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为什么磁共振成像离不开弛豫?

苏州纽迈分析仪器 2020-09-30 17:15:22 780  浏览
  • 令人困惑的问题

    对于很多人而言,认识核磁共振是从磁共振成像开始的,加上之前我们对核磁共振原理的科普,大家对于核磁共振的原理、弛豫的原理和概念已经很明白,但是:当提到磁共振成像为什么离不开弛豫?估计有不少人有点晕,似懂非懂,模模糊糊。今天我们开始讲磁共振成像,并以这个问题作为我们开篇的引子。

    除了这个问题之外,本文还详细的解释了质子密度像、T1加权像、T2加权像的原理和参数设置,并结合在生命科学领域的实际应用案例加以说明,期待您认真的阅读下去!


    01 为什么磁共振成像离不开弛豫?

    小鼠脑部T2W成像(脑中风模型)1.0T

    磁共振成像之所以能称为图像,关键在于它能反映出不同组织、不同脏器之间的区别以及与人体解剖关系的对应(被测对象为岩石、食品等样品,道理也是一样的),那根据什么原理才能让不同的组织在磁共振图像中明暗不同呢?答案就是不同组织的弛豫时间(如下图所示)。

    人体不同组织的T1弛豫时间(不同场强)和T2弛豫时间

    正常组织彼此之间具有不同的弛豫时间,基于此可以做结构和定位成像。此外,基于正常组织和病变组织的弛豫时间不同(尤其是肿瘤),这是利用MRI进行疾病诊断的基础。

    当然这只是简单分析,详细来看,磁共振图像的明暗受哪些参数影响呢?质子密度像、T1加权、T2加权又是怎么实现的呢?我们经常背的如下口诀到底是如何来的呢?

    T1加权:短TR  短TE

    T2加权:长TR  长TE

    质子密度:长TR  短TE


    02 三种成像:PDW、T1W、T2W

    根据以上公式,T1和T2对信号有着非常大的影响。

    除了T1和T2之外,信号强度S主要受三个因素的影响。

    ●N(H)为样品中H的质子密度,对于某个样品,这一项是定值;

    ●TE:回波时间,对于SE序列而言是,90°脉冲与采集回波ZG点之间的距离;

    ●TR:序列的重复时间。

    SE序列简图

    从以上公式中看出,T1加权就是增加T1对信号S的影响,减少因T2的不同对信号的影响;同理T2加权是增加T2弛豫对信号S的影响,减少因T1的不同而对信号的影响;质子密度像尽量使信号S主要由与样品中H质子的密度决定,减少T1弛豫、T2弛豫的影响。

    从公式中看出,TR会影响T1的权重,TE会影响T2的权重;如果用图来解释,如下图所示:

    T1加权成像

    T1加权成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的T1弛豫快慢决定。

    因此就要尽量减少T2对信号S的影响,在exp(-TE/T2)中,只有当TE尽可能小,TE<<T2时,e(-TE/T2)接近于1;

    同时在[1-exp(-TR/T1)]中,只有当TR也较小时,才能体现出T1不同而带来的图像差异。

    用图的方式来解释,就是如下:

    较短的TR下,不同的T1弛豫对应的信号差别较大

    较短的TE下,不同的T2弛豫对应的信号差别相对较小

    T1W成像:短TR  短TE(一般为仪器所允许的最小值)

    T2加权成像

    T2加权成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的T2弛豫快慢决定。

    因此就要尽量减少T1对信号S的影响,在[1-exp(-TR/T1)]中,只有当TR>>T1时候,该项趋近于1。实验表明,当TR=5T1时候,该项[1-exp(-5)]≈0.99。

    而对于exp(-TE/T2),当TE较大时候,才能体现出T2不同而带来的图像差异。

    用图的方式来解释,就是如下:

    较长的TR下,不同的T1弛豫对应的信号几乎无差别

    较长的TE下,不同的T2弛豫对应的信号差别较大

    T2W成像:长TR(一般为5T1)  长TE

    质子密度成像

    质子密度成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的质子密度决定。

    因此公式中第二项和第三项都要接近于1,此时S=N(H)

    要使exp(-TR/T1)→0,TR>>T1

    要使exp(-TE/T2)→1, TE<<T2

    用图的方式来解释,就是如下:

    较长的TR下,此时T1弛豫基本恢复完全,不同T1之间的信号差别主要由其各自的质子密度决定

    较短的TE下,不同的组织基本还未经历T2弛豫

    PDW成像:长TR  短TE

    举几个典型的例子,分别用T1W、T2W、PDW对同一样品(鸡蛋)成像,结果如下:

    T1加权(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)

    T2加权(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)

    质子密度成像(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)


    03 加权成像在临床前科研中的应用举例

    1.0TMRI 正常小鼠的T1加权、T2加权成像

    T1加权成像(使用1.0T磁共振成像设备)

    T2加权成像(使用1.0T磁共振成像设备)

    T1加权像:有利于看解剖结构,以及T1造影剂的代谢研究。

    T2加权像:有利于鉴别病变的组织(癌变),以及T2造影剂的代谢研究


    应用案例 T2加权像跟踪小鼠头部肿瘤生长情况(1.0TMRI)

    通过1.0T核磁共振成像,观察种植肿瘤(A)15,(B)17,和(C) 20天的生长发育状况。通过对其尺寸的测量(仪器自带功能),可对肿瘤生长进行量化监测。


    应用案例 T1加权成像研究小鼠心肌活性(1.0TMRI)



    钆造影剂通过坏死心肌的速度要比通过正常心肌的速度慢很多,又因为坏死心肌的细胞外空间较大,可以容纳的造影剂较多,因而心肌坏死区域钆造影剂的浓度较高。


    04 纽迈重磅推荐仪器——1.0T小动物磁共振成像仪

    1.0T永磁体

    只需3平米安装面积;

    超低运行成本;

    无需屏蔽房;

    操作简单;

    一键开启,随时可用,无需预热等待。

    主要功能一览表

    篇幅所限,关于1.0T小动物成像的更多功能和应用案例,请联系工程师获取

    (微信号:18616298890)




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为什么磁共振成像离不开弛豫?

令人困惑的问题

对于很多人而言,认识核磁共振是从磁共振成像开始的,加上之前我们对核磁共振原理的科普,大家对于核磁共振的原理、弛豫的原理和概念已经很明白,但是:当提到磁共振成像为什么离不开弛豫?估计有不少人有点晕,似懂非懂,模模糊糊。今天我们开始讲磁共振成像,并以这个问题作为我们开篇的引子。

除了这个问题之外,本文还详细的解释了质子密度像、T1加权像、T2加权像的原理和参数设置,并结合在生命科学领域的实际应用案例加以说明,期待您认真的阅读下去!


01 为什么磁共振成像离不开弛豫?

小鼠脑部T2W成像(脑中风模型)1.0T

磁共振成像之所以能称为图像,关键在于它能反映出不同组织、不同脏器之间的区别以及与人体解剖关系的对应(被测对象为岩石、食品等样品,道理也是一样的),那根据什么原理才能让不同的组织在磁共振图像中明暗不同呢?答案就是不同组织的弛豫时间(如下图所示)。

人体不同组织的T1弛豫时间(不同场强)和T2弛豫时间

正常组织彼此之间具有不同的弛豫时间,基于此可以做结构和定位成像。此外,基于正常组织和病变组织的弛豫时间不同(尤其是肿瘤),这是利用MRI进行疾病诊断的基础。

当然这只是简单分析,详细来看,磁共振图像的明暗受哪些参数影响呢?质子密度像、T1加权、T2加权又是怎么实现的呢?我们经常背的如下口诀到底是如何来的呢?

T1加权:短TR  短TE

T2加权:长TR  长TE

质子密度:长TR  短TE


02 三种成像:PDW、T1W、T2W

根据以上公式,T1和T2对信号有着非常大的影响。

除了T1和T2之外,信号强度S主要受三个因素的影响。

●N(H)为样品中H的质子密度,对于某个样品,这一项是定值;

●TE:回波时间,对于SE序列而言是,90°脉冲与采集回波ZG点之间的距离;

●TR:序列的重复时间。

SE序列简图

从以上公式中看出,T1加权就是增加T1对信号S的影响,减少因T2的不同对信号的影响;同理T2加权是增加T2弛豫对信号S的影响,减少因T1的不同而对信号的影响;质子密度像尽量使信号S主要由与样品中H质子的密度决定,减少T1弛豫、T2弛豫的影响。

从公式中看出,TR会影响T1的权重,TE会影响T2的权重;如果用图来解释,如下图所示:

T1加权成像

T1加权成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的T1弛豫快慢决定。

因此就要尽量减少T2对信号S的影响,在exp(-TE/T2)中,只有当TE尽可能小,TE<<T2时,e(-TE/T2)接近于1;

同时在[1-exp(-TR/T1)]中,只有当TR也较小时,才能体现出T1不同而带来的图像差异。

用图的方式来解释,就是如下:

较短的TR下,不同的T1弛豫对应的信号差别较大

较短的TE下,不同的T2弛豫对应的信号差别相对较小

T1W成像:短TR  短TE(一般为仪器所允许的最小值)

T2加权成像

T2加权成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的T2弛豫快慢决定。

因此就要尽量减少T1对信号S的影响,在[1-exp(-TR/T1)]中,只有当TR>>T1时候,该项趋近于1。实验表明,当TR=5T1时候,该项[1-exp(-5)]≈0.99。

而对于exp(-TE/T2),当TE较大时候,才能体现出T2不同而带来的图像差异。

用图的方式来解释,就是如下:

较长的TR下,不同的T1弛豫对应的信号几乎无差别

较长的TE下,不同的T2弛豫对应的信号差别较大

T2W成像:长TR(一般为5T1)  长TE

质子密度成像

质子密度成像:图像的灰度(明暗程度)主要由组织的质子密度决定。

因此公式中第二项和第三项都要接近于1,此时S=N(H)

要使exp(-TR/T1)→0,TR>>T1

要使exp(-TE/T2)→1, TE<<T2

用图的方式来解释,就是如下:

较长的TR下,此时T1弛豫基本恢复完全,不同T1之间的信号差别主要由其各自的质子密度决定

较短的TE下,不同的组织基本还未经历T2弛豫

PDW成像:长TR  短TE

举几个典型的例子,分别用T1W、T2W、PDW对同一样品(鸡蛋)成像,结果如下:

T1加权(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)

T2加权(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)

质子密度成像(使用纽迈分析0.5T核磁仪器)


03 加权成像在临床前科研中的应用举例

1.0TMRI 正常小鼠的T1加权、T2加权成像

T1加权成像(使用1.0T磁共振成像设备)

T2加权成像(使用1.0T磁共振成像设备)

T1加权像:有利于看解剖结构,以及T1造影剂的代谢研究。

T2加权像:有利于鉴别病变的组织(癌变),以及T2造影剂的代谢研究


应用案例 T2加权像跟踪小鼠头部肿瘤生长情况(1.0TMRI)

通过1.0T核磁共振成像,观察种植肿瘤(A)15,(B)17,和(C) 20天的生长发育状况。通过对其尺寸的测量(仪器自带功能),可对肿瘤生长进行量化监测。


应用案例 T1加权成像研究小鼠心肌活性(1.0TMRI)



钆造影剂通过坏死心肌的速度要比通过正常心肌的速度慢很多,又因为坏死心肌的细胞外空间较大,可以容纳的造影剂较多,因而心肌坏死区域钆造影剂的浓度较高。


04 纽迈重磅推荐仪器——1.0T小动物磁共振成像仪

1.0T永磁体

只需3平米安装面积;

超低运行成本;

无需屏蔽房;

操作简单;

一键开启,随时可用,无需预热等待。

主要功能一览表

篇幅所限,关于1.0T小动物成像的更多功能和应用案例,请联系工程师获取

(微信号:18616298890)




2020-09-30 17:15:22 780 0
磁性纳米颗粒用于磁共振成像:弛豫评价

磁性纳米颗粒用于磁共振成像:弛豫评价

磁共振造影剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,造影剂同样分为Tl造影剂或T2造影剂。国外造影剂的研究十分活跃,已有多种造影剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的造影剂有7种。磁针造影剂的需求量还在迅速增加。因此,新型造影剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

磁性纳米颗粒

在众多磁性纳米材料中,氧化铁纳米颗粒具备优越的磁性性质和磁稳定性、良好的生物相容性等等优点,是磁性纳米材料研究领域的重要平台。通过合理设计以及理论优化对纳米颗粒的尺寸、形貌、组分、表面结构、生物功能化修饰等多个方面进行调控,并系统地研究了这类纳米颗粒在磁共振弛豫效能以及造影成像上的应用。可以发展出一系列具有高效Tl、T2或T1.T2双模式造影能力的造影剂材料。

磁性纳米颗粒用于磁共振成像:弛豫评价之弛豫率

弛豫效率是超顺磁性氧化铁对比剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最少的量达到最为好的效果;在造影剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

造影剂弛豫率r1测试:

用反转恢复序列(IR)测量其纵向弛豫时间,得到原始数据的恢复时间(t)及其相应的幅度值M(t),利用单指数模型M(t)=M(0)(1-2e-t/T1)拟合曲线t—M(t)可以得到纵向弛豫时间。

2022-12-05 17:40:10 125 0
超顺磁性氧化铁注射剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

超顺磁性氧化铁注射剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

磁共振注射剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,注射剂同样分为Tl注射剂或T2注射剂。国外注射剂的研究十分活跃,已有多种注射剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的注射剂有7种。磁针注射剂的需求量还在迅速增加。因此,新型注射剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

超顺磁性氧化铁注射剂:

早在1980年就已经有制备Fe304纳米颗粒的方法,主要采用的是基于物理研磨晶化的自上而下的手段。随着化学合成手段的发展和先进仪器研发水平的突破创新,人们开始对纳米颗粒的合成有更为深入的理解,从而发展了多种合成纳米颗粒的手段,例如水热法、共沉淀法、热分解法、溶胶法等等。对于生物应用的纳米材料而言,纳米尺度和良好单分散性的要求显得更为重要。通过调控表面活性剂的体积和比例、反应温度和时间以及种子生长的方法,可以得到直径约为4、6、12 m的Fe304纳米颗粒。这些Fe304纳米颗粒具有良好的单分散性而且表现出明显的超顺磁性,是一类理想的生物应用材料。

在众多磁性纳米材料中,氧化铁纳米颗粒具备优越的磁性性质和磁稳定性、良好的生物相容性等等优点,是磁性纳米材料研究领域的重要平台。通过合理设计以及理论优化对纳米颗粒的尺寸、形貌、组分、表面结构、生物功能化修饰等多个方面进行调控,并系统地研究了这类纳米颗粒在磁共振弛豫效能以及造影成像上的应用。可以发展出一系列具有高效Tl、T2或T1.T2双模式造影能力的注射剂材料。

磁共振快速弛豫分析仪用于超顺磁性氧化铁注射剂研究

弛豫效率是超顺磁性氧化铁注射剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最为少的量达到最为好的效果;在注射剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试注射剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为注射剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

PQ001磁共振快速弛豫分析仪

2022-11-23 23:09:47 162 0
超顺磁性氧化铁造影剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

超顺磁性氧化铁造影剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

磁共振造影剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,造影剂同样分为Tl造影剂或T2造影剂。国外造影剂的研究十分活跃,已有多种造影剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的造影剂有7种。磁针造影剂的需求量还在迅速增加。因此,新型造影剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

超顺磁性氧化铁造影剂:

早在1980年就已经有制备Fe304纳米颗粒的方法,主要采用的是基于物理研磨晶化的自上而下的手段。随着化学合成手段的发展和先进仪器研发水平的突破创新,人们开始对纳米颗粒的合成有更为深入的理解,从而发展了多种合成纳米颗粒的手段,例如水热法、共沉淀法、热分解法、溶胶法等等。对于生物应用的纳米材料而言,纳米尺度和良好单分散性的要求显得更为重要。通过调控表面活性剂的体积和比例、反应温度和时间以及种子生长的方法,可以得到直径约为4、6、12 m的Fe304纳米颗粒。这些Fe304纳米颗粒具有良好的单分散性而且表现出明显的超顺磁性,是一类理想的生物应用材料。

在众多磁性纳米材料中,氧化铁纳米颗粒具备优越的磁性性质和磁稳定性、良好的生物相容性等等优点,是磁性纳米材料研究领域的重要平台。通过合理设计以及理论优化对纳米颗粒的尺寸、形貌、组分、表面结构、生物功能化修饰等多个方面进行调控,并系统地研究了这类纳米颗粒在磁共振弛豫效能以及造影成像上的应用。可以发展出一系列具有高效Tl、T2或T1.T2双模式造影能力的造影剂材料。

磁共振快速弛豫分析仪用于超顺磁性氧化铁造影剂研究

弛豫效率是超顺磁性氧化铁造影剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最少的量达到最为好的效果;在造影剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

PQ001磁共振快速弛豫分析仪

2022-11-18 12:04:13 168 0
快速弛豫分析仪测试磁性纳米颗粒的弛豫率

快速弛豫分析仪测试磁性纳米颗粒的弛豫率

磁共振造影剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,造影剂同样分为Tl造影剂或T2造影剂。国外造影剂的研究十分活跃,已有多种造影剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的造影剂有7种。磁针造影剂的需求量还在迅速增加。因此,新型造影剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

快速弛豫分析仪测试磁性纳米颗粒的弛豫率

弛豫效率是超顺磁性氧化铁对比剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最少的量达到最为好的效果;在造影剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

造影剂弛豫率r1测试:

用反转恢复序列(IR)测量其纵向弛豫时间,得到原始数据的恢复时间(t)及其相应的幅度值M(t),利用单指数模型M(t)=M(0)(1-2e-t/T1)拟合曲线t—M(t)可以得到纵向弛豫时间。

2022-11-18 12:03:51 97 0
超顺磁性氧化铁造影剂原理研究-磁共振快速弛豫分析仪

超顺磁性氧化铁造影剂原理研究-磁共振快速弛豫分析仪

磁共振造影剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,造影剂同样分为Tl造影剂或T2造影剂。国外造影剂的研究十分活跃,已有多种造影剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的造影剂有7种。磁针造影剂的需求量还在迅速增加。因此,新型造影剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

超顺磁性氧化铁造影剂:

早在1980年就已经有制备Fe304纳米颗粒的方法,主要采用的是基于物理研磨晶化的自上而下的手段。随着化学合成手段的发展和先进仪器研发水平的突破创新,人们开始对纳米颗粒的合成有更为深入的理解,从而发展了多种合成纳米颗粒的手段,例如水热法、共沉淀法、热分解法、溶胶法等等。对于生物应用的纳米材料而言,纳米尺度和良好单分散性的要求显得更为重要。通过调控表面活性剂的体积和比例、反应温度和时间以及种子生长的方法,可以得到直径约为4、6、12 m的Fe304纳米颗粒。这些Fe304纳米颗粒具有良好的单分散性而且表现出明显的超顺磁性,是一类理想的生物应用材料。

在众多磁性纳米材料中,氧化铁纳米颗粒具备优越的磁性性质和磁稳定性、良好的生物相容性等等优点,是磁性纳米材料研究领域的重要平台。通过合理设计以及理论优化对纳米颗粒的尺寸、形貌、组分、表面结构、生物功能化修饰等多个方面进行调控,并系统地研究了这类纳米颗粒在磁共振弛豫效能以及造影成像上的应用。可以发展出一系列具有高效Tl、T2或T1.T2双模式造影能力的造影剂材料。

磁共振快速弛豫分析仪用于超顺磁性氧化铁造影剂原理研究

弛豫效率是超顺磁性氧化铁造影剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用最少的量达到最为好的效果;在造影剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

PQ001磁共振快速弛豫分析仪

2022-11-21 12:02:38 168 0
超顺磁性氧化铁对比剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

超顺磁性氧化铁对比剂研究-磁共振快速弛豫分析仪

磁共振对比剂:

根据不同磁性物质主要作用于Tl或T2加权造影成像,造影剂同样分为Tl造影剂或T2造影剂。国外造影剂的研究十分活跃,已有多种造影剂投入生产并进入了临床应用。目前已经被食品药品监督管理局批准上市的基于钆配合物的造影剂有7种。磁针造影剂的需求量还在迅速增加。因此,新型造影剂的研制与开发具有非常重要而深远的意义。

 

超顺磁性氧化铁对比剂:

早在1980年就已经有制备Fe304纳米颗粒的方法,主要采用的是基于物理研磨晶化的自上而下的手段。随着化学合成手段的发展和先进仪器研发水平的突破创新,人们开始对纳米颗粒的合成有更为深入的理解,从而发展了多种合成纳米颗粒的手段,例如水热法、共沉淀法、热分解法、溶胶法等等。对于生物应用的纳米材料而言,纳米尺度和良好单分散性的要求显得更为重要。通过调控表面活性剂的体积和比例、反应温度和时间以及种子生长的方法,可以得到直径约为4、6、12 m的Fe304纳米颗粒。这些Fe304纳米颗粒具有良好的单分散性而且表现出明显的超顺磁性,是一类理想的生物应用材料。

在众多磁性纳米材料中,氧化铁纳米颗粒具备优越的磁性性质和磁稳定性、良好的生物相容性等等优点,是磁性纳米材料研究领域的重要平台。通过合理设计以及理论优化对纳米颗粒的尺寸、形貌、组分、表面结构、生物功能化修饰等多个方面进行调控,并系统地研究了这类纳米颗粒在磁共振弛豫效能以及造影成像上的应用。可以发展出一系列具有高效Tl、T2或T1.T2双模式造影能力的造影剂材料。

磁共振快速弛豫分析仪用于超顺磁性氧化铁对比剂研究

弛豫效率是超顺磁性氧化铁对比剂关键指标之一。弛豫效率高的样品,可以使用蕞少的量达到蕞为好的效果;在造影剂研究领域,纽迈磁共振快速弛豫分析仪可测试方便的测试造影剂T1、T2弛豫时间,并可对试管样品进行成像,提供定量和定性评价数据,为造影剂产品的研发与改进提供快速可靠的检测手段。

PQ001磁共振快速弛豫分析仪

2022-11-16 14:51:19 139 0
低场核磁弛豫

低场核磁共振是原子核的磁矩受恒定磁场和相应频率的射频磁场同时作用,且满足一定条件时在它们的磁能级之间所发生的共振吸收现象。具体而言,样品中的自旋不为零的原子核,它们的磁矩在静磁场中会发生能级分裂。若用射频电磁波(Radio Frequency,RF)照射样品,当电磁波的能量等于能级分裂的差值时,低能级的原子核会吸收能量发生能级跃迁,产生共振吸收信号。而一旦恢复原状,原子核又会把多余的能量释放出来,同时状态发生变化。因此,它是一种利用原子核在磁场中的能量和状态变化来获得关于核(及其相关物质)信息的技术。


物质单位体积中所有原子核磁矩的矢量和称为原子核的磁化强度矢量 M0。无外磁场作用时,由于热运动,自旋核系统中各个核磁矩的空间取向杂乱无章,M0=0。有外磁场 B0(沿z 轴方向)时,磁化强度矢量沿外磁场方向。若在垂直于磁场 B0(90°)方向施加射频场,磁化强度矢量将偏离 z 轴方向(偏离时称 M0 为 M);一旦射频脉冲场作用停止,自旋核系统自动由不平衡态恢复到平衡态,并释放从射频磁场中吸收的能量。

 

NMR 中的弛豫按其机制的不同分为两类:一类是在 RF 场关断后,自旋核和周围晶格互相传递能量,使粒子的状态呈玻耳兹曼(Boltzmann)分布,称为纵向(Gitudinal relaxation)弛豫,又叫 T1 弛豫。由于这个过程是氢核与周围物质进行热交换,蕞后到达热平衡,故又称为热驰豫或自旋-晶格驰豫。磁化强度矢量 M 在 90°RF 脉冲停止照射后,在 z 轴方向恢复到原来最大值的 63%时所需时间叫纵向驰豫时间。

对于T2弛豫过程,样品中磁化强度矢量的水平分量衰减到零,这种衰减来自于邻核局部场及静磁场的不均匀性引起的散相。根据拉莫尔(Larmor)进动,自旋核的角动量(磁矩)绕主磁场B0做旋进,但样品(自旋核系统)中各个自旋核旋进的频率(角频率)不会一致。这是因为每个自旋核相当于一个小磁体,自旋核之间必然存在磁相互作用,其作用结果使核磁矩从聚焦的方向上分散开来,这种分散导致M在xy平面的投影从蕞大值衰减到零。

驰豫过程和驰豫时间所具有的这些含义和特征,使它成为NMR技术分析中的重要参数。了解 T1、T2的本质及它们受外界的影响是掌握 NMR 理论应用的重要的物理依据和基础。对于 T1 弛豫过程,样品中的自旋核与晶格以热辐射的形式相互作用。显然,所研究的对象必须是物质中的自旋核,即自旋不为零的核,而到目前为止一般是针对物质样品中的氢核。这是由含氢物质的旋磁比、天然含量和赋存状态决定的,例如在岩石骨架和孔隙流体中,几种丰度大的自旋不为零的核素是 1H、23Na、35Cl,后两种现在还不能测定,只有 1H 的丰度大,磁性强,容易测定。油井勘探储层中大量的水和烃(油、气)即如此。又如生物组织或器官内水的成份占 70%[2],所以在其成像和波谱分析中都是将 1H 作为研究对象。

2023-03-21 23:34:24 101 0
为什么磁共振成像不叫核磁共振成像
 
2015-07-05 03:15:24 259 1
岩石孔隙流体的核磁共振弛豫机制

岩石孔隙流体的核磁共振弛豫机制


自由弛豫、表面弛豫和扩散弛豫3种不同的弛豫机制存在于岩石孔隙流体的核磁共振弛豫中,一般三种弛豫行为同时存在的。


1、自由弛豫

自由弛豫,即流体特有的体弛豫现象,其弛豫时间由流体物理特性(粘度、化学成分等)及流体所处的环境(温度、压力等)决定。

在石油工业核磁研究过程中,由于岩石表面为固体,通常岩石孔隙内的流体表面弛豫比体弛豫强。然而当亲水岩石孔隙中油气属于非润湿相,岩石中存在裂缝导致流体与固体表面接触较少,以及稠油等流体粘度较大的情况下,流体与岩石孔隙之间自由弛豫现象不可忽视,此时需要同时考虑自由弛豫和表面弛豫的影响。


2、表面弛豫

岩石孔隙表面的弛豫机制即为表面弛豫,具体表现为孔隙流体与岩石固体表面之间的弛豫现象。


3、扩散弛豫

分子处于布朗运动过程中会进行自扩散运动,扩散弛豫即为质子在梯度磁场中,由于分子扩散引起的弛豫特性。

岩石中孔隙流体的类型、孔隙尺寸、孔隙发育结构、孔隙表面岩石物理性质以及岩石颗粒表面润湿性等条件决定了3种弛豫机制对于孔隙内流体是否起作用。

通常对于亲水岩石来说,孔隙中水的T2弛豫时间主要由表面弛豫决定;对于稠油来说,其T2弛豫主要由自由弛豫决定;而轻质油的T2弛豫时间则由自由弛豫和扩散弛豫共同决定,并与油的粘度有关;天然气由于气体分子的扩散特性,其T2弛豫时间主要受控于扩散弛豫。


2022-04-11 15:52:58 160 0
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2018-12-02 00:29:34 433 0
脉冲磁共振成像

脉冲磁共振成像

脉冲磁共振成像实验仪利用物理学方法将抽象的理论运用多媒体进行展示,使人们能够直观地了解到其成像效果,进而可以使我们迅速了解磁共振的成像原理。

脉冲磁共振成像原理

脉冲磁共振成像实验仪由多个部分组成,主要包括了磁铁、探头、开关放大器以及相位检波器等。探头内部主要包括了梯度线圈与射频线圈,其中,探头内部的梯度线圈能够实现空间相位编码和频率编码,而探头内部的射频线圈主要是将样品放入到射频线圈中,这样一方面能够达到旋转磁场的目的,另一方面还能够观察自由旋进信号的发射线圈和接收线圈。在观察自由旋进信号的时候,可以采用开关放大器将探头内的射频线圈与相位检波器进行连接,接下来,可以利用振荡器与射频脉冲发生器,从而获得相应的相位检波器与射频脉冲的射频基准。但是如果在采集上存在困难,那么可以利用相位检波器获得比较容易采集的低频信号。蕞终可以得到脉冲核磁共振成像所需要的相位精度。

脉冲核磁共振成像实验仪的磁体主要是采用微米精度加工技术而实现的,因此,通常情况下它的磁场均匀度相对比较高。同时,脉冲核磁共振成像实验仪利用恒温控制器对磁铁进行控制,因此,其稳定性比较高。此外,在DDS技术的支持下,射频电路的工作频率不仅具有较高的稳定度,同时还能够进行较大范围且高分辨率调节。

脉冲核磁共振的整个过程中,如果进行加载脉冲的操作,那么实际上就是脉冲的受激吸收过程。与此同时,可以发现,脉冲自由衰减的时候属于自发式辐射,同时还会出现受激辐射的现象。

脉冲磁共振成像技术已经广泛地应用于生物、医学以及物理学中,脉冲核磁共振实验仪不仅使人们了解到共振现象及各种脉冲序列的相关原理,同时也使人们充分认识到磁共振成像、成像原理及图像重建的数学处理方法。从而使人们对磁共振成像技术有一个更深入的认识。


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动物型磁共振成像

动物型磁共振成像

实验动物磁共振成像(MRI)是一种非侵入性的成像技术,可以提供高质量的二维和三维解剖学图像。这种技术已成为生物医学研究中吥可或缺的工具之一,尤其是在病理学和药理学领域。

1.0T永磁实验动物磁共振成像系统

实验动物磁共振成像是在同种动物模型的情况下研究某些疾病的生物学和生理学特征的理想方法。实验动物磁共振成像还可以用于研究器官、肿瘤、血管和组织的结构和功能。

实验动物磁共振成像技术可以产生高清晰度、高对比度的图像,并且不需要使用任何放射性物质或有害的化学物质,因此对于动物实验非常有用。此外,由于MRI技术可以接受图像精细度和细节的任何类别,因此对于基础生物学和药理学的研究中也有着广泛的应用。

然而,实验动物磁共振成像也存在一些挑战和限制。其中一大挑战是成像的时间。实验动物磁共振成像的过程通常需要5-20分钟,也可能需要多个扫描来获得更多信息。此外,数据处理与分析也是非常重要的问题,因为大量的图像数据需要处理,记录和处理存在一定难度。此外,MRI设备本身的成本较高,操作难度较大,也是实验动物MRI技术应用的限制因素之一。

实验动物磁共振成像技术具有以下优势:

高空间分辨率:实验动物MRI技术可以提供高质量的二维及三维组织结构图像,对生物医学研究有很大帮助。

安全性:实验动物MRI成像不需要放射性物质或有害的化学物质,不会对动物实验造成潜在的伤害,且对生物医学研究不会产生任何负面影响。

重复性:实验动物MRI成像可以重复多次,可以得到高质量、一致性的图像,保证结果的可靠性。

广泛应用:实验动物MRI成像广泛应用于心血管学、肿瘤学和组织工程学等领域,提供了充足的信息和数据,有利于细致深入地研究生命科学问题。

总的来说,实验动物磁共振成像技术是现代生物医学研究中吥可或缺的技术之一,它可以用于研究大量的生物学和生理学特性,且不是侵入性的。

2023-04-05 13:49:00 98 0
脉冲磁共振序列成像

脉冲磁共振序列成像

脉冲磁共振成像实验仪利用物理学方法将抽象的理论运用多媒体进行展示,使人们能够直观地了解到其成像效果,进而可以使我们迅速了解磁共振的成像原理。

脉冲磁共振序列成像原理

脉冲磁共振成像实验仪由多个部分组成,主要包括了磁铁、探头、开关放大器以及相位检波器等。探头内部主要包括了梯度线圈与射频线圈,其中,探头内部的梯度线圈能够实现空间相位编码和频率编码,而探头内部的射频线圈主要是将样品放入到射频线圈中,这样一方面能够达到旋转磁场的目的,另一方面还能够观察自由旋进信号的发射线圈和接收线圈。在观察自由旋进信号的时候,可以采用开关放大器将探头内的射频线圈与相位检波器进行连接,接下来,可以利用振荡器与射频脉冲发生器,从而获得相应的相位检波器与射频脉冲的射频基准。但是如果在采集上存在困难,那么可以利用相位检波器获得比较容易采集的低频信号。蕞终可以得到脉冲核磁共振成像所需要的相位精度。

脉冲核磁共振成像实验仪的磁体主要是采用微米精度加工技术而实现的,因此,通常情况下它的磁场均匀度相对比较高。同时,脉冲核磁共振成像实验仪利用恒温控制器对磁铁进行控制,因此,其稳定性比较高。此外,在DDS技术的支持下,射频电路的工作频率不仅具有较高的稳定度,同时还能够进行较大范围且高分辨率调节。

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