磁共振成像的基本原理和概念2_Valence

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磁共振成像的基本原理和概念2

(2010-04-14 12:03:11)

标签：

杂谈

分类： Chem

第二节磁共振成像的物质基础

要想理解MRI基本原理，首先必须知道MRI的物质基础是什么，也就是说我们看到的MR图像是由什么物质产生的。
一、原子的结构
原子是由原子核及位于其周围轨道中的电子构成的，电子带有负电荷。原子核由中子和质子构成，中子不带电荷，质子带有正电荷。
二、自旋和核磁的概念
任何原子核都有一个特性，就是总以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转，我们把原子核的这一特性称为自旋（spin）。由于原子核带有正电荷，原子核的自旋就形成电流环路，从而产生具有一定大小和方向的磁化矢量。我们把这种由带有正电荷的原子核自旋产生的磁场称为核磁。因此以前大家也把磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）称为核磁共振成像（neuclear magnetic resonance imaging，NMRI）。
三、磁性和非磁性原子核
并非所有原子核的自旋运动均能产生核磁，根据原子核内中子和质子的数目不同，不同的原子核产生不同的核磁效应。如果原子核内的质子数和中子数均为偶数，则这种原子核的自旋并不产生核磁，我们称这种原子核为非磁性原子核。反之，我们把自旋运动能够产生核磁的原子核称为磁性原子核。磁性原子核需要符合以下条件：（1）中子和质子均为奇数；（2）中子为奇数，质子为偶数；（3）中子为偶数，质子为奇数。
四、用于人体磁共振成像的原子
实际上人体内有许多种磁性原子核，表1.所列的为人体内常见的磁性原子核。

表1
人体内常见的磁性原子核

磁性原子核	平均摩尔浓度	相对磁化率（与质子磁化率的比率）
1H	99.0	1.0
14N	1.6	0.083
31P	0.35	0.066
13C	0.1	0.016
23Na	0.078	0.093
39K	0.045	0.0005
17O	0.031	0.029
2H	0.015	0.096
19F	0.0066	0.83

用于人体磁共振成像的原子核为质子（1H），选择1H的理由有：（1）1H是人体中最多的原子核，约占人体中总原子核数的2/3以上；（2）1H的磁化率在人体磁性原子核中是最高的。从附表1中可以看出，氢原子核（1H）在人体中的摩尔浓度最高，达到99，而处于第二位的是14N，摩尔浓度为1.6，约为1H的1/62，且14N的相对磁化率仅为0.083。表1还显示1H的磁化率是最高的，以1H的相对磁化率为1，相对磁化率处于第二位的是19F，为0.83，但19F的摩尔浓度仅为0.0066，仅为1H的1/15 000。
1H是氢原子核，仅有一个质子而没有中子，由于人体MR图像一般采用1H作为成像对象，因此除非特殊说明，一般所指的MR图像即为1H的共振图像。

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