【知识目标】

1.通过对原子核磁性的分析，能够说出可以用于磁共振成像的元素，以及筛选出理想的磁共振成像元素。

2.通过静磁场中原子核的分析，能够说出其微观表现与宏观表现，分析磁化强度矢量的影响因素。

3.通过微观分析，能够阐述产生磁共振信号的条件（硬件、软件）；以及分析共振的微观机制与宏观表现。

4.通过对弛豫机制和弛豫规律的分析，能够详细阐述T1和T2的含义,以及接收信号的原理，以及自由感应信号的特点和采集；

5.通过磁共振波谱的分析，能够大致说出波谱的含义以及应用。

【能力目标】

1.通过微观原子核的分析，培养微观规律学习能力。

【情感目标】

通过本章抽象晦涩内容的学习，形成不畏艰难的科学精神；

请观看视频：How does an MRI work?

磁共振成像，全称：核磁共振成像。由于谈核色变，把核字去掉。

核磁共振成像的物理原理相对来说较难。要弄懂四个步骤：核、磁、共振、信号。

                【一】“核”，具有磁性的原子核。

需要明白几个问题：

1、为什么原子核具有磁性？

2、是不是所有的原子核都具有磁性？

3、原子核的磁性由什么决定？

4、是不是所有具有磁性的原子核都适合作为核磁共振成像的对象？

一、原子核的自旋

微观世界中，物理量的取值是离散的。原子核的自旋取一系列不连续的值。I为自旋量子数。

I的取值：质子数与中子数都为偶数，I=0

               质子数与中子数都是奇数，I为整数，

              质子数与中子数一奇一偶，I为半整数

处于静磁场中原子核，自旋在空间所取的方向也是离散的，2I+1种。

例如，氢原子核的I=1/2,两种取向。

二、原子核的磁矩

自选核产生了绕核心旋转的环形电流，环形电流产生磁场。

三、物质的磁性

不呈现宏观磁性。只有在静磁场中，会形成与外磁场妨碍那个相同的或者相反的附加磁场。

相同的：顺磁性

相反的：逆磁性

四、用于磁共振成像的磁性核

H原子核：含量多，信号强。

                         【二】“磁” 静磁场中的原子核

一、微观描述

1、能级劈裂

两种能级：顺着磁场方向的：低能级

                  逆着磁场方向的：高能级

2、旋进（进动）

自转（质子绕本身的轴旋转）+公转（质子绕静磁场方向转动）

旋进频率:

二、宏观描述

磁化强度矢量M：单位体积内核磁矩的矢量和

1、静磁场为零：M=0

2、静磁场不为零：M≠0

                                    【三】 “共振”

一、磁共振的基本原理

什么是共振？外来刺激频率等于物质本身固有频率。例如音叉的共振

核磁共振：所施加的电磁波能量正好等于不同取向氢原子核之间的能量差，低能态的原子核吸收能量跃迁到高能态。

条件:施加的电磁波频率等于原子核旋进频率

二、磁共振的宏观表现

                                【四】  “信号”如何获得——弛豫

一、弛豫及其规律

去除外加RF脉冲，样品恢复到平衡状态

纵向磁化恢复：纵向弛豫

横向磁化恢复：横向弛豫

二、弛豫的机制

1、纵向弛豫：自旋-晶格弛豫，自旋核与周围物质相互作用交换能量

2、横向弛豫：自旋-自旋弛豫。自旋核之间相互作用产生的。

三、自由感应衰减信号（FID）