核磁共振成像实验室-脉冲NMR和MRI实验

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1 核磁共振成像实验室-脉冲NMR和MRI实验
汇报：陈默 合作者：钱圣晟 自旋回波序列成像 芝麻含油率的测定

2 原理简介 核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 人脑纵切面的磁共振成像图

3 1 2 3 磁共振成像仪原理 经过空间位置编码后，不同空间位置发射的脉冲信号频率、相位不同。
每次采集到的是所有体素发出的信号之和。采集一次得到一个S(k)，形成一个数据点储存到MRI系统计算机上的一个K空间内。 空间编码→采集后K空间数据→二维傅里叶变换→核磁共振信号的二维分布函数→二维核磁共振图像. 3 把接收到的时域信号通过傅里叶变换化为频域函数，进行傅里叶空间填充，然后作傅里叶逆变换实现图像重建。

4 成像参数——NS 设置NS=2,8,16,32 各个强度峰值分别为320,1250,2480,4900

5 固定大小样品，FOV越大，样品在图像中越小，样品在图像中的高度z和NE反相关
软脉冲自旋回波成像参数影响 相位编码步NE=32，64，128，256 FOV 𝑧 = SW γG𝑧 =𝑁𝐸/(2𝐷1×𝛾𝐺𝑧) 固定大小样品，FOV越大，样品在图像中越小，样品在图像中的高度z和NE反相关

6 软脉冲自旋回波成像参数影响 采集谱宽SW=25，50，100，150，200 FOVy= SW γG𝑦 样品在图像中的宽度和SW反相关。

7 软脉冲自旋回波成像参数影响 采样点数TD=32,64,128,256,512 采样点数TD与图像分辨率正相关 采样时间=TD/SW
分辨率PX = SWX / (  GX x TD)

8 频率编码梯度Gy=40，50，60，70，80 𝐹𝑂𝑉y= 𝑆𝑊 𝛾𝐺𝑦 空间分辨率： 软脉冲自旋回波成像参数影响
P 𝑦 =𝑆𝑊𝑦/(𝑁𝐸×𝛾𝐺𝑦) 样品在图像中的高度和相位编码梯度大小成正相关

9 相位编码梯度Gz=40，50，60，70，80 空间分辨率： 图像的线性度 软脉冲自旋回波成像参数影响
𝐹𝑂𝑉 𝑧 =𝑁𝐸/(2𝐷1×𝛾𝐺𝑧) 空间分辨率： 图像的线性度 𝐹𝑂𝑉 𝑦 / 𝐹𝑂𝑉 𝑧 P 𝑧 =𝑆𝑊𝑧/(𝑇𝐷×𝛾𝐺𝑧) P越小，分辨率越高，细节越清晰 SW ×𝐷1=𝑁𝐸

10 芝麻含油率测定

11 核磁共振测定含油率的优点 安全无毒 快速 不破坏样品 操作简便

12 实验原理 通过硬脉冲自旋回波序列激发油中质子的核磁共振 根据“NMR信号的大小与油籽中含油量成正比”进行定标
对未知样品进行核磁共振扫描，通过对信号的比较，得出含量率 测量

13 芝麻油标定原理 FID法与Spin-echo法检量线的建立为线性函数，NMR依我们所设定的信号的撷取范围，撷取并计量试样槽中各已知含油率与重量的校正样本的信号强度平均值，依据各相对输入的重量与含油率，以每单位质量样本的信号强度(即样本总信号强度除以样本质量)对含油率进行线性回归，得到公式如下： y=ax+b 其中，a为斜率，b为截距，x为含油率(%)，y为样本每单位质量的信号强度。进行样本含油率测量时，于测得测试样本的每单位质量样本的信号强度后，自动将上述检量线公式转为x = (y - b) / a式，得到含油率的量测值。

14 定标结果 实验共采用5组不同质量的纯芝麻油标样定标。定标方法既以第1组标定样品的质量（最大质量的样品）作为标定质量，含油率为100%，其余第n组样品的含油率为： 第n组样品的质量 第1组样品的质量 ×100% 纵坐标为单位质量的信号值 横坐标为标样含量 斜率为：14.208 截距为：

15 ADD YOUR TITLE HERE 测定样品含油率 黑芝麻样品m=0.90g 白芝麻样品m=0.83g 熟芝麻样品m=0.84g

16 实验过程 1 2 采集样品信号过程中需要对样品进行12次重复有效测量，每次采集之间间隔15秒以上，以提高测量精度。
获得所有样品的测量信号后，直接用NM20-Analyst核磁共振含油率分析软件进行含油率计算，得出12个结果，最终结果取平均值。 2 取平均值 得到白芝麻的含油率=53.33%

17 3 黑芝麻的含油率=32.21% 4 纯熟芝麻的含油率 =48.69%

18 结论 标定曲线的线性度一般，斜率与截距较大，一方面说明样品纯度不佳，另一方面对于实验条件控制仍有提升空间。
含油率：白芝麻>黑芝麻 ，与事实相符。且一般芝麻含油率在55%左右，与白芝麻测得结果相近；黑芝麻偏差较大的原因可能由于品种不同。熟芝麻由于人为处理方式不同没有统一的参考值 核磁共振法测量芝麻含油率具有明显的优点，但经过实验发现，该方法对于实验条件要求较高，广泛应用到日常生活仍需要改进。 实验的主要误差： 定标过程中的质量称量 定标油本身的纯度 待测的样品芝麻中仍含有水，干燥处理不完全 实验仪器本身的效果误差

19 参考文献 [1] 汪红志、张学龙、武杰.核磁共振成像技术实验教程.科学出版社,2008
[2] 林蘭東，林達德.花生與芝麻含油量之核磁共振測定法研究.農業機械學刊.2000,9(3) [3] 臧充之,彭培芝,张洁天,核磁共振成像教学实验,物理实验,2004,24(8) [4] 戴乐山，戴道宣.近代物理实验，第二版. 北京：高等教育出版社，2006,7

20 Q&A THANK YOU