磁共振基本原理-原子核--课件

Part 1原子核结构1ppt课件目的.为什么在为什么在MR成像时使用氢原子核成像时使用氢原子核.如何计算磁场强度总和如何计算磁场强度总和原子核结构原子核结构2ppt课件氢原子氢原子+-NUCLEUSELECTRONPROTONK SHELL人体中人体中的物质的物质是氢原子核是氢原子核3ppt课件MR MR 活性活性亚原子粒子的三个特点：charge，mass，spin当有成对的中子和质子存在时，他们的自旋效果就会相互抵消。具有奇数质子和中子的原子核会有剩余自旋的。这个剩余的自旋值就会产生一个或强或弱的磁矢量。具有较强的磁矢量的原子核容易受外加磁场的影响，这种原子核我们称之为 MR Active.4ppt课件原子核结构原子核结构磁场强度具有总合效应磁场强度具有总合效应 =000为什么利用为什么利用 H1成像成像?SH1具有具有MR活性活性(在所有的在所有的可以进行可以进行MR成像的原子核成像的原子核中，中，H1具有最大的磁化矢具有最大的磁化矢量量)SH1 在人体内广泛存在在人体内广泛存在1.2.5ppt课件S同时具有大小和方向的量称为矢量同时具有大小和方向的量称为矢量S磁场强度正是具有大小和方向的量磁场强度正是具有大小和方向的量S具有大小和方向的矢量可以分解为两个相互正交的向量具有大小和方向的矢量可以分解为两个相互正交的向量不同大小相同方向相同大小相反方向矢量矢量VectorsVectors磁场强度的分解6ppt课件矢量矢量VectorsVectors 磁场强度具有总合效应磁场强度具有总合效应S当指向一个方向的磁矢量（假设指向北极当指向一个方向的磁矢量（假设指向北极）vector较多时，总的磁场强度就会增加较多时，总的磁场强度就会增加S当磁矢量的方向同时有指向南极和北极时，总当磁矢量的方向同时有指向南极和北极时，总的磁场强度就会减弱的磁场强度就会减弱7ppt课件净磁场矢量净磁场矢量Net magnetic vectorNet magnetic vector对一个给定的采样来说，所有磁矢量的总合用对一个给定的采样来说，所有磁矢量的总合用MZ来表示来表示M z8ppt课件Part 2排列与运动9ppt课件目的描述磁场对人体的作用描述磁场对人体的作用确定为什么不同的磁场强度有不同的脉冲序列确定为什么不同的磁场强度有不同的脉冲序列排列与运动排列与运动Alignment and precessionAlignment and precession10ppt课件专业术语 VocabularyS SB B0 0:代表主磁场的强度代表主磁场的强度代表主磁场的强度代表主磁场的强度。S SHertz:Hertz:是频率的国际标准单位，表示为每秒钟是频率的国际标准单位，表示为每秒钟是频率的国际标准单位，表示为每秒钟是频率的国际标准单位，表示为每秒钟旋转的次数旋转的次数旋转的次数旋转的次数。S S(1 hertz=1(1 hertz=1 次次次次/秒秒秒秒)S SPhase:Phase:指一个完整的循环周期中的特定时间点。指一个完整的循环周期中的特定时间点。指一个完整的循环周期中的特定时间点。指一个完整的循环周期中的特定时间点。11ppt课件自由旋转的方向自由旋转的方向Random spin orientationRandom spin orientation任意方向排列，总的磁矢量为零任意方向排列，总的磁矢量为零12ppt课件自由旋转的方向自由旋转的方向Random spin orientationRandom spin orientationS S单个质子的旋转模式单个质子的旋转模式单个质子的旋转模式单个质子的旋转模式S S磁化矢量的形成磁化矢量的形成磁化矢量的形成磁化矢量的形成S S受外加磁场的作用，磁矢量的方受外加磁场的作用，磁矢量的方受外加磁场的作用，磁矢量的方受外加磁场的作用，磁矢量的方向发生改变向发生改变向发生改变向发生改变S S质子的运动状态已发生改变质子的运动状态已发生改变质子的运动状态已发生改变质子的运动状态已发生改变-进进进进动动动动质子以自身的轴心为中心转动质子以自身的轴心为中心转动质子以自身的轴心为中心转动质子以自身的轴心为中心转动质子以外加磁场的方向为中心旋转质子以外加磁场的方向为中心旋转质子以外加磁场的方向为中心旋转质子以外加磁场的方向为中心旋转13ppt课件 在在B0内的进动内的进动 Spins in BSpins in B0 0 field field B0低能级状态低能级状态NS高能级状态高能级状态NS14ppt课件 在在B0内的进动内的进动 Spins in BSpins in B0 0 field field B06 in low E state3 in high E state15ppt课件在高在高B0内的进动内的进动 Spins in higher B0 fieldSpins in higher B0 field B07 excess contribute to our signal16ppt课件B0=主磁场强度Main Magnetic FieldMain Magnetic Field剩余矢量总合剩余矢量总合剩余矢量总合剩余矢量总合和磁场强度和磁场强度和磁场强度和磁场强度1.5T1.0T.5T.2T磁体洞磁体洞Magnet BoreB0主磁场强度越大，就会有更多的氢质子主磁场强度越大，就会有更多的氢质子主磁场强度越大，就会有更多的氢质子主磁场强度越大，就会有更多的氢质子的进动方向与主磁场方向一致。剩余磁的进动方向与主磁场方向一致。剩余磁的进动方向与主磁场方向一致。剩余磁的进动方向与主磁场方向一致。剩余磁矢量就会越大，产生的信号强度就会越矢量就会越大，产生的信号强度就会越矢量就会越大，产生的信号强度就会越矢量就会越大，产生的信号强度就会越大大大大17ppt课件净磁化矢量净磁化矢量Net MagnetizationNet Magnetization 当净矢量方向与B0方向一致时，我们将这时的磁 化 矢 量 称 之 为Mz.当净矢量的方向移到与当净矢量的方向移到与B0方向垂直的平面时，我们方向垂直的平面时，我们将这时的磁化矢量称之为将这时的磁化矢量称之为Mxy.18ppt课件进动频率进动频率Precessional FrequencyPrecessional Frequency由主磁场引起的氢质子的自旋或摆动由主磁场引起的氢质子的自旋或摆动。氢质子的自旋或摆动以静磁场为轴心旋转氢质子的自旋或摆动以静磁场为轴心旋转。.主磁场引起的旋转主磁场引起的旋转Magnetic Field B0进动：磁化矢量进动：磁化矢量Precessing:Magnetic Momentum19ppt课件gGE Medical SystemsTraining in Partnership 低磁场低磁场 B0与主磁场的变化成正比高磁场高磁场 B0进动频率进动频率PrecessionalPrecessional Frequency Frequency20ppt课件Larmor Larmor 公式公式Larmor EquationLarmor Equation进动频率Precessional Frequency氢质子旋磁比氢质子旋磁比HYDROGEN (42.6mHz)磁场强度Magnet Field Strengtho o21ppt课件进动频率进动频率Precessional Freq.Precessional Freq.同位素Isotope 0.2 0.5 1.0 1.51H1H13C13C19F19F31P31P42.68.521.342.663.9mHzg g10.7140.0417.2416.160.125.95.3520.038.6210.7340.117.262.148.015.0522ppt课件B0S低能级状态的质子低能级状态的质子S进动的频率进动的频率 Larmor 公式公式mHzmHz 排列与进动排列与进动Alignment and PrecessionAlignment and Precession3.4.23ppt课件1.Larmors equation _2.Precessional frequency _3.Net magnetization vector _4.MR Active Nuclei _5.Magnetogyric ratio _6.Magnetogyric ratio for H1 _7.Elements of an atom _8.Vector _9.Mz _10.Mxy _11.Hertz _12.Phase _13.Frequency _14.Magnetic moment _ Progress Check 24ppt课件场景 1您所在科室的放射科医师刚刚参加了一个研讨会归来，学习到了很多新您所在科室的放射科医师刚刚参加了一个研讨会归来，学习到了很多新知识。知识。现在想尝试一个新的扫描垂体的脉冲序列现在想尝试一个新的扫描垂体的脉冲序列。但是您的设备是但是您的设备是1.51.5T T，这位医生拿回的参数是这位医生拿回的参数是0.5T0.5T的。的。请问这些参数是否可以在您的设备上使用，请解释场景 2 您的您的MRMR系统是系统是0.5T0.5T，您所在科室来了一位新医生，他拿来一套您所在科室来了一位新医生，他拿来一套1.51.5T T系统系统的扫描参数，这是他以前常用的参数。的扫描参数，这是他以前常用的参数。请问他的参数可以使用吗？请解释Progress Check 25ppt课件Part 3:共振26ppt课件共振共振ResonanceResonance描述当发射射频脉冲时原子核和净磁矢量的变描述当发射射频脉冲时原子核和净磁矢量的变化化描述当翻转角变化时横向磁化矢量的变化描述当翻转角变化时横向磁化矢量的变化预算翻转角变化时信噪比的变化预算翻转角变化时信噪比的变化目的目的27ppt课件S SB B1 1:与外加磁场方向垂直的的另一个磁场与外加磁场方向垂直的的另一个磁场与外加磁场方向垂直的的另一个磁场与外加磁场方向垂直的的另一个磁场S SRFRF：在在在在MRMR中，这个磁场是由一个特定频率的中，这个磁场是由一个特定频率的中，这个磁场是由一个特定频率的中，这个磁场是由一个特定频率的电磁波产生的电磁波产生的电磁波产生的电磁波产生的射频脉冲射频脉冲射频脉冲射频脉冲术语Vocabulary28ppt课件射频脉冲射频脉冲Radio FrequencyRadio Frequency频率频率频率频率=单位时间内震动的波峰或循环的次数单位时间内震动的波峰或循环的次数单位时间内震动的波峰或循环的次数单位时间内震动的波峰或循环的次数振幅Amplitude波长Wavelength29ppt课件在进行共振现象之前，必须考虑两个情况在进行共振现象之前，必须考虑两个情况在进行共振现象之前，必须考虑两个情况在进行共振现象之前，必须考虑两个情况：1.1.射频脉冲必须与主磁场方向垂直射频脉冲必须与主磁场方向垂直射频脉冲必须与主磁场方向垂直射频脉冲必须与主磁场方向垂直2.2.射频脉冲的频率必须与原子核进动的频率一致射频脉冲的频率必须与原子核进动的频率一致射频脉冲的频率必须与原子核进动的频率一致射频脉冲的频率必须与原子核进动的频率一致()B0射频脉冲射频脉冲Radio FrequencyRadio Frequency30ppt课件磁共振磁共振Magnetic ResonanceMagnetic Resonance如果声源音叉的频率与静止音叉的震动频率一致，就会发生共振G声源声源CDEFGABGCDEFGAB31ppt课件磁共振磁共振Magnetic ResonanceMagnetic Resonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振32ppt课件磁共振磁共振Magnetic ResonanceMagnetic Resonance氢核进动发生共振表现为氢原子核吸收射频脉冲的能量，由低能级状态跃迁到高能级状态33ppt课件磁共振磁共振Magnetic ResonanceMagnetic Resonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振90o射频脉冲 34ppt课件磁共振磁共振Magnetic ResonanceMagnetic Resonance如果射频脉冲的频率与原子核的进动频率一致，就会发生共振180o射频脉冲180o射频脉冲35ppt课件1.1.射频脉冲的发射与主磁场射频脉冲的发射与主磁场射频脉冲的发射与主磁场射频脉冲的发射与主磁场B B0 0 .2.2.决定决定决定决定RFRF频率的公式是什么？频率的公式是什么？频率的公式是什么？频率的公式是什么？3.3.请描述当发射请描述当发射请描述当发射请描述当发射RFRF与质子的进动频率一致时，净磁化矢量会发生什与质子的进动频率一致时，净磁化矢量会发生什与质子的进动频率一致时，净磁化矢量会发生什与质子的进动频率一致时，净磁化矢量会发生什么情况？么情况？么情况？么情况？4.4.请描述当请描述当请描述当请描述当RFRF与质子的进动频率一致时，原子核会发生什么情况？与质子的进动频率一致时，原子核会发生什么情况？与质子的进动频率一致时，原子核会发生什么情况？与质子的进动频率一致时，原子核会发生什么情况？Progress Check 39ppt课件RF=precessional frequency 原子核的能量状态就会从低能级跃迁到高能级散相位变成相位一致RF低SNR高SNR当翻转角变化时5.6.共振共振ResonanceResonance40ppt课件Part 4:MR信号的产生41ppt课件MRMR信号的产生信号的产生MR Signal GenerationMR Signal Generation描述当射频脉冲发射时原子核和净磁化矢量描述当射频脉冲发射时原子核和净磁化矢量描述当射频脉冲发射时原子核和净磁化矢量描述当射频脉冲发射时原子核和净磁化矢量的变化的变化的变化的变化目的目的42ppt课件S SFID:FID:是自由感应衰减的缩写（是自由感应衰减的缩写（是自由感应衰减的缩写（是自由感应衰减的缩写（Free Induction DecayFree Induction Decay）它它它它实际上就是实际上就是实际上就是实际上就是RFRF发射终止后接收线圈诱发发的发射终止后接收线圈诱发发的发射终止后接收线圈诱发发的发射终止后接收线圈诱发发的MR MR 信信信信号号号号S S自由进动：没有自由进动：没有自由进动：没有自由进动：没有RFRF影响的的状态影响的的状态影响的的状态影响的的状态术语Vocabulary43ppt课件自由进动自由进动Free PrecessionFree Precession 当射频脉冲发射结束后当射频脉冲发射结束后，会发生会发生：1.原子核释放能量，从高能级迁到低能级原子核释放能量，从高能级迁到低能级2.磁矢量回到纵向平面磁矢量回到纵向平面发射结束44ppt课件1 1当射频脉冲终止后，原子核会发生哪些改变当射频脉冲终止后，原子核会发生哪些改变当射频脉冲终止后，原子核会发生哪些改变当射频脉冲终止后，原子核会发生哪些改变?2.2.当射频脉冲终止后，磁矢量会发生哪些改变当射频脉冲终止后，磁矢量会发生哪些改变当射频脉冲终止后，磁矢量会发生哪些改变当射频脉冲终止后，磁矢量会发生哪些改变?3.3.射频脉冲在哪个平面上接收信号？射频脉冲在哪个平面上接收信号？射频脉冲在哪个平面上接收信号？射频脉冲在哪个平面上接收信号？4.4.当磁矢量指向纵向时，您所能接收到的信号有多大？当磁矢量指向纵向时，您所能接收到的信号有多大？当磁矢量指向纵向时，您所能接收到的信号有多大？当磁矢量指向纵向时，您所能接收到的信号有多大？Progress Check45ppt课件Part5:MR成像47ppt课件MRMR成像成像MR MR ImagingImaging了解梯度磁场的作用了解梯度磁场的作用了解梯度磁场的作用了解梯度磁场的作用扫描矩阵与成像时间的关系扫描矩阵与成像时间的关系扫描矩阵与成像时间的关系扫描矩阵与成像时间的关系了解了解了解了解K K空间的基本知识空间的基本知识空间的基本知识空间的基本知识目的目的48ppt课件S S梯度磁场梯度磁场梯度磁场梯度磁场:是由一组带电的线圈产生的磁场，该磁是由一组带电的线圈产生的磁场，该磁是由一组带电的线圈产生的磁场，该磁是由一组带电的线圈产生的磁场，该磁场的强度在某一方向上呈步进式变化。它是场的强度在某一方向上呈步进式变化。它是场的强度在某一方向上呈步进式变化。它是场的强度在某一方向上呈步进式变化。它是MRMR成像成像成像成像的基础，分为层面选择梯度场，相位选择梯度场，的基础，分为层面选择梯度场，相位选择梯度场，的基础，分为层面选择梯度场，相位选择梯度场，的基础，分为层面选择梯度场，相位选择梯度场，频率选择梯度场频率选择梯度场频率选择梯度场频率选择梯度场S S象素：象素：象素：象素：S SK K空间：空间：空间：空间：术语Vocabulary49ppt课件0-113-3-层面选择梯度层面选择梯度0-11 3 5-3-5-S S层面选择梯度决定扫描的层厚层面选择梯度决定扫描的层厚层面选择梯度决定扫描的层厚层面选择梯度决定扫描的层厚B050ppt课件相位、频率选择梯度相位、频率选择梯度S S频率选择梯度决定象素大小频率选择梯度决定象素大小频率选择梯度决定象素大小频率选择梯度决定象素大小S S相位选择梯度决定扫描时间相位选择梯度决定扫描时间相位选择梯度决定扫描时间相位选择梯度决定扫描时间 高频低频频率编码梯度 高频低频相位编码梯度高频低频层面编码梯度51ppt课件K K空间空间52ppt课件K K空间空间53ppt课件K K空间空间54ppt课件K K空间空间55ppt课件假设您扫描的范围假设您扫描的范围/视野是视野是2424cmcm，请问层厚、视野、和层面选择梯度的请问层厚、视野、和层面选择梯度的关系关系假设您扫描矩阵是假设您扫描矩阵是320*256320*256，请问您扫描的象素大小，请问您扫描的象素大小请问扫描矩阵为什么不用请问扫描矩阵为什么不用320*320320*320K K空间部分信号采集有哪几种方式空间部分信号采集有哪几种方式Progress Check 56ppt课件