如今，当我们走进医院，一定能感受到核医学技术无所不在：X射线成像、CT成像、磁共振成像、各种放射治疗技术等为我们的健康保驾护航，也极大地促进了现代医学的发展 。
我们通常听到的“拍核磁”，其实就是磁共振成像（MRI），又叫核磁共振成像 。自1937年，拉比（Isador Isaac Rabi）发现核磁共振的现象开始，磁共振技术在随后的几十年中迎来了飞速发展，如今已成为临床检查和诊断中必不可少的设备 。在整个磁共振技术的发展中，一共有6次诺贝尔奖诞生 。
图1 Isador Isaac Rabi(1898-1988)因发现核磁共振现象获得了1944年的诺贝尔奖 。图源| researchgate
图2 核磁共振成像技术的发展 图| 俞博毅
拍核磁，究竟拍的是什么？磁共振设备是如何得到我们身体内组织结构的影像的呢？我们可以从“核”、“磁”、“共振”、“成像”这几个部分去理解 。
01核磁共振成像的“核”
我们知道人体是由原子构成的，而原子中包含了原子核和核外电子 。核磁共振的“核”其实就是原子核 。原子核的类型有很多种，每一种原子核都可以进行核磁共振成像吗？当然不是，只有磁性原子核才可以进行核磁共振成像 。
原子核的磁性来源于原子核的磁矩，而原子核的磁矩又源于原子核有自旋角动量 。我们可将原子核视为一个球体，所有的磁性原子核都具有一个特征，那就是绕着自己的轴高速旋转，我们把原子核的这一特性称之为自旋（Spin） 。
简单来讲，原子核内的质子和中子的数目决定了原子核是否为磁性原子核 。若原子核内的质子数和中子数均为偶数，则这样的核不能自旋产生核磁，是非磁性核，反之则为磁性原子核 。
由于原子核表面带正电，磁性原子核自旋就会产生环电流，从而产生具有一定大小和方向的磁化矢量 。我们把这种由磁性原子核自旋产生的磁场称为核磁 。
图3 我们可以把原子核想象成一个球体 。原子核表面的正电荷高速旋转产生环电流，环电流进而会产生一定大小和方向的磁化矢量 。图|李佳昕
即便如此，我们的身体中仍然有较多的磁性原子核，选择什么样的磁性原子核来进行我们人体的磁共振成像呢？
表 人体内常见的磁性原子核 数据源|《磁共振成像技术指南---检查规范，临床策略及新技术应用》
如上表所示，氢原子核在人体内含量最高，而且磁化率也是最高的，所以我们一般用氢原子核进行磁共振成像 。因此，拍核磁，拍的就是“氢原子核”，也可以被称为“质子”（因为氢原子核里没有中子，只有一个质子） 。
人体内的氢原子核主要来自于三类化合物——水、脂肪、蛋白质，但是蛋白质内的氢原子核一般没有MRI信号，所以人体中的MRI信号主要来自于水，部分组织中的信号也来自于脂肪 。
02核磁共振成像的“磁”
既然我们身体中的氢原子核都具有核磁，我们每个人身体里数以亿万计的氢原子核都会产生磁场，我们为什么没有成为万磁王？
图4 万磁王是漫威漫画公司旗下的超级反派，他可以控制任何形式的磁场 。图源| 百度百科
这是因为我们身体中的氢原子核具有无序性，各个方向的磁化矢量相互抵消，所以宏观上我们是不具有磁性的 。
那么，如何观测身体内的磁共振信号呢？
每一个氢原子核产生的磁场类似于一个小磁针，会在磁场中受到力的作用而偏转 。如果我们外加一个主磁场，由于磁场中力的作用，氢原子核产生的磁化矢量就会与主磁场方向平行同向或者平行反向 。
与主磁场平行同向的质子，不需要对抗主磁场的作用而处于低能级；与主磁场平行反向的质子，需要对抗主磁场的作用而处于高能级 。低能级的质子略多于高能级的质子，整体在宏观上表现为与主磁场同向的磁化矢量 。
图5 A,体内质子在无磁场的作用下，每个质子的磁化矢量都处于不同方向; B,当人体处于外磁场中，在外磁场作用下，体内质子的磁化矢量就会朝向两个方向 。图| 俞博毅
这就像是在操场军训的学生，中场休息时，大家原本在随意活动 。但是,当听到教官的口令“面向阳光和背向阳光，站成两排”时，同学们就会马上站成两排 。由于难以忍受刺眼的阳光，更多的同学本能地会站在背向阳光的那排 。
需要注意的是，在磁场中的氢原子核，并不是完全与主磁场方向平行，而是存在一定的角度 。因此氢原子核在主磁场中除了自旋外，还会绕着主磁场方向的轴进行转动，其运动的方式就像地上倾斜的陀螺一样 。我们把这种运动叫做拉莫尔进动（Larmor procession） 。
推荐阅读
- 检查孕酮浓度多少算正常值
- 骨穿检查原始细胞多少算正常
- 第一次去婆婆家就留下好印象的生肖女？
- 怀孕初期检查抽血正常值是多少
- 检查大便要多少正常值是多少
- 车子上高速前需要检查什么 上高速前需要给汽车检查什么
- 楼下渗水楼上怎么检查 楼下渗水楼上如何检查
- 检查大便要多少正常
- q3检查到期怎么清除
- 总喜欢逗一下异性的三个星座，想给异性增加印象，让人哭笑不得，有你吗？