MRI検査では、体の中の臓器や組織の情報をMR信号として取り出して、画像を作ります。
MR信号はどうやって取り出すの？
MR信号は「電磁誘導」という現象を利用して取り出します。
電磁誘導ってなんだっけ？
まずは、電磁誘導のおさらいから・・・
MRIと電磁誘導
電磁誘導は、中学校の理科で習います。
実験を覚えている人も多いのではないでしょうか？
電磁誘導の実験
電磁誘導は「コイルの中で変化した磁界によってコイルに電流が流れる（誘導される）」現象です。
この映像では、銅線を巻いた筒（コイル）の中に棒磁石を入れて、動かしています。
棒磁石を動かすことで、コイルの中の磁界が変化した結果、電流が流れました。
これは、「ファラデーの電磁誘導の法則（右ねじの法則）」と知られている現象です。
（左図）コイルに磁石が近づいた時、磁石の磁場と反発する方向に磁場が発生し、その結果コイルに電流が流れます。
（右図）コイルから磁石が離れる時、磁石の磁場を引き付ける方向に磁場が発生し、その結果コイルに電流が流れます（近づいた時と反対の方向に流れる）。
これが、電磁誘導です。
ここでのポイントは以下の２つです。
１.磁石を動かす方向でコイルに流れる電流の方向が変わる。
２.磁界の変動が大きいほど、流れる電流が大きくなる
MRI検査と電磁誘導
MRIでは、先ほど紹介した「電磁誘導」を利用して、MR信号を取り出しています。
MRI検査のときにコイルも棒磁石もなかった気がするけど・・・・
理科の実験では、コイル（銅線が巻かれた筒）と棒磁石が登場しました。
MRIではこのコイルと磁石が形を変えて登場します。
MRIで使われるコイル
電磁誘導の実験で使っていた「銅線を巻いた筒（コイル）」に相当するのは、「MRIコイル」です。
理科の実験のように銅線がむき出しではありませんが、中身は銅線が巻かれています。
これは、最もシンプルな形のMRI用のサーフェイスコイルです。整形関係の撮影でよく使われます。
少し形は違いますが、このように中身は円形に銅線が巻かれています。
こちらは、頭部の撮影に使われるHead-coilです。
見た目はわかりませんが、内部にループ状のコイルが多数配置されています。
形はさまざまですが、MRI検査では部位にあわせたコイルが使われます。
MRIで使われる磁石
それでは、磁石はどこにあるでしょうか？
棒磁石なんて検査の時に見たことないけど・・・
MRI検査の時には棒磁石は使いません。その代わりに「体内にある磁石」を利用します。
体内に磁石？？そんなのないよ！？
体内のプロトンが磁石になる
その磁石とは体内にある「プロトン」です。
プロトンは、正の電荷をもつ粒子です。電荷を持つ粒子（荷電粒子）が回転することで円電流が発生して磁気モーメントが生まれます。
この磁気モーメントが「棒磁石」と同じような磁界を作り出します。つまり、体の中にあるプロトン１個１個が磁石の役目をすることになります。
詳しくは、【MRI基礎知識】プロトンの特徴と磁気モーメントが生まれる仕組みをお読みください
MRIと電磁誘導
このプロトンの作り出す磁気モーメントは、
① 静磁場内で巨視的磁気モーメントとなり、縦磁化を形成します。
② また、ＲＦパルスによって横磁化を形成します。
この①と②の詳しい説明は、
【MRI基礎知識】プロトンの特徴と磁気モーメントの発生のしくみ
【MRI基礎知識】静磁場による巨視的磁気モーメントと縦磁化発生の仕組み
をご覧ください。
プロトンの回転運動（歳差運動）によって小さな磁界が生まれますが、回転をしているため、 （配置したコイルから見ると） 磁界の強さは変動しています。
MRIコイル内の磁界の強さが変動することによって、 電磁誘導が起きます。
この電磁誘導は、体内のプロトンが作り出しています。つまり、体内の情報をMR信号として取り出したことになります。
歳差運動によって作られる磁界は、コイル視点でみると、近づいたり離れたりしています。上記の理科の実験と同じように、磁石の動く方向で誘導される電流の向きがかわります。
それを、図で表すとこのようになります。
右側の正弦波が、いわゆる「MR信号」です。
つまり、電磁誘導を利用して、体の中の臓器や組織の情報をMR信号として取り出すことができました。
まとめ
今回は、電磁誘導を利用してMR信号を取り出す仕組みを解説しました。
プロトンの電磁誘導によって、コイルに流れる電流の強さは同じではありません。プロトンの周りの環境によって変わります。
逆に言えば、電流の強弱を利用することで、プロトンの周りの環境を知ることができ、画像化することができます。
それを利用したのがMRI画像です。その仕組みに関しては、別のページで紹介します。
