01.0t0T2M

27、01.00t900脉冲激励后的弛豫过程第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第55页/共81页二、弛豫的机制自旋核与晶格热辐射相互作用高能态低能态过渡释放热能自旋-晶格弛豫热弛豫1、纵向弛豫自由旋进0B作用恢复热平衡zM0M增加又称自旋-晶格弛豫（spin lattic ralaxtion），是自旋核与周围物质相互作用交换能量的过程。 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第56页/共81页二、弛豫的机制1TOH2H1中的

28、核的 最长组织器官含水量增加如水肿1T延长病理分期1T病灶不同阶段含水量不同 不同病灶定性H1不同分子结构 核1T不同1T的影响因素1、纵向弛豫第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第57页/共81页1T的影响因素1、纵向弛豫二、弛豫的机制共振频率段不同分子中1H核有不同的共振频率值温度、粘度对 的影响 1T低温、高粘高温、低粘1T缩短延长1TI 强度共振频率段低温、高粘高温、低粘环境温度、粘度对T1的影响第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节

29、 化学位移和核共振谱第58页/共81页二、弛豫的机制主磁场主磁场 对 的影响1T0B弛豫粒子数增多弛豫时间延长延长1T0B增大0M增大3101T值 ms数量级顺磁性环境增强晶格自旋作用较明显缩短1T1、纵向弛豫第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第59页/共81页二、弛豫的机制0 xyM2、横向弛豫B局部磁场 各异)(0BB旋进频率 不等相位参差不一最终均匀分布0B作用二、弛豫的机制第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第

30、60页/共81页二、弛豫的机制自旋核磁矩方向由相对有序状态向相对无序状态过渡核磁矩在聚焦方向分散每个自旋核相互磁作用本质自旋自旋弛豫旋进角频率不一致xyM衰减2、横向弛豫第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第61页/共81页二、弛豫的机制与温度、粘度无关主磁场大小相关不大磁场不均匀性顺磁环境2T明显缩短2T的影响因素加剧自旋核磁矩方向分散明显缩短2T比 小一个数量级1T2T2T磁场不均匀时的横向弛豫时间2T不同H1不同分子结构 核2、横向弛豫第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节

31、弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第62页/共81页 1.不同组织器官弛豫时间显著不同 2.同一组织器官不同病理阶段弛豫时间显著不同MRI进行病理分期MRI对软组织及器官分辨能力二、弛豫的机制第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第63页/共81页 发生核磁共振后，样品就会出现横向磁化，横向磁化在在xy平面的旋进就会使放置在xy平面上接收线圈产生感生电压，这一感生电压就是MR信号.第五节 自由感应衰减信号可以是发生核磁共振时的共振吸收信号也可以是核磁共振发生后自由旋进时的信号 MR信号

32、MR信号种类:自由感应衰减信号（free induced decay, FID）自旋回波信号反转恢复信号梯度回波信号等 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第64页/共81页自由感应衰减信号（FID ）自由旋进(无射频场时磁化强度在恒定静磁场中的旋进) 0接收线圈中角频率为 的感生电动势幅值衰减FID包含生物组织信息多不同组织不同弛豫时间不同FID第五节 自由感应衰减信号磁化强度矢量 在自由旋进的情况下所产生的MR信号 M第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由

33、感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第65页/共81页自由感应衰减（FID ）第五节 自由感应衰减信号第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第66页/共81页第五节 自由感应衰减信号一.只有横向磁化才能产生MR信号, 要测量纵向磁化, 必须将 其翻转到平面上来；二.900脉冲作用下FID信号的初始幅度正比于M0；三.质子密度相同, T2时间较长组织横向磁化衰减较慢，组织 FID信号较高，反之则较低；四.质子密度相同，在T1时间较短的组织纵向磁化恢复的快， FID信号较高，反之则较低；五.影响FID信号强度因

34、素T1、T2和质子密度 ，所以磁共振成 像是多参数成像。第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第67页/共81页第六节 化学移位和磁共振谱一、化 学 移 位二、 MRS分析三、 “自由水”、“结合水” 及其MRS第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第68页/共81页s测试样品自旋核共振频率s标准样品自旋核共振频率化学位移是核磁共振波谱分析的主要对象化学位移（Chemical shift）一、化 学 移 位 均匀静磁场中，处

35、于不同化学环境下的同一种自旋核会受到不同磁场B的作用，因而会有不同的共振频率，这种共振频率的差异称为化学位移（chemical shift） 第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第69页/共81页ssssBBB化学位移另一定义 B、Bs 分别表示维持 RF 电磁波频率不变，测试样品、标准物质中同类自旋核发生NMR所需要外磁场的大小。 很小, ppm数量级磁共振波谱分析不仅要求静磁场场强高于1.5T，而且对磁场均匀度要求更高 一、化 学 移 位第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节

36、弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第70页/共81页纵坐标 共振吸收强度横坐标 共振频率 自旋核的共振频率及其MR吸收信号强度变化的曲线 唯一可观察载体细胞代谢变化的非损伤检测技术1、 MRS二、MRS分析第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第71页/共81页如图 乙基苯的质子谱线乙基苯有C6H6、CH2、CH3三个原子团三个原子团中氢核结合状态不同三种氢核产生三条共振吸收谱线 18. 763. 222. 1 (ppm)TMS3-266CHCH HC乙基苯的质子核共振谱线1、 MRS谱线位移程度不同二、MRS分析第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振第四节 弛豫过程第五节 自由感应衰减信号第六节 化学位移和核共振谱第72页/共81页NMR灵敏度MRS 限制因素人体自旋核密度高低 1H、31P、13C、19F、23Na灵敏度最高的是1H，其次为31P、19F、23Na、13C应用临床 1H-MRS，31P-MRS自旋核密度2、MRS分析二、MRS分析第一节 原子核的磁矩第二节 静磁场中的磁性核第三节 磁共振