『壹』 核磁共振成像仪基本原理
核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的运动。原子核与电子一样,具有自旋角动量,其自旋量子数决定了不同类型的原子核自旋量子数的差异。实验结果显示,质量数和质子数均为偶数的原子核自旋量子数为0;质量数为奇数的原子核自旋量子数为半整数;质量数为偶数,质子数为奇数的原子核自旋量子数为整数。自旋量子数为1/2的原子核是人们常利用的,如1H、11B、13C、17O、19F、31P。
原子核在自旋时产生磁矩,磁矩方向与自旋方向相同,大小与自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中,原子核磁矩与外加磁场方向不同时,磁矩会绕外磁场旋转,称为进动。进动具有特定频率,频率由外加磁场强度和原子核性质决定。原子核进动频率固定,与外加磁场和原子核磁矩相关。原子核在磁场中接受能量输入后,会发生能级跃迁,即磁矩与磁场夹角发生变化。能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。
为了使原子核自旋进动发生能级跃迁,需要提供跃迁所需能量,通常通过外加射频场实现。当外加射频场频率与原子核自旋进动频率相同时,能量能够有效被原子核吸收,形成核磁共振信号。特定原子核在给定外加磁场中仅吸收特定频率射频场能量,形成信号。
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。核磁共振成像仪就是因这项技术而产生的仪器。它是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学、生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像术(MRI)。