第五章磁共振物理

"探索磁共振的奥秘：从原子核到惊艳图像！本章深入解析磁共振物理核心：静磁场中原子核的磁性（塞曼效应、拉莫尔进动）如何通过射频脉冲（90°/180°）激发信号，形成FID衰减曲线e^(-t/T2cosω₀t重点阐释弛豫机制：T1（自旋晶格能量交换，63%恢复时间）与T2（自旋自旋相位分散），以及三大加权图像原理（T1WI/T2WI/PDWI的参数组合）。最后揭示磁化矢量（M₀=Σμ）与质子密度、磁场均匀性（T2效应）的关键影响"。

第五章磁共振物理

• 原子核磁性
  • 自旋特性
    • 自旋量子数I：质子数与中子数决定 均为偶数：I=0（如16O,12C） 均为奇数：I为整数（如14N） 一奇一偶：I为半整数（如1H,31P的I=1/2） 磁性核条件：I≠0（具有自旋角动量）
  • 磁矩与磁性
    • 核磁矩公式：μ = γħI 磁旋比γ：核特性常数（1H的γ=42.5MHz/T） 玻尔兹曼分布：高低能态核数比≈1-7ppm（1T,300K）
• 静磁场中的核
  • 微观表现
    • 拉莫尔进动：ω₀=γB₀ 能级分裂：ΔE=γħB₀（塞曼效应）
  • 宏观表现
    • 磁化矢量M：M₀=Σμ（正比于质子密度） 纵向磁化Mz：沿B₀方向 横向磁化Mxy：在XY平面
• 共振条件(吸收能量)
  • 共振条件
    • RF频率：ω=γB₀（拉莫尔频率） 方向：垂直B₀ 能量匹配：ħω=ΔE
  • 脉冲作用
    • 90°脉冲：Mz→0, Mxy→M₀ 180°脉冲：Mz→-M₀
• 弛豫过程（放出能量）
  • 纵向弛豫(T1)
    • 机制：自旋-晶格能量交换）
    • 恢复方程：Mz(t)=M₀(1-e^(-t/T1)
    • T1时间：恢复63%所需时间（组织差异）
  • 横向弛豫(T2)
    • 机制：自旋-自旋相位分散
    • 衰减方程：Mxy(t)=Mxy(0)e^(-t/T2)
    • T2*：包含磁场不均匀性影响
• 自由感应衰减(FID)
  • 信号特征:e^(-t/T2*)cos(ω₀t)
  • 影响因素:质子密度、T1、T2
  • 加权图像原理
    • T1WI：短TR(≈T1)、短TE(<<T2) T2WI：长TR(>>T1)、长TE(≈T2) PDWI：长TR、短TE