核磁共振技术ppt课件
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光谱学-核磁共振课件(共86张PPT)
第二页，共八十六页。
从核磁共振氢谱、核磁共振碳谱到核磁共振二维谱，从永久 磁铁仪器、电磁铁仪器到超导磁体仪器，从连续波仪器到脉冲付 里叶变换仪器，从低磁场仪器（40兆赫、60兆赫、80兆赫、90兆 赫、100兆赫）到高磁场仪器（200兆赫、300兆赫、400兆赫、500 兆赫、800兆赫、900兆赫），核磁共振技术正以迅猛发展之势日 新月异。核磁共振在有机化学、植物化学、药物化学、生物化学 (shēnɡ wù huà xué)和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药 工业等方面应用越来越广泛。
核磁共振 （NMR） (hé cí ɡònɡ zhèn)
Nuclear magnetic resonance(NMR)
第一页，共八十六页。
一. 简 介 1. 发展概况
核磁共振（NMR）是根据有磁矩的原子 核
（如1H、13C、19F、31P等），在磁场的作用下，能够
(nénggòu)产生能级间的跃迁的原理，而采用的一种新技 术。这种新技术自1946年发现，中经50年代末高分辨 核磁共振仪问世以来，现已有很大发展。
第十页，共八十六页。
核磁矩在外磁场方向(fāngxiàng)上的分量μz亦量子化：
z
Pz
mh 2
第十一页，共八十六页。
3、核的进动(jìn dònɡ)
将自旋核放在外磁场H0中时，自旋核的行为就像一 个在重力场中做旋转(xuánzhuǎn)的陀螺，即一方面自旋， 一方面由于磁场作用而围绕磁场方向旋转(xuánzhuǎn)，这 种运动方式称为进动，又称为Larmor进动。其进动频 率称为Larmor频率υ0， υ0∞H0
低场
向左
向右 磁场强度
（ 增大(zēnɡ dà)）
（ 减小）
从核磁共振氢谱、核磁共振碳谱到核磁共振二维谱，从永久 磁铁仪器、电磁铁仪器到超导磁体仪器，从连续波仪器到脉冲付 里叶变换仪器，从低磁场仪器（40兆赫、60兆赫、80兆赫、90兆 赫、100兆赫）到高磁场仪器（200兆赫、300兆赫、400兆赫、500 兆赫、800兆赫、900兆赫），核磁共振技术正以迅猛发展之势日 新月异。核磁共振在有机化学、植物化学、药物化学、生物化学 (shēnɡ wù huà xué)和化学工业、石油工业、橡胶工业、食品工业、医药 工业等方面应用越来越广泛。
核磁共振 （NMR） (hé cí ɡònɡ zhèn)
Nuclear magnetic resonance(NMR)
第一页，共八十六页。
一. 简 介 1. 发展概况
核磁共振（NMR）是根据有磁矩的原子 核
（如1H、13C、19F、31P等），在磁场的作用下，能够
(nénggòu)产生能级间的跃迁的原理，而采用的一种新技 术。这种新技术自1946年发现，中经50年代末高分辨 核磁共振仪问世以来，现已有很大发展。
第十页，共八十六页。
核磁矩在外磁场方向(fāngxiàng)上的分量μz亦量子化：
z
Pz
mh 2
第十一页，共八十六页。
3、核的进动(jìn dònɡ)
将自旋核放在外磁场H0中时，自旋核的行为就像一 个在重力场中做旋转(xuánzhuǎn)的陀螺，即一方面自旋， 一方面由于磁场作用而围绕磁场方向旋转(xuánzhuǎn)，这 种运动方式称为进动，又称为Larmor进动。其进动频 率称为Larmor频率υ0， υ0∞H0
低场
向左
向右 磁场强度
（ 增大(zēnɡ dà)）
（ 减小）
头颅核磁PPT课件
03
头颅核磁影像解读
正常头颅核磁影像
脑实质
显示清晰，无异常信号或占位性病变 。
脑脊液
透明无色，分布均匀，无异常密度或 流动。
脑沟、脑池
形态正常，宽度适中，无狭窄或扩大 。
脑干和小脑
形态和信号正常，无异常病变。
异常头颅核磁影像
占位性病变
脑脊液异常
出现异常信号或肿块，可能为肿瘤、血肿 或其他异常组织。
普及应用
随着技术的不断进步和成本的降 低，头颅核磁有望在未来得到更
广泛的普及和应用。
智能化诊断
利用人工智能技术对头颅核磁图像 进行自动分析和诊断，提高诊断效 率和准确性。
多模态成像技术
结合多种成像技术，如核磁、CT、 PET等，实现多模态成像，为脑部 疾病的诊断和治疗提供更全面的信 息。
THANKS
病例二：脑血管疾病的诊断
总结词
脑血管疾病是指脑血管病变引起的一类疾病，核磁共振成像 （MRI）有助于早期诊断和评估病情。
详细描述
MRI可以清晰地显示脑血管的结构和血流情况，对于脑梗塞 、脑出血、脑血管狭窄等疾病的诊断具有重要价值。同时， MRI还可以评估脑血管的侧支循环情况，为治疗提供依据。
病例三：脑外伤的诊断
04
病例分享与讨论
病例一：脑肿瘤的诊断
总结词
脑肿瘤是常见的神经系统疾病，核磁共振成像（MRI）是诊断脑肿瘤的重要手段。
详细描述
MRI可以清晰地显示肿瘤的位置、大小、形态以及与周围组织的毗邻关系。常见的脑肿瘤包括胶质瘤、脑膜瘤、 垂体瘤等，它们的MRI表现各具特点。医生会根据MRI图像以及患者的临床表现和其他检查结果，综合判断是否 为肿瘤以及肿瘤的性质。
优势
第四章 核磁共振成像技术ppt课件
∵S1→S2
S1PPRS2PRP S1P1 R1P1 S2P2 R2P2
∴R1P1=R2P2 且P1、P2在胶片中心位置不 变 ∴R点的影像即R1R2位置也 不变，即可获得清晰的断 层图像。
1、 NMR现象的发现（属于原子核物理研究范畴）
1945年12月，哈佛大学的 Purcell和他的小组， 在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号
不仅为MRI奠定了基础，而且鼓舞了这一 领域的学者。
1988年Damadian和Lauterbur获美国最高科 技奖（总统奖）。
Lauterbur和英国Mansfield共同获2003年 Nobel医学及生理学奖。
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
（2）奇偶核:质子数是奇数，中子数是偶数；或 质子数是偶数，中子数是奇数的核，自旋量子数 I=1/2，3/2，5/2…等半整数；
（3）奇奇核:质子数是奇数，中子数也为奇数的 核，I=1，2，3…等正常数。
只有自旋量子数 I 0 的原子核要进行自旋运动，原 子核的自旋运动用自旋角动量L描述，L的方向与自旋 轴重合。
原子核的一般特性 核中的质子数核的电荷； 核中的质子数目（Z）+中子数（N）核的质量（A）
2、核素
Z、N相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素； 或Z、A相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素；
4.1.2 原子核的电荷
原子核带正电荷，其电荷量Q=Ze 即核中的质子数核的电荷；
4.1.3 原子核的质量
RF信号包含人体内组织空间的定位信息， MR图像就是一个显示来自人体层面内每个体 素RF信号强度大小的象素陈列。图像象素的亮 度取决于相应体素所发射的RF信号的强度，而 RF的强度又取决于组织的性质。
S1PPRS2PRP S1P1 R1P1 S2P2 R2P2
∴R1P1=R2P2 且P1、P2在胶片中心位置不 变 ∴R点的影像即R1R2位置也 不变，即可获得清晰的断 层图像。
1、 NMR现象的发现（属于原子核物理研究范畴）
1945年12月，哈佛大学的 Purcell和他的小组， 在石蜡样品中观察到质子的核磁共振吸收信号
不仅为MRI奠定了基础，而且鼓舞了这一 领域的学者。
1988年Damadian和Lauterbur获美国最高科 技奖（总统奖）。
Lauterbur和英国Mansfield共同获2003年 Nobel医学及生理学奖。
2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine
（2）奇偶核:质子数是奇数，中子数是偶数；或 质子数是偶数，中子数是奇数的核，自旋量子数 I=1/2，3/2，5/2…等半整数；
（3）奇奇核:质子数是奇数，中子数也为奇数的 核，I=1，2，3…等正常数。
只有自旋量子数 I 0 的原子核要进行自旋运动，原 子核的自旋运动用自旋角动量L描述，L的方向与自旋 轴重合。
原子核的一般特性 核中的质子数核的电荷； 核中的质子数目（Z）+中子数（N）核的质量（A）
2、核素
Z、N相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素； 或Z、A相同且有相同能量状态的一类原子核称为核素；
4.1.2 原子核的电荷
原子核带正电荷，其电荷量Q=Ze 即核中的质子数核的电荷；
4.1.3 原子核的质量
RF信号包含人体内组织空间的定位信息， MR图像就是一个显示来自人体层面内每个体 素RF信号强度大小的象素陈列。图像象素的亮 度取决于相应体素所发射的RF信号的强度，而 RF的强度又取决于组织的性质。
核磁共振基本原理PPT课件
由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的 信息，进一步确定化合物结构。
9/20/2024
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
9/20/2024
NMR图
9/20/2024
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
E
Ih
H 0
9/20/2024
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：
如果把H核放在外磁场中,由于磁场间的相互作用,
氢核的磁场方向会发生变化:
H' H'
1H 核： 自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2
9/20/2024
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
一 致 H0 相 反
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
NMR 谱仪
600 MHz
磁体
9/20/2024
前置放大器
RF 产生 RF 放大 信号检测 数据采集控制 数据信息交流 运行控制 磁体控制
探头
机柜
9/20/2024
四、核磁共振波谱仪
nuclear magnetic resonance spectrometer
1．永久磁铁：提供外磁 场，要求稳定性好，均匀， 不均匀性小于六千万分之 一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂 直于外磁场，发射一定频 率的电磁辐射信号。 60MHz或100MHz。
9/20/2024
NMR图
9/20/2024
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
E
Ih
H 0
9/20/2024
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：
如果把H核放在外磁场中,由于磁场间的相互作用,
氢核的磁场方向会发生变化:
H' H'
1H 核： 自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2
9/20/2024
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
一 致 H0 相 反
每一种取向都对映一个能级状态，有一个ms 。如： 1H核：标记ms为－1/2 和 +1/2
NMR 谱仪
600 MHz
磁体
9/20/2024
前置放大器
RF 产生 RF 放大 信号检测 数据采集控制 数据信息交流 运行控制 磁体控制
探头
机柜
《核磁共振图谱》课件
利用核磁共振技术研究物质的基本性质和量子力学行为。
物理研究
核磁共振技术在生物医学工程领域的应用，如生物组织成像、药物开发等。
生物医学工程
2000年代至今
随着计算机技术和数字化技术的进步，核磁共振技术不断发展和完善。
1990年代
高场强核磁共振技术和超导技术应用于成像研究。
1970年代
核磁共振成像技术诞生，开始应用于医学领域。
《核磁共振图谱》PPT课件
核磁共振技术简介核磁共振图谱的解析核磁共振图谱的应用核磁共振图谱的未来发展
目录
CONTENTS
核磁共振技术简介
利用核磁共振技术进行人体内部结构的无损成像，用于诊断疾病和监测治疗效果。
医学成像
通过核磁共振技术分析分子结构和化学键信息，用于化学物质鉴定和反应机理研究。
化学分析
核磁共振图谱的应用
那一小时候-簌-这个时候 M = on- City- however退铺ois the zus,anderizing一期 Lorem-others in in onosis city to d inosis d Gois in
️一 City️tersanche 离不开老天ossis =qileDheidoss oune man ultra彻底 into
确定氢原子核原子核之间的偶合常数。
确定氢原子核的偶合常数
通过分析谱线的形状和强度，推断氢原子核之间的相互作用和空间距离。
解析谱线形状和强度
苯甲酸甲酯的核磁共振图谱
苯甲酸甲酯分子中有四个氢原子，分别处于苯环和酯基上。通过解析其核磁共振图谱，可以确定这四个氢原子分别处于不同的化学环境中。
,,iecærsignup,ne"蔫 质感: how On迩 zyang Jan that fully -Onbbbb Ach,皲um in"质感,: on,: on,庄园, roof观察 then燃荆 directly燃OnAsh念 EingerOn:长安",clusuringsOn长安%绕郎 driven惺account on质 driven On On皲îbbbb%on质感 on on on , On, - On,,On on - agentavy, on - January,@-" ob onclusclus1 On长安\摇头 then said micro抡 E一层%app on长安" said
物理研究
核磁共振技术在生物医学工程领域的应用，如生物组织成像、药物开发等。
生物医学工程
2000年代至今
随着计算机技术和数字化技术的进步，核磁共振技术不断发展和完善。
1990年代
高场强核磁共振技术和超导技术应用于成像研究。
1970年代
核磁共振成像技术诞生，开始应用于医学领域。
《核磁共振图谱》PPT课件
核磁共振技术简介核磁共振图谱的解析核磁共振图谱的应用核磁共振图谱的未来发展
目录
CONTENTS
核磁共振技术简介
利用核磁共振技术进行人体内部结构的无损成像，用于诊断疾病和监测治疗效果。
医学成像
通过核磁共振技术分析分子结构和化学键信息，用于化学物质鉴定和反应机理研究。
化学分析
核磁共振图谱的应用
那一小时候-簌-这个时候 M = on- City- however退铺ois the zus,anderizing一期 Lorem-others in in onosis city to d inosis d Gois in
️一 City️tersanche 离不开老天ossis =qileDheidoss oune man ultra彻底 into
确定氢原子核原子核之间的偶合常数。
确定氢原子核的偶合常数
通过分析谱线的形状和强度，推断氢原子核之间的相互作用和空间距离。
解析谱线形状和强度
苯甲酸甲酯的核磁共振图谱
苯甲酸甲酯分子中有四个氢原子，分别处于苯环和酯基上。通过解析其核磁共振图谱，可以确定这四个氢原子分别处于不同的化学环境中。
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核磁共振ppt课件
δ 13C 96.1 192.8 77.1(3) 30.3(7), 207.3 39.5(7)
128.0(3) 67.4 116.5(4), 163.3(4) 26.3(7) 149.3(3),123.5(3), 135.5(3) 49.0(7)
精选ppt
2024/2/24
课件2021
16
7.2 1H-核磁共振波谱
（3）用一个能量恰好等于分裂后相邻能级差的电 磁波照射，该核就可以吸收此频率的波，发生能级 跃迁，从而产生 特征的NMR 吸收。
这就是核磁共振的基本原理。
精选ppt
2024/2/24
课件2021
3
1. 原子核的自旋（atomic nuclear spin ）
（1）一些原子核像电子一样存在 自旋现象，因而有自旋角动量：
精选ppt
2024/2/24
课件2021
25
例题， 某质子的吸收峰与TMS峰相隔134Hz。若 用60 MHz的核磁共振仪测量，计算该质子的化学 位移值是多少？
解： δ = 134Hz / 60MHz 106 = 2.23 (ppm)
改用100 MHz的NMR仪进行测量，质子吸收峰 与TMS 峰相隔的距离，即为相对于TMS的化学 位移值Δν
在有机化合物中，各种氢核周围的化学环境不同，电 子云密度不同，屏蔽效应不同，共振频率有差异，即引起共 振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
由于化学位移的大小用
与氢核所处的化学环境
密切相关，因此可用来
判断H 的化学环境，从
而推断有机化合物的分
子结构。
精选ppt
2024/2/24
课件2021
21
3. 化学位移的表示方法
《核磁共振》PPT课件.ppt
时间表示；T2 气、液的T2与其T1相似，约为1秒；
固体试样中的各核的相对位置比较固定，利于自旋-自旋间的能量交换，T2很小， 弛豫过程的速度很快，一般为10-4~10-5秒。
弛豫时间虽然有T1、T2之分，但对于一个自旋核来说，它在高能态所停 留的平均时间只取决于T1、T2中较小的一个。因T2很小，似乎应该采用 固体试样，但由于共振吸收峰的宽度与T成反比，所以，固体试样的共振 吸收峰很宽。为得到高分辨的图谱，且自旋-自旋弛豫并非为有效弛豫， 因此，仍通常采用液体试样。
z
pz
hm 2
核磁矩的能级
EZH 2hmH
*
(二） 磁性原子核在外磁场中的行为特性
1、自旋取向与核磁能级
无外加磁场时，核磁矩的取向是任意的，自旋能级相同; 有外加磁场时，核磁矩共有2I+1个取向，用磁量子数（m
）表示每一种取向 m=I，I-1，I-2 … -I+1，-I 核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的，是量子化的, 不同
高能态核寿命的量度。 T1取决于样品中磁核的运动，样品流动性降低时，T1增
大。气、液（溶液）体的T1较小，一般在1秒至几秒左右； 固体或粘度大的液体，T1很大，可达数十、数百甚至上千 秒。 因此，在测定核磁共振波谱时，通常采用液体试样。
*
2) 自旋－自旋驰豫（横向驰豫）
指两个进动频率相同而进动取向不同（即能级不同）的性核， 在一定距离内，发生能量交换而改变各自的自旋取向。交换能量 后，高、低能态的核数目未变，总能量未变（能量只是在磁核之 间转移），所以也称为横向弛豫。
取向具有不同自旋能级, 这种现象称为能级分裂.
*
当置于外磁场H0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种 取向： m为磁量子数，取值范围：I，I-1，…，-I， 共（2I+1）种取向。
固体试样中的各核的相对位置比较固定，利于自旋-自旋间的能量交换，T2很小， 弛豫过程的速度很快，一般为10-4~10-5秒。
弛豫时间虽然有T1、T2之分，但对于一个自旋核来说，它在高能态所停 留的平均时间只取决于T1、T2中较小的一个。因T2很小，似乎应该采用 固体试样，但由于共振吸收峰的宽度与T成反比，所以，固体试样的共振 吸收峰很宽。为得到高分辨的图谱，且自旋-自旋弛豫并非为有效弛豫， 因此，仍通常采用液体试样。
z
pz
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核磁矩的能级
EZH 2hmH
*
(二） 磁性原子核在外磁场中的行为特性
1、自旋取向与核磁能级
无外加磁场时，核磁矩的取向是任意的，自旋能级相同; 有外加磁场时，核磁矩共有2I+1个取向，用磁量子数（m
）表示每一种取向 m=I，I-1，I-2 … -I+1，-I 核磁矩在外磁场空间的取向不是任意的，是量子化的, 不同
高能态核寿命的量度。 T1取决于样品中磁核的运动，样品流动性降低时，T1增
大。气、液（溶液）体的T1较小，一般在1秒至几秒左右； 固体或粘度大的液体，T1很大，可达数十、数百甚至上千 秒。 因此，在测定核磁共振波谱时，通常采用液体试样。
*
2) 自旋－自旋驰豫（横向驰豫）
指两个进动频率相同而进动取向不同（即能级不同）的性核， 在一定距离内，发生能量交换而改变各自的自旋取向。交换能量 后，高、低能态的核数目未变，总能量未变（能量只是在磁核之 间转移），所以也称为横向弛豫。
取向具有不同自旋能级, 这种现象称为能级分裂.
*
当置于外磁场H0中时，相对于外磁场，有（2I+1）种 取向： m为磁量子数，取值范围：I，I-1，…，-I， 共（2I+1）种取向。
磁共振成像基本原理PPT课件
射频脉冲与磁化矢量
射频脉冲
向样品发射特定频率的射频脉冲，使磁化矢量发生旋 转。
磁化矢量旋转
射频脉冲使磁化矢量从一个静息态旋转到另一态，产 生能量变化。
信号的产生
磁化矢量回到静息态时释放能量，被探测器接收并转 换为可测信号。
信号的接收与处理
接收线圈
环绕在样品周围的接收线圈用于接收磁共振信号。
信号处理
超高场强磁共振成像
超高场强磁共振成像技术使用大于或等于7 特斯拉（T）的磁场进行成像。超高场强设 备在图像质量和分辨率方面具有显著优势， 能够提供更深入的生理和病理信息，有助于 疾病的早期诊断和精准治疗。
功能与分子影像学在技术利用磁场变化 来研究大脑和其他器官的功能活动。通过测 量血液氧合状态的变化，fMRI可以揭示大脑 在执行特定任务时的活动模式。此外，fMRI 还可以用于研究其他器官的功能和疾病进程。
射频电磁场安全
射频电磁场是磁共振成像过程中产生的另一种能量形式， 需要确保其强度符合国际和国家安全标准，避免对患者的 健康造成潜在影响。
热安全
在磁共振成像过程中，设备会向人体发射射频脉冲，这些 脉冲会产生热量。因此，需要监测和限制患者的体温升高， 确保热安全。
磁共振成像质量控制
01
图像分辨率
图像分辨率是磁共振成像质量的重要指标之一。为了获得高质量的图像，
参数优化
根据不同的扫描目标和需求，优化扫描序列中的参数，如磁场强度、射频脉冲的频率和持续时间等，以提高图像 质量和分辨率。
04
磁共振成像设备
磁体系统
01
02
03
磁体类型
超导磁体、永磁磁体和常 导磁体等。
磁场强度
磁场强度决定了成像质量， 通常在0.5-3.0特斯拉之间。
《MRI基本原理》课件
《MRI基本原理》PPT课 件
MRI（磁共振成像）是一种非侵入性的医学成像技术，利用核磁共振原理来 观察人体内部组织结构和功能。
MRI的基本原理
1 磁共振现象
物质中的原子核在强磁场作用下发生共振现象。
2 核磁共振原理
核磁共振利用原子核的自旋和磁矩来获取图像信息。
3 MRI的物理基础
通过梯度磁场和脉冲序列对核磁共振信号进行探测和编码。
3 对患者的限制
部分人群如心脏起搏器患者不能接受MRI检查。
MRI的未来
MRI技术的发展趋势
MRI技术不断发展，未来可能 实现更高的分辨率和更短的扫 描时间。
MRI在医疗领域的前景
MRI将继续在临床诊断和治疗 中发挥重要作用，改善医疗水 平。
MRI在科学研究中的作用
MRI技术可用于研究大脑功能、 心脏病理和神经退化等科学领 域。
科学上的应用
MRI被用于研究人体生理和病理过程，以及大脑功能和结构的探索。
工业上的应用
MRI技术在材料科学和非破坏性测试中起着重要作用，如检测材料缺陷和分析材料结构。
MRI的局限性
1 对金属的敏感性
MRI无法应用于患有金属假体或金属植入物的患者。
2 对运动的敏感性
患者在拍摄过程中需保持静止，运动会导致图像模糊。
总结
1 MRI的优点
MRI提供非侵入性、高 分辨率的图像，适用于 检查不同器官和病理。
2 MRI的局限性
MRI在金属、运动和部 分人群方面存在限制， 需谨慎应用。
3 MRI的未来发展前景
MRI技术将不断发展， 有望提供更准确、便捷 的医学成像服务。
MRI的成像技术
1
MRI的成像过程
通过对人体施加磁场、射频脉冲和梯度磁场的控制，获取详细的图像信息。
MRI（磁共振成像）是一种非侵入性的医学成像技术，利用核磁共振原理来 观察人体内部组织结构和功能。
MRI的基本原理
1 磁共振现象
物质中的原子核在强磁场作用下发生共振现象。
2 核磁共振原理
核磁共振利用原子核的自旋和磁矩来获取图像信息。
3 MRI的物理基础
通过梯度磁场和脉冲序列对核磁共振信号进行探测和编码。
3 对患者的限制
部分人群如心脏起搏器患者不能接受MRI检查。
MRI的未来
MRI技术的发展趋势
MRI技术不断发展，未来可能 实现更高的分辨率和更短的扫 描时间。
MRI在医疗领域的前景
MRI将继续在临床诊断和治疗 中发挥重要作用，改善医疗水 平。
MRI在科学研究中的作用
MRI技术可用于研究大脑功能、 心脏病理和神经退化等科学领 域。
科学上的应用
MRI被用于研究人体生理和病理过程，以及大脑功能和结构的探索。
工业上的应用
MRI技术在材料科学和非破坏性测试中起着重要作用，如检测材料缺陷和分析材料结构。
MRI的局限性
1 对金属的敏感性
MRI无法应用于患有金属假体或金属植入物的患者。
2 对运动的敏感性
患者在拍摄过程中需保持静止，运动会导致图像模糊。
总结
1 MRI的优点
MRI提供非侵入性、高 分辨率的图像，适用于 检查不同器官和病理。
2 MRI的局限性
MRI在金属、运动和部 分人群方面存在限制， 需谨慎应用。
3 MRI的未来发展前景
MRI技术将不断发展， 有望提供更准确、便捷 的医学成像服务。
MRI的成像技术
1
MRI的成像过程
通过对人体施加磁场、射频脉冲和梯度磁场的控制，获取详细的图像信息。
磁共振成像(MRI)解剖PPT课件
局限性
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。
检查费用较高、检查时间长、对 金属植入物敏感、部分患者不适 宜进行检查等。
02 MRI解剖学基础
头部MRI解剖
脑干与小脑
脑室与脑池
展示脑干和小脑的MRI图像，解释其 结构与功能。
介绍脑室和脑池的MRI表现，阐述其 临床意义。
脑皮质与髓质
通过MRI图像展示脑皮质和髓质的解 剖特点，解释其在神经系统中的作用。
信号产生与接收
通过施加射频脉冲，使原子核发生 能级跃迁并释放出能量，被探测器 接收并转化为电信号，再经过计算 机处理形成图像。
成像原理
利用不同组织对射频脉冲的吸收和 散射程度不同，通过测量磁场中原 子核的共振频率和相位信息，重建 出人体内部结构的图像。
MRI技术发展历程
1971年
第一台医用核磁共振成像仪问 世。
腹部MRI解剖
腰椎与肾脏
展示腰椎和肾脏的MRI图像，解释其在腹部结构中的功能。
肝脏与脾脏
通过MRI图像展示肝脏和脾脏的解剖特点，阐述其在消化系统中的作用。
03 正常MRI解剖图像展示
正常头部MRI解剖图像
总结词
展示大脑、脑干、小脑等结构
详细描述
正常头部MRI解剖图像可以清晰地展示大脑、脑干和小脑等重要结构，以及它们 之间的相互关系。这些结构包括灰质、白质、脑室和脑池等，对于诊断神经系统 疾病具有重要意义。
疗效评估
手术后或放化疗后，MRI 可用于评估肿瘤缩小或消 退的情况，监测疗效。
血管疾病的诊断与评估
动脉粥样硬化
MRI能够检测动脉粥样硬化的早期病变，对预防 心血管事件具有重要意义。
血管狭窄与阻塞
MRI能够评估血管狭窄和阻塞程度，为治疗方案 的选择提供依据。
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核磁共振技术
概 述
• 核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 ，由于其 可深入物质内部而不破坏样品 ，并具有迅速、准确、 分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用 ，已经从 物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学
科 ，在科研和生产中发挥了巨大作用 。
• 核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和
布洛赫(Felix Bloch )
珀赛尔 (Edward Purcell)
1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－） 瑞士物理化学家
他的主要成就在于他在发展高分辨 核磁共振波谱学方面的杰出贡献。 这些贡献包括： 一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像
2002诺贝尔化学奖:
瑞士科学家库尔特· . 维特里希“for his development of nuclear
magnetic resonance spectroscopy for determining the threedimensional structure of biological macromolecules in solution".
原子核的基本属性
• （１）、原子核所带电荷和质量：
•
原子核是有带正电荷的质子和中子组成。与 核外电子类似，原子核也有自旋现象。
如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样， 核也具有自旋角动量和自旋磁矩。
• （２）、原子核的自旋与核磁矩： •
1. 原子核的磁性
众所周知，原子是由原子核及绕核旋转的电子组成的，原子核带正电 核，这些正电荷主要分布在原子核的表面上。由于原子核的自转，根 据电磁学原理，电子的运动产生磁场，于是原子核就有了磁性。原子 核磁性大小一般用磁矩μ表示 ：
核磁共振基本原理 • 核磁共振原理
• 核磁共振仪 • 实现核磁共振的两种方法
NMR基本原理
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简写为NMR）
是一种研究原子核在核外磁场中能级及其跃迁的波谱方法 ，（1）只有自旋不等于零的核才能与外磁场相互作用，具 有核磁共振的条件; （2）在强磁场的激励下，一些具有某 些磁性的原子核的能量可以裂分为2个或2个以上的能级; （3）如果此时外加一个能量，使其恰好等于裂分后相邻能 级之差，则该核就可能吸收能量（称为共振吸收）。从低 能态跃迁到高能态，所吸收能量的数量级相当于频率范围 在0.1到100MHz的电磁波（属于无线电波范围，简称射频 ）。因此核磁共振就是研究磁性原子核对3;1/2
△E=2μH0
当电磁波的能量符合下式时；
H0 由=Ih/2 得0=H0/2π
△E=h0=2μH0,
进动核便与辐射光子相互作用 （共振），体系吸收能量，核 由低能态跃迁至高能态发生核 磁共振。
必须注意：在无外加磁场时，核能级是简并的，各状态的能量相同。
哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因 此获得1952年诺贝尔物理学奖。60多年来，核磁共振已 形成为一门有完整理论的新学科。
Related Nobel Prize
1952年诺贝尔物理学奖：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀赛尔 (Edward
Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振。
化学位移
同一核由于化学环境不同，在核磁共振谱上共振吸收峰位置发生位 移的现象叫化学位移。因为化学位移 的差异很小，不能精细地测出绝对 值，所以常以相对位移表示。对于1H核，一般以四甲基硅（TMS）为标 准。它只有一个吸收峰，把它与样品放在一起作内标测出核磁共振谱， 以TMS吸收峰为零点，其他H核的吸收峰与零点之间的相对距离作为化学 位移。化学位移以下式计算
他获得2002年诺贝尔化学奖的另一半奖金。
If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a threedimensional picture of that protein.
有两种取向：一种与外磁场平行，这时能量较低，
以磁量子数m＝1/2 表征；一种与外磁场反平行，
这时氢核的能量稍高，以m＝－ 1/2 表征.
当外加磁场时，I=1/2的原子核 能级发生裂分。其能量差与核 磁矩μ和外磁场强度H0有关。 两种自旋态的能量差△E随着 外磁场的强度增加而变大。
高能自旋 m=-1/2 零磁场
核自旋Ι与原子核质量数A及原子序数Z的关系如表所示。
A 奇数 偶数 偶数
Z 奇或偶数 偶数 奇数
Ι 半整数 零 整数
例
1H 13C 15N 12C 16O 12S 2H 14N 10B
核磁共振现象
如前所述，如果将某一磁性核置于外加磁场 H0中，则它对外加磁场可以有（2 Ι＋1）种取向。
以氢核为例，由于其自旋Ι ＝1/2 ，所以它只能
h . . 2
式中 h：普朗克常数；
γ：各种核的特征常数，称磁旋比，每种核都有固定值，它实质 上是原子核磁性大小的度量，其值越大表示原子核磁性越强，反之亦 然；
I：自旋量子数，简称自旋。
Ι表示了磁矩的空间量子化情况, 即可能的量子状态。例如质子的Ι ＝ 1/2 ，表示质子的磁矩在外加磁场中有两种可能的取向，相应于m ＝±1/2 ；14N的Ι＝1，则表示其磁矩在磁场中有三种可能的取向， 相应于m＝0,±1 。因此，磁量子数m可能的数值是Ι ,Ι－1,… ,－Ι＋1, －Ι共有（2 Ι＋1）个可能值。
2003年诺贝尔医学奖 :美国科学家保罗· 劳特布尔 (Paul Lauterbur) 和英国科学家彼得· 曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
Peter
用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象
MRI is used for imaging of all organs in the body.
概 述
• 核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段 ，由于其 可深入物质内部而不破坏样品 ，并具有迅速、准确、 分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用 ，已经从 物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学
科 ，在科研和生产中发挥了巨大作用 。
• 核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和
布洛赫(Felix Bloch )
珀赛尔 (Edward Purcell)
1991年诺贝尔化学奖：恩斯特R.R.Ernst（1933－） 瑞士物理化学家
他的主要成就在于他在发展高分辨 核磁共振波谱学方面的杰出贡献。 这些贡献包括： 一.脉冲傅利叶变换核磁共振谱 二.二维核磁共振谱 三.核磁共振成像
2002诺贝尔化学奖:
瑞士科学家库尔特· . 维特里希“for his development of nuclear
magnetic resonance spectroscopy for determining the threedimensional structure of biological macromolecules in solution".
原子核的基本属性
• （１）、原子核所带电荷和质量：
•
原子核是有带正电荷的质子和中子组成。与 核外电子类似，原子核也有自旋现象。
如同电子具有自旋角动量和自旋磁矩一样， 核也具有自旋角动量和自旋磁矩。
• （２）、原子核的自旋与核磁矩： •
1. 原子核的磁性
众所周知，原子是由原子核及绕核旋转的电子组成的，原子核带正电 核，这些正电荷主要分布在原子核的表面上。由于原子核的自转，根 据电磁学原理，电子的运动产生磁场，于是原子核就有了磁性。原子 核磁性大小一般用磁矩μ表示 ：
核磁共振基本原理 • 核磁共振原理
• 核磁共振仪 • 实现核磁共振的两种方法
NMR基本原理
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简写为NMR）
是一种研究原子核在核外磁场中能级及其跃迁的波谱方法 ，（1）只有自旋不等于零的核才能与外磁场相互作用，具 有核磁共振的条件; （2）在强磁场的激励下，一些具有某 些磁性的原子核的能量可以裂分为2个或2个以上的能级; （3）如果此时外加一个能量，使其恰好等于裂分后相邻能 级之差，则该核就可能吸收能量（称为共振吸收）。从低 能态跃迁到高能态，所吸收能量的数量级相当于频率范围 在0.1到100MHz的电磁波（属于无线电波范围，简称射频 ）。因此核磁共振就是研究磁性原子核对3;1/2
△E=2μH0
当电磁波的能量符合下式时；
H0 由=Ih/2 得0=H0/2π
△E=h0=2μH0,
进动核便与辐射光子相互作用 （共振），体系吸收能量，核 由低能态跃迁至高能态发生核 磁共振。
必须注意：在无外加磁场时，核能级是简并的，各状态的能量相同。
哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因 此获得1952年诺贝尔物理学奖。60多年来，核磁共振已 形成为一门有完整理论的新学科。
Related Nobel Prize
1952年诺贝尔物理学奖：布洛赫(Felix Bloch ) & 珀赛尔 (Edward
Purcell)因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现——核磁共振。
化学位移
同一核由于化学环境不同，在核磁共振谱上共振吸收峰位置发生位 移的现象叫化学位移。因为化学位移 的差异很小，不能精细地测出绝对 值，所以常以相对位移表示。对于1H核，一般以四甲基硅（TMS）为标 准。它只有一个吸收峰，把它与样品放在一起作内标测出核磁共振谱， 以TMS吸收峰为零点，其他H核的吸收峰与零点之间的相对距离作为化学 位移。化学位移以下式计算
他获得2002年诺贝尔化学奖的另一半奖金。
If one knows all the measurements of a house one can draw a three-dimensional picture of that house. In the same way, by measuring a vast number of short distances in a protein, it is possible to create a threedimensional picture of that protein.
有两种取向：一种与外磁场平行，这时能量较低，
以磁量子数m＝1/2 表征；一种与外磁场反平行，
这时氢核的能量稍高，以m＝－ 1/2 表征.
当外加磁场时，I=1/2的原子核 能级发生裂分。其能量差与核 磁矩μ和外磁场强度H0有关。 两种自旋态的能量差△E随着 外磁场的强度增加而变大。
高能自旋 m=-1/2 零磁场
核自旋Ι与原子核质量数A及原子序数Z的关系如表所示。
A 奇数 偶数 偶数
Z 奇或偶数 偶数 奇数
Ι 半整数 零 整数
例
1H 13C 15N 12C 16O 12S 2H 14N 10B
核磁共振现象
如前所述，如果将某一磁性核置于外加磁场 H0中，则它对外加磁场可以有（2 Ι＋1）种取向。
以氢核为例，由于其自旋Ι ＝1/2 ，所以它只能
h . . 2
式中 h：普朗克常数；
γ：各种核的特征常数，称磁旋比，每种核都有固定值，它实质 上是原子核磁性大小的度量，其值越大表示原子核磁性越强，反之亦 然；
I：自旋量子数，简称自旋。
Ι表示了磁矩的空间量子化情况, 即可能的量子状态。例如质子的Ι ＝ 1/2 ，表示质子的磁矩在外加磁场中有两种可能的取向，相应于m ＝±1/2 ；14N的Ι＝1，则表示其磁矩在磁场中有三种可能的取向， 相应于m＝0,±1 。因此，磁量子数m可能的数值是Ι ,Ι－1,… ,－Ι＋1, －Ι共有（2 Ι＋1）个可能值。
2003年诺贝尔医学奖 :美国科学家保罗· 劳特布尔 (Paul Lauterbur) 和英国科学家彼得· 曼斯菲尔德(Peter Mansfield )
Peter
用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象
MRI is used for imaging of all organs in the body.