核磁共振的稳态吸收
核磁共振的稳态吸收
一、 引言
核磁共振（简称NMR ）是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象，它源于1939年美国物理学家拉比（I.I.Rabi ）所创立的分子束共振法实现了核磁共振这一物理思想，并通过实验精确地测定了原子核的磁矩，为此他获得了1944年的诺贝尔物理学奖。1946年伯塞尔（E.M.Purcell ）小组和布洛赫（F.Bloch ）小组分别在石蜡和水这类一般凝聚态物质中观测到稳态的NMR 信号，为此他们分享了1952年的诺贝尔物理学奖。NMR 技术在当代科技中有着极其重要的作用，已广泛应用于许多学科的研究，成为分析测试不可缺少的技术手段。核磁共振可采用稳态法和瞬态法两种不同的射频技术，本实验采用连续射频场作用于原子核系统，观测NMR 的稳态吸收过程。
二、 实验目的
1、 了解核磁共振的基本原理；
2、 利用核磁共振的方法测量样品的旋磁比、核朗德因子和原子核磁矩。
3、 了解利用核磁共振精确测量磁场强度的方法。
三、 实验原理
（一）核磁共振的量子力学描述
通常将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影μ称为核磁矩，它们之间的关系通常写成：
γμ=或m e
g p
N
?=2μ （2-1-1） 式中p
N
m e
g 2=γ称为旋磁比；e 为电子电荷；p m 为质子质量；N g 为朗德因子。对氢核来说，5851.5=N g 。
按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定：
)1(+=I I P （2-1-2）
式中 为普朗克常数。I 为核的自旋量子数，可以取???=,23,1,21
,0I 对氢核来说，2
1=
I 。
把氢核放入外磁场B 中，可以取坐标轴z 方向为B 的方向。核的角动量在B
方向上的
投影值由下式决定
?=m P B （2-1-3）
式中m 称为磁量子数，可以取I I I I m ---???-=),1(,,1,。核磁矩在B
方向上的投影值为
m m eh g P m e
g p N B p N
B ???
?
??==22μ 将它写为 m g N N B μμ= （2-1-4） 式中
T J N /10050787.527-?=μ称为核磁子，是核磁矩的单位。
磁矩为μ
的原子核在恒定磁场B 中具有的势能为
B m g B B E N N B ???-=?-=?-=μμμ
任何两个能级之间的能量差为
)(2121m m B g E E E N N m m -??-=-=?μ （2-1-5）
考虑最简单的情况，对氢核而言，自旋量子数2
1
=I ，所以磁量子数m 只能取两个值，即21=
m 和2
1
-=m 。磁矩在外场方向上的投影也只能取两个值，如图1中(a)所示，与此相对应的能级如图1中(b)所示。
迁能级之间的能量差为
B g E N N ??=?μ （2-1-6）
由这个公式可知：相邻两个能级之间的能量差E ?与外磁场B
的大小成正比，磁场越强，则
两个能级分裂也越大。
如果实验时外磁场为0B
，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核，如果电磁
波的能量0νh 恰好等于这时氢核两能级的能量差0B g N N μ，即
00B g h N N μν= （2-1-7）
则氢核就会吸收电磁波的能量，由21=
m 的能级跃迁到2
1
-=m 的能级，这就是核磁共振吸收现象。式（2-1-7）就是核磁共振条件。为了应用上的方便，常写成
00B h g N N ??
?
???=μν，即00B ?=γω （2-1-8）
上面讨论的是单个的核放在外磁场中的核磁共振理论。但实验中所用的样品是大量同类核的集合。如果处于高能级上的核数目与处于低能级上的核数目没有差别，则在电磁波的激发下，上下能级上的核都要发生跃迁，并且跃迁几率是相等的，吸收能量等于辐射能量，我们究观察不到任何核磁共振信号。只有当低能级上的原子核数目大于高能级上的核数目，吸收能量比辐射能量多，这样才能观察到核磁共振信号。在热平衡状态下，核数目在两个能级上的相对分布由玻尔兹曼因子决定：
??? ?
?-=???
???-=kT B g kT E N N N N 021exp exp μ （2-1-9） 式中1N 为低能级上的核数目，2N 为高能级上的核数目，E ?为上下能级间的能量差，k 为玻尔兹曼常数，T 为绝对温度。当kT B g N N <<0μ时，上式可以近似写成
kT
B g N N N N 021
1μ-= （2-1-10） 上式说明，低能级上的核数目比高能级上的核数目略微多一点。对氢核来说，如果实验温度K T 300=，外磁场T B 10=，则
61
2
1107-?≈-N N N 。这说明，在室温下，每百万个低能级上的核比高能级上的核大约只多出7个。这就是说，在低能级上参与核磁共振吸收的每一百万个核中只有7个核的核磁共振吸收未被共振辐射所抵消。所以核磁共振信号非常微
弱，检测如此微弱的信号，需要高质量的接收器。
由式（2-1-10）可以看出，温度越高，粒子差数越小，对观察核磁共振信号越不利。外磁场0B 越强，粒子差数越大，越有利于观察核磁共振信号。一般核磁共振实验要求磁场强一些，其原因就在这里。
另外，要想观察到核磁共振信号，仅仅磁场强一些还不够，磁场在样品范围内还应高度均匀，否则磁场多么强也观察不到核磁共振信号。原因之一是，核磁共振信号由式（2－7）决定，如果磁场不均匀，则样品内各部分的共振频率不同。对某个频率的电磁波，将只有少数核参与共振，结果信号被噪声所淹没，难以观察到核磁共振信号。 （二）核磁共振的经典理论描述
以下从经典理论观点来讨论核磁共振问题。把经典理论核矢量模型用于微观粒子是不严格的，但是它对某些问题可以做一定的解释。数值上不一定正确，但可以给出一个清晰的物理图象，帮助我们了解问题的实质。
由于原子核具有自旋和磁矩，所以它在外磁场中的行为同陀螺在重力场中的行为是完全
一样的。设核的角动量为P ，磁矩为μ
，外磁场为B ，由经典理论可知
B dt P d
?=μ （2-1-11） 由于，P
?=γμ，所以有 B dt
d ??=μλμ （2-1-12） 写成分量的形式则为 ????
?????-?=-?=-?=)()()(x y y x z
z x x z y
y z z y x
B B dt d B B dt d B B dt d μμγμμμγμμμγμ （2-1-13）
若设稳恒磁场为0B ，且z 轴沿0B
方向，即0==y x B B ，0B B z =，则上式将变为
????
?????=?-=?=000dt d B dt d B dt d z
x y
y x
μμγμμγμ （2-1-14） 由此可见，磁矩分量z μ是一个常数，即磁矩μ
在0B
方向上的投影将保持不变。将式（2-1-14）
的第一式对t 求导，并把第二式代入有
x y x B dt d B dt d μγμγμ202022-=?=或0202
2
2=+x x B dt d μγμ （2-1-15）
这是一个简谐运动方程，其解为)cos(0?γμ+?=t B A x ，由式（2-1-14）第一式得到
)sin()sin(1
10000
0?γ?γγγμγμ+?-=+???-=?=
t B A t B A B B dt d B x y
以00B ?=γω代入，有 ???
?
???
==+=+-=+=常数A t A t A y x L y x 200)()sin()cos(μμμ?ωμ?ωμ （2-1-16）
现在来研究如果在与0B
垂直的方向上加一个旋转磁场1B ，且01B B <<，会出现什么
情况。如果这时再在垂直于0B 的平面内加上一个弱的旋转磁场1B ，1B
的角频率和转动方
向与磁矩μ 的进动角频率和进动方向都相同。这时，和核磁矩μ
除了受到0B 的作用之外，还要受到旋转磁场1B 的影响。也就是说μ
除了要围绕0B 进动之外，还要绕1B 进动。所以μ
与0B
之间的夹角θ将发生变化。由核磁矩的势能
θμμcos 0B B E ?-=?-=
（2-1-17）
可知，θ的变化意味着核的能量状态变化。当θ值增加时，核要从旋转磁场1B
中吸收能量。
这就是核磁共振。产生共振的条件为
00B ?==γωω （2-1-18）
这一结论与量子力学得出的结论完全一致。
如果旋转磁场1B
的转动角频率ω与核磁矩μ的进动角频率0ω不相等，即0ωω≠，则
角度θ的变化不显著。平均说来，θ角的变化为零。原子核没有吸收磁场的能量，因此就观察不到核磁共振信号。
上面讨论的是单个核的核磁共振。但我们在实验中研究的样品不是单个核磁矩，而是由这些磁矩构成的磁化强度矢量M
；另外，我们研究的系统并不是孤立的，而是与周围物质有一定的相互作用。只有全面考虑了这些问题，才能建立起核磁共振的理论。
因为磁化强度矢量M 是单位体积内核磁矩μ
的矢量和，所以有
)(B M dt
M
d
??=γ （2-1-19） 它表明磁化强度矢量M 围绕着外磁场0B
做进动，进动的角频率B ?=γω；现在假定外磁
场0B
沿着z 轴方向，再沿着x 轴方向加上一射频场
x e t B B
)cos(211?=ω （2-1-20）
式中x e
为x 轴上的单位矢量，12B 为振幅。这个线偏振场可以看作是左旋圆偏振场和右旋圆偏振场的叠加。在这两个圆偏振场中，只有当圆 偏振场的旋转方向与进动方向相同时才起作用。所以对于γ 为正的系统，起作用的是顺时针方向的圆偏振场，即
000000/μχχB H M M z ===式中0χ是静磁化率，0μ为真空中的磁导率，0M 是自旋系
统与晶格达到热平衡时自旋系统的磁化强度。
原子核系统吸收了射频场能量之后，处于高能态的粒子数目增多，亦使得0M M z <，偏离了热平衡状态。由于自旋与晶格的相互作用，晶格将吸收核的能量，使原子核跃迁到低能态而向热平衡过渡。表示这个过渡的特征时间称为纵向弛豫时间，用1T 表示（它反映了沿外磁场方向上磁化强度矢量z M 恢复到平衡值0M 所需时间的大小）。考虑了纵向弛豫作用后，假定z M 向平衡值0M 过渡的速度与z M 偏离0M 的程度)(0z M M -成正比，即有
1
0T M M dt dM z
z
--= （2-1-21） 此外，自旋与自旋之间也存在相互作用，M 的横向分量也要由非平衡态时的x M 和y M 向平衡态时的值0==y x M M 过渡，表征这个过程的特征时间为横向弛豫时间，用2T 表示。与z M 类似，可以假定：
??????
?-==22
T M dt
dM T M dt dM y y x
x （2-1-22） 前面分别分析了外磁场和弛豫过程对核磁化强度矢量M 的作用。当上述两种作用同时存在
时，描述核磁共振现象的基本运动方程为
k T M M j M i M T B M dt M d z y x
1
02)(1
)(--+-??=γ （2-1-23） 值得注意的是，式中B 是外磁场0B 与线偏振场1B 的叠加。其中，k B B
00=，
j t B i t B B
)sin()cos(111?-?=ωω，B M ?的三个分量是
?
??
???-?--??+k
t B M t B M j
B M t B M i
t B M B M y x x z z y
)cos sin ()cos ()sin (110110ωωωω （2-1-24） 这样布洛赫方程写成分量形式即为
?????
??????--?+??-=--??=-?+?=10
1
12012
10)cos sin ()cos ()sin (T M M t B M t B M dt dM T M B M t B M dt dM T M t B M B M dt dM z y x z y x z y
x z y x
ωωγωγωγ （2-1-25）
在各种条件下来解布洛赫方程，可以解释各种核磁共振现象。一般来说，布洛赫方程中含有
t ?ωcos ，t ?ωsin 这些高频振荡项，解起来很麻烦。如果我们能对它作一坐标变换，把它
变换到旋转坐标系中去，解起来就容易得多。
取新坐标系'''z y x ，'z 与原来的实验室坐标系中的z 重合，旋转磁场1B 与'x 重合。显然，新坐标系是与旋转磁场以同一频率ω转动的旋转坐标系。图中⊥M 是M 在垂至于恒定磁场方向上的分量，即M 在xy 平面内的分量，设u 和v 是⊥M 在'x 和'y 方向上的分量，则
??
?--=-=t u t v M t
v t u M y
x ωωωωsin cos sin cos （2-1-26） 把它们代入（2-1-25）式即得
????
?????+-=---=-
--=v B T M M dt dM M B T v
u dt
dv T u v dt du z
z z 11012
02
0)()(γγωωωω （2-1-27）
式中00B γω=，上式表明z M 的变化是v 的函数而不是u 的函数。而z M 的变化表示核磁化强度矢量的能量变化，所以v 的变化反映了系统能量的变化。
从式（2-1-27）可以看出，它们已经不包括t ωcos ，t ωsin 这些高频振荡项了。但要严格求解仍是相当困难的。通常是根据实验条件来进行简化。如果磁场或频率的变化十分缓慢，则可以认为u ，v ，z M 都不随时间发生变化，即系统达到稳定状态，此时上式的解称为稳态解：
?????
?
?????+-+-+=+-+=+-+-=
2121220220022212
1220220012121220220
0221)(1)](1[)(1)(1)(T T B T M T M T T B T T M B v T T B T M T B u z γωωωωγωωγγωωωωγ （2-1-28） 根据式（2-1-28）中前两式可以画出u 和v 随ω而变化的函数关系曲线。根据曲线知道，当外加旋转磁场1B 的角频率ω等于M 在磁场0B 中的进动角频率0ω时，吸收信号最强，即出现共振吸收现象。
由上面得到的布洛赫方程的稳态解可以看出，稳态共振吸收信号有几个重要特点：当
0ωω=时，ν值为极大，可以表示为212
12021max 1T T B M T B v γγ+=
，可见，2
111
T T B γ=时，v 达到最大值01
2
max 21M T T v =
,由此表明，吸收信号的最大值并不是要求1B 无限的弱，而是要求它有一定的大小。
实际的核磁共振吸收不是只发生在由式（2-1-7）所决定的单一频率上，而是发生在一定的频率范围内。即谱线有一定的宽度。通常把吸收曲线半高度的宽度所对应的频率间隔称为共振线宽。由于弛豫过程造成的线宽称为本征线宽。外磁场0B 不均匀也会使吸收谱线加宽。由式（2-1-28）可以看出，吸收曲线半宽度为
)
1(1
2
/12121220T T B T γωω-=
- （2-1-29） 可见，线宽主要由2T 值决定，所以横向弛豫时间是线宽的主要参数。
四、 实验技术方法
核磁共振实验仪主要包括磁铁及调场线圈、探头与样品、边限振荡器、磁场扫描电源、频率计及示波器。实验装置图如图2所示。
图2 核磁共振实验装置示意图
（1）稳恒磁场
磁铁的作用是产生稳恒磁场0B
，它是核磁共振实验装置的核心，要求磁铁能够产生尽量强的、非常稳定、非常均匀的磁场。首先，强磁场有利于更好的观察核磁共振信号；其次，磁场空间分布均匀性和稳定性越好则核磁共振实验仪的分辨率越高。核磁共振实验装置中的磁铁有三类：永久磁铁、电磁铁和超导磁铁。永久磁铁的优点是，不需要磁铁电源和冷却装置，运行费用低，而且稳定度高。电磁铁的优点是通过改变励磁电流可以在较大范围内改变磁场的大小。为了产生所需要的磁场，电磁铁需要很稳定的大功率直流电源和冷却系统，另外还要保持电磁铁温度恒定。超导磁铁最大的优点是能够产生高达十几特斯拉的强磁场，对大幅度提高核磁共振谱仪的灵敏度和分辨率极为有益，同时磁场的均匀性和稳定性也很好，是现代谱仪较理想的磁铁，但仪器使用液氮或液氦给实验带来了不便。 （2）边限振荡器
边限振荡器具有与一般振荡器不同的输出特性，其输出幅度随外界吸收能量的轻微增加而明显下降，当吸收能量大于某一阈值时即停振，因此通常被调整在振荡和不振荡的边缘状态，故称为边限振荡器。
如图2所示，样品放在边限振荡器的振荡线圈中，振荡线圈放在固定磁场0B
中，由于
边限振荡器是处于振荡与不振荡的边缘，当样品吸收的能量不同（即线圈的Q 值发生变化）时，振荡器的振幅将有较大的变化。当发生共振时，样品吸收增强，振荡变弱，经过二极管的倍压检波，就可以把反映振荡器振幅大小变化的共振吸收信号检测出来，进而用示波器显示。由于采用边限振荡器，所以射频场1B 很弱，饱和的影响很小。但如果电路调节的不好，偏离边线振荡器状态很远，一方面射频场1B 很强，出现饱和效应，另一方面，样品中少量的能量吸收对振幅的影响很小，这时就有可能观察不到共振吸收信号。这种把发射线圈兼做接收线圈的探测方法称为单线圈法。 （3）观测手段
观察核磁共振信号最好的手段是使用示波器，但是示波器只能观察交变信号，所以必须想办法使核磁共振信号交替出现。有两种方法可以达到这一目的。一种是扫频法，即让磁场
0B 固定，使射频场1B
的频率ω连续变化，通过共振区域，当00B ?==γωω时出现共振峰。另一种方法是扫频法，即把射频场1B
的频率ω固定，而让磁场0B 连续变化，通过共振区域。
本实验采用的是扫频法。
五、 实验内容与分析
了解试验装置和测量用的仪器的使用操作，懂得调节稳恒磁场、扫场、射频场和测定边限振荡器的工作频率。振荡器输出经检波和低放后的信号接示波器CH1，启动试验装置和仪器，设备进入工作状态即可进行以下的测量。 （一） 观测氢核的旋磁比γ、朗德因子N g 和磁矩I μ
（1） 将装有H 1
核样品的玻璃管插入振荡线圈中并放置在磁铁的中心位置，使振荡线圈
轴线与稳恒磁场方向相互垂直。
（2） 调节适当的扫场强度，缓慢调节射频场的频率，搜索NMR 信号。
（3） 改变射频场的强度，观察记录吸收信号幅度的变化；改变样品在磁场中的位置观察
磁场均匀度对吸收波形的影响。找出最佳实验观测状态，并采用吸收峰等间距的方法观测共振吸收信号。
（4） 由数字频率计测量射频场的频率υ与振幅A ，记录下磁场大小。具体数据如表1所
示。
表1 射频场相关数据表
此时磁场强度恒定为B=4697Gs 。
（5） 有所得数据计算γ、朗德因子N g 和磁矩I μ 射频场的平均频率：
MHz MHz 0273.20)0270.200264.200281.200273.200275.20(5
1=++++=υ；
氢核的旋磁比：T Hz T
MHz
B /106791.24697.00273.2014.3228?≈??==πυγ； 由于核磁子T J m e p
N /10051.5227-?==
μ； 氢核的朗德因子：5937.5/10051.5/106791.2100546.127834=?????==--T
J T
Hz s J g N N μγ
；
由于氢核的角动量s J I I P I ??=+=
-34109133.0)1(
氢核的磁矩T J s J T Hz P I I /104469.2109133.0/106791.226348--?=????==γμ； （6） 分析统计误差 计算频率测量的方差：MHz N
i 0006.0)(1
2=-=
υυσυ； 因此对应旋磁比偏差：T MHz B
/01.02==??=
υυγσπσωγ
σ； 最终旋磁比的表达式T MHz /01.091.267±=γ。 （二） 观测扫场强度对吸收信号的影响
（1）固定扫场频率为50Hz ，调节扫场强度为0，记录下吸收信号波形如图所示，作抽样间隔为s 5
102-?的快速傅里叶变换（FFT ）得到频谱如图3，相关数据如下。
图3
（2）逐步增大扫场强度，依次记录下吸收波形以及相应的频谱，直至扫场强度到最大。由于扫场没有一起可以测量记录，因此下面的分析只是对扫场定性估计。 A ．大概扫场旋钮调至五分之一，FFT 抽样间隔为s 5
102-?。
图4
图5
C ．大概扫场旋钮调至五分之三，FFT 抽样间隔为s 6
104-?。
图6
图7
E ．扫场旋钮调至最大，FFT 抽样间隔为s 6
102-?。
图8
（3）以扫场强度（大致强度）为横轴，以吸收强度的峰值为纵轴画出关系曲线如图9所示，以扫场强度（大致强度）为横轴，以频谱第一峰值频率与频谱第二峰值频率纵轴画出关系曲线如图10所示。
4
6810121416182022图9
图10
可以从图上看出当没有扫场，吸收峰的强度都是比较小的，而将磁场扫描电源的“扫描输出”旋钮顺时针调节最大后，因为最大时电位器电阻为零，输出短路，导致仪器内部参数不稳定，所得到的结果异常，因此讨论时我们应该去掉最后一组数据。
从大致上讲（因为考虑到扫场的强度我们是大致估计的），我们可以看出吸收峰先随扫场强度增大而增大，当达到一最大值后，就开始随扫场强度的增大而减小。另一方面，从频谱分布我们可以看出，在截断最后一组数据后，吸收峰频率随扫场强度增大而增大，直接的反映在吸收图上的是“尾波”波数增多。至于为什么会出现这样的结果，由于实验条件限制
及缺乏相关的理论支持，我们小组尚未弄清机理，有待进一步研究。 （三） 基于尾波的讨论
在核磁共振实验中，通常把使样品产生能级分裂的恒磁场0B 的指向设为z 方向，平衡时样品的宏观磁化强度M(即单位体积内所有微观磁矩的矢量和)也必然指向z 方向。兼具共振信号探测器和射频磁场1B 发生器的线圈，其轴线平行于x 方向，如图11所示。在平衡状态时，样品的磁化强度M 只有z 分量0M ，其在xy 平面上的分量xy M 为0。磁化强度M 在射频磁场
1B 的作用下产生偏转时，其与z 方向的夹角变为θ，
xy 平面分量xy M 不再为零，同时，M 在外磁场B 的作用下绕z 轴做拉莫进动。样品发生核磁共振的条件是其旋进频率ω满足B γωω==0式中γ为样品的旋磁比，0ω为射频场的角频率。也就是说，共振时M 将以角频率0ω绕B 进动。xy M 切割探测线圈产生的感生电动势的角频率也为0ω。但在远离共振时，M 的旋进角频率ω将与0ω不同，探测线圈中产生的感生电动势将与线圈中的射频信号产生频差，此时线圈中的信号)(t ν可以用以下公式来描述：
])cos[()exp()0()(0*?ωωνν+--
=t T
t
t 其中，)0(ν为共振时的信号强度，它与共振时的xy M 大小成正比，当0M M xy =时，)0(ν最大，这实际上就是脉冲核磁共振中90°脉冲的作用结果；*
T 为系统的表观弛豫时间,它由
样品的横向弛豫时间2T 和外磁场的非均匀度*
B 决定：211*
2*B T T
γ+
=。 由此可见，示波器上显示的信号应该是指数与正弦信号的叠加，因此我们选取一幅比较理想的吸收曲线进行讨论。我们选取图7的吸收曲线，拾取曲线的峰值作指数函数拟合，我们可以得到如图12所示结果。
不难从图中拟合数据得到系统弛豫时间：ms t T 487.01*
==，一般说来质子的横向弛豫时间大概是s 1.0的数量级，而我们得到的系统弛豫时间比其小了3个数量级，这主要是
图11
由于磁场分布不均匀造成的，因此我们可以大致估算出该实验中的磁场不均匀度：
5
3
60**102.34697
.010487.01091.26722--?≈????=≈B T B B γ
B
A
图12
可见，即使一点点的磁场不均匀都有可能导致弛豫时间变化，而一般说来磁场的均匀度越高，系统弛豫时间越长，而所得到的尾波也越多。因此实验过程中，我们观测吸收图像调节探头位置时，应尽量选择尾波长的位置。
六、 思考与实验改进
1、 观测NMR 共振时需要提供哪几种磁场，它们各起什么作用？
答：（1）稳恒磁场。稳恒磁场提供产生能级塞曼分裂的外磁场。稳恒磁场要求磁铁能够尽量产生强的、稳定均匀的磁场。强磁场有利于更好的观察核磁共振信号；磁场空间分布均匀性和稳定性越好则核磁共振实验仪的分辨率越高。
（2）扫描磁场。扫描磁场产生一较弱的调制磁场叠加在主磁场上，使作用于样品的外磁场周期性变化，每当总磁场扫过磁共振点时，样品发生共振吸收，在示波器上可以观察到一个吸收峰。
（3）射频场。边限振荡器产生的射频场作用于样品，当发生共振时，样品吸收射频场能量使得回路Q 值下降，导致振荡变弱振幅变小，，即射频振荡受到共振吸收的调制。被调制的射频信号经检波滤波后，便得到NMR 吸收信号。
2、 扫场法和扫频法各有什么特点？本实验哪些观测过程使用了扫频法？
答：扫场法，即把射频场的频率固定，而让磁场连续变化，通过共振区域。扫场法简单易行，确定共振频率比较准确。扫频法，即让磁场固定，使射频场的频率连续变化，通过共振区域。本实验采用在寻找共振点的位置的时候采用的是扫频法。
3、关于实验改进方案：
（1）实验环境。在观测旋磁比的过程中我们发现共振频率点不是固定的，而是变化的如表1所示。这时由于实验环境的不稳定导致磁场发生微弱的改变，从实验3的讨论我们知道磁场的稳定性对实验结果有很大影响。因此我们可以考虑把磁场与探头部分至于一个稳定封闭的容器中，以尽量降低温度气压等一些外部因素的干扰。（2）扫场强度的影响。在该实验中，我们讨论了扫场强度对吸收图像的影响，但这都是定性粗糙的讨论，因此我们可以考虑，把扫场输出电流也接入示波器，从而获取扫场相关的信息，以便我们在讨论时能定量说明扫场强度对吸收图样的影响。
（3）磁场提供。从前面我们知道磁场的强度均匀性对实验有着决定性的作用，我们可以考虑设计一组实验，分别采用不同磁场强度，不同磁极形状的永久磁铁和电磁铁提供恒定磁场，并观察在这一组不同磁场下哪种情况的吸收图像最好，从而以便在以后的实验中采用这样的装置。
参考资料：
1、近代物理实验教程（教材）
2、吴思诚，王祖铨主编《近代物理实验（第三版）》北京大学出版社
3、廖红波，张仲秋，王海燕《样品弛豫时间对核磁共振信号的影响研究》大学物理 2010-7
28-31
4、高汉宾，郑耀华编《简明核磁共振手册》湖北科学技术出版社
磁共振(MRI)检查注意事项
磁共振（MRI）检查注意事项 一、磁共振检查的禁忌症 1.带有心脏起搏器及人工瓣膜的病人； 2.带有神经刺激器（如膈肌刺激器）的病人； 3.术后体内置有动脉瘤止血夹的病人； 4.带有心脏人工瓣膜和人工耳蜗的病人； 5.疑有铁磁性植入者，如枪炮伤后存留及眼内铁磁性金属异物的病人； 6.体内有微量输液泵的病人，如胰岛素或化疗药物微量输液泵等； 7.手术后体内用金属钉缝合切口者及置有大块金属植入物如人工股骨头、人工关节、金属假肢、胸椎矫形钢板等； 8.患有幽闭恐惧症的病人； 9.体内有各种内支架者，如血管内支架、胆道、胃肠道支架、泌尿道等支架； 10.危重病人、昏迷躁动、有不自主运动或精神病不能保持静止不动者； 11.妊娠三个月以内的早孕患者； 二、填写MRI申请单的注意事项 1.详细标明检查部位。对称器官必须标清左右；胸、腹部检查必
须标明具体器官或检查目的；头颈部检查，如欲观察细小结构，如垂体、内耳等，必须明确标出； 2.认真填写病人信息及病史。详细的病人信息及病史对影像技术人员的扫描方案的确立有很大的帮助。门诊患者详细填写患者信息和病史，为日后随访提供了很大的方便； 3.对扫描范围和扫描序列有特殊要求，可以说明。如脊柱检查，可以根据查体情况说明要检查哪几个椎体。如果其它检查怀疑某处有病变，应详细说明，以使MRI操作员扫描时重点观察。对MRI较为熟悉的医生，可以根据自己的习惯要求扫哪个方位、哪个序列。MRA、MRCP、功能成像等特殊检查，因检查时间长，且可能另收费，临床医生如果需要，必须特殊标明。 三、关于增强检查。 一般情况下，是否进行增强检查应咨询MRI医生或技术人员，或在观察平扫图像后决定。有时MRI医生要求病人增强，病人来征求临床医生意见，临床医生应积极配合MRI医生的工作，说明增强检查的必要性。一般而言，肿瘤性病变直接平扫加增强。 四、对病人的检查前交代 1.说明此检查的意义和必要性，以及有可能出现阴性结果，以减少病人和MRI医生的不必要纠纷。 2.如患者手中有既往影像检查资料，应嘱咐病人进行MRI检查时
静息态功能磁共振数据分析工具包使用手册
静息态功能磁共振数据分析工具包 使用手册 宋晓伟（Dawnwei.song@https://www.wendangku.net/doc/be6404969.html,） 文档版本: 1.3 文档修订日期: 2008-2-25 北京师范大学 认知神经科学与学习国家重点实验室
目录 一、开发背景介绍 (1) 二、软件用途和技术特点 (4) 三、设计与实现 (4) 四、测试 (5) 五、使用要求 (5) 六、使用方法演示 (6) (一)计算功能连接 (7) (二)计算局部一致性 (9) (三)计算低频振幅 (11) 七、详细使用说明 (13) (一)安装REST (13) (二)卸载REST (13) (三)启动REST (13) (四)在REST中设置待处理的数据目录 (16) (五)Mask 的设定 (16) (六)在REST中设定输出参数 (17) (七)可选项：去线性漂移 (18)
(八)可选项：滤波 (19) (九)局部一致性计算参数的设定 (20) (十)低频振幅计算参数的设定 (21) (十一)功能连接参数的设定 (21) (十二)点击“Do all”开始计算 (23) (十三)耗时估计 (24) (十四)其它工具 (24) 八、附注说明 (26) 九、参考文献 (28)
一、开发背景介绍 大脑是人体中最迷人也是人们了解最少的部分，科学家哲学家们一直在寻找大脑与行为、情感、记忆、思想、意识等的关系，却缺少一个非侵入性的高分辨率的技术方法来直接观察并确立这种联系，直到上世纪末功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）的出现（Ogawa et al., 1990），既能让人们观察到大脑结构又能让人们观察大脑结构的某一部分所具有的特定功能（Clare, 1997）。fMRI机制是血氧水平依赖性（Blood oxygen level dependent, BOLD）信号的变化。 目前认识到的大多数的脑功能都是通过对任务或刺激的控制，并同时记录与任务或刺激相应的行为学上的变化和神经活动的变化来得到的。从Hubel和Wiesel电生理学上的实验，到现在神经影像学上的认知激活实验范式，都说明这种方法是很成功的。如图1被试睁眼或闭眼交替进行，这种简单的任务刺激范式所带来的BOLD信号的变化可以清楚地在大脑的特定区域看到（图1是在视觉区），从而把大脑的功能和解剖结构联系了起来（Fox et al., 2007）。这种基于任务刺激的实验范式一般都使用广义线性模型（General linear model, GLM）计算刺激或控制变量的效应，检测相应于刺激的大脑激活区，从而认识大脑的功能。 图1、传统fMRI任务激活范式的分析：睁眼闭眼任务范式和初级视觉皮层的某个体素的BOLD信号。 （引自Fox et al., 2007） 对任务状态fMRI数据的分析和处理，研究者现在一般都使用软件SPM（Friston, 1995）或AFNI（Cox, 1996），这两个软件都可以使研究者很方便地基于GLM模型来分析和处理任务状态的fMRI数据。如图2是包括2个控制变量的GLM模型，研究者需要提供给软件的是设计矩阵，即研究者的控制变量，然后使用软件SPM（Friston, 1995）或AFNI（Cox, 1996）就可以很方便地估计出控制变量的效应大小，进而找到受控制变量影响的脑区，即和任务刺激相对应而激活的脑区。
静息态功能核磁共振发展及其应用
静息态功能核磁共振技术发展及其应用 一、什么是静息态功能核磁共振技术 （一）、功能磁共振技术及其原理 人脑是自然界进化最为复杂的产物，揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最重大的挑战之一。近年来随着脑成像技术及神经科学的发展，人们对脑的研究已不仅局限于解剖定位，更多的是对脑功能活动基本过程的深入研究。功能磁共振成像是90年代以后发展起来的一项新技术，它结合了功能、影像和解剖三方面的因素，是一种在活体人脑中定位各功能区的有效方法，它具有诸多优势，如无创伤性、无放射性、具有较高的时间和空间分辨率、可多次重复操作等，因此，功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI )作为脑功能成像的首选方法已被较广泛应用。功能磁共振成像主要是基于血流的敏感性和血氧水平依赖性(blood oxygenation level dependent，BOLD )对比度增强原理进行成像。所谓血氧水平依赖性是指大脑皮层的微血管中的血氧浓度发生变化时，会引起局部磁场发生变化，从而引起核磁共振信号强度的变化。采用基于 BOLD的功能磁共振成像技术进行脑活动研究在近十年中得到了迅速的发展，BOLD f MRI以空间和时间分辨率均较高的优势,逐渐成为对活体脑功能生理、病理活动研究的重要手段之一。其无创性和可重复性使之在临床得以迅速而广泛的应用和认同功能磁共振检查方法对人体无福射损伤，并且其时间及空间分辨率较高，一次成像可同时获得解剖影像及功能影像。功能磁共振成像原理是通过磁共振信号检测顿脑内血氧饱和度及血流量，从而间接反映神经元的活动情况，达到功能成像的目的。BOLD 技术是功能磁共振成像的基础；神经元活动增强时，脑功能区皮层的血流量和氧交换増加，但与代谢耗氧量增加不成比例，超过细胞代谢所需的氧供应量，其结果可导致功能活动区血管活动氧合血红蛋白増高，脱氧血红蛋白相对减少。脱氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有４个不成对电子，磁矩较大，有明显的Ｔ２缩短效应。因此，脱氧血红蛋白减少，导致Ｔ２＊和Ｔ２弛豫时间延长，信号増高，使脑功能成像时功能活动去抑制的皮层表现为高信号。功能磁共振成像应用于人脑功能的研究，最常用的方法是利用各种刺激诱导局部脑组织血氧水平依赖信号发生变化，间接反映神经元的活动,这种方法被称为“事件相关功能性磁共振( event-related f MRI)”。
MRI检查前准备
MRI检查前准备及注意事项 一、适应证与禁忌证 1.适应证：适用于人体大部分解剖部位和器官疾病的检查，应根据临床需要以及MRI在各解剖部位的应用特点选择。 2.禁忌证： （1）体内装有心脏起搏器，除外起搏器为新型MRI兼容性产品的情况； （2）体内植入电子耳蜗、磁性金属药物灌注泵、神经刺激器等电子装置； （3）妊娠3个月内； （4）眼眶内有磁性金属异物。 3.有下列情况者，需在做好风险评估、成像效果预估的前提下，权衡利弊后慎重考虑是否行MRI检查。 （1）体内有弱磁性置入物（如心脏金属瓣膜、血管金属支架、血管夹、螺旋圈、滤器、封堵物等），一般建议在相关术后6～8周再进行检查，且最好采用以下场强设备； （2）体内有金属弹片、金属人工关节、假肢、假体、固定钢板等时，视金属置入物距扫描区域（磁场中心）的距离，在确保人身安全的前提下慎重选择，且建议采用以下场强设备； （3）体内有骨关节固定钢钉、骨螺丝、固定假牙、避孕环等时，考虑产生的金属伪影是否影响检查目标； （4）可短时去除生命监护设备（磁性金属类、电子类）的危重患者；
（5）癫痫发作、神经刺激症、幽闭恐怖症患者； （6）高热患者； （7）妊娠3个月及以上； （8）体内有金属或电子装置植入物者，建议参照产品说明书上的MRI安全提示。 二、MRI对比剂使用注意事项 1.核对受检者基本信息及增强检查申请单要求，确认增强检查为必需检查。 2.评估对比剂使用禁忌证及风险，受检者签署对比剂使用风险及注意事项知情同意书。 3.按药品使用说明书正确使用对比剂。 4. 增强检查结束后，受检者需留观15～30min，无不良反应方可离开。病情许可时，受检者应多饮水以利对比剂排泄。 5.孕妇一般不宜使用对比剂，除非已决定终止妊娠或权衡病情依据需要而定。 6.尽量避免大量、重复使用钆对比剂，尤其对于肾功能不全患者，以减少发生迟发反应及肾源性系统纤维化的可能。 7.虽然钆对比剂不良反应发生率较低，但仍需慎重做好预防及处理措施。 三、检查前准备 1.核对申请单，确认受检者信息、检查部位、目的和方案。 2.确认有无MRI检查禁忌证。
磁共振检查适应症
磁共振检查的适应症 颅脑MR 检查 先天性颅脑发育异常。 1、 脑积水。 2、 脑萎缩。 3、 卒中及脑缺氧：脑梗塞和脑出血等4、 脑血管疾病。 5、 颅内肿瘤和囊肿。 6、 颅脑外伤。 7、 颅内感染和其他炎性病变。 8、 脑白质病。 9、 ? 4眼及眶区MR 检查 眼眶前病变。 1、 肌圆锥内、外病变。 2、 眼外肌病变。 3、 视神经及其鞘病变。 4、 眼球病变。 5、 ? 亠鼻部MR 检查 鼻咽部良性、恶性病变。 1、 2、喉部良性、恶性病变。 四：口腔、颌面部MRI 检查 五：胸部MR 检查
1、肺脏。 2、纵膈及肺门。 3、胸膜与胸壁。 4、乳腺。 5、心脏、大血管。 六：肝脏、胆系胰腺、脾脏MR检查 1、肝脏、胆系、胰腺、脾脏的原发性或转移性肿瘤，以及肝海绵状 血管瘤。 2、肝寄生虫病。 3、弥漫性肝病。 4、肝、胆、脾、胰腺先天性发育异常。 5、胆道梗阻； 6、肝脓肿。 7、肝局限性结节增生和肝炎性假瘤。 8、手术、放疗。化疗及其它治疗效果的随访和观察。 9、胰腺炎及其并发症。 七：盆腔MR检查 1、膀胱、输尿管、前列腺、精囊腺、子宫、卵巢及其附件的病变。 2、骨盆及盆腔脏脏的损伤。 八：肾脏MR检查 九：肾上腺MR检查
十：腹膜腔及腹膜后间隙MR检查 」：脊柱MR检查 1、椎管内肿瘤。 2、脊髓病变。 3、脊柱及脊髓外伤性病变。 4、脊柱及脊髓先天性病变。 5、椎间盘突出。 6、椎管狭窄。 十二：骨关节和肌肉MR检查 十三：胃肠道MR检查 【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】
MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别
MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别 一、定义 MR(MａgｎｅtiｃRｅsnａne lamge)中文译为核磁共振成像。它是一种生物磁自旋成像技术。工作原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振,并吸收能量。在射频脉冲停止后，氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录,经电子计算机处理获得图像，这就叫核磁共振成像。 CT（Cｏmputed Tomoｇrapｈy)中文译为断层扫描。由于Ｘ线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断面的扫描成像。工作原理：人体各种组织(包括正常和异常组织)对X 线的吸收不等。CT即利用这一特性，将人体某一选定层面分成许多立方体小块,这些立方体小块称为体素。Ｘ线通过人体测得每一体素的密度或灰度，即为CT图像上的基本单位，称为像素。它们排列成行列方阵，形成图像矩阵。分析CT图像, 一方面是观察解剖结构，另一方面是了解密度改变。后者可通过测定CＴ值而知，亦可与周围组织的密度对比观察。人体内肿瘤组织因部位、代谢、生长及伴随情况不同,其密度变化各异。CＴ对组织的密度分辨率较高，且为横断面扫描，提高了肿瘤诊断的准确率。 二、区别
1、成像面。CT成像为横断面,而MRI可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。 2、分辨率。CT比ＭＲI的空间分辨率高,但只能辨别有密度差的组织，对软组织分辨力不高。MＲI对软组织则有较好的分辨力,如肌肉、脂肪、软骨、筋膜等。 3、各自特点。ＭRＩ固然被认为分子水平上的成像有许多优点,但在氢质子缺乏或含量很少的组织如致密的骨骼、钙化、含气的肺部等,皆无法成像。由于MRＩ成像时间较长，昏迷、躁动病人不能获得清晰的图像,体内有金属异物的患者不能进入磁场,此为禁忌症。所以MRＩ与CT相互不能取代，二者相辅相成。 三、肺部影像检查举例 对于肺部的影像学检查,CT和MＲI诊断价值基本相似，但各有特点。如MRI在明确肺部肿瘤与血管之间关系上要明显优于ＣT，但在发现肺部小病灶(<5ｍｍ）方面则不如ＣT敏感。此外对于诊断支气管扩张、肺结核、小量气胸等疾病,ＣT可作为常规检查。而对于肺栓塞患者,其MRＩ诊断价值高于CT．对于肺部检查到底是CT好还是ＭＲI好,不能一概而论，应根据具体病情及所需要了解的情况进行选择。
磁共振检查能吃饭吗
全国体检预约平台 全国体检预约平台 磁共振检查能吃饭吗? 现代人热衷于磁共振检查，为了检查结果的准确性，医生总会叮嘱检查者各种注意事项。那么，磁共振检查能吃饭吗?这是不少人关心的话题。 做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。以下就是核磁共振成像检查注意事项： 1.核磁共振检查由于检查时间相对较长，每日检查人数有限，为核磁共振成像。避免您长时间等待，需要医生开单预约，按预约时间前去检查。 2.检查前请取下一切含金属的物品，如金属手表、眼镜、项链、义齿、义眼、钮扣、皮带、助听器等;否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示，并可能造成个人财物不必要的损失及磁共振机的损伤。 3.如果您装有心脏超搏器、人工心脏金属瓣膜、血管金属夹、眼球内金属异物、体内有铁质异物、胰岛素泵、神经刺激器，以及妊娠三个月以内，不能做此检查，以免发生意外。 4. 昏迷、危重及不能配合的患者不能进行核磁共振检查。 5.做盆腔部位检查时，需要膀胱充盈，请检查前不要解小便。 6.做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。 7.头颅及神经系统检查时，不需要特殊准备。 8.核磁共振检查对饮食、药物没有特别要求。 9.完成一次磁共振检查需要半小时左右，检查过程中，您会听到机器发出的嗡嗡声，此时请尽量静卧，平衡呼吸，身体勿做任何移动，以免影响图像质量。 10.磁共振扫描过程中请身体(皮肤)不要直接触磁体内壁及各种导线，防止皮肤灼伤。 大家在做磁共振前一定要有思想准备，不要急躁，害怕，要听从医生的指导，耐心配合。 本文来源：深圳入职体检https://www.wendangku.net/doc/be6404969.html,/0755/cl/t40
MRI也就是核磁共振成像
MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。 磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。
核磁共振成像医学检测
核磁共振---其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 CT成像与核磁共振区别 CT成像是在X射线的基础上运用计算机技术,使平面重叠的X像可以清晰一个平面一个平面的扫描.磁共振是原子核在强磁场中共振所得到的信号,然后经过图象重建得到的,它可以在人体的各个平面成像.说白了,它的成像和扫描部位质子的多少有关.他们的区别主要是原理,设备,其成像特点,检查技术,图象的分析与诊断,及他们在临床的应用. CT的基本原理一、CT成像过程：X线成像是利用人体对X线的选择性吸收原理，当X线透过人体后在荧光屏上或胶片上形成组织和器官的图像，CT的成像也与之相仿。 CT扫描的过程是由高度准直的X线束环绕人体某一检查部位作360度的横断面扫描的过程。检查床平移时，X线从不同方向照射病人，穿过人体的X线束因有部分光子被人体吸收而发生衰减，未被吸收的光子穿透人体再经后准直由探测器接收。探测器接受了穿过人体以后的强弱不同的X线，转换为自信号由数据采集系统(data acquisition system，DAS)进行采集。大量接收到模拟信号信息通过模数（A/D）转换器转换为数字信号输入电子计算机进行处理运算。经过初步处理的成为采集的原始数据(raw data)，原始数据经过卷曲、滤过处理，其后称为滤过后的原始数据(6lteredrawdata)。由数模（D/A）转换器通过不同的灰阶在显示屏上显像从而获得该部位横断面的解剖结构图象，即CT横断面图象。 因此，CT检查得到的是反应人体组织结构分布的数字影象，从根本上克服了常规X线检查图像前后重叠的缺陷，使医学影像诊断学检查有了质的飞跃。 二、CT成像的基本原理 通常，探测器所接受到的射线信号的强弱，取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织，例如骨骼吸收X线较多，探测器接收到的信号较弱；密度较低的组织，例如脂肪、空腔脏器等吸收X线较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对X线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数μ来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的μ值。而CT正是利用X线穿透人体后的衰减特性作为其诊断疾病的依据。 X线穿透人体后的衰减遵守指数衰减规律I=I0e-μd。 式中：I为通过人体吸收后衰减的X线强度；I0为入射X线强度；μ为接收X线照射组织的线性吸收系数；d为受检部位人体组织的厚度。 通过电子计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数，并将之分布在合成图象的栅状阵列即矩阵的方格（阵元）内。矩阵上每个阵元相当于重建图象上的一个图象点，称为像素（pixel）。CT的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程。如果像素越小、探测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多、越精确，重建出的图象也就越清晰。目前，CT机的矩阵多为256×256，512×512，其乘积即为每个矩阵所包含的像素数 核磁共振成像 人脑纵切面的核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），又称自旋成像（spin imaging），也称磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的
核磁共振成像MRI
核磁共振成像MRI 名片：核磁共振成像也称磁共振成像，是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像，在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用 概要 在磁场的作用下，一些具有磁性的原子能够产生不同的能级，如果外加一个能量（即射频磁场），且这个能量恰能等于相邻2个能级能量差，则原子吸收能量产生跃迁（即产生共振），从低能级跃迁到高能级，能级跃迁能量的数量级为射频磁场的范围。核磁共振可以简单的说为研究物质对射频磁场能量的吸收情况。 定义 核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，简称NMRI?），又称自旋成像（spin imaging?），也称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ?，简称MRI?），台湾又称磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，简称NMR?）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。 物理原理 核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把
静息态FMRI分频段系统性研究
Different Neural Manifestations of Two Slow Frequency Bands in Resting Functional Magnetic Resonance Imaging: A Systemic Survey at Regional,Interregional, and Network Levels Shao-Wei Xue,1,2Da Li,1,2Xu-Chu Weng,1,2Georg Northoff,1,3 and Dian-Wen Li 1,2 Abstract Temporal and spectral perspectives are two fundamental facets in deciphering ?uctuating signals.In resting state, the dynamics of blood oxygen level-dependent (BOLD)signals recorded by functional magnetic resonance im-aging (fMRI)have been proven to be strikingly informative (0.01–0.1Hz).The distinction between slow-4(0.027–0.073Hz)and slow-5(0.01–0.027Hz)has been described,but the pertinent data have never been system-atically investigated.This study used fMRI to measure spontaneous brain activity and to explore the different spectral characteristics of slow-4and slow-5at regional,interregional,and network levels,respectively assessed by regional homogeneity (ReHo)and mean amplitude of low-frequency ?uctuation (mALFF),functional con-nectivity (FC)patterns,and graph theory.Results of paired t -tests supported/replicated recent research dividing low-frequency BOLD ?uctuation into slow-4and slow-5for ReHo and mALFF.Interregional analyses showed that for brain regions reaching statistical signi?cance,FC strengths at slow-4were always weaker than those at https://www.wendangku.net/doc/be6404969.html,munity detection algorithm was applied to FC data and unveiled two modules sensitive to frequency effects:one comprised sensorimotor structure,and the other encompassed limbic/paralimbic system.Graph the-oretical analysis veri?ed that slow-4and slow-5differed in local segregation measures.Although the manifes-tation of frequency differences seemed complicated,the associated brain regions can be grossly categorized into limbic/paralimbic,midline,and sensorimotor systems.Our results suggest that future resting fMRI research addressing the three above systems either from neuropsychiatric or psychological perspectives may consider using spectrum-speci?c analytical strategies. Key words:community detection;functional connectivity;functional magnetic resonance imaging;graph theory; mean amplitude of lower frequency ?uctuation;regional homogeneity Introduction T he human brain is a large and complex network or-ganized by spatial,temporal,and spectral principles.In active mental operation,frequency effects are task sensitive in a topographical manner.For example,electroencepha-lography (EEG)studies reveal that short-term memory pro-cesses are re?ected by theta oscillation in the anterior limbic system,whereas long-term memory processes are re?ected by upper alpha oscillations in the posterior thalamic system (Klimesch,1996).Synchronization in gamma spec-trum can enable object representation and contribute to the maintenance of information in memory (Bertrand and Tallon-Baudry,2000).In resting state,neural characteristics also confer physiological and neuropsychological signi?cance.Neuronal oscillation provides supporting context for various functions,including input selection,plasticity,perceptual binding,psychological representation,and learning (Buzsaki and Draguhn,2004).Frontal alpha asymmetry has long been regarded as a potential indicator of temperament and affec-tive reactivity (Davidson,1992;Hagemann et al.,1998),and connectivity strengths over several brain regions may have implications in depressive disorder (Fingelkurts et al.,2007;Lee et al.,2011a). 1Center for Cognition and Brain Disorders,Hangzhou Normal University,Hangzhou,China. 2 Zhejiang Key Laboratory for Research in Assessment of Cognitive Impairments,Hangzhou,China.3 Mind,Brain Imaging and Neuroethics,Institute of Mental Health Research,University of Ottawa,Ontario,Canada. BRAIN CONNECTIVITY Volume 4,Number 4,2014aMary Ann Liebert,Inc. DOI:10.1089/brain.2013.0182 242
磁共振检查前准备应注意哪些
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磁共振检查前准备应注意哪些 20世纪80年代初，作为医学新技术的MRI应用临床。MRI对人体没有电离辐射损伤；能获得原生三维断面成像而无需重建就可获得多方位的图像；软组织结构显示清晰，对、膀胱、直肠、子宫、阴道、关节、肌肉等检查优于CT；多序列成像、多种图像类型，提供更丰富的影像信息。该项检查技术被广泛应用于临床，是疾病诊断的一种重要检查手段，为临床的治疗和手术提供着很大帮助。为了规范磁共振检查工作的开展，那么，对于磁共振检查前的注意事项，国内相关专家参考文献并结合临床制定的MRI检查专家共识，供广大医务工作者及患者参考。 一、适应症： 磁共振检查适用于人体大部分解剖部位和器官疾病的检查，根据临床需要以及MRI在各解剖部位的应用特点进行选择。 二、禁忌症： ①体内装有心脏起搏器，除外起搏器为新型MRI兼容性产品； ②体内植入电子耳蜗、磁性金属药物灌注泵、神经刺激器等电子装置； ③眼眶内磁性金属异物； ④妊娠3个月内。 注：有下列情况者，需在做好风险评估、成像效果预估的前提下，权衡利弊后慎重考虑是否行MRI检查。 ①体内有弱磁性置入物（如心脏金属瓣膜、血管金属支架、血管夹、螺旋圈、滤器、封堵物等）时，一般建议在相关术后6～8周再进行检查，且最好采用以下场强设备； ②体内有金属弹片、金属人工关节、假肢、假体、固定钢板等时，视金属置入物距扫描区域（磁场中心）的距离，在确保人身安全的前提下慎重选择，且建议采用以下场强设备； ③体内有骨关节固定钢钉、骨螺丝、固定假牙、避孕环等时，考虑产生的金属伪影是否影响检查目标； ④可短时去除生命监护设备（磁性金属类、电子类）的危重患者； ⑤癫痫发作、神经刺激症、幽闭恐怖症患者； ⑥高热患者；
MRI检查注意事项
核磁共振检查病人须知及注意事项 1 检查者及陪检人员有下述情况者严禁进入核磁检查室检查或陪检：心脏起博器、胰岛素泵、气管插管、人工心脏瓣膜、血管内金属支架、动脉瘤夹（非顺磁性如钛合金除外）、血管术后金属支架、人工角膜、金属假肢、早期妊娠妇女。 2 病情危急需立即抢救，但不能自主配合、不能保持安静不动者不能进行检查，以免发生意外。 3 要向技术人员说明以下情况：有无手术史、有无任何金属或磁性物质植入包括金属节育环、有无假牙、电子耳、义眼等；有无药物过敏史。 4儿童、神志不清等不合作患者，需用镇静剂并有身体健康的家属陪同。危重病人请临床医生陪同，躁动、不能配合的病人请临床科室处理后再做检查。 5 检查者及陪检人员进入检查室前需去除下列物品：磁性金属物品如手机、磁卡、钥匙、手表、硬币、发卡、打火机、假牙、剪刀、别针、电子产品、存折、项链、耳环、戒指等；上述物品可寄存在衣物箱内或交家属保管。轮椅、平车、担架、监护仪、输液泵、氧气筒等仪器设备切勿带入。它们可能会被损坏及对磁共振设备造成破坏，并可能导致人身伤害。 6 检查当日请按约定时间到达科室，来院前请携带既往就医资料及影像检查资料如X光片、CT片、B超单、以前磁共振片等，有助于准确诊断、对照病情。 7 腹部检查者检查前一周不作胃肠钡餐检查，检查前禁食4小时。盆腔检查禁食4小时，同时检查前2小时留尿。 8 磁共振检查时间较长、噪声较大是正常现象，一般磁共振检查时间在20分钟左右，根据检查部位和种类不同而增加，要在医师指导下保持体位不动，耐心配合吸气、屏气等。检查中，如有恐惧、焦虑、心慌等不适症状不能耐受检查时，请及时呼叫医生。
磁共振检查
磁共振检查相信大家都不陌生，磁共振检查是我们生活中常见的体检项目，那么大家知道磁共振检查什么吗?今天小编就给大家全面的介绍一下磁共振检查，告诉大家核磁共振的原理和磁共振检查注意事项。 1、何谓磁共振 什么是磁共振呢?这是许多体检者都想知道的问题，其实核磁共振现象，是指处于静磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波作用时，将在他们的磁能级间产生共振跃迁，是原子核与磁场发生的共振，所以称为核磁共振，因为核字涉嫌核辐射，所以业内将其改称为磁共振。 2、磁共振检查什么 磁共振可以检查出我们身体的哪些问题呢?我们做磁共振有什么意义吗?其实磁共振是一种功能强大的医学影像技术，特别是在软组织检查上具有优良的组织对比度和空间分辨力，它可以多角度多序列多参数成像，除肺、胃肠道显示欠佳外，可以检查全身任何部位。 3、磁共振检查有何特点 1)磁共振检查并没有像X线以及CT检查的那种辐射，所以做磁共振检查对于我们的身体是没有什么辐射危害。 2)磁共振采用空间三维梯度场，在不移动患者和扫描床的情况下实现任何角度扫描和图像重建。 3)无骨质伪影。 4)软组织对比度良好。 5)对病变显示更加敏感，可使病灶显示更早更清楚。 6)磁共振的DWI(扩散加权成像)序列，是唯一能够无创检测活体组织内水分子扩散运动的成像方法。
7)磁共振的PWI(灌注加权成像)序列，能够显示脑组织血流动力学信息。 8)磁共振的MRS(波谱分析)序列，是唯一能够无创检测活体组织内化学物质、反应组织代谢的方法。 4、磁共振(MRI)图像是怎样形成的 如果给人体施加一个外来的静磁场，再给予一个短暂的、与质子共振相同频率的旋转磁场(即射频脉冲)，之后采集电磁波信号，就可以获得人体的磁共振信号。对磁共振信号的采集过程给予一个形象的比喻，可以把质子比喻成卫星，我们从发射电台发送信号，卫星获得信号，再重新发射出来，地面的收音机就可以收听到节目了。通过对接受到的磁共振信号进行空间编码和图像重建等处理，即产生MR图像。 5、磁共振检查有核辐射吗 磁共振是利用人体生物磁自旋原理及磁共振现象成像，虽然其最初的名称为核磁共振(NMRI)，但完全不存在核辐射现象及放射性物质，磁共振检查非常安全，对人体是没有辐射危害。 6、磁共振检查前需要注意什么 1)受检者不能将任何铁磁性物质带入磁体间，检查前需更换检查服。 2)安装心脏起搏器、神经刺激器、血管夹、支架、人工心瓣膜者禁做MR检查(冠脉支架植入术3月后可慎做MRI复查，须出具完整的病历、支架材料及其它相关证明，并由本人签署同意书)。 3)准备怀孕或者已经怀孕者，需事先告诉医护人，由医务人员综合考虑检查之必要性及安全性。 4)如果体内有人工关节、骨科固定物、补片、铁屑或植入的药物泵等，需告知检查人员。
做核磁共振检查项目有哪些
做核磁共振检查项目有哪些 如今，社会上出现的”核磁共振热”持续的升温着。这对很多想要做核磁共振检查的广大朋友们只是盲目的崇拜，没有清晰的认识。更无从谈起治病一说。虽然核磁共振检查具有安全、无辐射、精确等优点，但是该设备也有好坏之分“场强”越高，效果最好。那么，做核磁共振检查项目有哪些? 1、检查心脏大血管的病变、肺内纵膈的病变。腹部盆腔脏器的检查;胆道系统，泌尿系统等疾病，疾病的诊断明显优于CT。对关节软组织病变;对骨髓，骨的无菌性坏死十分敏感，病变的发现早于X线和CT。 2、检查神经系统的病变，包括肿瘤，梗塞，出血，变性，先天畸形，感染等内容，几乎成为确诊的手段。特别是脊髓脊椎的病变如脊椎的肿瘤，萎缩，变性，外伤椎间盘病变等是首选的检查方法。 3、检查颅脑、脊髓等疾病是当今最有效的影像诊断方法。可早期发现肿瘤、脑梗塞、脑出血、脑脓肿、脑囊虫症及先天性脑血管畸形，还可确定脑积水的种类及原因。磁共振在显示脊髓先天异常、脊髓空洞症及硬化症、推管瘢痕等均有独到之处。 4、显示间盘脱出、退行性病变等也是非常清晰，间盘脱出压迫神经根也可显示得一清二楚。磁共振可勾划轮廓清晰的心脏各房、室间隔，心瓣膜及心肌的图像。因此，先天性心脏病及各种心肌病均是磁共振检查的适应性。 5、用于检查子宫、卵巢、膀胱及前列腺的肿瘤，并可对癌肿进行分期，对肝脏、胰腺等的肿瘤也可清楚的显示出来。 以上就是有关“做核磁共振检查项目有哪些“的相关介绍。检查前要向医生提供全部病史、检查资料及所有的X线片、CT片、以前的磁共振片等。做磁共振检查要有思想准备，不要急躁、害怕，要听从医师的指导，耐心配合。 本文来源：https://www.wendangku.net/doc/be6404969.html,/cgz/201408/20140827239779.shtml
磁共振检查技术规范
磁共振检查技术规范 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
磁共振检查技术规范 第一节磁共振检查的准备 【检查前准备】 1、认真核对磁共振成像检查申请单，了解病情，明确检查目的和要求。对检查目 的要求不清的申请单，应与临床申请医生核准确认。 2、确认患者没有禁忌症，并嘱患者认真阅读检查注意事项，按要求准备。 3、进入检查室之前，应除去患者身上携带的一切金属物品、磁性物质及电子器 件。 4、告知患者所需检查的时间，扫描过程中平静呼吸，不得随意运动，若有不便可 通过话筒与工作人员联系。 5、婴幼儿、焦躁不安及幽闭恐惧症患者，根据情况给予适当的镇静剂或麻醉药 物。一旦发生幽闭恐惧症应立即停止检查，让患者脱离磁共振检查室。 6、急症、危重症患者，必须做磁共振检查时，应有临床医师陪同。 【器械准备】 1、磁共振机，根据检查部位的需要选用相应的专用线圈或特殊的线圈。 2、磁共振对比剂，在必要时使用。 【禁忌症】 各部位检查禁忌症基本相同，因此禁忌症不在个别部位的扫描规范中叙述。 1、装有心电起搏器者。 2、使用带金属的各种用具而不能去除者。 3、术后体内留有金属夹子者，检查部位的临近体内有不能去除的金属植入物。
4、早期妊娠（3个月内）应避免磁共振扫描。 第二节颅脑磁共振检查 一、颅脑磁共振检查技术 【适应症】 1、颅脑外伤（尤其适用CT检查阴性者）。 2、脑血管疾病，脑梗塞、脑出血。 3、颅内占位性病变，良恶性肿瘤。 4、颅内压增高、脑积水、脑萎缩等。 5、颅内感染。 6、脑白质病。 7、颅骨的骨源性疾病。 【操作方法及程序】 1、平扫 （1）检查体位：患者仰卧在检查床上，取头先进，头置于线圈内，人体长轴与床面长轴一直，双手置于身体两侧或胸前。头颅正中矢状面尽可能与线圈纵轴保持一致，并垂直于床面。 （2）成像中心：眉间线位于线圈横轴中心，移动床面位置，使十字定位灯的纵横交点对准线圈纵、横轴中点，即以线圈中心为采集中心，锁定位置，并送至磁场中心。 （3）扫描方法： 1)定位成像：采用快速成像序列，同时做冠状位、矢状位、轴位三方向定位图。在 定位片上确定扫描基线、扫描方法和扫描范围。