如何更好的去理解MRI中場頻聯鎖的概念？

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查了很多文獻，關於場頻聯鎖這一塊的概念說的都比較簡單比較少
想比較深入詳細的去理解MRI場頻聯鎖這一概念
請各位大大解答

一般來說MRI 裡面很少用到場頻聯鎖，用到聯鎖的主要是NMR，也就是高分辨的波譜。原因大概有這幾點：

1. MRI單次掃描的時間比較短，通常也就是10分鐘以內，在這麼短的時間內場漂可以忽略不計。而NMR的採樣可能會很長時間，特別是多維譜，可以到數小時至數天，需要對場漂做校正；

2. 比較常用的場頻連鎖的方法需要一個穩定的外信號，也就是所謂的氘鎖，在做波譜實驗的時候可以方便的在樣品中（試管中）加入重水或者其他含氘的試劑，但是MRI是in vivo 的，這個氘代試劑不好加。

接下來說下場頻聯鎖的原理，其實很簡單，就是拉摩爾進動的公式：ω = γB0。掃描過程中場強B0會隨時間發生改變（場漂），我們怎麼辦呢？答案是用一個勻場線圈來補償B0的變化，這個勻場線圈（Z0）產生的磁場和B0類似，是均勻磁場，所以可以彌補B0產生的常數變化。在Z0中間通多大的電流呢？這就需要用ω = γB0來計算。我們事先在樣品中加入氘，當掃描前勻場完成後，達到共振，這時候氘信號的頻率就和B0對應上了。記下這個頻率，以後當場發生改變的時候，氘信號的共振頻率也相應變化，我們只要調節Z0的電流，使得氘信號的頻率仍然是之前記下的那個值，這時候總的B0場（磁體的磁場+勻場線圈的磁場）就一定和之前的B0場一樣，這樣就達到了場頻聯鎖的效果。

＠醬爆桑的回答很好呢。還想加一點點：

單次掃描時間短是一方面，另一方面在於MRI解析度十分低下：

現代1H800MHz的高場核磁共振分析儀的解析度在氫核頻段上面必須要能達到0.5Hz，相當於磁場時空均勻度至少要達到0.6ppb。事實上，要分別出相距0.5Hz的兩個吸收峰，哪怕在理想洛倫茨譜線條件下，實際儀器解析度也要到0.1Hz，對應0.13ppb的磁場均勻度！

這個解析度，MRI望塵莫及。

大多數醫用MRI所需要的磁場均勻度在1-10ppm, 大概是NMR的一萬分之一。這麼「不均勻的」主磁場適當場漂並不會顯著影響生成影像的精度。

至於場頻連鎖是不是一定需要用氘代試劑，個人傾向於否定態度。

理論上說，任何一種核都可以用來做場頻連鎖的基準核。據我所知，高分辨NMR裡面已經商用了的鎖頻頻段，除去氘之外至少還有氟和氫。

場頻連鎖的實際意義在於，我們在實時計算當前磁場強度的同時還不能影響到當前實驗中所需要的測量頻段（包括而不限於正在施加脈衝，正在收集信號，正在解耦合等）。

所以如果我們要做氘核的核磁譜，自然就用氫或者氟這樣的高丰度高靈敏度的核。

那為什麼現代NMR里大多使用氘代試劑？原因在很大程度上是歷史慣性。同時，不能否認的是，氘核自然界中丰度低，不易出現自然干擾。並且氘核和氫，碳，磷，氮等常用核的化學位移偏差較大，鎖頻時不容易出現RF異常共振，影響其他頻段檢測。

此外需要指出的事：鎖場並非一定需要將氘代試劑和待檢驗物質均勻混合。完全可以把氘代試劑單獨密封在一個毛細管中，不混入待測物。就跟外標法檢測中的外標標定物一樣。這個方法完全可以應用到MRI中去。

為什麼我們依舊不再MRI中鎖場呢？

原因也很簡單，MRI在儀器結構上通常只有一個1H頻段。無法對於氫核相正交的其他頻段進行射頻輸出與接收。因此在儀器架構上就不可能做出場頻連鎖。現在有些先進的1H-13C雙頻段MRI理論上可以使用另一個13C做出場頻連鎖。不過常規13C的丰度和靈敏度都比較蛋疼……

加上正常的MRI實驗中梯度場使用太過頻繁，實驗過程中的人為製造的磁場梯度已經足以毀掉所有場頻連鎖的希望了。

為了與核醫學區別開來 MRI現在常稱為磁共振（Magnetic Resonance Imaging）它是利用原子核自旋運動的特點，在外加磁場內，經射頻脈衝激後產生信號，用探測器檢測信號進行傅立葉變換有計算機進行重建，經過處理轉換在屏幕上顯示圖像。
氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特徵量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數的差異，是MRI用於臨床診斷最主要的物理基礎。
當施加一射頻脈衝信號時，氫核能態發生變化，射頻過後，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。
人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術能被廣泛應用於醫學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分並不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化，即可由磁共振圖像反應出來。
MRI系統的組成
現代臨床高場（3.0T）MRI掃描器
[編輯]磁鐵系統
靜磁場：又稱主磁場。當前臨床所用超導磁鐵，磁場強度有0.2到7.0T（特斯拉），常見的為1.5T和3.0T；動物實驗用的小型MRI則有4.7T、7.0T與9.4T等多種主磁場強度。另有勻磁線圈（shim coil）協助達到磁場的高均勻度。
梯度場：用來產生並控制磁場中的梯度，以實現NMR信號的空間編碼。這個系統有三組線圈，產生x、y、z三個方向的梯度場，線圈組的磁場疊加起來，可得到任意方向的梯度場。
[編輯]射頻系統
射頻（RF）發生器：產生短而強的射頻場，以脈衝方式加到樣品上，使樣品中的氫核產生NMR現象。
射頻（RF）接收器：接收NMR信號，放大後進入圖像處理系統。
[編輯]計算機圖像重建系統
由射頻接收器送來的信號經A/D轉換器，把模擬信號轉換成數字信號，根據與觀察層面各體素的對應關係，經計算機處理，得出層面圖像數據，再經D/A轉換器，加到圖像顯示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等級顯示出欲觀察層面的圖像。