核磁共振成像：揭示原理与应用的基本知识

孟想成真

某些原子的原子核具有自旋的性质，带电质子自旋产生电流，电流产生磁场，因此原子核表现的像小磁针；
核磁共振一般使用氢原子核，人体中常见，只有一个质子，不含中子；
原子核在外加磁场中做进动，（自身自旋+围绕一个轴旋转，类似于陀螺）

拉莫频率： 即进动的角频率（角速度） ： \omega_{0} = \gamma B_0
B_0 为外加磁场的感应，γ（旋磁比）取决于原子核，不同的原子核γ不一样；
\omega_0 = 2\pi f_0 ，因此 f _0=\frac {\gamma B_0} {2 \pi} 。
核磁共振中所使用的外加磁场的磁感应强度一般为1.5T，氢原子核的系数γ约为2.68x10^8，
因此， f_0 = \frac {2.68\times10^8\times 1.5}{2\pi} =64MHz  ，该频率处于无线电波范围，在电磁波的波谱中属于能量最低的，比可见光的能量还低，所以做核磁共振很安全，辐射量很低。
质子在强磁场中做进动，同时又对其施加射频波脉冲，脉冲的频率等于其进动频率（即该射频波属于无线电波范围），则发生共振，每个质子吸收一个射频能量的光子，并跃迁到更高的能量状态，相当于电磁波驱动了质子做更加剧烈的运动，此时，若关掉电磁波，质子会由高能量状态退回到低能量状态，逐渐放松到较低的能量状态。当它们这样做时，它们以射频波（无线电波范围）的形式释放出多余的能量，这些可以被检测到，所用的时间也可以测出，弛豫速率告诉我们质子所处的环境。

弛豫时间： 遵循指数型衰减形式

这些弛豫时间取决于原子核的环境。对于生物材料，这取决于它们的含水量；
水和水样组织(如脑脊液)的弛豫时间为几秒；
脂肪组织(例如大脑中的白质)的放松时间更短，只有几百毫秒；
癌组织的松弛时间介于两者之间；
这意味着不同的组织可以通过它们共振后释放能量的不同速率来区分。

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