核磁共振跟x光是什么原理成像的（人体核磁共振成像为什么选择氢原子核）

文章来自公众号“nMRmri”核磁共振成像分析技术

提到核磁共振成像，一般都是基于氢原子核的成像。虽然磁共振也可以做其他原子核的成像，但是现阶段其他原子核在成像方面的应用相比于氢原子核还是比较少的。

为什么选择氢原子核呢？

要解答这个问题，我们先来了解一下人体中主要的磁性原子核有哪些（关于磁性原子核的介绍可以查看下面这篇文章）

【核磁共振基础】磁性原子核

下面是人体中常见的磁性原子核图表(插图来源于蒋强盛老师的直播课程)

磁性原子核图表

从这个图表里面，我们主要看三个数据：

1、自旋量子数 I

自旋量子数I=1/2的核是球对称的，无电四极矩，对核磁共振特别重要，容易得到高分辨率的NMR谱核高质量的MR图像；自旋量子数I>1/2的核是椭球形的，有电四极矩。因为电四极矩与电场梯度相互作用相当强，对核磁共振干扰很大，从而使得NMR信号观察要困难一些；所以根据上面分析，自旋量子数为1/2的核更有利于获取高质量的核磁共振图像，比如H1，C13，F19，P31，Xe129这几种核。

2、自然丰度%

以氢原子核为例来解释一下自然丰度。氢的同位素有氢1,氢2,氢3（氕氘氚），三种氢在自然界的含量为100%，而H1占99.985%结合自旋量子数核自然丰度，进一步挑选后，合适的原子核有H1，F19，P31

3、相对灵敏度

原子核在磁场中的灵敏度是一个相对值，假设在磁场B0中，氢1的灵敏度是1，那么F19的灵敏度则是0.845，P31的灵敏度是0.0832再根据灵敏度进行挑选，合适的原子核有H1，F19

从以上三个方面分析，F19也适合做核磁共振成像。

那为什么人体磁共振成像不选择F19呢？ 这里涉及到原子核在人体中含量的问题。人体中，水大约占65%，每个水分子中都有2个氢1原子核，氢1原子核含量非常高，容易获得高强度的核磁共振信号。而F19在人体中的含量太少。

另外氢原子核也具有普适性，人体中任何组织中氢原子核都是普遍存在的。

总结综合上面分析，选择氢原子核成像是基于以下几个方面的考虑：

1、氢1原子核的自旋量子数I=1/2，球对称分布；

2、氢1原子核自然丰度高；

3、氢1原子核相对灵敏度高；

4、氢1原子核在人体内含量高；

5、氢1原子核具有普适性；

参考资料1.核磁共振成像. 北京大学出版社 , 俎栋林，高家红, 2014

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