低场核磁共振直接法测量固体脂肪含量

2.1   低场核磁共振直接法测量原理
低场核磁共振不同于高场核磁共振，磁场强度一般在1T以下，永磁体就可以满足设备需求而不需要昂贵的维护与环境成本。低场核磁共振法的测量原理是先使原子核发生共振并处在高能状态，再撤去射频脉冲，记录其恢复的弛豫过程，当分子处在不同相态时弛豫时间会有较大差别，通过数学模型计算得到最终SFC的结果。

2.2   数学模型
对于低场核磁共振直接法测量SFC，固体脂肪与液体脂肪在撤去磁场后，磁化矢量信号都会随时间衰减，如图1所示。固液两种相态的脂肪衰减速率相差很大，其中固体脂肪的衰减速度很快，在撤去磁场后迅速衰减，一般认为在70 μs时固体脂肪的信号就已经衰减完全；液体脂肪的衰减速度相对较慢，一般认为在70 μs时液体脂肪的衰减量可以忽略不计[3]。根据这个特点，可以通过测量刚刚撤去磁场时的磁化矢量信号（固体加液体的总信号）与衰减70 μs时的磁化矢量信号（液体信号）计算出SFC。磁化矢量信号正比于质子数，因此SFC可以用式（1）表示。
SFC=固体信号强度固体+液体总信号强度
(1)
由于仪器限制，低场核磁共振仪无法做到在撤去磁场时立刻测量信号，经过几微秒的死时间后测得信号首点时，磁化矢量信号已经经过了一定的衰减。当认为弛豫初始阶段为线性衰减时，引入一个校正因子f，规定测量11 μs的信号强度为S1，70 μs的信号强度为S2，SFC可用式（2）表示。

SFC=f(S1?S2)f(S1?S2)+S2
(2)
理论上，纯液体脂肪在撤去磁场的一段时间内信号几乎没有衰减，其信号强度应为常数。但实际测量纯液体脂肪时，由于仪器稳定性等因素的影响，信号强度仍会有少量漂移，需要对纯液体样品信号强度进行测量以消除仪器漂移带来的实验误差。将测量纯液体样品时11 μs的测量信号强度与70 μs的测量信号强度差值定义为ΔS，这一数值可以被认为是11 μs与70 μs的信号强度漂移量。SFC的计算公式可以进一步修正为式（3）。

SFC=f(S1?S2?ΔS)f(S1?S2?ΔS)+S2