当我们谈论MRI时，我们在谈什么（一）
刘旭东
Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo
关键词：核磁共振，NMR，核磁共振成像，MRI
在现代化的大型医院中，CT（Computed Tomography）和MRI（Magnetic Resonance Imaging）均是必备的医疗检测设备。如何区分这两个长相相似的家伙常常困扰着吃瓜群众们（见图一）。本系列文章将带你揭开核磁共振（MRI）的神秘面纱，至于CT，有缘的话我会写一个新的系列去介绍它。总的来说CT就是通过X光对人体进行多层扫射，再通过计算机技术形成3D图像[1]。而MRI则是应用核磁共振技术（NMR-Nuclear Magnetic Resonance）对人体进行成像，帮助医生确诊病患情[2]。
图一：左MRI，右CT（以上图片均来自wiki）。
如果要讲清楚MRI，就必须从核磁共振技术开始。那么我们现在就要先进入原子层面，来讨论问题。
众所周知，原子由原子核和核外电子组成，而原子核又由质子和中子组成。质子和中子的数量则决定了该原子的性质和特性。核磁共振技术就是基于原子核特性通过现有技术（加入外磁场）对其特性进行放大并抓取（共振）的技术。根据量子力学，原子核和电子一样拥有某种特性，我们称之为自旋角动量（如果并没有听说过，尽可将其当作原子核的一种固有特性，像质量等一样）。对于原子核，自旋角动量的数值跟该原子核内质子和中子的数量相关。为了方便研究，研究人员按自旋角动量是否为零、半整数（如1/2等）、整数（如1、2等）分为三类[3]。
【以下为分类的细节，若没兴趣可以直接跳过。若质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0（如）；若质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数（如
）；若质量数为偶数，质子数与中子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数（
）。】
对于自旋角动量为半整数和整数的原子核，其核本身会存在一个磁矩（即在磁学上可看作一块磁铁，有N、S极），我们称之为磁性核，这是存在核磁共振的基础。对于自旋角动量为0的一类原子核称为非磁性核，是不存在核磁共振的。我们之后的讨论，如无特殊说明，则均是对磁性核展开的。
*本文仅代表作者个人观点，不代表本网站观点；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，需注明文章来源，并自负版权等法律责任；作者如不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们联系。
参考文献：
[1] Vercruyssen, M., Jacobs, R., Van Assche, N. & Van STEENBERGHE, D. The use of CT scan based planning for oral rehabilitation by means of implants and its transfer to the surgical field: a critical review on accuracy. J. Oral Rehabil. 35, 454–474 (2008).
[2] Slichter, C. P. Principles of magnetic resonance. 1, (Springer Science & Business Media, 2013).
[3] Sakurai, J. J. & Commins, E. D. Modern quantum mechanics, revised edition. (AAPT, 1995).
Post Reviews:
No reviews yet...
