㈠ 核磁共振成像是怎麼回事
核磁共振成像
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人腦縱切面的核磁共振成像核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（spin imaging），也稱磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的結構圖像。
將這種技術用於人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的應用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的應用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。
從核磁共振現象發現到MRI技術成熟這幾十年期間，有關核磁共振的研究領域曾在三個領域（物理、化學、生理學或醫學）內獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領域及其衍生技術的重要性。
目錄 [隱藏]
1 物理原理
1.1 原理概述
1.2 數學運算
2 系統組成
2.1 NMR實驗裝置
2.2 MRI系統的組成
2.2.1 磁鐵系統
2.2.2 射頻系統
2.2.3 計算機圖像重建系統
2.3 MRI的基本方法
3 技術應用
3.1 MRI在醫學上的應用
3.1.1 原理概述
3.1.2 磁共振成像的優點
3.1.3 MRI的缺點及可能存在的危害
3.2 MRI在化學領域的應用
3.3 磁共振成像的其他進展
4 諾貝爾獲獎者的貢獻
5 未來展望
6 相關條目
6.1 磁化准備
6.2 取像方法
6.3 醫學生理性應用
7 參考文獻
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物理原理
通過一個磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個連續切片的動畫，由頭頂開始，一直到基部。[編輯]
原理概述
核磁共振成像是隨著計算機技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術。醫生考慮到患者對「核」的恐懼心理，故常將這門技術稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內進動的氫核（即H+）發生章動產生射頻信號，經計算機處理而成像的。
原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等於拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈沖之後，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做「核磁共振」。
核磁共振成像的「核」指的是氫原子核，因為人體的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當把物體放置在磁場中，用適當的電磁波照射它，使之共振，然後分析它釋放的電磁波，就可以得知構成這一物體的原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的精確立體圖像。
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數學運算
原子核帶正電並有自旋運動，其自旋運動必將產生磁矩，稱為核磁矩。研究表明，核磁矩μ與原子核的自旋角動量S 成正比，即
式中γ 為比例系數，稱為原子核的旋磁比。在外磁場中，原子核自旋角動量的空間取向是量子化的，它在外磁場方向上的投影值可表示為
m為核自旋量子數。依據核磁矩與自旋角動量的關系，核磁矩在外磁場中的取向也是量子化的，它在磁場方向上的投影值為
對於不同的核，m分別取整數或半整數。在外磁場中，具有磁矩的原子核具有相應的能量，其數值可表示為
式中B為磁感應強度。可見，原子核在外磁場中的能量也是量子化的。由於磁矩和磁場的相互作用，自旋能量分裂成一系列分立的能級，相鄰的兩個能級之差ΔE = γhB。用頻率適當的電磁輻射照射原子核，如果電磁輻射光子能量hν恰好為兩相鄰核能級之差ΔE，則原子核就會吸收這個光子，發生核磁共振的頻率條件是：
式中ν為頻率，ω為角頻率。對於確定的核，旋磁比γ可被精確地測定。可見，通過測定核磁共振時輻射場的頻率ν，就能確定磁感應強度；反之，若已知磁感應強度，即可確定核的共振頻率。
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系統組成
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NMR實驗裝置
採用調節頻率的方法來達到核磁共振。由線圈向樣品發射電磁波，調制振盪器的作用是使射頻電磁波的頻率在樣品共振頻率附近連續變化。當頻率正好與核磁共振頻率吻合時，射頻振盪器的輸出就會出現一個吸收峰，這可以在示波器上顯示出來，同時由頻率計即刻讀出這時的共振頻率值。核磁共振譜儀是專門用於觀測核磁共振的儀器，主要由磁鐵、探頭和譜儀三大部分組成。磁鐵的功用是產生一個恆定的磁場；探頭置於磁極之間，用於探測核磁共振信號；譜儀是將共振信號放大處理並顯示和記錄下來。
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MRI系統的組成
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磁鐵系統
靜磁場：當前臨床所用超導磁鐵，磁場強度有0.5到4.0T，常見的為1.5T和3.0T，另有勻磁線圈（shim coil）協助達到高均勻度。
梯度場：用來產生並控制磁場中的梯度，以實現NMR信號的空間編碼。這個系統有三組線圈，產生x、y、z三個方向的梯度場，線圈組的磁場疊加起來，可得到任意方向的梯度場。
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射頻系統
射頻（RF）發生器：產生短而強的射頻場，以脈沖方式加到樣品上，使樣品中的氫核產生NMR現象。
射頻（RF）接收器：接收NMR信號，放大後進入圖像處理系統。
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計算機圖像重建系統
由射頻接收器送來的信號經A/D轉換器，把模擬信號轉換成數學信號，根據與觀察層面各體素的對應關系，經計算機處理，得出層面圖像數據，再經D/A轉換器，加到圖像顯示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等級顯示出欲觀察層面的圖像。
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MRI的基本方法
選片梯度場Gz
相編碼和頻率編碼
圖像重建
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技術應用
3D MRI[編輯]
MRI在醫學上的應用
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原理概述
氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特徵量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數的差異，是MRI用於臨床診斷最主要的物理基礎。
當施加一射頻脈沖信號時，氫核能態發生變化，射頻過後，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。
人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術能被廣泛應用於醫學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分並不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化，即可由磁共振圖像反應出來。
MRI所獲得的圖像非常清晰精細，大大提高了醫生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術。由於MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內的解剖組織及相鄰關系，對病灶能更好地進行定位定性。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。
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磁共振成像的優點
與1901年獲得諾貝爾物理學獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫學獎的計算機層析成像（computerized tomography, CT）相比，磁共振成像的最大優點是它是目前少有的對人體沒有任何傷害的安全、快速、准確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術進行檢查。具體說來有以下幾點：
對人體沒有游離輻射損傷；
各種參數都可以用來成像，多個成像參數能提供豐富的診斷信息，這使得醫療診斷和對人體內代謝和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值變大，而肝癌的T1值更大，作T1加權圖像，可區別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；
通過調節磁場可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術所不能接近或難以接近部位的圖像。對於椎間盤和脊髓，可作矢狀面、冠狀面、橫斷面成像，可以看到神經根、脊髓和神經節等。能獲得腦和脊髓的立體圖像，不像CT（只能獲取與人體長軸垂直的剖面圖）那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位；
能診斷心臟病變，CT因掃描速度慢而難以勝任；
對軟組織有極好的分辨力。對膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關節、肌肉等部位的檢查優於CT；
原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像，例如氫（1H）、碳（13C）、氮（14N和15N）、磷（31P）等。
人類腹部冠狀切面磁共振影像[編輯]
MRI的缺點及可能存在的危害
雖然MRI對患者沒有致命性的損傷，但還是給患者帶來了一些不適感。在MRI診斷前應當採取必要的措施，把這種負面影響降到最低限度。其缺點主要有：
和CT一樣，MRI也是解剖性影像診斷，很多病變單憑核磁共振檢查仍難以確診，不像內窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷；
對肺部的檢查不優於X射線或CT檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優越，但費用要高昂得多；
對胃腸道的病變不如內窺鏡檢查；
掃描時間長，空間分辨力不夠理想；
由於強磁場的原因，MRI對諸如體內有磁金屬或起搏器的特殊病人卻不能適用。
MRI系統可能對人體造成傷害的因素主要包括以下方面：
強靜磁場：在有鐵磁性物質存在的情況下，不論是埋植在患者體內還是在磁場范圍內，都可能是危險因素；
隨時間變化的梯度場：可在受試者體內誘導產生電場而興奮神經或肌肉。外周神經興奮是梯度場安全的上限指標。在足夠強度下，可以產生外周神經興奮（如刺痛或叩擊感），甚至引起心臟興奮或心室振顫；
射頻場（RF）的致熱效應：在MRI聚焦或測量過程中所用到的大角度射頻場發射，其電磁能量在患者組織內轉化成熱能，使組織溫度升高。RF的致熱效應需要進一步探討，臨床掃瞄器對於射頻能量有所謂「特定吸收率」（specific absorption rate, SAR）的限制；
雜訊：MRI運行過程中產生的各種雜訊，可能使某些患者的聽力受到損傷；
造影劑的毒副作用：目前使用的造影劑主要為含釓的化合物，副作用發生率在2%-4%。
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MRI在化學領域的應用
MRI在化學領域的應用沒有醫學領域那麼廣泛，主要是因為技術上的難題及成像材料上的困難，目前主要應用於以下幾個方面：
在高分子化學領域，如碳纖維增強環氧樹脂的研究、固態反應的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；
在金屬陶瓷中，通過對多孔結構的研究來檢測陶瓷製品中存在的砂眼；
在火箭燃料中，用於探測固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進劑的分布情況；
在石油化學方面，主要側重於研究流體在岩石中的分布狀態和流通性以及對油藏描述與強化採油機理的研究。
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磁共振成像的其他進展
核磁共振分析技術是通過核磁共振譜線特徵參數（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質的分子結構與性質。它可以不破壞被測樣品的內部結構，是一種完全無損的檢測方法。同時，它具有非常高的分辨本領和精確度，而且可以用於測量的核也比較多，所有這些都優於其它測量方法。因此，核磁共振技術在物理、化學、醫療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應用。
磁共振顯微術（MR micros, MRM/μMRI）是MRI技術中稍微晚一些發展起來的技術，MRM最高空間解析度是4μm，已經可以接近一般光學顯微鏡像的水平。MRM已經非常普遍地用作疾病和葯物的動物模型研究。
活體磁共振能譜（in vivo MR spectros, MRS）能夠測定動物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認和分析其中的化學成分。
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諾貝爾獲獎者的貢獻
2003年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫學院宣布，2003年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國化學家保羅·勞特布爾（Paul C. Lauterbur）和英國物理學家彼得·曼斯菲爾德（Peter Mansfield），以表彰他們在醫學診斷和研究領域內所使用的核磁共振成像技術領域的突破性成就。
勞特布爾的貢獻是，在主磁場內附加一個不均勻的磁場，把梯度引入磁場中，從而創造了一種可視的用其他技術手段卻看不到的物質內部結構的二維結構圖像。他描述了怎樣把梯度磁體添加到主磁體中，然後能看到沉浸在重水中的裝有普通水的試管的交叉截面。除此之外沒有其他圖像技術可以在普通水和重水之間區分圖像。通過引進梯度磁場，可以逐點改變核磁共振電磁波頻率，通過對發射出的電磁波的分析，可以確定其信號來源。
曼斯菲爾德進一步發展了有關在穩定磁場中使用附加的梯度磁場理論，推動了其實際應用。他發現磁共振信號的數學分析方法，為該方法從理論走向應用奠定了基礎。這使得10年後磁共振成像成為臨床診斷的一種現實可行的方法。他利用磁場中的梯度更為精確地顯示共振中的差異。他證明，如何有效而迅速地分析探測到的信號，並且把它們轉化成圖像。曼斯菲爾德還提出了極快速的梯度變化可以獲得瞬間即逝的圖像，即平面回波掃描成像（echo-planar imaging, EPI）技術，成為20世紀90年代開始蓬勃興起的功能磁共振成像（functional MRI, fMRI）研究的主要手段。
雷蒙德·達馬蒂安的「用於癌組織檢測的設備和方法」值得一提的是，2003年諾貝爾物理學獎獲得者們在超導體和超流體理論上做出的開創性貢獻，為獲得2003年度諾貝爾生理學或醫學獎的兩位科學家開發核磁共振掃描儀提供了理論基礎，為核磁共振成像技術鋪平了道路。由於他們的理論工作，核磁共振成像技術才取得了突破，使人體內部器官高清晰度的圖像成為可能。
此外，在2003年10月10日的《紐約時報》和《華盛頓郵報》上，同時出現了佛納（Fonar）公司的一則整版廣告：「雷蒙德·達馬蒂安（Raymond Damadian），應當與彼得·曼斯菲爾德和保羅·勞特布爾分享2003年諾貝爾生理學或醫學獎。沒有他，就沒有核磁共振成像技術。」指責諾貝爾獎委員會「篡改歷史」而引起廣泛爭議。事實上，對MRI的發明權歸屬問題已爭論了許多年，而且爭得頗為激烈。而在學界看來，達馬蒂安更多是一個生意人，而不是科學家。
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未來展望
人腦是如何思維的，一直是個謎。而且是科學家們關注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助於我們在活體和整體水平上研究人的思維。其中，關於盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個很好的樣本。正常人能見到藍天碧水，然後在大腦里構成圖像，形成意境，而從未見過世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能「看」到呢？專家通過功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發現盲童也會像正常人一樣，在大腦的視皮質部有很好的激活區。由此可以初步得出結論，盲童通過認知教育，手是可以代替眼睛「看」到外面世界的。
快速掃描技術的研究與應用，將使經典MRI成像方法掃描病人的時間由幾分鍾、十幾分鍾縮短至幾毫秒，使因器官運動對圖像造成的影響忽略不計；MRI血流成像，利用流空效應使MRI圖像上把血管的形態鮮明地呈現出來，使測量血管中血液的流向和流速成為可能；MRI波譜分析可利用高磁場實現人體局部組織的波譜分析技術，從而增加幫助診斷的信息；腦功能成像，利用高磁場共振成像研究腦的功能及其發生機制是腦科學中最重要的課題。有理由相信，MRI將發展成為思維閱讀器。
20世紀中葉至今，信息技術和生命科學是發展最活躍的兩個領域，專家相信，作為這兩者結合物的MRI技術，繼續向微觀和功能檢查上發展，對揭示生命的奧秘將發揮更大的作用。
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相關條目
核磁共振
射頻
射頻線圈
梯度磁場
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磁化准備
反轉回復（inversion recovery）
飽和回覆（saturation recovery）
驅動平衡（driven equilibrium）
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取像方法
自旋迴波（spin echo）
梯度回波（gradient echo）
平行成像（parallel imaging）
面回波成像（echo-planar imaging, EPI）
定常態自由進動成像（steady-state free precession imaging, SSFP）
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醫學生理性應用
磁振血管攝影（MR angiography）
磁振膽胰攝影（MR cholangiopancreatogram, MRCP）
擴散權重影像（diffusion-weighted image）
擴散張量影像（diffusion tensor image）
灌流權重影像（perfusion-weighted image）
功能性磁共振成像（functional MRI, fMRI）
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參考文獻
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別業廣、呂樺〈再談核磁共振在醫學方面的應用〉《物理與工程》, 2004, (02):34, 61
金永君、艾延寶〈核磁共振技術及應用〉《物理與工程》, 2002, (01):47-48, 50
劉東華、李顯耀、孫朝暉〈核磁共振成像〉《大學物理》, 1997, (10):36-39, 29
阮萍〈核磁共振成像及其醫學應用〉《廣西物理》, 1999, (02):50-53, 28
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葉朝輝〈磁共振成像新進展〉《物理》, 2004, (01):12-17
田建廣、劉買利、夏照帆、葉朝輝〈磁共振成像的安全性〉《波譜學雜志》, 2002, (06):505-511
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取自"http://wikipedia.cnblog.org/wiki/%E6%A0%B8%E7%A3%81%E5%85%B1%E6%8C%AF%E6%88%90%E5%83%8F"
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㈡ 磁共振成像有哪些診斷方法
MRI為MagneticResonanceImaging的縮寫，中文稱「磁共振或磁共振成像」，過去曾稱「核磁共振」，亦可稱共軛攝影法。MRI是一種新穎的成像方法，它具有組織對比性強、空間解析度高、多平面的解剖結構顯示和無射線損傷等特點，並對生理變化特別敏感。
近年來，醫學影像學技術飛速發展，已有4種主要的影像診斷方法，包括基於功能檢查的核醫學成像方法（伽馬照相和單光子CT）和基於形態學的3種方法：X線（包括CT）、超聲和MRI。尤其是由於MRI的出現使影像診斷學水平邁上了一個新階段，MRI臨床應用范圍越來越廣，可與上述幾種檢查方法相輔相成，某些部位還超越CT檢查。
但是，帶有心臟起搏器及神經刺激器者、曾做過動脈瘤手術及顱內帶有動脈瘤夾者、曾做過心臟手術並帶有人工心臟瓣膜者、有眼球內金屬異物或內耳植入金屬假體者，禁用MRI。
體內有各種金屬植入物的病人、妊娠期婦女、危重病人需要使用生命支持系統者、癲癇病人、幽閉恐懼症病人，在檢查時應慎重對待。
㈢ 核磁共振譜怎麼分析核磁共振的原理
核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號。
1．原子核的自旋
核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核，自旋運動的情況不同，它們可以用核的自旋量子數I來表示。自旋量子數與原子的質量數和原子序數之間存在一定的關系，大致分為三種情況，見表8-1。
I為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體，I為1/2的原子核可以看作是一種電荷分布均勻的自旋球體，1H，13C，15N，19F，31P的I均為1/2，它們的原子核皆為電荷分布均勻的自旋球體。I大於1/2的原子核可以看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。
2．核磁共振現象
原子核是帶正電荷的粒子，不能自旋的核沒有磁矩，能自旋的核有循環的電流，會產生磁場，形成磁矩(μ)。
式中，P是角動量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角動量之間的比值，
當自旋核處於磁場強度為H0的外磁場中時，除自旋外，還會繞H0運動，這種運動情況與陀螺的運動情況十分相象，稱為進動，見圖8-1。自旋核進動的角速度ω0與外磁場強度H0成正比，比例常數即為磁旋比γ。式中v0是進動頻率。
微觀磁矩在外磁場中的取向是量子化的，自旋量子數為I的原子核在外磁場作用下只可能有2I+1個取向，每一個取向都可以用一個自旋磁量子數m來表示，m與I之間的關系是：
m=I，I-1，I-2…-I
原子核的每一種取向都代表了核在該磁場中的一種能量狀態，其能量可以從下式求出：
向排列的核能量較低，逆向排列的核能量較高。它們之間的能量差為△E。一個核要從低能態躍遷到高能態，必須吸收△E的能量。讓處於外磁場中的自旋核接受一定頻率的電磁波輻射，當輻射的能量恰好等於自旋核兩種不同取向的能量差時，處於低能態的自旋核吸收電磁輻射能躍遷到高能態。這種現象稱為核磁共振，簡稱NMR。
目前研究得最多的是1H的核磁共振，13C的核磁共振近年也有較大的發展。1H的核磁共振稱為質磁共振（Proton Magnetic Resonance），簡稱PMR，也表示為1H-NMR。13C核磁共振（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance）簡稱CMR，也表示為13C-NMR。
3.1H的核磁共振 飽和與弛豫
1H的自旋量子數是I=1/2，所以自旋磁量子數m=±1/2，即氫原子核在外磁場中應有兩種取向。見圖8-2。1H的兩種取向代表了兩種不同的能級，
因此1H發生核磁共振的條件是必須使電磁波的輻射頻率等於1H的進動頻率，即符合下式。
核吸收的輻射能大？
式（8-6）說明，要使v射=v0，可以採用兩種方法。一種是固定磁場強度H0，逐漸改變電磁波的輻射頻率v射，進行掃描，當v射與H0匹配時，發生核磁共振。另一種方法是固定輻射波的輻射頻率v射，然後從低場到高場，逐漸改變磁場強度H0，當H0與v射匹配時，也會發生核磁共振。這種方法稱為掃場。一般儀器都採用掃場的方法。
在外磁場的作用下，1H傾向於與外磁場取順向的排列，所以處於低能態的核數目比處於高能態的核數目多，但由於兩個能級之間能差很小，前者比後者只佔微弱的優勢。1H-NMR的訊號正是依靠這些微弱過剩的低能態核吸收射頻電磁波的輻射能躍遷到高能級而產生的。如高能態核無法返回到低能態，那末隨著躍遷的不斷進行，這種微弱的優勢將進一步減弱直至消失，此時處於低能態的1H核數目與處於高能態1H核數目相等，與此同步，PMR的訊號也會逐漸減弱直至最後消失。上述這種現象稱為飽和。
1H核可以通過非輻射的方式從高能態轉變為低能態，這種過程稱為弛豫，因此，在正常測試情況下不會出現飽和現象。弛豫的方式有兩種，處於高能態的核通過交替磁場將能量轉移給周圍的分子，即體系往環境釋放能量，本身返回低能態，這個過程稱為自旋晶格弛豫。其速率用1/T2表示，T2稱為自旋晶格弛豫時間。自旋晶格弛豫降低了磁性核的總體能量，又稱為縱向弛豫。兩個處在一定距離內，進動頻率相同、進動取向不同的核互相作用，交換能量，改變進動方向的過程稱為自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示，T2稱為自旋-自旋弛豫時間。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的總體能量，又稱為橫向弛豫。
4.13C的核磁共振 豐度和靈敏度
天然豐富的12C的I為零，沒有核磁共振信號。13C的I為1/2，有核磁共振信號。通常說的碳譜就是13C核磁共振譜。由於13C與1H的自旋量子數相同，所以13C的核磁共振原理與1H相同。
將數目相等的碳原子和氫原子放在外磁場強度、溫度都相同的同一核磁共振儀中測定，碳的核磁共振信號只有氫的1/6000，這說明不同原子核在同一磁場中被檢出的靈敏度差別很大。13C的天然豐度只有12C的1.108％。由於被檢靈敏度小，豐度又低，因此檢測13C比檢測1H在技術上有更多的困難。表8-2是幾個自旋量子數為1/2的原子核的天然豐度。
5.核磁共振儀
目前使用的核磁共振儀有連續波（CN）及脈沖傅里葉（PFT）變換兩種形式。連續波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發射器、檢測器和放大器、記錄儀等組成（見圖8-5）。磁鐵用來產生磁場，主要有三種：永久磁鐵，磁場強度14000G，頻率60MHz；電磁鐵，磁場強度23500G，頻率100MHz；超導磁鐵，頻率可達200MHz以上，最高可達500～600MHz。頻率大的儀器，解析度好、靈敏度高、圖譜簡單易於分析。磁鐵上備有掃描線圈，用它來保證磁鐵產生的磁場均勻，並能在一個較窄的范圍內連續精確變化。射頻發射器用來產生固定頻率的電磁輻射波。檢測器和放大器用來檢測和放大共振信號。記錄儀將共振信號繪製成共振圖譜。
70年代中期出現了脈沖傅里葉核磁共振儀，它的出現使13C核磁共振的研究得以迅速開展。
氫 譜
氫的核磁共振譜提供了三類極其有用的信息：化學位移、偶合常數、積分曲線。應用這些信息，可以推測質子在碳胳上的位置。
㈣ 文獻合集 | 靜息態功能連接和腦網路分析方法
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靜息態腦功能成像是腦功能磁共振成像方法的一種。正常人腦在靜息態下依然存在有規律的功能活動網路，且病理狀態下的腦功能活動網路與正常人腦存在差異及重塑，被檢者處於靜息狀態下應用血氧水平依賴腦功能成像獲得腦活動功能圖的成像技術。無須進行復雜的任務設計，可操作性好，可避免基於任務的研究由於任務設計的不同及被檢者執行情況的差異性導致的實驗結果的不可比性。
以下就 靜息態功能磁共振成像 ，及其 腦網路分析方法 ： 基於種子點方法（ Seed-based ）、圖論（ Graph theory ）、獨立成分分析（ ICA ） 以及 不同的腦靜息態網路 列舉相關文獻，以供該領域的學者參考。
靜息態功能磁共振成像 (rs-fMRI )
1. Resting statefunctional magnetic resonance imaging:an emerging clinical tool.
doi:10.4103/0028-3886.111107
2. Clinical applicationsof resting state functional connectivity.
doi:10.3389/fnsys.2010.00019
3. Resting state activityin patients with disorders of consciousness.
doi:10.1016/j.yfrne.2010.11.002
4. Resting state fMRI: apersonal history.
doi:10.1016/j.neuroimage.2012.01.090
5. Brain work and brain imaging.
doi:10.1146/annurev.neuro.29.051605.112819
這里主要介紹幾種處理靜息態fMRI數據，檢查腦區之間功能連接的存在和程度的方法， 包括：基於種子點方法、圖論、獨立成分分析。
基於種子點的分析（Seed-based analysis）： 種子點可以是先驗定義的區域，或者可以從任務態fMRI實驗中獲得的激活圖中選擇，從而確定特定的感興趣區域。
1. Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain usingecho-planar MRI.
doi: 10.1002/mrm.1910340409
2. Exploring the brain network: a review on resting-state fMRI functionalconnectivity.
doi: 10.1016/j.euroneuro.2010.03.008
3. Review of methods for functional brain connectivity detection using fMRI.
doi: 10.1016/j.compmedimag.2008.10.011
4. DPARSF: a MATLAB toolbox for 「pipeline」 data analysis of resting-statefMRI.
doi: 10.3389/fnsys.2010.00013
5. Abnormal spontaneous brain activity in minimal hepatic encephalopathy:resting-state fMRI study.
doi: 10.5152/dir.2015.15208
6. A multisite resting state fMRI study on the amplitude of low frequencyfluctuations in schizophrenia.
doi: 10.3389/fnins.2013.00137
7. Regional homogeneity approach to fMRI data analysis.
doi:10.1016/j.neuroimage.2003.12.030
8. Competition between functional brain networks mediates behavioralvariability.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.08.008
9. REST: a toolkit for resting-state functional magnetic resonance imagingdata processing.
doi: 10.1371/journal.pone.0025031
圖論（ Graph theory ）： 人腦形成一個集成的復雜網路，將所有腦區和子網路連接到一個復雜的系統中。使用圖論分析方法可以檢查大腦網路的整體結構，圖論提供了一個理論框架，其中可以檢查復雜網路的拓撲，並且可以揭示有關功能腦網路局部和全局的信息。
1. Social network analysis: a methodological introction.
doi: 10.1111/j.1467-839X.2007.00241.x
2. A computational study of whole-brain connectivity in resting state andtask fMRI.
doi: 10.12659/MSM.891142
3. Brain connectivity in autism.
doi:10.3389/fnhum.2014.00349
4. Development of large-scale functional brain networks in children.
doi: 10.1371/journal.pbio.1000157
5. Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural andfunctional systems.
doi: 10.1038/nrn2618
6. Efficiency and cost of economical brain functional networks.
doi: 10.1371/journal.pcbi.0030017
7. Efficient behavior of smallworld networks.
doi: 10.17877/DE290R-11359
8. Graph-based network analysis of resting-state functional MRI.
doi: 10.3389/fnsys.2010.00016
9. The ubiquity of small-world networks.
doi: 10.1089/brain.2011.0038
獨立成分分析（ Independent component analysis ， ICA ）： 靜息態fMRI的ICA是一種盲源分離方法，主要是從靜息態中分離出相互獨立的源。這個方法可以應用於全腦功能連接，將fMRI分離出大尺度腦網路。
1. Exploring the brain network: a review on resting-state fMRI functionalconnectivity.
doi: 10.1016/j.euroneuro.2010.03.008
2. Advances and pitfalls in the analysis and interpretation of restingstatefMRI data.
doi: 10.3389/fnsys.2010.00008
3. An information-maximization approach to blind separation and blinddeconvolution.
doi: 10.1162/neco.1995.7.6.1129
4. Analysis of fMRI data by blind separation into independent spatialcomponents.
doi: 10.1002/(SICI)1097-0193(1998)6:3<160::AID-HBM5>3.0.CO;2-1
5. Intrinsic brain activity in altered states of consciousness: howconscious is the default mode of brain function?
doi: 10.1196/annals.1417.015
6. Group comparison of resting-state FMRI data using multi-subject ICA andal regression.
doi: 10.1016/S1053-8119(09)71511-3
7. A review of group ICA for fMRI data and ICA for joint inference ofimaging, genetic, and ERP data.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.10.057
8. A unified framework for group independent component analysis formulti-subject fMRI data.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.05.008
9. Independent component analysis of fMRI group studies by self-organizingclustering.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.10.042
10. Comparison of three methods for generating group statistical inferencesfrom independent component analysis of functional magnetic resonance imagingdata.
doi: 10.1002/jmri.20009
以下是關於不同的 腦靜息態網路 ，如突顯網路、聽覺網路、基底神經節網路、視覺網路、視覺空間網路、默認模式網路、語言網路、執行網路&執行控制網路、楔前葉網路、感覺運動網路等相關文獻合集。
突顯網路
1. Cognitive Control and the Salience Network: An Investigation of ErrorProcessing and Effective Connectivity.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.4692-12.2013
2. Salience processing and insular cortical function and dysfunction.
doi: 10.1038/nrn3857
3. Saliency, switching, attention and control: a network model of insulafunction.
doi: 10.1007/s00429-010-0262-0
聽覺網路
1. Asymmetric Interhemispheric Transfer in the Auditory Network: Evidencefrom TMS, Resting-State fMRI, and Diffusion Imaging.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.2333-15.2015
2. Default Mode, Dorsal Attention and Auditory Resting State NetworksExhibit Differential Functional Connectivity in Tinnitus and Hearing Loss.
doi: 10.1371/journal.pone.0076488
基底神經節網路
1. Aberrant functional connectivity within the basal ganglia of patientswith Parkinson』s disease.
doi: 10.1016/j.nicl.2015.04.003
2. Functional connectivity in the basal ganglia network differentiates PDpatients from controls.
doi: 10.1212/wnl.0000000000000592
3. Identifying the Basal Ganglia Network Model Markers forMedication-Inced Impulsivity in Parkinson's Disease Patients.
doi: 10.1371/journal.pone.0127542
4. The basal ganglia: A neural network with more than motor function.
doi: 10.1016/S1071-9091(02)00003-7
視覺網路
1. Consistent resting-state networks across healthysubjects.
doi: 10.1073/pnas.0601417103
2. Investigations into resting-stateconnectivity using independent component analysis.
doi: 10. 1098/rstb.2005.1634
3. Spontaneous Activity Associated with PrimaryVisual Cortex: A Resting-State fMRI Study.
doi: 10.1093/cercor/bhm105
視覺空間網路
1. Default-mode network activity distinguishes Alzheimer』sdisease from healthy aging: Evidence from functional MRI.
doi: 10.1073/pnas.0308627101
2. Functional connectivity in the resting brain: A network analysis of thedefault mode hypothesis.
doi: 10.1073/pnas.0135058100
3. Investigations into Resting-State Connectivity Using IndependentComponent Analysis.
doi: 10.1098/rsbt.2005.1634
4.Searching for a baseline: functional imaging andthe resting human brain.
doi: 10.1038/35094500
默認模式網路
1. Development of the Default Mode and CentralExecutive Networks across early adolescence: A longitudinal study.
doi: 10.1016/j.dcn.2014.08.002
2. Searching for a baseline: functional imaging and the resting human brain.
doi: 10.1038/35094500
語言網路
1. Evidenceof Mirror Neurons in Human Inferior Frontal Gyrus.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.2668-09.2009
2. How Localized are Language Brain Areas? A Review of Brodmann Areas Involvementin Oral Language.
doi: 10.1093/arclin/acv081
3. Mirror Neurons and the Lateralization of Human Language.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.1452-06.2006
4. Speech-associated gestures, Broca』s area, and the human mirror system.
doi: 10.1016/j.bandl.2007.02.008
執行網路 & 執行控制網路
1. ConceptualProcessing ring the Conscious Resting State: A Functional MRI Study.
doi: 10.1162/089892999563265
2. Dissociable Intrinsic Connectivity Networks for Salience Processing andExecutive Control.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.5587-06.2007
3. Resting-state activity in the left executive control network isassociated with behavioral approach and is increased in substance dependence.
doi: 10.1016/j.drugalcdep.2014.02.320
4. Searching for Activations That Generalize Over Tasks.
doi: 10.1002/(SICI)1097-0193(1997)5:4<317::AID-HBM19>3.0.CO;2-A
5. The Human Brain Is Intrinsically Organized into Dynamic, AnticorrelatedFunctional Networks.
doi: 10.1073/pnas.0504136102
楔前葉網路
1. Posterior Cingulate Cortex Activation by EmotionalWords: fMRI Evidence From a Valence Decision Task.
doi: 10.1002/hbm.10075
2. Posterior Cingulate Cortex Mediates Outcome-Contingent Allocation ofBehavior.
doi: 10.1016/j.neuron.2008.09.012
3. Precuneus Is a Functional Core of the Default-Mode Network.
doi: 10.1523/JNEUROSCI.4227-13.2014
4. Remembering familiar people: the posterior cingulate cortex andautobiographical memory retrieval.
doi: 10.1016/S0306-4522(01)00108-7
5. The precuneus/posterior cingulate cortex plays a pivotal role in thedefault mode network: Evidence from a partial correlation network analysis.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.05.059
6. The precuneus: a review of its functional anatomy and behaviouralcorrelates.
doi: 10.1093/brain/awl004
感覺運動網路
1. A small number of abnormal brain connections predictsalt autism spectrum disorder.
doi: 10.1038/ncomms11254
2. Functional Connectivity in the Motor Cortex of Resting Human Brain UsingEcho-Planar MRI.
doi: 10.1002/mrm.1910340409
3. Identifying patients with Alzheimer』s disease using resting-state fMRI andgraph theory.
doi: 10.1016/j.clinph.2015.02.060
4. Recovery of resting brain connectivity ensuing mild traumatic braininjury.
doi: 10.3389/fnhum.2015.00513
5. Resting state fMRI: A personal history.
doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.01.090
6. Resting state functional MRI in Parkinson』s disease: the impact of deepbrain stimulation on 『effective』 connectivity.
doi: 10.1093/brain/awu027
7. Resting-State fMRI Connectivity Impairment in Schizophrenia and BipolarDisorder.
doi: 10.1093/schbul/sbt092
8. Simultaneous Assessment of Flow and BOLD Signals in Resting-StateFunctional Connectivity Maps.
doi: 10.1002/(SICI)1099-1492(199706/08)10:4/5<165::AID-NBM454>3.0.CO;
㈤ 核磁共振波譜法的原理
這個一般照著實驗書抄就好了，手頭沒書了，看網路吧
核磁共振波譜分析法(NMR)是分析分子內各官能團如何連接的確切結構的強有力的工具。磁場中所處的不同能量狀態（磁能級）。原子核由質子、中子組成，它們也具有自旋現象。描述核自旋運動特性的是核自旋量子數I。不同的核在一個外加的高場強的靜磁場（現代NMR儀器由充電的螺旋超導體產生）中將分裂成2I＋1個核自旋能級（核磁能級），其能量間隔為ΔE。對於指定的核素再施加一頻率為ν的屬於射頻區的無線電短波，其輻射能量hν恰好與該核的磁能級間隔ΔE相等時，核體系將吸收輻射而產生能級躍遷，這就是核磁共振現象。
NMR譜儀就像高級的外差式收音機一樣可接收到被測核的共振頻率與其相應強度的信號，並繪製成以共振峰頻率位置為橫坐標，以峰的相對強度為縱坐標的NMR圖譜。
化合物分子中同種核由於與其相連接的原子或原子團的不同，所處的化學環境就不同，也就是說被測核的核外電子的狀態與電子雲的密度是不同的。因此導致對外加磁場產生的屏蔽作用也不同，也就是說這些核實際所受的磁場強度是不同的，分裂的磁能級間隔不同。由於這個原因它們將在稍微不同的頻率處出現共振吸收。這種共振吸收頻率相對於人為規定的基準核共振頻率之差Δν與基準核頻率ν基準之比，即這個吸收峰的相對位移，稱為化學位移δ，它是無量綱的數，一般在10數量級。根據不同基團中核的化學位移在各自特定的區域內出現的特點可以確定化合物分子中官能團的種類。鄰近基團之間有相互作用會導致譜峰有更精細的裂分，利用這種裂分裂距的大小與形狀可進一步確定分子內部相鄰的基團的連接關系，最後便可推斷分子的化學結構。