我们已经知道，人体MRI的信号主要来源于两种成分：水和脂肪。水分子中氢质子的化学键为O-H键，而脂肪分子中氢质子的化学键为C-H键。由于这两种结构中氢质子周围电子云分布的不同，造成水分子中氢质子所感受到的磁场强度稍高些，最终导致水分子中氢质子的进动频率要比脂肪分子中氢质子稍快些，其差别约为3．5ppm（ppm为百万分之几），相当于150Hz／T。这种进动频率差异随着场强的增加而加大。在1．5T条件下，水分子比脂肪分子中的氢质子的进动频率快225Hz。如果某一像素中同时有脂肪和水，射频脉冲激发后，脂肪和水的横向磁化矢量处于同相位，即它们之间的相位差为零，而水质子比脂肪质子进动频率快，经过数毫秒后，水分子中的质子的相位将超过脂肪中的质子半圈，即两者的相位差为180°，其宏观横向磁化矢量（Mxy）将相互抵消，那么此时采集到MR信号相当于这两种成分信号相减的差值，我们把这种图像称为反相位（out of phase或opposed phase）图像。过了这一时刻后，水分子的质子又将逐渐赶上脂肪中的质子，两种之间的相位差又开始逐渐缩小，又经过相同的时间段，水分子中质子的进动相位将超过脂肪中质子一整圈，这两种质子的相位又完全重叠，这时两种质子的Mxy相互叠加，此时采集到的MR信号为这两种成分信号相加的和，我们把这种图像称为同相位（in phase）图像（图5-2-1）。因为二者的进动频率差是恒定的，因此在以后不同的时刻，脂肪和水的Mxy将会依次出现同相位或反相位，也就是说同相位、反相位是周期性出现的。
图5-2-1 化学位移成像技术
我们以时钟的方式来演示，以分针（长细箭）表示进动较快的水质子，以时针（短空箭）表示进动较慢的脂肪质子，假设在1．5T场强下。射频脉冲激发后即刻，两种质子的相位一致，相当于12点整；射频脉冲关闭后，由于水质子进动较快，其相位将超前于脂肪质子，到激发后2．22ms，其相位将超过后者半圈，即相差180°，相当于6点整，此时采集回波得到的将是反相位图像；过了此时刻后，水质子的相位将超前脂肪中质子更多，再经过2．22ms，即到了激发后的4．44ms，水质子相位将比脂肪质子超前一整圈（360°），实际上又重叠在一起，相当于24点整，此时采集回波得到的将是同相位图像
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