Magnetic Resonance Imaging | An Introduction | Site Info: The Project.

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第 02 章

02-01
基础知识

02-02
原子核的磁性

02-03
Boltzmann分布

02-04
Larmor方程

02-05
共振

02-06
磁化矢量

02-07
旋转坐标系

02-08
磁共振信号

02-09
频率分析:Fourier变换


第02章
核磁共振(NMR)

02-01  基础知识

医学上不同技术所获取的图像看起来是相似的,很容易从中识别出人体解剖结构的相同部位,比如图02-01所示的4张脑部图像。然而,不同图像的分辨率和所含信息是不相同的。有些图像只显现解剖学结构;有些图像除了显现解剖学结构外,还能提供代谢学信息。



图02-01
不同技术所获取的人脑横切面图像,所用技术从左到右依次为:正电子发射断层扫描、解剖学标本、x射线计算机断层成像和磁共振成像。 这几种成像技术最基本的区别列于表02-01。


表02-01
电磁波谱。用于磁共振成像的电磁波的频率要比用于放射性同位素检测的x-射线或γ-射线低很多个数量级。


物质是由原子组成的(例如1H, 12C, 16O, 31P 等原子)。不同种元素的根本区别在于核电荷数不同(即核内质子数不同)。原子是由原子核和围绕原子核高速旋转的带负电荷的电子所组成,而原子核是由带正电荷的质子和不带电荷的中子所组成。不同的原子核组成和不同数目的核外电子会使原子呈现出不同的物理特性。

有些物理属性不像颜色、纹理那么直观、容易理解。例如,引起核磁共振现象的原子核磁性这个物理属性理解起来就很困难。虽然这些物理属性很难形象化表现出来,但是他们有明确的定义并遵循一定的规律,所以,可以通过与已知的相似现象进行类比来认识他们。


利用原子核的磁性和电磁(辐射)波,我们可以获得能反映人体器官形态和功能信息的人体图像。电磁波的波长和频率范围非常宽广,不同波段的电磁波与物质的相互作用机制不同。

无线电波是磁共振成像技术中所涉及到的电磁波。它囊括了从调幅广播、移动通信、业余无线电、电视到调频广播的频率范围,要比用于放射性同位素检测的x-射线或者γ-射线的频率低9个数量级(见表02-01),具有良好的生物安全性 (详见第18章)

120多年前,Röntgen发现了x-射线并利用x-射线和原子的电子云的相互作用成功地得到了人体的图像。

核磁共振信号是无线电波和磁性原子核相互作用的结果。因此,与其他医用成像技术相比,核磁共振成像技术需要更为独特的仪器、所得图像拥有更为独特的图像对比度。


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