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答案

氫原子核

解析

核磁共振成像（英語(yǔ)：Nuclear Magnetic Resonance Imaging,，簡(jiǎn)稱NMRI），又稱自旋成像（英語(yǔ)：spin imaging）,，也稱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,，簡(jiǎn)稱MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance,，簡(jiǎn)稱NMR）原理,，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波,，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類,，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。

將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像,，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具,。快速變化的梯度磁場(chǎng)的應(yīng)用,，大大加快了核磁共振成像的速度,，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí),，極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué),、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。

從核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到MRI技術(shù)成熟這幾十年期間,，有關(guān)核磁共振的研究領(lǐng)域曾在三個(gè)領(lǐng)域（物理學(xué),、化學(xué),、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了6次諾貝爾獎(jiǎng)，足以說(shuō)明此領(lǐng)域及其衍生技術(shù)的重要性,。

磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),，國(guó)際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)使人體組織成像,，在成像過(guò)程中,，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對(duì)比度的清晰圖像,。它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優(yōu)于X線CT,。雖然X-CT解決了人體影像重疊問題,，但由于提供的圖像仍是組織對(duì)X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息,。當(dāng)病變組織與周圍正常組織的吸收系數(shù)相同時(shí),，就無(wú)法提供有價(jià)值的信息。只有當(dāng)病變發(fā)展到改變了器官形態(tài),、位置和自身增大到給人以異常感覺時(shí)才能被發(fā)現(xiàn),。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類型特點(diǎn)即獲得無(wú)重疊的質(zhì)子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測(cè)出原子核弛豫時(shí)間T1和T2,，能將人體組織中有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息反映出來(lái),。這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)重建的圖像是成分圖像（化學(xué)結(jié)構(gòu)像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)影像顯示表征出來(lái),。這就便于區(qū)分腦中的灰質(zhì)與白質(zhì),，對(duì)組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性,，其軟組織的對(duì)比度也更為精確,。

擴(kuò)展知識(shí)

原子核自旋，有角動(dòng)量,。由于核帶電荷,，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩。當(dāng)原子核置于靜磁場(chǎng)中,，本來(lái)是隨機(jī)取向的雙極磁體受磁場(chǎng)力的作用,，與磁場(chǎng)作同一取向。以質(zhì)子即氫的主要同位素為例,，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”,，他們分別對(duì)應(yīng)于低能和高能狀態(tài)。精確分析證明,，自旋并不完全與磁場(chǎng)趨向一致,，而是傾斜一個(gè)角度θ,。這樣，雙極磁體開始環(huán)繞磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng),。進(jìn)動(dòng)的頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度,。也與原子核類型有關(guān)。它們之間的關(guān)系滿足拉莫爾關(guān)系：ω0=γB0,，即進(jìn)動(dòng)角頻率ω0是磁場(chǎng)強(qiáng)度B0與磁旋比γ的積,。γ是每種核素的一個(gè)基本物理常數(shù)。氫的主要同位素,，質(zhì)子,，在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測(cè),，因此最適合從它得到核磁共振圖像,。

從宏觀上看，作進(jìn)動(dòng)的磁矩集合中,，相位是隨機(jī)的,。它們的合成取向就形成宏觀磁化，以磁矩M表示,。就是這個(gè)宏觀磁矩在接收線圈中產(chǎn)生核磁共振信號(hào),。在大量氫核中，約有一半略多一點(diǎn)處于低等狀態(tài),?？梢宰C明，處于兩種基本能量狀態(tài)核子之間存在動(dòng)態(tài)平衡,，平衡狀態(tài)由磁場(chǎng)和溫度決定,。當(dāng)從較低能量狀態(tài)向較高能量狀態(tài)躍遷的核子數(shù)等于從較高能量狀態(tài)到較低能量狀態(tài)的核子數(shù)時(shí)，就達(dá)到“熱平衡”,。如果向磁矩施加符合拉莫爾頻率的射頻能量,，而這個(gè)能量等于較高和較低兩種基本能量狀態(tài)間磁場(chǎng)能量的差值，就能使磁矩從能量較低的“平行”狀態(tài)跳到能量較高“反向平行”狀態(tài),，就發(fā)生共振,。

由于向磁矩施加拉莫頻率的能量能使磁矩發(fā)生共振，那么使用一個(gè)振幅為B1,，而且與作進(jìn)動(dòng)的自旋同步（共振）的射頻場(chǎng),，當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1的作用方向與主磁場(chǎng)B0垂直，可使磁化向量M偏離靜止位置作螺旋運(yùn)動(dòng),，或稱章動(dòng),，即經(jīng)射頻場(chǎng)的力迫使宏觀磁化向量環(huán)繞它作進(jìn)動(dòng)。如果各持續(xù)時(shí)間能使宏觀磁化向量旋轉(zhuǎn)90º角，他就落在與靜磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi),?？僧a(chǎn)生橫向磁化向量Mxy。如果在這橫向平面內(nèi)放置一個(gè)接收線圈,，該線圈就能切割磁力線產(chǎn)生感生電壓,。當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1撤除后，宏觀磁化向量經(jīng)受靜磁場(chǎng)作用,，就環(huán)繞它進(jìn)動(dòng),，稱為“自由進(jìn)動(dòng)”。因進(jìn)動(dòng)的頻率是拉莫爾頻率,，所感生的電壓也具有相同頻率,。由于橫向磁化向量是不恒定，它以特征時(shí)間常數(shù)衰減至零為此,，它感生的電壓幅度也隨時(shí)間衰減,，表現(xiàn)為阻尼振蕩，這種信號(hào)就稱為自由感應(yīng)衰減信號(hào)(FID, Free Induction Decay),。信號(hào)的初始幅度與橫向磁化成正比，而橫向磁化與特定體元的組織中受激勵(lì)的核子數(shù)目成正比,，于是,，在磁共振圖像中可辨別氫原子密度的差異。

因?yàn)槔獱栴l率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例,，如果磁場(chǎng)沿X軸成梯度改變,，得到的共振頻率也顯然與體元在X軸的位置有關(guān)。而要得到同時(shí)投影在二個(gè)坐標(biāo)軸X-Y上的信號(hào),，可以先加上梯度磁場(chǎng)GX,，收集和變換得到的信號(hào)，再用磁場(chǎng)GY代替GX,，重復(fù)這一過(guò)程,。在實(shí)際情況下，信號(hào)是從大量空間位置點(diǎn)收集的,，信號(hào)由許多頻率復(fù)合組成,。利用數(shù)學(xué)分析方法，如傅里葉變換,，就不但能求出各個(gè)共振頻率,，即相應(yīng)的空間位置，還能求出相應(yīng)的信號(hào)振幅,，而信號(hào)振幅與特定空間位置的自旋密度成比例,。所有核磁共振成像方法都以這原理為基礎(chǔ)。