MRIについて。

以下のような文章を目にしました。

Most people don't realize that the ordinary hospital MRI works by changing the quantum state of atoms in your body--generally, the angular momentum of nuclear particles.

【翻訳】
ほとんどの人々は、あなたの身体中の原子の量子状態を変えることにより、普通の病院のMRIが働くことを理解しません--一般に核子の角運動量。


核子や角運動量など、よくわかりませんが、それ以前の文章、
病院のMRIが量子状態を変更することで働いているということは
事実でしょうか？
このことがまったく理解できません。
よかったら簡単に説明していただけないでしょうか。

よろしくお願いします。

No.5 回答者： ryumu 回答日時： 2002/10/26 01:44

もとＮＭＲ屋です。

他の方々が説明されてますので、一般的なMRIの量子状態の変化について。

通常のMRIでは、生体中の水分子、さらにその水素原子核の核スピンの状態を変化させます。

水素原子核は、陽子です。
陽子のスピン角運動量の量子数は、１／２です（中性子も電子も同じ）。
これを、スピン１／２と呼んでいます。

一般にスピンｓの粒子が、磁場中に存在する場合、２ｓ＋１個の異なるエネルギー状態が存在します（磁場から離れると、２ｓ+１個の状態のエネルギー差がなくなり、区別がつきません）。

陽子の場合、ｓ＝１／２ですから、磁場中では、２ｓ+１＝２個のエネルギー状態が存在します。

この２つの状態におけるスピン磁気量子数は、それぞれ１／２と、-１／２と表されます。

MRIでは（というか、磁気共鳴法では）、この２つの状態のエネルギー差に相当する周波数の電磁波を照射することで、その量子状態を変化させています。
実際には、スピン由来の磁気的性質を利用して、吸収されたエネルギーの放出過程を観測しています。

ちなみに、重水素の原子核のスピン量子数は１で、磁場中では３つの異なる状態を取り得ますが、それらのエネルギー差と、陽子のエネルギー差が異なるため（一般に、核原子によりエネルギー差が異なります）、陽子を観測する場合は関与しません。

No.4 回答者： Mell-Lily 回答日時： 2002/10/26 01:23

つまり、電磁波を照射して、静磁場内で２つに分裂した水素原子の原子核のスピンのエネルギーレベル間の遷移を引き起こします。

No.3 回答者： hanasaka 回答日時： 2002/10/25 16:16

　詳しいことは皆さん書かれてますが、もしかしてもっと基本的な内容なのかなあと思って別の角度から。

　量子状態という言葉が難しいのでは？量子という言葉を調べても単位とかそういう説明しかなくてその状態って何なんだよーという疑問でしょうか。

　訳を、
ほとんどの人々は、普通の病院のMRIがあなたの身体中の
原子の量子状態（一般に核子の角運動量）を変えることにより
撮影する、ということを認識してない。
とするとわかりやすいでしょうか。

　もっと意訳すると、みんなは気づいてないけどMRIは体の中の原子のエネルギーを変えてそれを撮影しているんだよ。といったところでしょうか。

　核子（核の中の素粒子）角運動量（角度の運動量つまりエネルギー）
　だから量子状態を変えるというのはエネルギーの状態を変えるということですね。原子自身が変わったりするわけではないです。

　例ですからこれは違うなんてお叱りはなしにしてくださいね。
水を張った、たらいのふちをたたくと中の水はゆれても外の桶は動かないですよね。中の水にエネルギーが伝わったということです。
　これが体の中で起こります。体の中の水だけ反応してくれるようなエネルギーを与えてその反応を撮影するのです。水がたくさんあるところは反応が多いし、少ないところは反応も少ない。
　こんな感じでしょうか。

No.2 回答者： assamtea 回答日時： 2002/10/25 08:56

こんにちは。

MRIとは magnetic resonance imaging　直訳すれば磁気共鳴影像法
と言われるもので、医者でも完全に動作原理を理解している人は少
ないんじゃないかと思ってます。。。

その英訳文章になぞって考えるなら、体内の核子の角運動量はバラ
バラで合成ベクトルは０になっています。
そこに、強い静磁場を加えると、磁場の強さに比例した周波数で、磁
場方向を軸として回転を始めます。この時は位相はバラバラですが
合成ベクトルは磁場方向になります。

これだけでは、画像が構成できないので、頭から足の方に強い磁場を
かける（スライス選択傾斜磁場）を加えてスピン周波数の変化を調べて
次に９０度パルス照射を行ないます。
９０度パルス照射では、パルスと同じスピン周波数の面で共鳴が起こり
その時の合成ベクトルは、磁場に対して９０度倒れます。

詳しくは、９０度パルス照射を緩和してもとのスピン状態に戻る時間が
異なるのでそのデータも取りますが、これらのデータをFourier変換して
２次元画像を作っています。ですからCTと違い、好きな断面の映像を
得る事が出来ます。

以上の方法を理解すれば、MRIは体内の量子状態をを変化させている
という事はわかると思います。
この為にはかなり強い磁場を必要として、超伝導コイルが実用化になって
実現されました。影響については、子供、妊婦に対しては危険を伴う事が
あります

No.1 回答者： ymmasayan 回答日時： 2002/10/25 08:46

専門ではありませんが。

ＭＲＩ（磁気共鳴検査）は初期にはＮＭＲ（核磁気共鳴）と呼ばれていました。
「核」と言う言葉が恐怖を呼んで、変更されたのでしょう。

さて、原子１個はいろんな状態を持っています。（量子状態）
電子のスピンの状態、励起状態（どの殻に存在しているか）などです。

ＭＲＩでは人体に相当強い磁場をかけて人体の各原子の量子状態を共鳴して変化
させ、これを磁気的に写真にとって分析しているはずです。

最近、ＥＭＩ（電磁波障害）が問題になっていますが、ＭＲＩの事は気にしなくて
いいのかと言う問題提起でしょうかね。