核磁共振
教你看懂核磁共振
汇报人:2023-11-26CATALOGUE 目录•核磁共振基本原理•核磁共振检查流程•核磁共振图像分析•核磁共振与健康管理•核磁共振的未来发展趋势01核磁共振基本原理核磁共振(NMR)是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段,相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
核磁共振是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振简介原子核可以通过互相旋转来减小彼此的磁场。
如果外磁场与原子核的磁场不处于完全的平行,那么外磁场将会使原子核的磁场发生旋转。
原子核磁场的旋转会使得原子核处于一个更稳定的能级上。
如果外磁场足够强,那么原子核将会被推到一个更稳定的能级上。
01020304核磁共振的物理学原理核磁共振成像技术可以用于检查肌肉、骨骼、神经系统、心血管系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统等方面的疾病。
此外,核磁共振成像技术还可以用于医学研究、生物医学工程、医学教育等领域。
核磁共振成像是一种非侵入性诊断技术,广泛应用于全身各个系统的成像诊断。
核磁共振的应用范围02核磁共振检查流程选择合适的医院和科室患者需要根据自己的病情和需要进行的检查类型,选择合适的医院和科室进行核磁共振检查。
预约核磁共振检查时间患者需要按照医院的规定进行预约,并确定好检查时间和地点。
确认是否需要核磁共振检查在预约核磁共振检查前,医生通常会根据患者的病情和需要进行的检查类型来决定是否需要进行核磁共振检查。
03告知医生病史和药物使用情况在进行核磁共振检查前,患者需要告知医生自己的病史和药物使用情况。
01去除金属饰品在进行核磁共振检查前,患者需要去除身上所有的金属饰品,包括手表、手机、磁卡等。
02穿着舒适的衣物患者需要穿着舒适、宽松的衣物,以便于进行核磁共振检查。
患者需要在医生的指导下进入核磁共振室。
核磁共振是什么-核磁共振的基本原理
核磁共振是什么-核磁共振的基本原理核磁共振是什么-核磁共振的基本原理大家知道什么是核磁共振吗?以下是PINCAI小编整理的关于核磁共振的相关内容,欢迎阅读和参考!核磁共振是什么_核磁共振的基本原理核磁共振是什么核磁共振是磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段,相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
核磁共振应用:核磁共振成像(MRI)检查已经成为一种常见的影像检查方式,核磁共振成像作为一种新型的影像检查技术,不会对人体健康有影响,但六类人群不适宜进行核磁共振检查:即使安装心脏起搏器的人、有或疑有眼球内金属异物的人、动脉瘤银夹结扎术的人、体内金属异物存留或金属假体的人、有生命危险的危重病人、幽闭恐惧症患者等。
不能把监护仪器、抢救器材等带进核磁共振检查室。
另外,怀孕不到3个月的孕妇,最好也不要做核磁共振检查。
核磁共振的基本原理原子核的自旋核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。
不同的原子核,自旋运动的情况不同,它们可以用核的自旋量子数I来表示。
自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系,大致分为三种情况,如下表。
分类质量数原子序数自旋量子数INMR信号I偶数偶数无II偶数奇数1,2,3,…(I为整数)有III奇数奇数或偶数0.5,1.5,2.5,…(I为半整数)有I值为零的原子核可以看做是一种非自旋的`球体,I为1/2的原子核可以看做是一种电荷分布均匀的自旋球体,1H,13C,15N,19F,31P的I均为1/2,它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。
I大于1/2的原子核可以看做是一种电荷分布不均匀的自旋椭球体。
[2] 核磁共振现象原子核是带正电荷的粒子,不能自旋的核没有磁矩,能自旋的核有循环的电流,会产生磁场,形成磁矩(μ)。
μ=γP式中,P是角动量矩,γ是磁旋比,它是自旋核的磁矩和角动量矩之间的比值,因此是各种核的特征常数。
核磁共振兼容
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种基于原子核的物理现象的分析技术。
它利用原子核在外加磁场和射频脉冲作用下的共振吸收特性,来研究物质的结构、组成和动力学等信息。
核磁共振技术在医学、化学、生物学等领域有广泛的应用。
在医学中,核磁共振成像(MRI)可以用于检测人体内部的结构和功能,如脑部、关节、脊柱等。
在化学和生物学中,核磁共振可以用于分析化合物的结构和动力学,研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和相互作用。
核磁共振兼容(NMR compatibility)是指在核磁共振实验中使用的样品容器、实验装置和相关设备对核磁共振信号的影响较小,不会干扰实验结果。
为了保证核磁共振实验的准确性和可靠性,需要使用与核磁共振兼容的材料和设备。
核磁共振兼容的要求包括以下几个方面:
1. 低磁性:核磁共振实验需要在强磁场中进行,因此使用的材料不能具有较高的磁性,否则会干扰实验信号。
2. 低电导率:核磁共振实验中使用的材料应具有较低的电导率,以避免感应电流的产生,影响实验结果。
3. 低热导率:核磁共振实验中需要对样品进行加热或冷却,
使用的材料应具有较低的热导率,以避免热量的传导损失。
4. 低吸收:核磁共振实验中使用的材料应具有较低的吸收性,以避免对射频信号的吸收和衰减。
5. 无毒性:核磁共振实验中使用的材料应无毒,以避免对样品和实验人员的危害。
常见的核磁共振兼容材料包括玻璃、塑料、陶瓷等。
此外,还有一些特殊设计的核磁共振兼容样品容器和实验装置,如核磁共振管、探头等,可以提供更好的兼容性和信号质量。
核磁共振
纵坐标: 吸收强度
1.化学位移:
吸收峰所在的相对不同位置. 在照射频率确定时,都是H核,所以吸收峰的位置 应该是相同的,而实际不是这样. (1).化学位移的由来 —— 屏蔽效应 化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
h h E B0 h0 2
H核在分子中是被价电子所包围的。因此,在外加 磁场的同时,还有核外电子绕核旋转产生感应磁场H’。 如果感应磁场与外加磁场方向相反,则H核的实际感受 到的磁场强度为:
(3).影响化学位移(电子云密度)的因素:
a.电负性: 元素的电负性↑,通过诱导效应,使H核的核外电子
云密度↓,屏蔽效应↓,共振信号→低场。例如:
高 场
低 场 高 场
Hb
β
Ha
α
Ha
低 O Ha
场
C
C
I
Ha
C
屏蔽效应:
Hb
Hb
屏蔽效应: Hb
b磁各向异性效应: A.双键碳上的质子
双键碳上的质子位于π 键环流电子产生的感生磁场与 外加磁场方向一致的区域(称为去屏蔽区),去屏蔽效应 的结果,使双键碳上的质子的共振信号移向稍低的磁场区
CH2CH2O b c a
O C CH3 d
(与羰基相连 的甲基氢)
(与氧原子相连 的亚甲基氢)
例5:
Cl Cl Cl
OCH3
的NMR?
与氧原子相 连的甲基氢 苯氢
O
例6:芳香酮C8H7ClO的NMR谱。
C CH3
Cl
(连在羰基上)
3.习题
a.分子式为C3H60的核磁共振谱如下,试确定其结构。
作业:224页
8. (2),(3)
(7),(8) 10.
教你看懂核磁共振
核磁共振在医学上的应用
疾病诊断
核磁共振成像技术可用于诊断多种疾病,如脑部疾病、癌症、心脏病等,其精度 和分辨率高,对软组织成像效果好。
医学研究
核磁共振波谱技术可以用于研究生物分子的结构和功能,有助于医学基础研究的 深入进行。
核磁共振在化学上的应用
结构分析
核磁共振可以提供分子中氢原子和碳原子的分布和数量信息 ,帮助确定分子的结构。
产提供重要指导。
核磁共振的挑战和机遇
挑战
核磁共振技术存在磁场屏蔽、信号弱、数据处理复杂等问题,需要进一步改进技 术和算法,提高检测和成像质量。
机遇
随着科技的不断进步,核磁共振技术将在更多领域得到应用,同时其也将与其他 技术相结合,形成更为强大的综合能力和应用前景。
THANKS
感谢观看
检查前需要将身体上 的金属物品、磁性物 品等拿掉,以免干扰 检查结果。
检查过程中需要保持 静止状态,避免影响 图像质量。
检查后需要将身上的 金属物品、磁性物品 等立即去除,以免误 伤身体。
检查后需要保持休息 状态,避免剧烈运动 引起身体不适。
核磁共振的误区和谣言
核磁共振检查对人体有害
实际上,核磁共振检查是一种无放射线、无辐射的检查方法,对人体没有明显危害。
核磁共振的优缺点
• 优点 • 分辨率高:可以区分不同的原子核,从而得到物质分子的结构信息。 • 无损伤检测:对样品无损伤,可用于研究生物大分子和生物医学成像。 • 信息丰富:可以获得分子内各原子的空间位置、距离、角度等信息,从而深入了解分子结构和化学反应过
程。 • 缺点 • 需要使用大型磁场和射频脉冲,设备成本较高。 • 对样品的要求较高,某些样品可能无法进行核磁共振检测。 • 对于固体样品,需要使用液体或溶液态样品进行检测,对于某些分子结构较大的样品,需要使用低温或超
核磁共振是什么原理
核磁共振是什么原理
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种基于原子核的物理现象的技术。
核磁共振原理依据的是自旋-磁矩相互作用。
在核磁共振中,由于原子核带有自旋,犹如一个微小的磁体。
当原子核放置在外磁场中时,它们的自旋将沿着外磁场的方向进行定向(即朝向上或朝向下)。
此时,原子核的自旋状态是一个处于定向状态的动态平衡。
当外加一个垂直于外磁场方向的射频脉冲时,这个平衡状态将被打破。
射频脉冲的频率与原子核的共振频率相匹配,使得原子核的自旋状态发生变化。
这个变化会引发一个强烈的“回弹”信号,称为自由感应衰减信号。
通过检测和分析这个自由感应衰减信号,可以获得关于原子核的信息。
原子核的不同特性(如质子、氢同位素等)产生不同的共振频率和信号强度,从而提供物质的结构、组成和动力学等信息。
核磁共振技术在医学、生物化学、有机化学等领域中具有广泛的应用。
例如,在医学中,核磁共振成像(MRI)可以用于检测人体组织的内部结构,并帮助医生进行诊断和治疗。
在化学领域,核磁共振谱可用于确定化合物的结构和组成,帮助化学家研究分子的性质和反应机制。
磁共振介绍
一、简介磁共振扫描仪(MRI)是利用磁振造影的原理,将人体置于强大均匀的静磁场中,透过特定的无线电波脉冲来改变区域磁场,借此激发人体组织内的氢原子核产生共振现象,而发生磁矩变化讯号。
因为身体中有不同的组织及成份,性质也各异,所以会产生大小不同的讯号,再经由计算机运算及变换为影像,将人体的剖面组织构造及病灶呈现为各种切面的断层影像。
MRI的成像原理不同于X线检查及核医学检查,不依靠射线穿透人体成像,因而避免了射线辐射对人体的损害,属于无创性检查。
MRI的软组织分辨力高于CT,可以很好地区分脑的灰、白质,前列腺的外周带与中央带,子宫的内膜层与肌层等,并可使关节软骨、肌肉、韧带、椎间盘、半月板等直接显影。
MRI具有任意方位断层的能力,可在患者体位不变的情况下行横断位、矢状位、冠状位及任意角度断层扫描,无观察死角,显示病变全面、立体,可为诊断提供更多的信息。
MRI无需造影剂就可使心血管系统清楚显影,可与DSA(数字减影血管造影)媲美。
免除了患者在插管和静脉注射造影剂时所承担的痛苦和危险。
MRI无骨性伪影,对于脑后颅窝的病变,CT常因有骨性伪影干扰而影响观察,MRI则无此忧虑,图像质量和对病变的诊断显着优于CT。
基于MRI的上述优点,MRI特别适合于中枢神经系统、心血管系统、关节软组织、盆腔脏器等病变的检查,对于头颈部、纵隔、腹腔实性脏器的检查也很优越。
磁共振成像MRI的优点:1、软组织分辨率高,明显优于CT。
2、成像参数多,图像变化多,提供信息量大。
3、可以多轴面直接成像,病变定位准确。
4、磁共振频谱(MRS)还可以反映组织的生化改变,弥散成像(Diffision)可反映水分子布郎运动。
5、磁共振血管成像(MRA)可不用造影剂直接显示血管的影像,磁共振水成像(MRCP、MRU、MRM)可不用造影剂显示胆管、输尿管、椎管。
6、可直接显示心肌和心腔各房室的情况。
7、颅底无骨伪影。
8、对人体无放射损伤。
缺点:1.和CT一样,MRI也是影像诊断,很多病变单凭MRI仍难以确诊,不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;2.对肺部的检查不优于X线或CT检查,对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,但费用要高昂得多;3.对胃肠道的病变不如内窥镜检查;4.体内留有金属物品者不宜接受MRI。
核磁
…
m=I, I-1, I-2, ……, -I ,有(2I+1)个取向.
分类
Ⅰ Ⅱ
质量数
偶数
原子序数
偶数
自旋量子数(I)
0(如:12C,16O, 32S ) 1,2,3…(I为整数) ( 如:2H, 10B, 14N )
26
3.样品的制备:
要求样品配制成溶液进行测试。 对溶剂的要求是:易溶解样品;化学惰性;不含质子等。
如:氘代氯仿、氘代苯、重水、氘代丙酮、氘代 二甲亚砜等,
(有时使用不含质子的四氯化碳和二硫化碳作溶剂,但溶解性能不好。) 试样浓度:0.01~0.1mol / L;需要纯样品2-20 mg;傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯样 品1 mg ;(一般用2~20mg的样品溶解在0.5~0.6mL左右的溶剂中测试) 标样浓度(四甲基硅烷 TMS) : 1%
11
自旋量子数I与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系,大致分为三种情况:
自旋量子数 电子层, 能级 亚电子层, 能级 亚层轨道
(I)
自旋状态
表征粒子 的自旋角 动量的大 小的量子 数。
.
0
(n/2, n= 1, 3, 5, …) ( n= 2, 4, 6, …)
…
…
n-1
±l
±1/2
ms 表征粒子的自旋角动量在外磁场方向上的投影的大小的量子数(正负号表示投影方向与磁场方
辨NMR仪;
1956年:Knight发现元素所处的化学环境对NMR信号有影 响,而这一影响与物质分子结构有关。 1970年:Fourier(pilsed)-NMR 开始市场化。
什么是核磁共振
什么是核磁共振核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种研究物质内究竟组成什么、构造到底如何的非凡技术。
它以其准确量测出大自然中分子结构的能力,堪称皮尔森心理学和普里姆经济学两大奖项创始人之一,荷兰物理学家拉尔夫·皮尔森(Ralph H. Pieterson)提出的启示。
本文致力于为大家详尽解释核磁共振带来的好处,以及它的应用方式:1、定义和工作原理核磁共振,又称NMR,是一种多用途的分子成像技术。
它通过精确测量分子核的磁性信号来分析构型,可以用来研究分子的构型和位置。
它的基本原理是核磁共振检测器注入到内部的辐射,当辐射扫描分子内部时,结构内的核自旋会沿着辐射方向旋转并发射信号,而这些信号被检测器捕捉并进行分析,以给出物质的分子层面构型信息。
2、核磁共振的优势与劣势(1)优势:(1)可以精确测量分子核的磁性成分;(2)可以用来研究分子的构型和位置;(3)用计算机处理数据,可以得到准确的结构;(4)NMR仪器的设计使其变得越来越易于运作和维护,同时也可以提供比以往更高的精度和更强的信号。
(2)劣势:(1)需要非常低的温度才能实现有效检测;(2)扫描速度较慢,因此不适用于动态研究;(3)由于NMR仪器的高价格,很多学校实验室并不能拥有。
3、核磁共振的应用核磁共振技术可以用于各种领域,包括材料结构研究、药物设计和发现、生物氨基酸测序、蛋白质结构分析、基因组中的分子标记研究以及医学成像研究等。
(1)材料结构研究:核磁共振能够非常精确分析结构和化学组成,可用于研究改性材料、复合材料和结构亚单位的构型细节,以及检测各种对有机分子构型、化学组分和结构空位有影响的应力,从而更好地测量、模拟和理解材料特性。
(2)药物研究:利用NMR技术可以精细描述药物构象类型及其各分子之间在受到特定条件时的变化,从而为药物分子的设计和改造提供重要的准确数据和信息,并有助于开展药物设计理论研究。
核磁共振
0
化学位移
信号强度-场强的核磁共振谱图: 横坐标左端为低场;右端为高场,屏蔽 效应大的核出现在高场 信号强度-化学位移的核磁共振谱图: 横坐标左端化学位移的数值大,低场; 右端化学位移的数值,高场,
3 四甲基硅烷TMS的优点 1)TMS分子中有12个氢核,所处的化学环境完全 相同,在谱图上是一个尖峰,化学惰性 2)TMS的氢核所受的屏蔽效应比大多数化合物中 氢核大,共振频率最小,吸收峰在磁场强度高场 3)TMS对大多数有机化合物氢核吸收峰不产生干 扰,规定TMS氢核的 =0,其它氢核的一般在TMS 的一侧 4)TMS易溶于大多数有机溶剂中。采用TMS标准, 测量化学位移,对于给定核磁共振吸收峰,不管 使用多少MHz的仪器,值都是相同的,大多数质子 峰的在1—12之间
连续波核磁共振特点:效率低,采样慢,累加困难, 更不能实现核磁共振新技术 PFT-NMR:采用恒定的磁场,用一定频率的射频强 脉冲辐射照试样,在很短的时间内激发全部欲观 测的核,得到全部共振信号,可以大大提高灵敏 度和分析速度,扩大应用范围:除常规1H,13C谱 外,还可用于扩散系数、化学交换、固体高分辨 和弛豫时间测定
2 共轭效应:使电子云密度平均化,可使吸收峰向 高场或低场移动 与C2H4比,氧孤对电子与C2H4双键形成p- 共轭,—CH2上质子电子云密度增加,移向高场; 羰基双键与C2H4-共轭,—CH2上质子电子云密 度降低,移向低场
5.25 H H C=C H H 4.03 H C=C H H OCH3 CH3 6.27 H C=O C=C H H
永久磁铁:提供0.7046T(30MHz)或1.4092T(60MHz) 的 场强。特点是稳定,耗电少,不需冷却,但对室温的
变化敏感,因此必须将其置于恒温槽内,再置于金
关于核磁共振检查,您了解吗?
关于核磁共振检查,您了解吗?一、核磁共振检查大家对核磁共振检查并不陌生,作为临床常见的一种影像检查方式,人们入院体检时,多数时候会进行核磁共振检查。
而关于核磁共振检查,全称一般为核磁共振成像检查,指的是一种依托核磁共振原理形成的医学影像技术,在影像学领域,其为继CT检查后又一新型影像检查方式,是影像学的一大进步。
探究核磁共振技术原理,主要是将人体放置在特殊的磁场中,通过无线电射频脉冲激发被检人员体内的氢原子核,进而引发氢原子核共振,吸收相关能量。
一定时间后,停止射频脉冲,在此之后关注氢原子核发出的特定频率的射电信号,并将之前所吸收的能量进行释放,体外接收器对相关能量信号进行收录,并通过电子计算机的处理获得相应的图像。
一般情况下,可呈现横断面、冠状面等多种斜面的体层图像,给予临床治疗提供科学的影像支持。
与其他的辅助检查方式相比较,核磁共振检查具有较多优势,其不仅成像参数多、扫描的速度较快,且组织分辨率和图像更清晰等。
根据核磁共振检查,医生可以更好地发现一些隐性疾病,那些不易察觉的早期病变,也可以通过核磁共振的方式提前检查出来。
当前,核磁共振检查已经成为肿瘤、脑血管疾病及心脏病等疾病的早期筛查利器。
临床上,全身各系统相关的疾病都可通过核磁共振检查出来,比如神经系统病变、胸部病变及心血管系统等疾病。
其中,神经系统病变又包括较多疾病,如脑梗死、先天性畸形病及相关炎症等。
事实上,在神经系统病变的检查中应用核磁共振的历史是较早的,随着应用年限的增加,当前已积累了较为丰富的经验,且该检查方式对疾病的定位定性诊断也是比较准确和科学的,在临床尽早发现病变方面具有重要意义。
此外,还有心血管系统疾病领域的心肌病、心包积液及内膜片剥离等,都可以依据核磁共振检查进行准确的诊断。
二、核磁共振检查的注意事项虽然核磁共振已成为我们临床检查十分常见的一种方式,但在现实生活中,人们还是会因为对检查方式不太了解而产生焦虑、害怕等情绪,特别是在进行核磁共振检查时,会明显产生不良的情绪。
mri的工作流程
mri的工作流程
MRI(磁共振成像)的工作流程主要包括以下步骤:
1. 病人于门诊或住院病房开具检查单。
2. 提交检查预约单于核磁登记处,并由工作人员核对检查单。
3. 由工作人员告知病人检查注意事项,明确有无进行核磁共振禁忌证,并争取病人配合。
4. 检查技师核对病人基本信息,配合技师问询病史,明确临床检查目的。
5. 工作人员带病人进入检查室,按各部位的检查要求,脱掉外套,摘掉首饰等影响检查结果的物品,于被安排的机器处等待检查。
6. 告知将开始检查后,配合摆好体位及按照要求调整呼吸方式以配合检查。
7. 检查完毕后,工作人员站在病人的下床侧,将其安全送出检查室。
拿取报告凭证,于被告知的时间、地点领取核磁影像及报告。
以上信息仅供参考,具体流程可能因医院和病情而有所不同。
什么是磁共振检查?
什么是磁共振检查?磁共振成像(MRI)是医学领域应用最为广泛的一种影像诊疗技术,根据磁共振结果,医生能对患者进行疾病诊断,制定诊疗方案,更有利于患者的疾病治疗,提高患者的生存质量。
大多数患者在第一次接触到磁共振检查时,更多的是担心磁共振检查是否会对人体产生危害。
由于对磁共振检查的了解较少,往往会被检查价格吓退。
那么磁共振检查到底是什么?对人体有辐射吗?让我们一起了解一下。
1磁共振成像技术与原理随着现代医学技术的进一步发展,越来越多的技术应用在医学领域中,磁共振是现阶段较为常见的一种检查方法,与常用的CT成像一样,具有较高的应用价值。
磁共振也被称为“核磁共振成像”,磁共振成像技术主要是为物质对于外加能量的吸收情况的一种反应。
在医学领域中,磁共振成像技术的应用主要是应用这种原理进一步对人体结构情况进行成像处理,从而为医学诊断提供更为准确的判断依据。
2在进行磁共振检查时的注意事项第一点:患者在接受检查之前,需要将身上的所有饰品摘掉,比如耳环、戒指、项链等,主要是由于磁共振检查所产生的强大磁场,可能会将金属物件吸附,从而对患者造成伤害。
因此,在进行磁共振检查时患者要将身上的金属饰品摘掉。
若患者佩戴的物品无法及时拆除,比如心脏支架、心脏起搏器、神经刺激器等,这些患者应考虑其他检查方式。
若强行应用磁共振检查,可能会使患者面临生命危险。
第二点:检查之前不能化妆,有些化妆品中含有金属元素,在磁共振检查中,可能会与磁场发生反应。
因此建议,女性检查者不要化妆,除此之外,防晒霜、指甲油、护发产品等也要尽量避免。
第三点:要了解磁共振检查方式,由于磁共振检查带来的封闭环境,有些患者可能会产生焦虑情绪,出现幽闭恐惧症的感觉。
建议这类患者放松心情,调整情绪,根据患者的实际情况,给予抗焦虑药物,但要注意,对于情绪强烈的患者应选择其他检查方式。
第四点:磁共振检查的时间较长,更建议患者在检查之前吃一些食物补充体力。
第五点:磁共振检查产生的噪声较大,有些患者的听力较为敏感,可能会无法承受检查产生的噪声,建议患者提前准备好耳塞。
医学影像科普:带你快速了解核磁共振
医学影像科普:带你快速了解核磁共振影像学检查在疾病的诊断和治疗中有着举足轻重的作用,可以明确地观察到患者体内的一些病变以及病变的具体位置、形态、大小等详细情况,为后续治疗方案的制定和实施提供了指导依据。
随着科技的飞速进步,医学影像检查技术也得到了显著的提升,很多疾病可以在早期被诊断出来,经过及时的治疗患者的存活率得到了大幅提升。
目前常见的影像学检查有核磁共振、CT、X线、超声等,今天将着重为读者讲解核磁共振相关知识。
1 核磁共振是什么核磁共振即磁共振成像检查技术,其主要利用了磁共振现象产生信号而形成图形进行观察与诊断分析。
受检者进入磁场后,体内的氢原子就会按照磁场的方向进行有规律的排列,然后施加影响磁场的射频脉冲,再使用线圈将能量吸收,当外部磁力消失后,体内的氢原子会重新回到原来的状态,这些能量信号被计算机接收后可通过数字重建技术转化成磁共振图像。
核磁共振的适应症较多,身体各个部位均能接受检查,可以准确的观察判断患者的病变情况以及病情进展。
如中枢神经系统疾病,常见的有脑梗死、脑出血、脑部肿瘤、脑积水、颅内感染等;消化和生殖系统发生的肿瘤、结石、炎症等疾病;骨折、椎管狭窄、退行性病变、外伤、先天畸形等运动系统疾病都可被检查出来。
但核磁共振对于气体的检查信号较弱,对大多数呼吸系统疾病的检查不适用。
2 核磁共振的优点(1)安全性高核磁共振主要是通过磁共振现象产生信号形成图像,不存在电离辐射,对人体细胞和组织没有损害,即使是抵抗力较差的儿童和老人也可进行检查。
它是一种无创的检查方式,不会对皮肤组织造成任何损坏,没有明显的副作用,操作简单方便,具有很高的安全性。
(2)对软组织的分辨力较强核磁共振对软组织的分辨能力是目前所有影像学检查方式中最强的一种,能够清晰的观察到肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等组织,对于神经系统和骨关节系统的病变检测更具有优势,骨关节、软骨、韧带层次分明,观察效果明显优于CT,对脊柱、脑组织等器官的显示度也更加清晰。
核磁共振技术
核磁共振技术核磁共振技术(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种基于原子核在外加磁场下的特定共振现象而发展起来的一种分析技术。
它利用原子核的自旋角动量和核磁矩在外加磁场的作用下发生共振的原理,用来研究物质的结构和性质。
核磁共振技术已广泛应用于医学、化学、材料科学等领域,成为一种重要的实验手段。
一、核磁共振技术的原理核磁共振技术的原理基于原子核自旋与外加磁场相互作用的量子力学效应。
在一个外加磁场存在下,原子核的自旋将出现两种取向,即与外磁场平行或反平行。
当原子核受到特定能量的电磁辐射时,会由一个能级跃迁到另一个能级,这种跃迁称为共振跃迁。
通过测量原子核吸收或发射的电磁辐射信号,可以得到物质的结构和性质信息。
二、核磁共振技术的应用1. 医学领域:核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是医学诊断中的一项重要技术,可用于观察人体内部组织和器官的结构。
MRI可以提供高分辨率的图像,对于诊断疾病有着重要的作用,如脑部疾病、骨骼系统疾病等。
2. 化学领域:核磁共振技术在化学研究中也有广泛的应用。
核磁共振谱(Nuclear Magnetic Resonance Spectrum,NMR谱)可以用于研究有机物和无机物的结构、化学键的性质、分子的构象等。
通过对样品进行核磁共振谱分析,可以帮助研究人员推断分子结构和化学物质的组成。
3. 材料科学领域:核磁共振技术在材料科学研究中也扮演着重要的角色。
通过对材料样品进行核磁共振实验,可以研究材料的晶体结构、晶格缺陷、磁性性质等。
核磁共振技术在材料科学中的应用有助于改进材料的性能和设计新型材料。
三、核磁共振技术的优势1. 非破坏性:核磁共振技术是一种非破坏性的分析方法,不需要样品的物理损伤或化学改变,能够在保持样品完整性的情况下进行实验。
2. 高灵敏度:核磁共振技术对于样品的微小变化非常敏感,可以检测低浓度物质,提供高分辨率的信号。
核磁检查项目
核磁检查项目
核磁检查是一种非常常见的医学影像检查技术,通过利用磁共振现象来获取人体内部的详细结构和功能信息。
核磁检查可以应用于多个领域,以下是一些常见的核磁检查项目:1. 核磁共振成像(MRI):用于观察人体各个部位的结构和器官,如脑部、腹部、骨骼等。
2. 核磁共振血管成像(MRA):用于观察血管系统,如颈动脉、脑血管、肾动脉等,以检测血管的狭窄、畸形和血流动态。
3. 核磁共振xx 成像:用于观察胸腔内部结构,如心脏、肺部、食道等,以检测异常情况如肿瘤、感染或其他疾病。
4. 核磁共振腹部成像:用于观察腹部器官,如肝脏、胰腺、肾脏等,以检测异常如肿瘤、囊肿或其他疾病。
5. 核磁共振骨骼成像:用于观察骨骼系统,如关节、脊柱、骨髓等,以检测骨折、关节炎、肿瘤或其他骨骼病变。
6. 核磁共振乳腺成像:用于观察乳腺组织,以检测乳腺癌或其他xx 异常情况。
请注意,具体的核磁检查项目和适应症可能会因个体情况和医生的判断而有所不同。
在接受核磁检查前,建议咨询医生以获得最准确的信息和指导。
核磁共振
4.2.1 连续波核磁共振仪 1.磁铁:用来产生一个强的外加磁场。 磁铁:永久磁铁、电磁铁、超导磁铁三种。 前两种磁铁的仪器最高可以做到100MHZ,超导磁铁可 高达950MHZ。
MHZ数越大,磁场强度越大,仪器越灵敏,做出来的 图谱越简单,越易解析。
连续波核磁共振仪部件图
在磁铁上有一个扫描线圈(又叫Helmholtz线圈)内通直流 电。它产生一个附加磁场,可用来调节原有磁场的磁场强 度,连续改变磁场强度进行扫描。 2. 射频振荡器:用于产生射频。一般情况下,射频频率是 固定的。在测定其他核如13C、15N时,要更换其他频率的 射频振荡器。
脉冲付里叶变换核磁共振仪部件图
PFT-NMR仪采用发射脉冲使各种不同的核同时被激 发。为了恢复平衡,各个核通过各种方式弛豫,在接收机 中可以得到一个随时间逐步衰减的信号,称FID(自由感应 衰减)信号。它是各种核的FID信号的叠加,这种信号是随 时间衰减的信号f(t)。而平常的NMR中信号是频率的函数 f(W)或f(),所以要用计算机进行付里叶变换将f(t)变成 f(w)或f(),得到普通的NMR图。
奇
奇或偶
奇
奇或偶
自旋形 NMR 原子核 状 信号 12C,16O, 非自旋 无 28Si , 32S 球体 1H、13C、 1/2 自旋球 有 19F、29Si、 体 31P 11B,17O,33 3/2、5/2、 自旋椭 有 7/2 S,35Cl, 球体 1、2、 3 自旋椭 有 球体
2H,10B,14N
核磁共振( 1H-NMR)
核磁共振Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 简称NMR 。 按观察的核不同,有1H、13C 、31P、19F-NMR。 按独立频率变量个数可分为一维谱、二维谱、三维谱。 核磁共振(1H-NMR)在化学中的应用己有五十年了。 NMR的理论基础是量子光学和核磁感应理论。
核磁共振
MRI系统结构
磁共振系统的典型结构如下图所示,主要包括磁体子系统、梯度场子系 统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子 系统、射频屏蔽与磁屏蔽、MRI软件等。
磁体子系统
用以产生均匀稳定的静磁场的主磁场,是磁共振 系统的关键组成部分。 其主要参数有:磁场强度、磁场均匀性、磁场稳 定性、孔腔大小、逸散磁场等; 其中磁场强度越高,信号幅度越高,图像信噪比 会越高;磁场均匀性越好,图像分辨率越高。 磁体有永磁型、常导型、混合型和超导型4种。
具体包括:扫描控制、患者数据管理、归档图像、评价图像以及机器检 测等功能。同时,随着医学影像标准化的发展,还必须提供标准的网络 通信接口。
射频屏蔽与磁屏蔽用于把外界和磁共振扫描系统之间严格屏蔽开来的系 统,防止 彼此之间的干扰和危害。磁共振的屏蔽一般都采用铜片或铜板 来完成。 MRI软件包括系统软件、磁共振操作系统、磁共振图像处理系统: 系统软件指主计算机进行自身管理、维护、控制运行的软件,即计算机 操作系统。 磁共振操作系统包括患者信息管理系统、图像管理系统、扫描控制系统、 系统维护、报告打印、图片输出等; 磁共振图像处理系统指图像重建软件以及对图像进行一系列后处理,包 括柔和、平滑、锐化、滤波、局部放大等处理功能的软件。
射频子系统
MRI系统中实施射频激励并接收和处理RF信号的功能单元,不仅要根据 扫描序列的要求发射各种翻转角的射频波,还要接收成像区域内氢质 子的共振信号。
射频子系统包括射频发射单元和信号接收单元: 射频发射单元是在时序控制器的作用下,产生各种符合序列要求的射 频脉冲的系统; 射频接收单元是在时序控制器的作用下,接收人体产生的磁共振信号 的系统。
核磁共振原理通俗讲解
核磁共振原理通俗讲解
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种用于研究物质结构和性质的重要技术,也是医学影像学中常用的一种成像
技术。
核磁共振的原理涉及到原子核的自旋和磁矩以及外加磁场的
相互作用。
首先,让我们来了解一下原子核的自旋和磁矩。
原子核由质子
和中子组成,而质子和中子都具有自旋。
自旋可以简单地理解为原
子核围绕自身轴线旋转的性质。
由于自旋的存在,原子核具有磁矩,即类似于小磁针的特性,会在外加磁场的作用下发生定向。
在外加磁场的作用下,原子核的磁矩会发生取向,使得原子核
产生一个微弱的磁场。
当外加一个射频脉冲时,原子核的磁矩会发
生共振吸收,即原子核从低能级跃迁到高能级,这个过程称为共振
现象。
当射频脉冲停止作用后,原子核会释放能量并返回到低能级
状态,这个过程称为驰豫过程。
在这个过程中,原子核释放出的能
量会被检测到,并用于生成核磁共振谱图。
通过测量原子核的共振吸收和驰豫过程,我们可以得到有关样
品分子结构、组成和环境的信息。
这种原理被应用在化学、生物化
学、医学等领域,可以用于分析物质的成分、研究分子结构、诊断疾病等。
总的来说,核磁共振原理涉及原子核的自旋、磁矩、外加磁场以及射频脉冲的作用,通过测量原子核的共振吸收和驰豫过程来获取样品的信息。
这种原理的应用广泛,对于科学研究和医学诊断都具有重要意义。
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或 B0 拉莫尔方程
第十九章 核磁共振
2. 核磁共振 (1)核磁共振现象
处于磁场中的氢核磁矩,若同时在垂直于B0方向上施 加一个射频脉冲RF,当RF的频率满足拉莫尔公式时,氢 核磁矩就有可能吸收RF的能量,使部分氢核被激发,这 种现象称为共振吸收。停止RF照射,处于激发态的氢核 磁矩将会回到低能态,同时发射RF,整个吸收和发射的 过程称为核磁共振。 主要方法 扫频法:固定外磁场,连续改变RF的频率 扫场法:保持RF的频率,连续改变外磁场 发生核磁共振条件
(3)检测MR信号 大量氢核磁矩吸收和发射能量,都会在环绕氢 核系统的接收线圈上产生感生电动势,这就是磁共 振信号,其强度与参与共振的氢核数目和射频脉冲 过后提取信号的时刻有关。
N
样品
射频 RF 放大电路 FID f(t) FT
f()
S
第十九章 核磁共振
(4)两种MR信号 观察MR信号有两种方法,一种是MR信号强度 随时间的变化,叫做自由感应衰减信号(FID),另 一种是由FID信号经傅里叶变换(FT)后得到的MR信 号随频率变化的波形。
RF B0
或 RF N
第十九章 核磁共振
例19-1 试计算1H和31P在0.5 T及1.0 T的磁场中发生核磁共振的 频率?已知1H和31P的磁旋比分别为42.58MHz/T和17.24MHz/T 解:(1)根据拉莫尔方程,当B=0.5 T时,1H和31P发生核磁 共振的频率分别为:
(6)宏观磁矩 在没有外磁场的情况下,氢核系统的是杂乱 无章分布的,每个磁矩的方向都是随意的,磁矩 间的磁性相互抵消,对外不表现磁性。当氢核处 于外磁场B0中,它在自身旋转的同时,又以B0为 轴进动,方向平行或反平行于外磁场,从宏观上 看,由于平行于B0的分量多于反平行于磁场的分 量,使得氢核磁矩不能完全互相抵消,于是在外 磁场方向便出现一个磁矩,这个磁矩叫做宏观磁 化强度矢量简称为宏观磁矩,即 n M i
B00
mI 3 / 2 mI 1 / 2 mI 1 / 2 mI 3 / 2
E4 3 gN N B0 / 2
相邻两能级的能量差为 E gN N B0 磁共振成像的氢核1H,自旋量子数I=1/2,在磁场中 的自旋状态只有2种取向,核能级也只分裂为2个。
第十九章 核磁共振
i 1
第十九章 核磁共振
(6)宏观磁矩 z
宏观磁矩本质是氢核磁 矩从无序排列变成有序排 列的结果,磁场愈强、氢 核磁矩取向一致的倾向愈 强烈,宏观磁矩愈大。
M
y x
第十九章 核磁共振
二、核磁共振条件和拉莫尔方程
1. 磁矩在磁场中的运动 (1)原子核在磁场中进动的频率 在外磁场中氢核磁矩受到外磁场的作用,当其 转轴偏离竖直方向( 即外磁场B0的方向)时,就会 一边自旋,一边又绕竖直方向进动,经过推证其进 动角频率为
1946年 1952年 1946~1972年 1961年 1978年 1980年 1991年 2003年
第十九章 核磁共振
1952年诺贝尔物理学奖获得者
布洛赫 斯坦福大学
珀塞尔 哈佛大学
第十九章 核磁共振
2003年诺贝尔医学或生理学奖获得者
美国科学家保罗劳特伯尔 英国科学家彼得曼斯菲尔德
第十九章 核磁共振
N B0
第十九章 核磁共振
(2)拉莫尔方程 当氢核处在外磁场,同时又在频率为的RF作 用下,若RF能量h等于原子核分裂的能级差E时, 处于低能级的原子核就有可能吸收RF能量跃迁到 高能级。即
e h gN N B0 g N B0 2m p 1 gN e B0 B0 2π 2 π 2m p
第十九章 核磁共振
第三节 磁共振成像原理
纵向(顺磁场方向)过程
横向(垂直于磁场方向)过程
第十九章 核磁共振
B0
x
M
y
z
z 90RF 脉冲作用
B1
x
M xy
弛豫过程
y
M
z
z
纵向弛豫
y
横向弛豫
y
x
x
90脉冲激励后的弛豫过程
第十九章 核磁共振
(1)横向过程
氢核磁矩在水平方向(横向)趋于平衡状态,各磁矩 旋进的相位完全错乱。氢核磁矩从不平衡状态到平衡的变 化过程中,也要经历这种分散的过程,完全分散时各磁矩
第十九章 核磁共振
四、磁共振波谱仪简介
1. 磁共振波谱仪组成部分
第十九章 核磁共振
2. 仪器的主要性能指标 (1)射频频率:频率高,化学位移宽,分辨率高。 (2)稳定度:指工作条件不变时,仪器连续画谱, 谱线漂移的情况。 (3)分辨率:指共振吸收线中裂分情况,线越细, 裂分越好,分辨率越高。 (4)灵敏度:是指仪器检出弱信号的能力,是磁共 振谱仪重要性能指标之一。
第十九章 核磁共振
第十九章 核磁共振
教学基本要求
• 掌握掌握核磁共振的基本概念。 • 理解核磁共振谱反映物质结构的原理。 • 理解磁共振成像临床诊断的物理学依据。 • 能够叙述磁共振成像过程。 • 了解磁共振技术在医学中的应用现状。
第十九章 核磁共振
核磁共振发现 诺贝尔物理学奖 磁共振谱分析(MRS) 穆斯堡尔诺贝尔物理学奖 头部MRI投入临床 全身MRI研制成功 厄恩斯特诺贝尔化学奖 诺贝尔物理学奖
PIz mI
mI为自旋磁量子数
mI= I,I1, I 2,…, I mI 共有 2I+1个可能值,这使核自旋在外磁场 中有 2I+1 个可能的取向。
第十九章 核磁共振
(3)核磁矩与核自旋的关系 核磁矩描述自旋核在其周围空间所产生的磁场特性 gN 为朗德因子 gN e 为原子核的磁旋比 2 mp
(5)原子核在磁场中的取向与能级分裂 自旋量子数为I的原子核在磁场作用下,核能级 可分裂为2I+1个 ,如I=3/2的核,在磁场中的自旋 状态可以有4种取向,核能级分裂为4个。
B00 B0=0
E1 3 gN N B0 / 2 E2 gN N B0 / 2 E3 gN N B0 / 2
第十九章 核磁共振
二、化学位移
1. 固定磁场采用扫频法的化学位移 x S 106
S
S、x分别表示参考物质和测试样品发生共振时的频率
2. 固定频率采用扫场法的化学位移
BS Bx 106 BS
BS、Bx分别表示参考物质和测试样品发生共振时的外 加磁场的磁感应强度
第十九章 核磁共振
3. 非均匀性加宽 由于外加磁场不均匀,使共振核的进动频率 不完全一致,谱线将会明显加宽,这种由于外加 磁场不均匀性造成的谱线加宽。 4. 形状和面积
f()
f()
2 h T2
h
2π h T2 h
液体样品-Lorebtz线型
固体样品-Gauss线型
第十九章 核磁共振
第一节 核磁共振的基本概念
一、原子核的磁矩
1. 磁场中的磁矩
环形电流的磁矩 iS
磁矩在磁场中的势能
单位:J/T
E B0 cos
当=0时,E=B0(最小),稳定平衡 当=时,E=B0(最大),不稳定平衡
式中 是 与B0的夹角
第十九章 核磁共振
2. 原子核的磁矩 (1)核自旋角动量 由量子力学知核自旋是量子化的,只能取一 系列不连续值。 为约化普朗克常量 I为核自旋量子数 核自旋量子数的实验规律
1
H
B
31
P
2π B 17.24 0.5 MHz 8.62 MHz 2π
42.58 0.5 MHz 21.29 MHz
(2)根据拉莫尔方程,当B=1.0 T时,1H和31P发生核 磁共振的频率分别为:
1
H
B
31
P
2π B 17.24 1.0 MHz 17.24 MHz 2π
两种谱线宽度的表示式都与T2有关,这是在假 定外磁场是均匀的,仅仅由于自旋-自旋相互作用 的结果,若考虑到外磁场的不均匀性对线型的影 响,则引用一个等效的横向弛豫时间T2来描述这 一作用过程,并用表示T2*它们的综合效应,即
1 1 1 * T2 T2 T2'
磁共振谱线所包围的面积与参与共振的核数 目成正比,通过积分求出不同谱线包围面积之比, 可得知参与共振的不同原子核的数目之比,这将 为物质结构分析提供了重要依据。
M R 信 号
FID信号
FT
t(s)
M R 信 号
f(Hz)
第十九章 核磁共振
三、弛豫过程和弛豫时间
1. 弛豫过程
大量氢核磁矩顺着磁场方向排列的状态,并不 随时间变化,称为稳定平衡状态。若受到RF的激发, 宏观磁矩的方向就要偏离平衡状态,这时氢核磁矩 就不能长久保持这种状态,而是要逐渐恢复到平衡 状态。这个恢复过程称为弛豫过程,它反映了不同 氢核之间以及氢核与周围环境之间相互作用的过程。 弛豫过程
0 T2 200
t T2
400
600
t(ms)
第十九章 核磁共振
第二节 核磁共振谱
一、谱线宽度
1. 自然宽度 根据量测不准关系,粒子处在某个能级的寿 命t是一个有限的,E就有一定的宽度,能级之 间跃迁的频率就不是一个单一的值,而是一个以 0为中心的频带。 2. 偶级加宽 由于核与核之间产生相互感应将引起能量的 传递,从而缩短了核在该能级的平均寿命,使谱 线加宽。
① 如果质子数和中子数都是偶数的原子核,自旋量子数为 零,如12C、16O等; ② 质子数和中子数只有一个是奇数的原子核,I为半整数, 如1H、19F、31P等; ③ 质子数和中子数都是奇数的原子核,I为除零以外的正整 数,如6Li、14N等。