了不起的物理

15 核磁共振對人體有危害嗎?

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醫院裏用來拍片子的手段多種多樣,最先進的機器應該是核磁共振儀。它用到的核磁共振技術,簡稱NMR,即Nuclear Magnetic Resonance。這個技術現在已經被廣泛用來做身體檢查。

首先要說明核磁共振對人體沒有任何危害,不要以為進到一個大機器裏麵且機器噪音大,就會對身體有害。核磁共振跟X光的透視原理完全不同,X射線是能量很高的電磁波,它有很強的穿透性,X光片就是利用X光強大的穿透性對人體進行內部的透視造影,X光的高能量有殺死人體細胞的風險。但核磁共振基本上隻是在人體上加一個高強度的磁場,就目前的研究來看,即便磁場的強度很強,也不會對人體造成危害。

構成人體的物質中,七成物質是水。核磁共振的原理,是讓人體裏水分子中的氫原子發出信號,通過信號的強弱分布,再把人體的組織進行3D造影,腫瘤位置就能被看得清清楚楚。

核磁共振的工作過程,是先給人體加一個強磁場。強到什麽程度?大概是地球磁場的10萬倍,水分子裏的氫原子的原子核有一個磁矩,就像一個小磁鐵。沒有磁場的時候,它們是雜亂無章的,但是加了磁場之後會形成定向的排列,大家在上中學的時候其實都做過這樣的實驗,把一些鐵屑撒在桌子上,然後放一個磁鐵上去,它們就會形成特殊的排布形態,這個形態其實就是這塊磁鐵的磁場分布狀態。

人體裏水分子中的氫原子被加上磁場後,會以一定頻率發生進動。這個效果就好比一個陀螺在旋轉,你推它一下,它會在保持轉動的同時,圍繞中心的轉軸有一個整體的繞圈運動,這就是進動。這時再微調磁場的變化頻率,當它的頻率跟進動頻率一致時,就會發生共振,這種共振一旦發生,水分子就會發出一定頻率的電磁波信號。把這個信號捕捉下來,進行造影,就能獲得人體內組織器官的3D圖了。