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(jì)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(jiǎng)。1946-1972年 NMR的應(yīng)用主要是MRS1973年 MRI實(shí)驗(yàn)1978年 第一臺(tái)頭部MRI1980年 全身MRI1991年 R.R.Ernst 獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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(dòng)量原子核的角動(dòng)量與磁矩角動(dòng)量與磁矩的關(guān)系水分子的磁矩學(xué)習(xí)要求：角動(dòng)量是從動(dòng)力學(xué)描述質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)點(diǎn)系轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。一、原子核的自旋1.角動(dòng)量1.角動(dòng)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(dòng)量為角動(dòng)量大小 ：角動(dòng)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(jiǎng) 自旋（spin）的存在是由于核內(nèi)核子具有固有角動(dòng)量和軌道運(yùn)動(dòng)角動(dòng)量，它們矢量和就是核自旋總角動(dòng)量，習(xí)慣上稱為“原子核自旋”。自旋運(yùn)動(dòng) 自旋角動(dòng)量軌道運(yùn)動(dòng) 軌道角動(dòng)量原子核：核的自旋角動(dòng)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(gè)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?yàn)楹说淖孕?/p>

4、角動(dòng)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(hào)信號(hào)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(hào)強(qiáng)度兩個(gè)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(gè)水分子十個(gè)核外電子兩個(gè)氫核一個(gè)氧核一個(gè)滿殼層五個(gè)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(gè)“裸露”的氫核H2O10個(gè)核外電子:兩個(gè)氫核:一個(gè)氧核:“裸露”的氫核水分子的磁矩為兩個(gè)氫核的