1、Nuclear Magnetic Resonance CT(核磁共振CT ),概 述,1924年，泡利（WPauli）在研究某些光谱的精细结构时，提出了原子核具有自旋角动量和磁矩。当时由于受光学仪器分辨本领的限制，妨碍了对核磁矩的精确测量。1946年，珀塞尔（Purcell）和布洛赫（FBloch）分别应用共振吸收法和核感应法实现了核磁共振，从而大大地提高了核磁矩的测量精度。因而珀塞尔和布洛赫获得了1952年度的诺贝尔物理学奖。核磁共振已在众多的领域中有了十分广泛的应用。早期，核磁共振主要是用于对和结构和性质的研究，如测量和磁矩、电四极矩及核自旋等，后来则广泛用于分子（如有机分子、生物大分子等
2、）组成和结构的分析、生物组织与活体组织的分析、病理分析、医疗诊断、产品无损检测等方面，并可用来观测一些动态过程（如化学反应、生化过程等）的变化。从技术手段上来说，核磁共振的应用主要由两方面，即核磁共振波谱的应用以及近年发展起来的核磁共振成象(MRI)的应用.而这里的NMR-CT采用的既是MRI(Magnetic Resonance Imaging)技术。,12位因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖科学家,1944年 I.Rabi1952年 F.Block1952年 E.M.Purcell1955年 W.E.Lamb1955年 P.Kusch1964年 C.H.Townes1966年 A.Kas
3、tler1977年 J.H.Van Vleck1981年 N.Bloembergen1983年 H.Taube1989年 N.F.Ramsey1991年 R.R.Ernst,核磁共振原理 半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级将分裂，既塞曼效应。,在外磁场B0中塞曼分裂图：,共振条件： = 0 = 0 实现核磁共振的两种方法,a扫场法: 改变0 b扫频法: 改变,如图所示。永久磁铁产生均匀的稳恒磁场B0，磁场强度可以调节。磁极上装有调制线圈，提供一个弱的调制磁场BM，进行扫场，其扫场大小可以调节。核磁共振探头提供射频场，且频率可调。,(1) 磁场B0固定，
4、让射频场B1的频率连续变化通过共振区域，当满足 = 0 = 0时，出现共振吸收现象，叫做扫频法； (2) 把射频场B1频率固定，而让磁场。连续变化通过共振区域，实现共振吸收。称为扫场法。,检测共振信号的方法,吸收法感应法平衡法,优点是比较简单，样品不易饱和，缺点是振荡频率的稳定性较差，噪音电平较高。一般只用于宽谱的波谱仪与测场仪,优点是工作稳定度高，噪音低，但漏电流相位不易调整。常用在商业波谱仪,优点是频率稳定好，噪音低，缺点是频率调谐范围不够宽。常用于灵敏度和分辨力高的波谱仪,核磁共振的一些实际的应用,分子结构的测定 化学位移各向异性的研究 金属离子同位素的应用 动力学核磁研究 质子密度成像
5、 T1T2成像 化学位移成像 其它核的成像 指定部位的高分辨成像 元素的定量分析 有机化合物的结构解析 表面化学 有机化合物中异构体的区分和确定 大分子化学结构的分析,生物膜和脂质的多形性研究 脂质双分子层的脂质分子动态结构 生物膜蛋白质脂质的互相作用 压力作用下血红蛋白质结构的变化 生物体中水的研究 生命组织研究中的应用 生物化学中的应用 在表面活性剂方面的研究 原油的定性鉴定和结构分析 沥青化学结构分析 涂料分析 农药鉴定 食品分析 药品鉴定,下面主要介绍一下NMR-CT,核磁共振CT(computed tomography)是获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，
6、也就是切片扫描方式。核磁共振CT手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。现已对生物组织的病变和其含水量分布的关系作过广泛的研究。病变会使组织中的含水量发生变化，所以，通过水含量分布的情况就可以把病变部位找出来。,核磁共振CT与X光CT,CT是计算机化层分析技术的简称(平时一般谈到CT指的都是X光CT)核磁共振层析成像比目前应用的X射线层析成像(又称X射线CT)具有更多的优点。例如，X射线层析成像得到的是成像物的密度分布图像，而核磁共振层析成像却是成像物的原子核密度的分布图像。目前虽然还仅限于氢原子核的密度分布图像，但氢元素是构成人体和生物体的主要化学元素。因此，从
7、核磁共振层析成像得到的氢元素分布图像，要比从X射线密度分布图像得到人体和生物体内的更多信息 。,这是核磁共振机的原理图,注意，这里不同于上面的实验，我们所外加的是一个梯度场!,均匀的外加磁场B0内所有同类核的共振频率都相同，无法区分它们的空间位置，为此必须在均匀外磁场上叠加一个空间线性梯度场B(x, y, z)，其方向与均匀场B0的方向一致，大小数值是空间坐标的线性函数，这样就可以实现不同位置共振信号的空间编码 。,傅立叶(Fourier)变换,时域信号 F变换 频域信号 频域谱S（t1,t2,） S(1, 2,),人体处于静磁场中，施加射频波，就会激发人体的氢核发生共振，获取能量。停止发射射
8、频波，原子经过豫弛恢复平衡状态。人体在静磁场中，经过射频和梯度磁场的扫描，尽心了一系列容积单元的测量，并且从被查体的大区域中寄存核磁共振信号，通过放大、模数（A/D）转换，用高速及算计处理，经过傅立叶变换，解读出既定的各个平面上的信息，例如质子密度、豫弛时间，再经过数模（D/A)转换，利用窗口技术、黑白灰度等级的换算，变成视频信号，就可以在监视器上显示出核磁共振图像。,通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。,MRI的缺点及可能存在的危害 虽然MRI对患者没有致命性的损伤，但还是给患者带来了一些不适感。在MRI诊断前应当采取必要的措施，把这种负面影响降到
9、最低限度。其缺点主要有： 和CT一样，MRI也是解剖性影像诊断，很多病变单凭核磁共振检查仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断； 对肺部的检查不优于X射线或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； 对胃肠道的病变不如内窥镜检查； 扫描时间长，空间分辨力不够理想； 由于强磁场的原因，MRI对诸如体内有磁金属或起搏器的特殊病人却不能适用。,MRI系统可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面： 强静磁场：在有铁磁性物质存在的情况下，不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内，都可能是危险因素； 随时间变化的梯度场：可在受试者体内诱导产生电场而兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下，可以产生外周神经兴奋（如刺痛或叩击感），甚至引起心脏兴奋或心室振颤； 射频场（RF）的致热效应：在MRI聚焦或测量过程中所用到的大角度射频场发射，其电磁能量在患者组织内转化成热能，使组织温度升高。RF的致热效应需要进一步探讨，临床扫瞄仪对于射频能量有所谓“特定吸收率”（specific absorption rate, SAR）的限制； 噪声：MRI运行过程中产生的各种噪声，可能使某些患者的听力受到损伤； 造影剂的毒副作用：目前使用的造影剂主要为含钆的化合物，副作用发生率在2%-4%。,我的作业就到这里谢谢观看！ 0510310 赵润青,
