医学课件核磁共振

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1、NuclearMagneticResonanceCT(核磁共振CT)概述1924年，泡利（W·Pauli）在研究某些光谱的精细结构时，提出了原子核具有自旋角动量和磁矩。当时由于受光学仪器分辨本领的限制，妨碍了对核磁矩的精确测量。1946年，珀塞尔（Ｅ·Ｍ·Purcell）和布洛赫（F·Bloch）分别应用共振吸收法和核感应法实现了核磁共振，从而大大地提高了核磁矩的测量精度。因而珀塞尔和布洛赫获得了1952年度的诺贝尔物理学奖。核磁共振已在众多的领域中有了十分广泛的应用。早期，核磁共振主要是用于对和结构和性质的研究，如测量和磁矩、电

2、四极矩及核自旋等，后来则广泛用于分子（如有机分子、生物大分子等）组成和结构的分析、生物组织与活体组织的分析、病理分析、医疗诊断、产品无损检测等方面，并可用来观测一些动态过程（如化学反应、生化过程等）的变化。从技术手段上来说，核磁共振的应用主要由两方面，即核磁共振波谱的应用以及近年发展起来的核磁共振成象(MRI)的应用.而这里的NMR-CT采用的既是MRI(MagneticResonanceImaging)技术。12位因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖科学家1944年I.Rabi1952年F.Block1952年E.M.Purce

3、ll1955年W.E.Lamb1955年P.Kusch1964年C.H.Townes1966年A.Kastler1977年J.H.VanVleck1981年N.Bloembergen1983年H.Taube1989年N.F.Ramsey1991年R.R.Ernst核磁共振原理半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级将分裂，既塞曼效应。在外磁场B0中塞曼分裂图：共振条件：=0=0实现核磁共振的两种方法a．扫场法:改变0b．扫频法:改变如图所示。永久磁铁产生均匀的稳恒磁场B0，磁场强度可

4、以调节。磁极上装有调制线圈，提供一个弱的调制磁场BM，进行扫场，其扫场大小可以调节。核磁共振探头提供射频场，且频率可调。(1)磁场B0固定，让射频场B1的频率连续变化通过共振区域，当满足=0=0时，出现共振吸收现象，叫做扫频法；(2)把射频场B1频率固定，而让磁场Ｂ。连续变化通过共振区域，实现共振吸收。称为扫场法。检测共振信号的方法吸收法感应法平衡法优点是比较简单，样品不易饱和，缺点是振荡频率的稳定性较差，噪音电平较高。一般只用于宽谱的波谱仪与测场仪优点是工作稳定度高，噪音低，但漏电流相位不易调整。常用在商业波谱仪优点是频

5、率稳定好，噪音低，缺点是频率调谐范围不够宽。常用于灵敏度和分辨力高的波谱仪核磁共振的一些实际的应用分子结构的测定化学位移各向异性的研究金属离子同位素的应用动力学核磁研究质子密度成像T1T2成像化学位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有机化合物的结构解析表面化学有机化合物中异构体的区分和确定大分子化学结构的分析生物膜和脂质的多形性研究脂质双分子层的脂质分子动态结构生物膜蛋白质——脂质的互相作用压力作用下血红蛋白质结构的变化生物体中水的研究生命组织研究中的应用生物化学中的应用在表面活性剂方面的研究原油的定性鉴定和结构

6、分析沥青化学结构分析涂料分析农药鉴定食品分析药品鉴定下面主要介绍一下NMR-CT核磁共振CT(computedtomography)是获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是切片扫描方式。核磁共振CT手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来。核磁共振CT与X光CTCT是计算机化层分析技术的简称(平时一般谈到CT指的都是X光CT)核磁共振层析

7、成像比目前应用的X射线层析成像(又称X射线CT)具有更多的优点。例如，X射线层析成像得到的是成像物的密度分布图像，而核磁共振层析成像却是成像物的原子核密度的分布图像。目前虽然还仅限于氢原子核的密度分布图像，但氢元素是构成人体和生物体的主要化学元素。因此，从核磁共振层析成像得到的氢元素分布图像，要比从X射线密度分布图像得到人体和生物体内的更多信息。这是核磁共振机的原理图注意，这里不同于上面的实验，我们所外加的是一个梯度场!均匀的外加磁场B0内所有同类核的共振频率都相同，无法区分它们的空间位置，为此必须在均匀外磁场上叠加一个空间线性梯

8、度场B(x,y,z)，其方向与均匀场B0的方向一致，大小数值是空间坐标的线性函数，这样就可以实现不同位置共振信号的空间编码。傅立叶(Fourier)变换时域信号F变换频域信号频域谱S（t1,t2,…）S(1,2,…)人体处于静磁场中，施加射频波