核磁共振原理磁共振成像原理.ppt

磁共振成像原理;核磁共振原理;一、核磁共振领域，共有5次诺贝尔奖; ; ;1952年诺贝尔物理学奖;;1991年诺贝尔化学奖;;2002年 诺贝尔化学奖;2003年诺贝尔生理学或医学奖;;二、核磁共振理论;核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance，NMR)是原子核的磁矩在恒定磁场和高频电磁波同时作用，且满足一定条件时所发生的共振吸收现象，是一种利用原子核在磁场中的能量变化来获得关于核信息的技术。;核磁共振;(一) 原子核的自旋 atomic nuclear spin;(二) 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance;;　　 氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）： (1)与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2; (2)与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;;相互作用, 产生进动，进动频率? 0；角速度?0 Larmor进动方程 ； ?0 = 2? ?0 = ? B0 ? 磁旋比； B0外磁场强度；;(三) 核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance;共振条件;能级分布与弛豫过程;(四) 核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer;3 ．射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。;脉冲傅立叶变换NMR谱仪机构示意图; 不是通过扫场或扫频产生共振； 恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅立叶变换获得一般核磁共振谱图。 （类似于一台多道仪）;超导核磁共振波谱仪：;美国Varian公司生产的工作频率900 MHz超导核磁共振谱仪，图为900MHz超导磁体。;布鲁克1000兆核磁 Bruker AVANCE 1000MHz NMR Spectrometer 23.5 Tesla 1 GHz NMR Spectrometer;三、核磁共振谱基本信息;四、核磁共振能做什么？;化学结构鉴定;生物化学上的应用;医学磁共振成像;医学磁共振成像 (开放式);医院做医学磁共振成像诊断;各部位的成像;脑科学|功能成像;核磁共振测井;;二维核磁共振谱;1H;五、核磁共振实验;准备样品管 ? 放入样品管 ? 探头调谐 ? 锁场 ? 匀场 ? 设置实验基本参数 ? 采集FID信号 并进行加权Fourier变换 ? 编辑谱图 ? 存盘打印 ;;时间;傅立叶变换 例2 (液体13C NMR);二维核磁共振;二维???磁共振;“交叉峰”与相邻原子;三维结构鉴定;最早的NMR大分子三维结构图;NMR结构图欣赏;NMR结构图应用前景：制药;磁共振成像原理;核磁共振成像技术发展简史1 1946年 美国哈佛大学的 E.Purcell 及斯坦福大学的 F.Bloch 领导的两个研究小组各自独立地发现了磁共振现象。 1952年 Purcell 和 Bloch 共同获得诺贝尔物理学奖； ;核磁共振成像技术发展简史2 1966年 瑞士物理化学家Richard Ernst研制出脉冲傅利叶变换核磁共振谱仪(ETNMR)，获得了1991年诺贝尔化学奖。 1971年 美国纽约州立大学的R.Damadian利用磁共振波谱仪对小鼠研究发现，癌变组织的T1，T2弛豫时间比正常组织长。 ;核磁共振成像技术发展简史3 1973年 美国纽约州立大学的Lauterbur利用梯度磁场进行空间定位，获得两个充水试管的第一幅磁共振图像；1974年做出了活鼠的核磁图像。（2003年诺贝尔生物医学奖） 1977年 英国科学家Mansfield又进一步验证和改进了这种方法，并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。（2003年诺贝尔生物医学奖）;MRI发展的重要里程碑;MRI发展的重要里程碑;磁共振成像方法;磁共振成像方法;二维傅里叶变换成像法;二维傅里叶变换成像法;磁共振成像的空间定位;Sinc脉冲与高斯脉冲;层面厚度;磁共振成像的空间定位;相位编码的原理 ;磁共振成像的空间定位;梯度周期与成像时序;磁共振成像的图形重建;磁共振成像的图形重建;磁共振成像的图形重建;MRI应用中常用概念: T1时间;纵向驰豫 自旋-晶格驰豫 T1 驰豫;In specific cases: If M has been tilted into the xy plane, then Mz(0) = 0 and the recovery is simply i.e. the magnetisation