最新(医学影像物理学)14磁化强度矢量

磁学中的磁场强度与磁感应强度磁学是物理学中的一个重要分支，研究磁场及其相关现象。

在磁学中，磁场强度和磁感应强度是两个核心概念。

本文将对这两个概念进行阐述，并探讨它们之间的关系。

一、磁场强度磁场强度是一个描述磁场强弱的物理量。

简单来说，磁场强度代表了磁场对单位长度磁极的力的作用程度。

其单位为安培/米（A/m）。

在物理学中，通常用字母H表示磁场强度。

磁场强度的大小与导线中电流的大小有关。

根据安培定律，电流通过导线时，会在导线周围形成一个磁场。

磁场强度的大小与导线中的电流成正比，即磁场强度随着电流的增大而增大。

此外，磁场强度的大小还与距离导线的距离有关。

与电场不同，磁场在空间中呈现出“环绕”的特性，即无论离导线多远，都存在磁场。

但是，距离导线越近，磁场的强度越大。

二、磁感应强度磁感应强度是描述磁场对物质磁化程度的物理量。

简单来说，磁感应强度代表了磁场对单位面积的力的作用程度。

其单位为特斯拉（T）。

在物理学中，通常用字母B表示磁感应强度。

磁感应强度的大小与物质的磁化程度有关。

当物质被放置在磁场中时，会发生磁化现象，即物质内部的微观磁偶极子被调整，使得物质自身也产生一个磁场。

磁感应强度的大小与物质的磁化程度成正比，即磁感应强度随着物质磁化程度的增大而增大。

类似于磁场强度，磁感应强度的大小也与距离磁源的距离有关。

距离磁源越近，磁感应强度越大。

三、磁场强度与磁感应强度的关系磁场强度和磁感应强度是两个相关的概念，在某些情况下可以相互转化。

根据安培定律，磁场强度与导线中的电流成正比。

而根据法拉第电磁感应定律，磁感应强度与导线中的变化磁通量成正比。

通过这两个定律可以得出一个重要的结论：对于导线中的电流和变化磁通量相同的情况下，磁场强度和磁感应强度是相等的。

具体来说，当电流为1安培时，在导线周围的空间中的磁场强度和磁感应强度都为1特斯拉。

当电流增大到2安培时，磁场强度和磁感应强度都增大到2特斯拉。

需要注意的是，磁场强度和磁感应强度的方向一般不同。

核磁共振原理对于角动量I (或J )不等于零的粒子, 和它相联系的有共线取向的磁矩μ ,I γμ =, γ称为粒子的回磁比。

由这样的粒子构成的量子力学体系，在外磁场0B 中，能级将发生塞曼分裂，不同磁量子数m 所对应的状态，其磁矩μ 处的空间取向不同，与外磁场0B 之间有不同的夹角，并以角频率00B γω=绕外场0B 进动。

能级附加能量为0m B )I μ(E =，相邻能级1)m (Δ±=之间的能量差为0B I)μ(ΔE =。

若在垂直于0B 的平面上，加上一个角频率为ω的交变磁场，当其角频率满足ωΔE =，即ω与粒子绕外场0B 进动的角频率0ω相等时， 粒子在相邻塞曼能级之间将发生磁偶极跃迁，磁偶极跃迁的选择定则是1m ±=∆,这种现象称为磁共振。

当考虑的对象是原子核（如H 1,Li 7,F 10等）时，称为核磁共振（Naclear Magnefic Resonance 缩写为NMR ）；对于电子称为电子顺磁共振（或电子自旋共振）。

由于磁共振发生在射频(核磁共振)和微波(电子顺磁共振)范围，磁共振已成为波谱学的重要组成部分。

由磁共振时0B 和0ω之间的关系可精确测定粒子的回磁比γ，它是研究粒子内部结构的重要参数。

1946年，美国Stanford 大学的Bloch 和Hanson 与Harvard 大学的Purcell 和Pound 分别采用射频技术进行了核磁共振实验。

由于这一发现。

这几位科学家获得了1952年的诺贝尔奖金。

近年来，随着科学技术的发展，核磁共振技术在物理、化学、生物、医学等方面得到了广泛的应用。

它不但能用于测定核磁矩，研究核结构。

也可以用于分子结构的分析，另外，利用核磁共振对磁场进行测量和分析也是目前公认的标准方法。

如今，在研究物质的微观结构方面形成了一个科学分支——核磁共振波谱学。

核磁共振成像技术已成为检查人体病变方面有利的武器。

它的应用必将进一步发展。

一、 【实验目的】1、 通过调试观察核磁共振现象，了解和掌握稳态核磁共振现象的原理和实验方法。

1-2 影响X 射线管有效焦点大小的因素有哪些？答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。

1-6 影响X 射线能谱的因素有哪些？答：电子轰击阳极靶产生的X 射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。

当然，通过附加滤过也可改变X 射线能谱的形状。

1-13 X 射线在物质中的衰减规律xe I I μ-=0的适用条件是什么？答：x e I I μ-=0的适用条件是：单能、窄束、均匀物质。

1-14 为什么选钨作为靶材料？答：（1）钨的原子序数较高，使其产生X 射线的效率高和产生高能射线；（2）钨的热传导性几乎和铜完全相同，是一种有效的散热金属；（3）钨具有很高的熔点3000多度。

能承受较大的电流。

2-7 客观对比度、图像对比度与成像系统的对比度分辨力三者之间存在怎样的关系？答：对比度就是有差异的程度。

客体对比度即物体本身的物理对比度，有构成被检者组织器官的密度，原子序数和厚度差异形成。

图像对比度是在可见图像中出现的对比度。

在一幅图像中，对比度的形成可以表现为不同灰度梯度，光密度或颜色，对比度是图像的基本特征。

人体内的某一组织要形成可见的图像，至少它与周围组织相比要有足够的客体对比度。

某一些组织要形成可见图像，它对客体对比度的需求取决于成像方法和成像系统的特征。

2-18 普通X 射线摄影像与X-CT 图像最大不同之处是什么?答：普通X 射线摄影像是重叠的模拟像，而X-CT 图像是数字化的断层图像。

2-19 何谓体层或断层? 何谓体素和像素? 在重建中二者有什么关系?答：体层或断层是指在人体上欲重建CT 像的薄层。

体素是人体中欲重建CT 像断层上的小体积元，是人为划分的，是采集（或获取）成像参数（衰减系数值）的最小体积元（实际中是扫描野进行划分）；像素是构成图像的最小单元，是人为在重建平面上划分的，其数值是构成CT 图像数据的最小单元。

要注意的是CT 图像的像素和工业上的像素不是同一个概念。

X线片的密度：胶片中的感光乳剂在光作用下致黑的程度称为照片密度。

密度分辨率（CT）：低对比度的情况下，图像对两种组织间最小密度差别的分辨能力。

空间分辨率：高对比度的情况下，密度分辨率大于10%时图像对组织结构空间大小的鉴别能力。

康普顿效应：入射光子与原子外层轨道电子相互作用，光子将部分能量传递给电子，电子获得能量后摆脱原子核的束缚，从原子中射出，而入射光子损失一部分能量后改变了频率和方向后散射了出去，这种过程称为康普顿效应。

X线强度：单位时间内，垂直于X线传播方向的单位面积上通过的光子数目和能量总和。

IP板：是CR关键元件，是信息记录，实现模数转换的载体，代替传统的屏-片系统。

滤线栅的栅比：铅条高度和铅条之间间隔的比值，值越大，吸收散射线越好。

静脉肾盂造影（IVP）：静脉注射造影剂，经过肾脏排泄至尿路使其显影，病人痛苦小，适合结石，结核，肿瘤，先天性畸形等。

mask像（DSA）：不含对比剂的，在打入对比剂之前的摄片。

重复时间（TR）：从第一个RF激励脉冲出现到下一个周期同样激励脉冲出现经历的时间。

回波时间（TE）：从第一个RF激励脉冲开始到采集回拨信号之间的时间。

反转时间（TI）：指施加180度反转脉冲使磁化矢量反转到负Z轴方向到施加90度激励脉冲中间的时间段。

减影：通过计算机把血管影像上的骨与软组织影像消除而凸出血管的技术。

注射流率：单位时间内经导管注入对比剂的量。

T1加权像： SE序列中，通过采用短TR短TE的办法得到的重在反映组织T1特征的图像。

T2加权像： SE序列中，通过采用长TR长TE的办法得到的重在反映组织T2特征的图像。

质子密度加权像： SE序列中，通过采用长TR短TE的办法得到的重在反应组织质子密度特征的图像。

纵向弛豫：高能态自旋将能量传到周围环境中的过程。

横向弛豫：自旋质子自身产生的磁场相互干扰导致的彼此相位一致性丧失。

静态显像：显像剂在脏器组织和病灶达到分布平衡时的显像。

动态显像：显像剂引入人体后，以一定的速度连续或间断地多幅成像，用以显示显像剂随血流流经或灌注的脏器，并被组织不断摄取与排泄在器官内反复充盈和射出的过程所造成的脏器内放射性在数量或位置上随时间发生的变化的显像。

2024年高考物理磁场知识要点总结磁场是物理学中的一个重要概念，相信在2024年的高考物理试卷中，磁场也将是一个重点考察的内容。

以下是2024年高考物理磁场知识要点的总结。

1. 磁感应强度（B）磁感应强度是衡量磁场强弱的物理量，用T来表示，它描述了空间某点磁场对单位正电荷的力的大小。

磁感应强度的方向由力线方向决定。

在磁场中，带电粒子受到的洛伦兹力（F=|q|vBsinθ）与磁感应强度和带电粒子速度有关。

2. 磁场强度（H）磁场强度是一个矢量物理量，用A/m来表示，它描述了磁场中单位长度磁力线所包含的磁感应强度的大小。

磁场强度的方向由电流元所产生的磁感应强度决定。

在直线电流、长直导线和无限长直螺线管的磁场中，磁场强度的大小与距离的关系为H=I/2πr。

3. 磁场中的电流在外磁场中，当带电粒子速度和外磁场垂直时，带电粒子的运动轨迹将是圆周（半径为r）；当带电粒子速度和外磁场平行时，带电粒子不受力。

带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力与带电粒子速度、磁感应强度和带电粒子电荷的关系为F=qvBsinθ。

4. 磁场中的电流元当电流通过导线时，会产生磁场。

电流元可以看成由无数电荷元组成的导线的一个部分。

电流元的磁感应强度可以利用毕奥-萨伐尔定律计算得到。

在距离电流元的点P处，磁感应强度的大小与距离的关系为B=kIdl/r^2，其中k为比例常数。

5. 安培环路定理对于任意闭合回路，通过该回路所围的磁场总磁通量等于该回路上的总电流乘以比例常数，即∮B·ds=µ0I，其中µ0为真空中的磁导率，I为穿过回路的总电流。

安培环路定理可以用于计算一些对称、均匀的磁场中的磁感应强度。

6. 洛伦兹力带电粒子在磁场中，将受到一个由磁场和粒子速度共同确定的力，称为洛伦兹力。

洛伦兹力的方向垂直于带电粒子速度和磁感应强度所在的平面，根据左手定则可以判断洛伦兹力的方向。

洛伦兹力对带电粒子的作用有两个效应：使带电粒子受到径向力而偏离直线轨迹以及使速度方向改变。

第四章 磁共振影像习题四解答4-1 如何理解加权图像？答： 磁共振成像是多参数成像，图像的灰度反映了各像素上MR 信号的强度，而MR 信号的强度则由成像物体的质子密度ρ、纵向弛豫时间1T 、横向弛豫时间2T 等特性参数决定。

出于分析图像的方便，我们希望一幅MR 图像的灰度主要由一个特定的成像参数决定，这就是所谓的加权图像。

例如图像灰度主要由1T 决定时，就是1T 加权图像；主要由2T 决定时，就是2T 加权图像；主要由质子密度ρ决定时，就是质子密度ρ加权图像。

通过选择不同的序列参数，可以获得同一断层组织无数种不同对比情况的加权图像，以便在最大限度上显示病灶，提高病灶组织和正常组织的对比度。

4-2 简述SE 序列时序和180°脉冲的作用。

答：(1)SE 序列时序为先发射90°射频脉冲经过时间E 12t T =后，再发射180°脉冲，当t ＝T E 时出现回波峰值，采集信号。

(2)90°脉冲使0M 倒向y '轴，由于0B 的不均匀性造成各个核磁矩旋进的角速度不同，相位很快散开。

经时间T I 后，在x '方向施以180°脉冲使得所有自旋磁矩都绕x '轴旋转180°，但并不改变旋进方向，所以互相远离的核磁矩变为互相汇聚的磁矩，最后汇聚于-y '轴上，使去相位状态的自旋核重新处于同相位状态，抵消了磁场不均匀造成的影响。

4-3 试分析自旋回波T 1加权、T 2 加权的条件及图像对比度形成原理。

答：(1)选择短T E 和短T R ，实现1T 加权。

选择长T E 和长T R 实现T 2加权。

(2)SE 序列T 1对比度的形成： T 1加权像的对比度主要由T R 决定，T 1大的地方I 值小，图像呈现弱信号；T 1小的地方I 值大，图像呈现强信号。

这是因为使用短的T R ，在下一个RF 时，短1T 组织纵向磁化强度矢量必定恢复的比较好，Z M 较大，在90°RF 作用下xy M 就大，信号就强。

]医学影像物理学（Z）1、X射线产生条件:①电子源②高速电子流③适当的靶物质。

2、X射线管发出的X射线是由连续X射线和标识X射线两部分组成的混合射线。

3、连续X射线（又称韧致辐射）：是高速电子流撞击阳极靶面时，与靶物质的原子核相互作用而产生的、连续波长的X射线(连续X射线)的过程。

4、标识放射（又称特征辐射）：标识X射线的波长同阳极靶原子的结构有着密切的联系，仅取决于阳极靶物质，与X射线产生过程中的其它因素无关。

不同靶材料的辐射光子的能量和波长也不同。

每一种元素的标识X射线的波长是固定不变的。

标识辐射的X射线波长是由跃迁的电子能量差决定的，与高速电子的能量（管电压）无直接关系，主要决定于靶物质的原子序数，原子序数越高，产生的标识辐射的波长越短。

5、X射线的基本特性：X射线的穿透作用、X射线的荧光作用、X射线的电离作用、X射线的热作用、X射线的化学和生物效应。

6、X射线的质：又称线质，表示X射线的硬度，即X射线穿透物体的能力与光子能量的大小有关，光子的能量越大穿透能力越强，越不容易被物体吸收。

7、X射线的量：垂直于X射线束的单位面积上、单位时间内通过的光子数称为X 射线的量。

（8、光电效应：入射光子与原子的内层电子作用时，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子（光电子），而光子本身整个被原子吸收的过程称为光电效应。

9、在光电效应过程中产生：（1）负离子（光电子、俄歇电子）；（2）正离子（丢失电子的原子）；（3）标识X射线。

10、X射线诊断中的光电效应：（1）利在于可以产生高质量X射线照片，一是因为它不产生散射线，减少了照片灰雾，二是增加了射线对比度，光电效应发生的概率与原子序数的4次方成正比，增加了不同组织之间的吸收差异。

（2）弊在于入射光子的能量通过光电效应全部被人体吸收了，加大了辐射损伤，为了减少辐射对人体的损害，经常采用高千伏（高能量）摄影，减少光电效应发生的概率。