801

W Polsce zainstalowanych jest obecnie ponad 20 takich urządzeń. Należy szczegół-n»c podkreślić. źe w metodzie NMR nie używa się bard/o szkodliwych czynników - promieniowania jonizującego X ani pierwiastków radioaktywnych, stonuje się w niej pola magnetyczne i fale elektromagnetyczne z zakresu radiowego - czynniki bezpieczne dla pacjentów i personelu.

Celem lego opracowania jest zapoznanie Czytelników - studentów ze ;piwt-tkiem jądnmego rezonansu ma^netyczneto NMR. przejściem od spektroskopii do tomografii NMR. jak też ukazanie ich właściwości i szerokich możliwości diagnostycznych. w tym obrazowania naczyń, przepływów, a nawet procesów mydlenia.

25.2. Podstawy fizyczne zjawiska NMR

Zjaw isko to wy stępuje w mikrośw iecie i może być w pełni opisane jedynie za pomocy mechaniki kwantowej. W konkretnym eksperymencie sygnały NMR pochodzą jednak z próbek makroskopowych, złożonych z ogromnej liczby cząsteczek; wtedy opis kwantowy powinien być zgodny z prawami fizyki klasycznej. Dzięki temu opis rezonansu możemy przedstawić na gruncie fizyki klasycznej, przyjmując jednak pewne osobliwości i założenia mechaniki kwantowej (patrz rozdz. 2).

Jądra atomu wodoru (protony) stanowią najważniejszy obiekt badania w spektroskopii i tomografu NMR. Proton, w ujęciu klasycznym, stanowi ratującą wokół w łasnej osi kulkę (aferę) o dodatnim ładunku elektrycznym. Ruchowi temu przypisuje się moment pędu A' (spin), zaś rotacja ładunku elektrycznego generuje pole magnetyczne (dipol) opisywane przez moment magnetyczny fi (uwaga w żargonie naukowym spinem jądrowym nazywamy też moment magnetyczny jądra). Moment pędu K jest skwantowany i ma wartość:

fdłt€ t-Uk /• wsi tpiiKwi Ik/Ki k«M0owa. która dla protoM wynem V₂.

Dla innych jąder I mole wynosić: '/*. I, V₂ ....6. Między wektorami X i fi i ich wartościami zachodzi następująca relacja: fi ■ yi?; y = p/Af stała nazywana stosunkiem Zyromagnetycznym (magnetogśrycznym). Rodzaje jąder różnią się wartością y|r' i’¹); jest to ważna właściwość, która pozwala rozróżniać jądra metodą spektroskopii NMR (patrz rozdz. 2 i 4).

Przedstawimy najpierw taki ..półklasyczny" opis zjawiska rezonansu na jednym izolowanym jądrze wodoru o momencie magnetycznym (spinie) fi. Umieśćmy proton o spinie fi w jednorodny m silnym polu magnetycznym o indukcji R. Jesteśmy na terenie mikroświata; moment magnetyczny fi może ustawić się na dwa sposoby (a. b) w stosunku do linii sil pola magnetycznego (ryc. 25.1). Kąt <p= 54.7°. nazywany zasadnie ..dziwnym", wy nika z faktu, że rzut wartości p = ^/₂ yA na oś : powinien wynosić ±'/₂yA (cos ■ '/₂/^/₂. ę = 54,7*). W takiej sytuacji na moment magnetyczny fi (zgodny z kierunkiem i zwrotem momentu pędu /?), ze względu na jego oddziaływanie z B wystąpi moment siły f*mfixB. działający prostopadle do

801