c4核磁共振现象(自编18学时)

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1、一、原子核的自旋角动量原子核的自旋：原子核绕自身轴线的旋转原子核的自旋角动量大小I——核自旋量子数，其值决定于组成原子核的质子数Z和中子数Nh——普朗克常数方向右螺旋ωLI第十章磁共振原理§10－1原子核的磁性偶偶核：Z=N且均为偶数，I=0,LI=0如：如：奇奇核：Z,N均为奇数，I=1,2,…为整数，LI≠0如：奇偶核：Z,N一奇一偶，为半整数,LI≠0磁矩：表示磁体、环形电流等固有性质的一个物理量。如：环形电流或载流线圈，处在磁场中受到的最大磁力矩μ=iS叫环形电流的磁矩。方向：环形电流的法线方向。T=iSB0i——电流强度S——环形电流面积B0——

2、外磁场环形电流的固有性质二、原子核的自旋磁矩核的自旋磁矩：μI=γLILI：自旋角动量γ：磁旋比，决定于核的种类。方向：μI自旋磁量子数2I+1个氢核：LI在磁场中只有两种取向。自旋磁矩的Z分量氢核：μIZ也只有两个分量。自旋角动量的Z分量B三、自旋核能级在外磁场中的劈裂自旋核在外磁场中产生附加能量即gI:核的g因子，决定于核的种类核磁子，常作为磁矩的单位。mI=0,±1,±2…±I,核磁量子数可见，自旋核在外磁场中具有的能量是量子化的，或者说其能量分裂成了（2I+1）个能级。这就叫做核能级的劈裂。裂距A——相邻两能级的能量差gI——同种核为常数μN——核

3、磁子，常数B——外磁场说明：同种核，在一定外磁场中，劈裂后相邻两能级的能量差相同。氢核劈裂为两个能级：B=0E0B≠0能级差一、磁共振条件1、共振：F①共振条件频率条件相位条件②共振现象是系统吸收外界能量的一个过程。2、核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)：自旋核在旋进中吸收外界能量而产生的一种能级跃迁现象。射频脉冲激励电磁场§10－2磁共振现象频率条件：若射频电磁波的能量为两相邻能级能量差当共振吸收射频电磁波的频率：相位条件：射频电磁波的磁矢量必须和核磁矩以相同的速度及方向旋转。即比较，得核旋进频率频率条件旋转磁场二、核磁

4、共振的宏观描述样品自旋核数密度ρ：样品中单位体积内自旋核的数目。1H核，ρ表示样品中质子数密度。磁化强度矢量样品中单位体积内核磁矩的矢量和1、氢核群体的平时状态B0=02、氢核在外加恒定磁场中的状态B0平行反平行低能级高能级M+M=M+－M-宏观磁矩（磁化强度矢量）平衡状态MZ=MMxy=0B0M-xyz影响M大小的因素：ρ大，M大B0大，M大自旋核密度ρ：外磁场B0:环境温度T：T↑,M小射频电磁波对样品的激励射频电磁波：激发样品中的氢核产生MR的交变磁场，脉冲式的作用于样品。当使H：低能级→高能级射频电磁波对样品的激励是吸收能量的过程（共振吸收）。在射

5、频脉冲的作用下，M将偏离Z轴，并以Z为轴作锥形转动，M的顶端划出一个球形螺旋线。xyBrxyzB0M旋转磁场Br的获得：与M绕B0的旋进方向相同，起旋转磁场的作用EBvy’x’z’θ角脉冲：使M偏离主磁场B0为θ角的射频脉冲。90°脉冲θMxyzBr180°脉冲θzyxMBrγ——磁旋比t——射频脉冲作用时间Br——射频磁场（旋转磁场）三、弛豫过程(relaxationprocess)射频脉冲停止作用，受激的氢核释放出吸收的能量，重新回到平衡状态的过程。xyzB0M090°BrM0B0激励MZ=M0Mxy=0平衡状态MZ=0Mxy=M0非平衡状态MZ=M0

6、Mxy=0平衡状态弛豫B0弛豫释放能量弛豫过程中MZ、Mxy的变化规律：t:弛豫过程经历的时间T1、T2：弛豫时间MZ(t)、Mxy(t)：t时刻M在z、xy方向上的分量M0MZtMxyM0t90°脉冲激励后的弛豫又叫狭义弛豫。广义弛豫：任意θ角激励后的弛豫。M0xyzB0θ弛豫M(0)B0激励θB0Br1、纵向弛豫时间T1：M0MZtT163%M0表示弛豫过程中MZ恢复的快慢。通常定义为MZ增加到最大值的63%时所需时间。T1越大，MZ恢复得越慢。影响T1大小的因素：①主磁场：B0↑——T1↑②物质：不同正常组织，同组织不同病理阶段，③环境温度:温度低，

7、粘度高，T1小T1不同弛豫时间常数及其理化、生物特性1、纵向弛豫时间T1：M0MZtT163%M0表示弛豫过程中MZ恢复的快慢。通常定义为MZ增加到最大值的63%时所需时间。T1越大，MZ恢复得越慢。影响T1大小的因素：①主磁场：B0↑——T1↑②物质：不同正常组织，同组织不同病理阶段，③环境温度:温度低，粘度高，T1小T1不同自旋—晶格弛豫弛豫时间常数及其理化、生物特性2、横向弛豫时间T2表示Mxy从最大值衰减到零的变化快慢。定义为：Mxy衰减为37%Mm所需时间。Mm37%MmT2tMxy造成Mxy衰减的原因：①自旋核间的相互作用②主磁场的均匀性通常把

8、存在磁场不均匀性的T2用T2*表示，在均匀磁场中的T2叫组织的横向