讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 4.对于不含或少含氢质子的组织结构显示不佳 5.血管的显示限度 6.多种伪影因素 7.价格相对昂贵 第二节磁共振现象的物理学基础 30 1。产生带北据围鱼的其木冬姓 当在静磁场中物质的原子核受到一定颏率的电磁波作用时，在它们的能级之间发 生共振跃 这就是磁共振现象。 物质吸收电磁波能量而跃迁之后，又会释放电磁能量恢复到初始状态，如果用特 殊装置接受这部分能量信号，就采集到了磁共振信号。 磁共振信号的产生必须具备三个基本条件： 1、即能能产生提跃的原子核 2、恒定的静磁场（或称外磁场 主磁场) 3、产生一定频率电磁波的交变磁场 二、原子核的特性 (一)原子核的自旋和磁 因为具有磁矩的原子核有一定的质量和大小，所以原子核还具有自旋角动量， 20 用P表示。自旋角动量的方向与自旋轴重合，自旋角动量的大小由下式决定： P-h+12 式中h为普朗克常数，为核自旋量子数。 质子自身具有磁性，在其周围产生磁场，并具有自身磁矩。磁矩是矢量，具有 方向和大小，磁矩的方向可有环形电流的法拉第右手定则确定，与自旋轴一致。对于 环形电流，其电流与环形电流形成的面S的乘积就称为环形电流的磁炬，用μ表示 μ=S (二)外加静磁场中的能级分裂 30 依照量子物理学原理，原子磁矩进入外磁场之后，其空间取向发生量子化，即 只能取一些确定的方向。如自旋量子数为机，则只能21+1个不同方向。磁矩在外磁场方 向的投影是一些不连续的数值。磁矩的不同取向，形成它与外磁场相互作用能的不同 在外磁场 的作用下 使原米的能级分裂 成2I+1 能级 这称为塞曼分裂，这些能 级称为塞曼能级。塞曼能级是等间距的，相邻两个能级之能量差为： △E=hYB。/2π (4-3) 对千氢届子，其自饰量子数=1，同样1，=12，所以在外磁场中氢压子分梨为 两个能级，如图44具有较高能量， 即处 级的质子 与外磁场反平行方向排列 其位能为E=hYB4x:具有较低能量，即处于低能级的质子沿与外磁场平行方向排列 E=hYB4π。从两种能级质子的数目看，处于低能级，即与外磁场平行方向排列的 质子数目比处于高能级者略多，如常温下可多10。质子在不同能级上的数目分布符 合玻尔兹曼分布
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 4．对于不含或少含氢质子的组织结构显示不佳 5．血管的显示限度 6．多种伪影因素 7．价格相对昂贵 第二节 磁 共 振 现 象的物 理学 基础 1、 产 生 磁 共振 现象 的基 本条 件 当在静磁场中物质的原子核受到一定频率的电磁波作用时，在它们的能级之间发 生共振跃迁，这就是磁共振现象。 物质吸收电磁波能量而跃迁之后，又会释放电磁能量恢复到初始状态，如果用特 殊装置接受这部分能量信号，就采集到了磁共振信号。 磁共振信号的产生必须具备三个基本条件： 1、即能够产生共振跃迁的原子核 2、恒定的静磁场（或称外磁场、主磁场） 3、产生一定频率电磁波的交变磁场 二 、 原 子 核 的 特性 （一）原子核的自旋和磁矩 因为具有磁矩的原子核有一定的质量和大小，所以原子核还具有自旋角动量， 用P表示。自旋角动量的方向与自旋轴重合，自旋角动量的大小由下式决定： P=h[I(I+1)] 1/2 式中h为普朗克常数，I为核自旋量子数。 质子自身具有磁性，在其周围产生磁场，并具有自身磁矩。磁矩是矢量，具有 方向和大小，磁矩的方向可有环形电流的法拉第右手定则确定，与自旋轴一致。对于 环形电流，其电流I与环形电流形成的面积S的乘积就称为环形电流的磁矩，用μ表示： μ=IS。 （二）外加静磁场中的能级分裂 依照量子物理学原理，原子磁矩进入外磁场之后，其空间取向发生量子化，即 只能取一些确定的方向。如自旋量子数为I，则只能2I+1个不同方向。磁矩在外磁场方 向的投影是一些不连续的数值。磁矩的不同取向，形成它与外磁场相互作用能的不同。 在外磁场的作用下使原来的能级分裂成2I+1个能级，这称为塞曼分裂，这些能 级称为塞曼能级。塞曼能级是等间距的，相邻两个能级之能量差为： E = h B0 / 2 (4-3) 对于氢质子，其自旋量子数I=1/2，同样I Z =1/2，所以在外磁场中氢质子分裂为 两个能级，如图4-4。具有较高能量，即处于高能级的质子沿与外磁场反平行方向排列， 其位能为E=hγB0/4π；具有较低能量，即处于低能级的质子沿与外磁场平行方向排列， E=-hγB0 /4π。从两种能级质子的数目看，处于低能级，即与外磁场平行方向排列的 质子数目比处于高能级者略多，如常温下可多10-6。质子在不同能级上的数目分布符 合玻尔兹曼分布。 30 20 30
教 案 姓名邱建峰 学年第二学期时间 节次 课程名称 医学影像物理学授课专业及层次 应用物理本科 授课内容 核磁共振现象 学时数 教学目的 了解磁共振的宏观描述、认识饱和现象 重点 磁共振的宏观描述 难点 磁共振的宏观描述 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教学法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 三、静藏场的作用 （一)外加静磁场中的磁 磁共振成像中外加静场的强度B助是恒定的 20 虽然在自然状态下，质子的排列处于无序状态，但是当把物质置入一强大的外 磁场内时，质子的自身磁场将被强的外磁场规范，即平行于外磁场，但是一部分质 子的磁矩与外磁场方向一致，而另一部分质子的磁矩与外磁场方向相反，而且与外 磁场方向一致排列的质子数目比相反方向者略多。我们将物质在外磁场作用下，在 磁场方向上产生磁性的过程称为化， 其大小称为磁化强度 (二)外加静磁场中的能级分裂 原子磁矩进入外磁场之后，其空间取向发生量子化，即只能取一些确定的方向。 在外磁场中磁矩的位能为： E=-μB。=-hYB。lz/2π 塞曼能级是等间距的，相邻两个能级之能量差为： △E=hy-B。/2π 质子在不同能级上的数目分布符合玻尔兹曼分布。 (三)自旋核的进动 处质子不停地改变其磁化方向，即除了质子本身的自旋外，其自旋轴以 静磁场方向，即做力线方向旋进，质子的这种运动方式草 (precession)或称“旋进
教 案 姓名_邱建峰 学年第一 学期 时间_ 节次_ 课程名称 医学影像物理学 授课专业及层次 应用物理本科 授课内容 核磁共振现象 学时数 教学目的 了解磁共振的宏观描述、认识饱和现象 重 点 磁共振的宏观描述 难 点 磁共振的宏观描述 自学内容 无 使用教具 多媒体 相关学科知识 无 教 学 法 讲述式 讲授内容纲要、要求及时间分配 三 、 静 磁 场 的 作用 （ 一 ） 外 加 静 磁场 中的磁 化 磁共振成像中外加静磁场的强度 B0 是恒定的。 虽然在自然状态下，质子的排列处于无序状态，但是当把物质置入一强大的外 磁场内时，质子的自身磁场将被强的外磁场规范，即平行于外磁场，但是一部分质 子的磁矩与外磁场方向一致，而另一部分质子的磁矩与外磁场方向相反，而且与外 磁场方向一致排列的质子数目比相反方向者略多。我们将物质在外磁场作用下，在 磁场方向上产生磁性的过程称为磁化，其大小称为磁化强度 （ 二 ） 外 加 静 磁场 中的能 级分 裂 原子磁矩进入外磁场之后，其空间取向发生量子化，即只能取一些确定的方向。 在外磁场中磁矩的位能为： E = −B0 = −h B0 IZ / 2 塞曼能级是等间距的，相邻两个能级之能量差为： E = h B0 / 2 质子在不同能级上的数目分布符合玻尔兹曼分布。 （三）自旋核的进动 处质子不停地改变其磁化方向，即除了质子本身的自旋外，其自旋轴以一定 夹角绕外加静磁场方向，即磁力线方向旋进，质子的这种运动方式称为“进动” （precession）或称“旋进”。 20 20