铁磁性与顺磁性和超顺磁性物质有何不同

一些固体或晶体形式的金属（如铁、镍、钴）及其合金具有极大的正磁敏感性，其电子效应对物质磁化状态的作用表现得更为明显。将他们置于外部磁场中，将会使外磁场的磁力线强烈凝聚，在物质内部形成很大的局部磁矩，造成实际的磁场强度显著增加（图7），并且具有磁性记忆或磁滞现象，这就是铁磁性物质（ferromagnetic substance）。在磁化机制方面，铁磁性物质体现的是一种实性晶体或晶格中一组原子或分子的磁化特性（多畴磁性结构），而抗磁性、顺磁性和超顺磁性物质体现的是该物质内部单个原子或分子的磁化特性（单畴磁性粒子）。当铁磁性物质（如铁器）无意间靠近外磁场时，将被强烈吸引，并产生危险的投射效应。临床MRI工作中应该尽力避免这种意外事件。利用铁磁性物质的磁滞现象，可使其永久磁化，并被制成永磁型磁体。永磁型磁体的磁场可以比曾经施加的外部磁场大数百，乃至数千倍。

图7　铁磁性物质对磁场的影响

与顺磁性物质比较，超顺磁性与铁磁性物质具有更大的相关性。但超顺磁性物质（superparamagnetism）通常由较小的微粒（如Fe3O4）组成，他们彼此独立，具有中等大小的正磁敏感性，其χ大于顺磁性物质，但小于铁磁性物质。微粒本身的较大磁矩可对外部磁场产生局部的破坏性改变（凝聚外部磁力线），但所感应的场强大小不及铁磁性物质，也不存在磁性记忆，即物质脱离外磁场环境后，宏观磁化效应随即消失。常见的超顺磁性物质是氧化铁微粒（SPIO），这是一种MRI阴性对比剂（降低组织的信号强度）。经静脉滴注SPIO后可进行肝脏成像，口服SPIO后可进行胃肠道和胰胆管成像，此时背景组织在T2WI或T2*WI呈低信号，使一些病变或解剖结构得以清晰显示。血红蛋白的终末降解产物-含铁血黄素，也具有超顺磁性。