文章來自公衆号“nMRmri”核磁共振成像分析技術

提到核磁共振成像，一般都是基于氫原子核的成像。雖然磁共振也可以做其他原子核的成像，但是現階段其他原子核在成像方面的應用相比于氫原子核還是比較少的。

為什麼選擇氫原子核呢？

要解答這個問題，我們先來了解一下人體中主要的磁性原子核有哪些（關于磁性原子核的介紹可以查看下面這篇文章）

【核磁共振基礎】磁性原子核

下面是人體中常見的磁性原子核圖表(插圖來源于蔣強盛老師的直播課程)

磁性原子核圖表

從這個圖表裡面，我們主要看三個數據：

1、自旋量子數 I

自旋量子數I=1/2的核是球對稱的，無電四極矩，對核磁共振特别重要，容易得到高分辨率的NMR譜核高質量的MR圖像；自旋量子數I>1/2的核是橢球形的，有電四極矩。因為電四極矩與電場梯度相互作用相當強，對核磁共振幹擾很大，從而使得NMR信号觀察要困難一些；所以根據上面分析，自旋量子數為1/2的核更有利于獲取高質量的核磁共振圖像，比如H1，C13，F19，P31，Xe129這幾種核。

2、自然豐度%

以氫原子核為例來解釋一下自然豐度。氫的同位素有氫1,氫2,氫3（氕氘氚），三種氫在自然界的含量為100%，而H1占99.985%結合自旋量子數核自然豐度，進一步挑選後，合适的原子核有H1，F19，P31

3、相對靈敏度

原子核在磁場中的靈敏度是一個相對值，假設在磁場B0中，氫1的靈敏度是1，那麼F19的靈敏度則是0.845，P31的靈敏度是0.0832再根據靈敏度進行挑選，合适的原子核有H1，F19

從以上三個方面分析，F19也适合做核磁共振成像。

那為什麼人體磁共振成像不選擇F19呢？ 這裡涉及到原子核在人體中含量的問題。人體中，水大約占65%，每個水分子中都有2個氫1原子核，氫1原子核含量非常高，容易獲得高強度的核磁共振信号。而F19在人體中的含量太少。

另外氫原子核也具有普适性，人體中任何組織中氫原子核都是普遍存在的。

總結綜合上面分析，選擇氫原子核成像是基于以下幾個方面的考慮：

1、氫1原子核的自旋量子數I=1/2，球對稱分布；

2、氫1原子核自然豐度高；

3、氫1原子核相對靈敏度高；

4、氫1原子核在人體内含量高；

5、氫1原子核具有普适性；

參考資料1.核磁共振成像. 北京大學出版社 , 俎棟林，高家紅, 2014

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