要深入理解核磁共振,需要掌握复杂的量子物理知识。下面将以浅显易懂的方式进行介绍。
在磁共振成像(MRI)中,磁和无线电波脉冲相互作用,从人体内的氢原子中得到独特的医学反应。由于人体主要由水构成,这意味着体内存在大量的氢原子。氢原子的核性会对MRI主磁场和发出的无线电波做出响应。
在每个氢原子的核中,都有一个带正电的质子绕轴旋转。这种旋转会产生微弱的磁场,质子具有自身的南北极。通常情况下,这些氢质子的旋转轴是随机的。任何电流都会产生磁场。因此,单个氢质子可视为一个小型磁体。在情况下,氢质子的自旋是无序的,排列混乱,其总磁矩为零。
MRI扫描仪实际上是一座巨大的超导磁体,可以激活磁场,使氢质子的轴重新与更强大的磁场对齐。大约一半质子朝向磁场,另一半朝反方向。在低能级(质子南极朝向磁场北极)附近有更多的原子排列。这些少数的质子将被MRI扫描仪利用。
每个接受检查的人身上都会放置一个射频线圈,位于待扫描的部位附近。这个线圈是一种无线电发收器,可通过射频(RF)波与氢原子进行通信。这些波的频率接近于常见FM电台的频率。技术人员使用该线圈向待检查的身体部位发送射频脉冲精确定时以实现氢质子共振。质子吸收脉冲的能量,导致它们翻转在轴上——仍然与磁场一致。当射频脉冲停止时,质子释放吸收的能量,回之前的状态,并在此过程中向线圈发射信号。信号转变为电流,扫描仪将其数字化。
某一区域内的水含量越低,向射频线圈发射信号的氢子就越少。不同信号的强度会转化为不同的灰度阴影,放射科医生可根据其将其识别为不同类型的骨骼和组织。
MRI扫描的副作用不于CT扫描和X射线,因为它不使用潜在的有害电离辐射。患者在MRI扫描中极少出现副作用。
磁共振成像(MRI)是利用氢原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种影像技术。
人体内的每一个氢质子可视作一个小磁体,进入强外磁场前,质子排列杂乱无章。放入强外磁场中,则它们仅在平行或反平行于外磁场磁力线两个方向上排列。
平行于外磁力线的质子处于低能级,反平行于外磁场磁力线的处于高能级,前者比后者略多。
在一定频率的射频脉冲的激励下,部分低能级的质子跃入高能级,当射频脉冲停止后又恢复为原来的状态,过程中以射频信号的形式释放出能量,这些被释放出的、并进行了三维空间编码的射频信号被体外线圈接收,经计算机处理后重建成图像。
MRI 血管成像的基本原理磁共振血管造影(MRA)是对血管和血流信号特征显示的一种技术。
MRA 作为一种无创伤性的检查,与 CT 及常规放射学检查相比具有特殊的优势,它不需要使用对比剂,流体的流动即是。MRI 成像固有的生理对比剂,常用的 MRA 方法有时间飞越(TOF)法和相位对比(PC)法。但为了 提高图像质量,也可用造影剂显示血管。
MRI 弥散成像(扩散成像)的基本原理 弥散成像(diffu― sion imaging,DI)是利用组织内分子的布朗运动(分子随机热运动)而成像。可以用于脑缺血的检查。由于脑细胞及不同神经束的缺血改变,导致水分子的弥散运动受限,这种弥散受限可以通过弥散加权成像(DWI)显示出来。
基本原理:
灌注成像(perfusion ima― ging,PI)是通过引入顺磁性对比剂,使成像组织的 T1、T2 值缩短,同时利用超快速成像方法获得成像的时间分辨力。通过静脉团注顺磁性对比剂后周围组织微循环的 T1、T2 值的变化率,计算组织血流灌注功能。
脑活动功能成像是利用脑活动区域局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白比例的变化,所引起局部组织 T2的改变,从而在 T2加权像上反映出脑组织局部活动功能的成像技术。
这一技术又称为血氧水平依赖性 MRI 成像(BOLD MRI)。是通过刺激周围神经,激活相应皮层中枢,使中枢区域的血流量增加,进而引起血氧浓度及磁化率的改变而获得的。
磁共振成像(MRI)的基本原理是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。
MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。MRI对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效。
同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。MRI也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MRI的检查,另外价格比较昂贵。
由于核磁共振是磁场成像,没有放射性,所以对人体无害,是非常安全的。据了解,目前世界上既没有任何关于使用核磁共振检查引起危害的报道,也没有发现患者因进行核磁共振检查引起基因突变或染色体畸变发生率增高的现象。
虽然核磁共振在筛查早期病变有着独到之处,但任何检查都是有限度的,比如有些病人不适合核磁共振,就不要过度检查。他呼吁,任何患者都应遵医嘱进行检查,不要以为影像检查越贵越好,只有适合自己的检查才是最好的。
参考资料:
MRI:磁共振成像,英文全称是:Magnetic Resonance Imaging原理核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。
为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为磁共振成像术(MR)。
MR是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过计算机处理转换后在屏幕上显示图像。
成像原理 描述1:核磁共振成像原理:原子核带有正电,许多元素的原子核,如1H、19FT和31P等进行自旋运动。
通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。
这样一来,自旋的核同时也以自旋轴和外加磁场的向量方向的夹角绕外加磁场向量旋进,这种旋进叫做拉莫尔旋进,就像旋转的陀螺在地球的重力下的转动。
自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。
如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。
这样,自旋核还要在射频方向上旋进,这种叠加的旋进状态叫做章动。
在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之能进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。
原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。
它所需的时间叫弛豫时间。
弛豫时间有两种即T1和T2,T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间,T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。
总结成像原理:元素的原子核进行自旋运动,无规律;外加磁场,核自旋从无序变为有序,拉莫尔旋进;系统达到平衡;一定频率的射频激发原子核,共振效应,射频方向旋进,章动;射频脉冲停止,原子核回复到磁场中原来排列状态,释放微弱的能量,射电信号,检出这些信号,进行空间分辨,就得到运动中原子核分布图像。
mri的成像原理
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