Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
22
3
Technikiobrazowania–rezonansmagnetyczny
a
b
c
d
Rycina3.1a-d.
Wyemitowanysygnałoczęstotliwościradiowejzostajenaułameksekundypochłoniętyprzezprotony(a)znajdującesięwwarstwie
wybranejpoprzezodpowiednieukształtowaniegradientupolamagnetycznego,poczymzostajeDoddany”irejestrowanyprzezcewkę
odbiorczą(b).Napodstawieodebranegosygnału(c)jestrekonstruowanyobraz(d).
3.2.
Precesjaprotonu
.Praktyczniewszystkieatomyonieparzystejliczbienu-
kleonów(protonówineutronów)mająniezerowyspin
jądrowy.Pozawodorempodobnewłasnościwykazują
m.in.tlen(O),węgiel(C),fosfor(P),wapń(Ca),azot(N)
orazsód(Na).Spinjądrowywynikazfaktu,żeprotony
posiadajądodatniładunekelektryczny,aponieważsą
wbezustannymruchu,towytwarzająwokółsiebiepole
magnetyczne.Zprawfizykiwynika,żekażdyporusza-
jącysięładunekelektryczny,wytwarzawokółpolema-
gnetyczne,aimwięcejporuszającychsięładunkówelek-
trycznych,tymsilniejszewytworzonepolemagnetyczne.
.Topolemagnetycznereprezentujewektornazywany
spinemmagnetycznymjądra.Wuproszczeniu,proton
(jądrowodoru)jestmałymmagnesem,któregopolema-
gnetyczneskierowanejestwkierunkuwskazywanym
przezwektorspinumagnetycznego(ryc.3.2a).
.Jeśliprotonznajdziesięwzewnętrznympolumagne-
tycznym,topodobniejakigłakompasuustawisięprawie
równolegledozewnętrznegopolamagnetycznegoB
0
(ryc.3.2b).
.ImsilniejszezewnętrznepolemagnetyczneB
0,tymbar-
dziejuporządkowaneułożeniewektorówspinówmagne-
tycznychposzczególnychprotonów(ryc.3.2c).
.Wrzeczywistościwektorspinumagnetycznegoproto-
nuwykonujetzw.ruchprecesyjny,tzn.koniecwektora
zataczaokrągwokółosiZ,którajestrównoległadoze-
wnętrznegopolamagnetycznego(ryc.3.3).Prędkość
obrotu(precesji)jestwprostproporcjonalnadoindukcji
zewnętrznegopolamagnetycznegozgodniezzależno-
ściąLarmora.
Dlaprotonu(jądrawodoru)częstotliwośćprecesjiwynosi
ok.42,58MHz/1T.
.Kierunekwektorówspinówmagnetycznychjestzatem
prawierównoległydozewnętrznegopola,jednakczęść
zwektorówskierowanajestzgodnie(sąnaniższympo-
ziomieenergetycznym),aczęśćprzeciwnie(sąnawyż-
szympoziomieenergetycznym)(ryc.3.2b–c).Liczba
protonównawyższyminiższympoziomieenergetycz-
nymniejestjednakowaizależyodwartościindukcjize-
wnętrznegopolamagnetycznego,wktórymsięznajdują.
.Wpoluoindukcji1T(Tesli)nakażde10000000pro-
tonównawyższympoziomieenergetycznymjestok.
10000007naniższympoziomieenergetycznym.Wy-
dawałobysię,żetoniewielkaróżnica,alebiorącpoduwa-
gęliczbęprotonówwjednymmoluwodoru,którawy-
nosi6,02×1023(stałaAvogadra),toróżnicatajestrzędu
1018.Powodujeonapowstaniewypadkowejmagnetyza-
cjiskierowanejzgodniezkierunkiemzewnętrznegopola
magnetycznegoioznaczanajestsymbolemM
0.
.Choćpolemagnetycznewytwarzaneprzezprotonyjest
znikomewporównaniuzpolemmagnetycznymskane-
ra,tonależypamiętać,żepolemagnetycznejestpolem
kierunkowym,tzn.oddziałujetylkowjednymkierunku
B
o
b
a
c
B
o
Rycina3.2a-c.
Oddziaływaniezewnętrznegopolamagnetycznegonapolemagnetycznewytwarzaneprzezprotony(jądrawodoru).
