Electron Spin Resonance pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Rieger, Philip Henri

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2007-8

价格:$ 220.35

装帧:HRD

isbn号码:9780854043552

丛书系列:

图书标签:

• Electron Spin Resonance
• ESR
• Spin Physics
• Magnetic Resonance
• Spectroscopy
• Quantum Mechanics
• Materials Science
• Physics
• Chemistry
• Radicals

磁共振成像：从基础到前沿应用 导言：无创诊断的革命 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，探讨磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）这一现代医学诊断的基石技术。我们聚焦于MRI的物理学原理、信号采集、图像重建，以及其在临床诊断、功能研究和新兴技术开发中的广泛应用。不同于专注于特定光谱学方法的书籍，本书的核心关注点在于如何利用宏观组织在强磁场下对射频脉冲的响应，构建出高对比度、高分辨率的人体内部结构与功能图像。 第一部分：MRI的物理学基础 第一章：原子核磁矩与拉莫尔进动 本书从最基本的物理概念入手，阐述物质的微观结构如何决定其对磁场的响应。我们详细讨论了原子核的自旋特性及其产生的磁矩。在静磁场 $ ext{B}_0$ 作用下，这些磁矩发生拉莫尔进动，其角频率与磁场强度成正比，这是理解所有MRI现象的起点。本章将精确推导拉莫尔频率的公式，并解释不同原子核（主要是 ${}^1 ext{H}$ 质子）的磁旋比差异如何影响信号的产生。 第二章：射频激发与纵向/横向磁化矢量 MRI的信号采集依赖于精密的射频（RF）脉冲。本章深入分析了特定频率的射频脉冲如何与处于拉莫尔频率的核自旋发生共振，从而使系统从平衡态跃迁至激发态。我们将详细描绘在射频脉冲作用下，宏观磁化矢量如何在纵向（$ ext{M}_z$）和横向（$ ext{M}_{xy}$）分量之间转移。特别地，我们探讨了翻转角（Flip Angle）的概念及其对信号强度的影响。 第三章：弛豫过程：信号的产生与衰减 弛豫是MRI信号的精髓所在，它决定了图像的对比度和采集速度。本章将详尽剖析两种主要的弛豫机制：纵向弛豫（$T_1$ 恢复）和横向弛豫（$T_2$ 衰减）。 $T_1$ 弛豫： 探讨核自旋如何将其能量传递给周围晶格环境（自旋-晶格相互作用），以及不同组织（如脂肪、水、灰质、白质）中$T_1$时间差异的生物物理学根源。 $T_2$ 弛豫： 侧重于自旋间的相互作用导致横向磁化矢量去相位（Dephasing）的过程，解释$T_2$时间反映的局部环境异质性。 $T_2^$ 衰减： 区分理想的$T_2$衰减与实际采集过程中受到的磁场不均匀性影响，引入$T_2^$和梯度磁场的作用。 第二部分：图像的获取与重建 第四章：空间定位：梯度磁场的原理 为了将接收到的射频信号定位到空间中的特定点，MRI系统引入了梯度磁场。本章详述了三套正交梯度线圈（Slice Selection, Phase Encoding, Frequency Encoding）的功能与工作原理。我们将通过数学模型展示，如何利用梯度磁场在线性地改变拉莫尔频率，从而实现体素（Voxel）的唯一编码。 第五章：脉冲序列设计与图像对比度控制 脉冲序列是MRI技术的核心“语言”。本章系统性地介绍主要的脉冲序列类型及其在对比度调控中的作用。 自旋回波（Spin Echo, SE）序列： 详细分析$90^circ - au - 180^circ$脉冲的形成过程，以及如何通过改变 $ au$（回波时间, TE）和重复时间（TR）来强调$T_1$或$T_2$对比度。 梯度回波（Gradient Echo, GRE）序列： 介绍其快速采集的优势，并讨论射频脉冲角度和TE对信号的综合影响，包括对磁敏感效应的利用。 快速自旋回波（Fast Spin Echo, FSE/TSE）和回波平面成像（Echo Planar Imaging, EPI）： 探讨这些先进序列如何显著缩短采集时间，为功能成像奠定基础。 第六章：K空间与图像重建 K空间是傅里叶变换（Fourier Transform, FT）在MRI中的物理实现。本章阐释了K空间中各个区域（中心、边缘）的信号信息如何对应于最终图像的对比度和空间分辨率。我们将详细讲解二维傅里叶变换（2D-FT）如何从采集到的K空间数据重建出可供诊断的二维图像，并讨论了滤波、插值等后处理技术。 第三部分：高级成像技术与应用 第七章：磁共振血管造影（MRA） 本章专注于血管成像技术。我们将区分基于时间飞行（Time-of-Flight, TOF）的MRA，它利用组织血液的流动性差异来增强对比度；以及基于对比度增强（Contrast-Enhanced, CE-MRA）的技术，探讨钆基造影剂在血液池中的行为及其对信号强度的影响。 第八章：弥散加权成像与扩散张量成像（DWI/DTI） 弥散技术是研究微观组织结构的关键工具。DWI通过引入高强度扩散敏感梯度来测量水分子的布朗运动，用于早期识别缺血性卒中等病变。DTI进一步扩展了这一概念，通过采集多个方向的弥散数据，构建3x3的扩散张量矩阵，从而计算出各向异性分数（Fractional Anisotropy, FA）和主扩散方向，实现白质纤维束的体外可视化和追踪。 第九章：功能磁共振成像（fMRI）：脑活动的映射 fMRI是神经科学和临床神经病学不可或缺的工具。本章核心讲解基于血氧水平依赖（BOLD）效应的原理，即去氧血红蛋白具有更高的磁化率，会加速横向弛豫，导致信号降低。我们将分析如何设计刺激范式，采集时间序列数据，并通过统计模型（如GLM）来分离出与特定任务相关的脑区激活。 第十章：波谱分析与新兴技术 超越形态学和功能成像，磁共振波谱学（Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS）提供了一种体内生化信息获取手段。本章介绍如何通过调整脉冲序列（如PRESS或STEAM）来抑制水信号，并采集特定代谢物（如胆碱、肌酸、N-乙酰天冬氨酸）的信号，评估肿瘤的代谢状态。此外，我们还将简要展望超高场MRI（7T及以上）在提高信噪比和空间分辨率方面的潜力，以及AI/深度学习在图像去噪和重建中的前沿应用。 结论 本书旨在提供一个扎实的技术框架，使读者不仅能理解MRI图像的形成过程，更能根据临床需求优化扫描参数，并批判性地评估各类先进成像序列所提供的信息。磁共振成像技术的持续发展，正不断拓宽其在疾病早期诊断、治疗监测和基础科学研究中的边界。

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