『壹』 核磁共振成像儀基本原理
核磁共振現象來源於原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的運動。原子核與電子一樣,具有自旋角動量,其自旋量子數決定了不同類型的原子核自旋量子數的差異。實驗結果顯示,質量數和質子數均為偶數的原子核自旋量子數為0;質量數為奇數的原子核自旋量子數為半整數;質量數為偶數,質子數為奇數的原子核自旋量子數為整數。自旋量子數為1/2的原子核是人們常利用的,如1H、11B、13C、17O、19F、31P。
原子核在自旋時產生磁矩,磁矩方向與自旋方向相同,大小與自旋角動量成正比。將原子核置於外加磁場中,原子核磁矩與外加磁場方向不同時,磁矩會繞外磁場旋轉,稱為進動。進動具有特定頻率,頻率由外加磁場強度和原子核性質決定。原子核進動頻率固定,與外加磁場和原子核磁矩相關。原子核在磁場中接受能量輸入後,會發生能級躍遷,即磁矩與磁場夾角發生變化。能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎。
為了使原子核自旋進動發生能級躍遷,需要提供躍遷所需能量,通常通過外加射頻場實現。當外加射頻場頻率與原子核自旋進動頻率相同時,能量能夠有效被原子核吸收,形成核磁共振信號。特定原子核在給定外加磁場中僅吸收特定頻率射頻場能量,形成信號。
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技術。核磁共振成像儀就是因這項技術而產生的儀器。它是繼CT後醫學影像學的又一重大進步。自80年代應用以來,它以極快的速度得到發展。核磁共振是一種物理現象,作為一種分析手段廣泛應用於物理、化學、生物等領域,到1973年才將它用於醫學臨床檢測。為了避免與核醫學中放射成像混淆,把它稱為核磁共振成像術(MRI)。