川北医学院：《磁共振物理基础及成像原理》课程教学资源（课件讲稿）第十二章 磁共振成像设备（邹凯）

第十二章磁共振成像设备 y

第十二章 磁共振成像设备

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磁共振物理基础 核的磁性 原子核一 带有电荷的粒子的自旋，感应产 生与自旋旋转轴一致的磁场，由磁矩(4)表 示其大小及方向 具有磁矩的快速 自旋核可以看成 为极小磁棒

 原子核——带有电荷的粒子的自旋，感应产 生与自旋旋转轴一致的磁场，由磁矩(μ)表 示其大小及方向 磁共振物理基础 核的磁性 具有磁矩的快速 自旋核可以看成 为极小磁棒

第0节磁共振的物理基础 原子核的旋进： 非零自旋原子核置于外磁场中， 原子核在绕自身轴线旋转的同时，核磁矩又 以外磁场方向为轴线作旋转运动的现象。 外加静磁场Bo为原子核提供 了一根进动的轴和旋进频率

第0节 磁共振的物理基础 原子核的旋进： 非零自旋原子核置于外磁场中， 原子核在绕自身轴线旋转的同时，核磁矩又 以外磁场方向为轴线作旋转运动的现象。 外加静磁场Bo为原子核提供 了一根进动的轴和旋进频率

能级劈裂 据量子力学，在外加静磁场 Bo中的原子核的磁矩在空间的 ul=Yhv3 从h 4π 取向是量子化的，原子核的能 4π 量也只能是量子化的。能量E 和磁矩N关系式：E=- yh μNBo cosθ 对1H,自旋量子数I=112,这说明 自旋状态只能有两个，一个与B0平 行，一个与B0反平行。相临能级差 为AE=2μNBo

能级劈裂 据量子力学，在外加静磁场 B0中的原子核的磁矩在空间的 取向是量子化的，原子核的能 量也只能是量子化的。能量E 和磁矩μN关系式： E= – μNB0 cosθ 对1H ，自旋量子数 I=1/2 ，这说明 自旋状态只能有两个，一个与B0平 行，一个与B0反平行。相临能级差 为⊿E=2 μNB0

射频脉冲 B1为动磁场（射 频电磁场) 射频脉冲 作用：使旋进中 的原子核发生共 振跃迁 A pulse of B oscillating magnetic field at Larmor frequency B1场的强度和作用 的持续时间决定磁化 M 强度矢量M偏离Z轴 (或Bo方向)的角 度0=yB1T

射频脉冲 B1为动磁场（射 频电磁场） 作用：使旋进中 的原子核发生共 振跃迁 B1 场的强度和作用 的持续时间决定磁化 强度矢量M偏离Z轴 （或 B0方向）的角 度 1

>射频脉冲激励原子核后 磁化矢量M在XY平面中 将产生分量My, 当射频 脉冲关闭后，由于核自 uopeznaubeW 旋之间以及核自旋和晶 格之间进行能量交换产 Time Z 生纵向驰豫和横向驰豫 使得核自旋从外加射频 脉冲中吸收能量又释放 出来 Time

射频脉冲激励原子核后， 磁化矢量M在XY平面中 将产生分量Mxy。当射频 脉冲关闭后，由于核自 旋之间以及核自旋和晶 格之间进行能量交换产 生纵向驰豫和横向驰豫， 使得核自旋从外加射频 脉冲中吸收能量又释放 出来

磁共振物理基础 核的磁性 Bo 核的磁矩按照布郎运动原理随机取向 静止磁场内，这些磁偶极子倾向于与使用的 磁场顺向平行或逆向平行取向排列 ■ 取向与量子力学能量状态相一致，能级的实 际数目由自旋量子数)决定的 ▣自旋量子数取值士n/2(n=0,1,2,..) ▣=0，表明核没有磁矩

 核的磁矩按照布郎运动原理随机取向  静止磁场内，这些磁偶极子倾向于与使用的 磁场顺向平行或逆向平行取向排列  取向与量子力学能量状态相一致，能级的实 际数目由自旋量子数Ｉ决定的  自旋量子数取值±n/2（n=0，1，2，…）  n=0，表明核没有磁矩 核的磁性 磁共振物理基础

磁共振物理基础 核的磁性 M Bo 磁矩与外磁场(B。)方向不完 全一致 在外加磁场中，核自旋矢量 经历转矩作用，又称作耦合， 引起自旋以一定频率围绕外 磁场轴旋转。类似地球引力 场内的一个旋转陀螺运动， 称为拉莫尔进动 o=YB

 磁矩与外磁场(Bo )方向不完 全一致  在外加磁场中，核自旋矢量 经历转矩作用，又称作耦合, 引起自旋以一定频率围绕外 磁场轴旋转。类似地球引力 场内的一个旋转陀螺运动， 称为拉莫尔进动 核的磁性 ω=γBo 磁共振物理基础

磁共振物理基础 磁共振和净磁化的矢量描述 单个磁矩矢量和构成净宏观磁矩 M 没有外磁场时，热能产生随机运动，单 个进动磁矩随机取向宏观磁矩为零 Bo 外加磁场时，质子倾向与磁场方向排列 一 致、但自旋量子数确定散离方向 室温下，这些取向之间能量差相对小于 热能，取其两个方向中任一个排列可能 性几乎相同 低能级方向排列较高能级方向略占优势， 产生沿外磁场方向排列的净磁化 每个进动核相对进动运动的相位随机取向 的，无可测量到的横向磁化成分

 单个磁矩矢量和构成净宏观磁矩  没有外磁场时，热能产生随机运动，单 个进动磁矩随机取向宏观磁矩为零  外加磁场时，质子倾向与磁场方向排列 一致、但自旋量子数确定散离方向  室温下，这些取向之间能量差相对小于 热能，取其两个方向中任一个排列可能 性几乎相同  低能级方向排列较高能级方向略占优势， 产生沿外磁场方向排列的净磁化  每个进动核相对进动运动的相位随机取向 的，无可测量到的横向磁化成分 磁共振和净磁化的矢量描述 磁共振物理基础