自然界中任何原子核的内部均含有质子和中子,统称核子,都带正电荷。核子具有自旋性,由此产生自旋磁场。具有偶数核子的许多原子核在自旋磁场中相互抵消,不能产生核磁共振现象。只有具有奇数核子的原子核才能产生磁场,如1H(氢)、13C(碳)、19F(氟)、31P(磷)。氢原子是人体内数量最多的物质,原子核中只含有1个质子而不含中子,最不稳定,最易受外加磁场的影响而产生核磁共振现象。氢质子带有一个正电荷,又能自旋,其周围形成一个小磁场,产生了某一方向的磁矩。
在无外加磁场的时候,平常人的氢质子杂乱无章的排列着,磁矩方向不一,相互抵消。人体进入强大均匀的外加磁场B0后,体内所有自旋的混杂的氢质子,其磁矩将重新定向,按量子力学规律纷纷从杂乱无章状态变成顺着外加磁场B0的方向(E方向)排列,绝大部分与B0方向一致(处于低能级),少数与B0方向相反(处于高能级),最后达到动态平衡。通过表面线圈施加一个与B0方向垂直的射频脉冲,受检部位的氢质子吸收能量向垂直与E方向的XY平面偏转;射频脉冲中断后,氢质子放出吸收的能量并回到E方向;释放出的能量转化为MR信号;在梯度磁场辅助下转化为MR图像。
因此,“核”的意思是指核磁共振成像主要涉及到的原子核(尤其是氢原子核)。“磁”有两个含义:1、强大均匀的外加磁场B0。2、叠加一个小的射频磁场和梯度磁场。“共振”是宏观世界中常见的自然现象。原子核间能量的吸收及释放可产生共振,处于低能级的氢原子核吸收的能量恰好等于跃至高能级的能级差,处于高能级的氢原子核释放的能量恰好等于跌落回低能级的能级差。原子核的这种升降波动是在一个磁场中进行,因此称之为“核磁共振”。
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