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									Magnetic Resonance Imaging
             Road map
• (1924) Pauli:有些原子核在自轉(Spin)下,因
  帶有電荷會產生磁極子(Magnetic dipole)。
• (1945~1946) Bloch & Purcell: 發現強大磁場下,
  原子核對電磁輻射吸收時,會發生核磁共振
  (Nuclear Magnetic Resonance, NMR)現象。
• (1952) Gabillard:若梯度變化磁場(Gradient
  Magnetic Field)下研究NMR,可定出NMR發生
  的位置。
• (1971) Damadian: 以老鼠正常組織與惡性腫瘤
  研究,發現腫瘤NMR的鬆弛時間(Relaxation
  time)比正常組織長,可作為組織分類依據。
MRI 原理(1)
MRI 原理(2)

    當原子核置於外加磁場時,
    原子核內的核磁極子會改變軸向,
    以便與外加磁場方向成順向排列。
    此時能階為:
 MRI 原理(3)—磁極子總和
• 當不外加磁場時,物質內各原子的核磁極子成
  隨機排列,所以核磁極子總和為0,M0=0
• 當外加磁場時,原子內的核磁極子開始沿外加
  磁場排列。由於順磁極子能階較低,會因外加
  磁場大小而有不同的數量,使得總和M0不為0
     MRI 原理(4)- 旋轉磁極子
原子核有自轉(spin)特性,因此核磁極子M0會以外加磁場為軸心,
以特定頻率做圓周振盪。共振頻率(resonant frequency)W0為:
  MRI 原理(5)- NMR量測
• 每個原子也許I會相同,但μ卻不相同,因此r
  會成為原子核特徵值。利用外加磁場H0的變化
  測量ω0,進而由r分辨物質所含的原子核種類
  及分佈位置,即為NMR運用原理。
• 順磁核磁極子沿外加磁場以ω0頻率旋轉,若加
  適當外力會使核磁極子由順磁變反磁。
  MRI 原理(6)- 平面極化場




平面極化場可視為兩個不同相位的圓形極化場合成。
 MRI 原理(7)- 能量吸收與釋放




當平面極化場照射核磁極子時,會使其產生逆磁性反轉,
其中平面極化場中與核磁極子同相的圓形極化場會被吸收,
只留下不同相部分。
當外加的平面極化場消失後,逆磁的核磁極子會釋出所吸收
的能量,恢復為順磁狀態,NMR即是量側所釋出的圓形極化
場能量。
MRI 原理(8)- 外加磁場與磁極偏移
MRI 原理(9)- 磁極偏移
  MRI 原理(10)- T2時間
當核磁極子由in-phase衰減到dephase時,
其衰減可由M2分量表示,也就是M2衰減受T2控制:
MRI 原理(11)- T1時間
MRI 原理(12)-NMR外加激發時序
MRI 原理(13)-NMR外加激發時序
   MRI 原理(14)-MRI成像
• 生理組織由不同分子組成,各種分子的NMR現
  象各不相同,利用外加變化的H0可改變W0可做
  MRI影像定位;透過量測T1及T2時間可分辨不
  同組織。
MRI 原理(15)-MRI定位
MRI 原理(16)-醫用MRI磁場變化
 MRI 原理(17)-身體分子特性
• 軟組織的NMR現象,T1及T2有極大差異。
• 水分子內的氫質子是體內產生NMR作用
  最多的粒子。
• 體內水分子可分為: 束縛水分子、結構性
  水分子、bulk water、水解水分子等。水
  分子大小不同,因此自轉與位移特性均
  不相同。
• 蛋白質具有厭水性。
MRI 原理(18)-MRI系統
MRI 原理(19)-MRI影像

								
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