2) кислорода (O2)
3) азота (N 14)
4) углерода (C12)
В клинической магнитно-резонансной томографии основным источником сигнала служат ядра водорода 1H — протоны. Они обладают ненулевым спином и магнитным моментом, поэтому в постоянном магнитном поле частично ориентируются вдоль его направления. Радиочастотный импульс изменяет состояние протонов, а при возвращении к равновесию регистрируется электромагнитный сигнал, из которого формируется изображение.
Выбор 1H обусловлен его чрезвычайно высокой распространённостью в организме: водород входит в состав воды и липидов, составляющих значительную часть мягких тканей. Высокая концентрация протонов обеспечивает хорошее отношение сигнал/шум, а различия времён продольной и поперечной релаксации — T1 и T2 — позволяют получать выраженный тканевой контраст. Дополнительное изменение контрастности достигается подбором импульсных последовательностей, параметров TR и TE, а также подавлением сигнала жира или свободной жидкости.
| Ядро | МР-свойства | Значение для визуализации |
|---|---|---|
| 1H | Спин 1/2, высокая естественная распространённость, высокая чувствительность | Основное ядро клинической МРТ; формирует изображения воды и жировой ткани |
| 16O | Спин 0 | Не создаёт регистрируемого МР-сигнала в стандартной томографии |
| 14N | Спин 1, квадрупольное ядро, быстрое затухание сигнала | Низкая чувствительность и ограниченное практическое применение |
| 12C | Спин 0 | Не используется как непосредственный источник МР-сигнала |
| 13C | Спин 1/2, низкая естественная распространённость | Применяется преимущественно в специализированной МР-спектроскопии |
| 31P | Спин 1/2, сравнительно низкая чувствительность | Позволяет исследовать энергетический обмен и фосфорсодержащие метаболиты |
| 23Na | Спин 3/2, низкая концентрация и короткое время релаксации | Используется в исследовательской натриевой МРТ для оценки клеточного гомеостаза |
Интенсивность сигнала на протонной МРТ определяется не только количеством ядер водорода, но и особенностями их молекулярного окружения и скоростью релаксации. Поэтому ткани с близкой анатомической плотностью могут существенно различаться на T1-, T2- и протонно-взвешенных изображениях. Именно сочетание высокой чувствительности к 1H и возможности программно изменять тканевой контраст делает протонную МРТ основным методом магнитно-резонансной визуализации в клинической практике.