Объясните, пожалуйста, простым языком принцип работы МРТ?

Question

Почему только протоны водорода в теле человека откликаются на воздействие магнитного поля? А всё остальное - электроны, нейтроны, атомы других веществ, клеток - всё это никак не реагирует на воздействие?

Answer 1

Квантовую механику довольно трудно объяснять. Третий закон Кларка - Любая достаточно развитая технология неотличима от магии. ;)
Если объяснять очень просто - у других частиц другие частоты и условия получения информации.
Но попробую объяснить ближе к тому, как получается картинка МРТ. Дело не в протонах. Томограф может быть настроен на ядра и других элементов, например, углерода, но обычно настроен на ядра атомов водорода, а это просто протоны. Ядра атомов элементов (не всех, но многих) выстраиваются в магнитном поле ориентированно. Оси вращения ядер (строго говоря, это в квантовой механике не совсем вращение, но похоже и называется в ней спином) будут при этом направлены вдоль силовых линий магнитного поля, но или в их направлении, или в противоположном, и их энергия при этом немного отличается. Если облучать атомы в таком состоянии радиоволнами определенной частоты (для разных ядер разной, в томографах обычно выбирается частота для воздействия на ядра атомов водорода - единичные протоны) то это направление будет меняться скачками, ядра с меньшей энергией будут поглощать энергию радиоволн. Хотя обычно количество ядер с одним направлением примерно равно количеству ядер с противоположным направлением, разница в среднем всего лишь в несколько ядер на миллион, но этого хватает для получения результата - всех ядер-то очень много. Когда облучение закончено, ядра начнут сами излучать радиоволны, переходя в прежне состояние. Тут важно еще то, что по-разному связанные в разных молекулах ядра имеют несколько разные частоты колебаний и кроме того излучаемые такими ядрами радиоволны затухают с разной скоростью. Получив эти радиоволны на датчики и обработав полученные сигналы на компьютере с помощью весьма сложной математики, можно получить картинку, на которой разные ткани в просматриваемом сечении тела изображены разной степенью черноты. Что и было оценено полвека назад Нобелевской премией .