Rezonanţa Magnetică Nucleară: Masterat Inginerie Medical Ă Şi Clinică [PDF]

Zitiervorschau

Rezonanţa magnetică nucleară Masterat Inginerie medicală şi clinică

Dr. Sonia Herman

Momentul cinetic (L)  

L  mvr. Orbital (L)/ de spin (S).  S = – (h/2p)s = s;

• s = ± ½.

L



S

S r

S

e



me

+e

mp

v

2012/2013

RMN

2

Momentul magnetic () L



S

S

 

r

Orbital/ de spin.  = – ggS = – gg(h/2p)s; [] = J/T.

S

e



me

mp

+e

v

g = e/2m = raport giromagnetic;  g = factorul lui Landé, depinde de natura particulei. 



Spinul nuclear; Z protoni + (A – Z) neutroni. Z şi A pare  spin nul.  A impar  spin semiîntreg (± ½ ).  A par, Z impar  spin întreg (1). 

2012/2013

RMN

3

Momentul magnetic () 

Magnetonul lui Bohr.  B



= gh/2p = he/4pme.

wL

Magnetonul nuclear.  N



B



= hgN/2p = he/4pmp.



Precesia Larmour. magnetic (B)  cuplu de forţe.  wL = ggB; nL = wL/2p = g(g/2p)B.  MHz  radiofrecvenţă.  hnL = g(gh/2p)B = gBB  pentru electron.  hnL = gN(gNh/2p)B = gNNB  pentru proton.  Câmp

2012/2013

RMN

4

Energia potenţială   

e = – B = – gNNBs. Ds = 1 (– ½ … + ½); De = hnL. Două stări energetice. s = – 1/2

Na B=0

B0

De = hnL Np > N a s = + 1/2



Orientare paralelă (p) cu direcţia câmpului.



Orientare antiparalelă (a) cu direcţia câmpului.

• s = ½.

• s = – ½.

Np



hB 2kT

Relaţia lui Boltzmann: e . Na  Frecvenţa Larmour – frecvenţă de rezonanţă. 

2012/2013

RMN

5

Spectroscopie RMN 

Condiţii. Orientarea spinilor (s  0) în câmp magnetic uniform şi constant (B) – conform relaţiei lui Boltzmann.  Câmp electromagnetic cu frecvenţa Larmour (n = nL). 

• Rezonanţă  trecere pe nivelul energetic superior. • Reorientarea spinilor induce o tensiune electromotoare. BE BR A

GRF

P

RRF

AF Spectrul

Magnet 2012/2013

RMN

n 6

Spectroscopie RMN 

Înregistrarea spectrului. A(n).  Baleiaj de frecvenţă (n = nL).  Baleiaj de câmp (gNN(B + DB)) = hnL.  Semnal de radiofrecvenţă sub forma unor impulsuri (s). 

• Precesie Larmour liberă; semnal sinusoidal amortizat f(t). • Transformare Fourier.  f (t) 



A k 0

2012/2013

k

cos ( 2kpnt  k ).

RMN

7

Spectroscopie RMN 

Deplasarea chimică. electronic  ecranare  deplasarea frecvenţei de rezonanţă (Dn) – ppm = 10–6.  Caracteristicile mediului. 140 Hz  Norul

• Ex. grăsimi/apă: 3,3 ppm. • B = 1 T, n = 42,6 MHz.

A

 Dn = 140 Hz. 0 1 2 3 4 Df (ppm)

2012/2013

RMN

8

Relaxarea spinilor    





Câmp magnetic uniform (B0); z. Câmp de excitare (b) – nL; perpendicular. Orientarea spinilor – saturare – x. Precesie Larmour. Înregistrarea semnalului (atenuat – cedare de energie). B Timpul de relaxare. Longitudinală (spin-reţea) – T1.  w z  0 1  et T1 t = T1; z  0,630;  t = 3T1; z  0,950.  Transversală (spin-spin) – schimb de energie – T2. •  x   x 0e t T2 .  Defazaj – T2 < T1. 

(

)

z

L

Neomogenităţile câmpului (B0): T2* T z

TR = 3 – 4 T1 – concentraţia protonilor.  TR < T1 – imagine ponderată T1. 

z 100

Densitatea de protoni

80

z

80

100

x

60

60

40

40

TR

0

20

t TR < T 1

x

x

t

T1 = 250 ms T1 = 500 ms

80

20

Contrast T 1

TR

0

0 2012/2013

100

z

1

500

1000

0 1500 t(ms) RMN

500

1000

1500 t(ms) 14

Regenerarea prin “inversare”  





Semnale de RF – stimul de 180 de grade. Dz(T1)  – contrast mai bun. Stimul de 90 grade – magnetizarea transversală. 90 Eliminarea deplasării chimice. 180 t

TI z

TI > T 1 x

z

TI < T 1 x

2012/2013

RMN

t t 15

Excitarea la unghiuri mai mici de 90 grade z

Semnale de 90 grade. 





TR