磁共振原理論文

1、核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技術(shù)。是繼CT后醫(yī)學影像學的又一重大進步。自80年代應用以來，它以極快的速度得到發(fā)展。其基本原理：是將人體置于特殊的磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并將吸收的能量釋放出來，被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計算機處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像。核磁共振是處于靜磁場中的原子核在另一交變磁場作用下發(fā)生的物理現(xiàn)象。通常人們所說的核磁共振指的是利用核磁共振現(xiàn)象獲取分子結(jié)構(gòu)、人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)。 并不是是所有原子核都能產(chǎn)生這種現(xiàn)象，原子核能產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象是因為具有核自

2、旋。原子核自旋產(chǎn)生磁矩，當核磁矩處于靜止外磁場中時產(chǎn)生進動核和能級分裂。在交變磁場作用下，自旋核會吸收特定頻率的電磁波，從較低的能級躍遷到較高能級。這種過程就是核磁共振。核磁共振現(xiàn)象來源于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的運動。根據(jù)量子力學原理，原子核與電子一樣，也具有自旋角動量，其自旋角動量的具體數(shù)值由原子核的自旋量子數(shù)決定，實驗結(jié)果顯示，不同類型的原子核自旋量子數(shù)也不同：質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為偶數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為0；質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為半整數(shù)；質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為整數(shù)。迄今為止，只有自旋量子數(shù)等于1/2的原子核，其核磁共振信號才能夠被人們利用，

3、經(jīng)常為人們所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P。由于原子核攜帶電荷，當原子核自旋時，會由自旋產(chǎn)生一個磁矩，這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同，大小與原子核的自旋角動量成正比。將原子核置于外加磁場中，若原子核磁矩與外加磁場方向不同，則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象類似陀螺在旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)動軸的擺動，稱為進動。進動具有能量也具有一 定的頻率。原子核進動的頻率由外加磁場的強度和原子核本身的性質(zhì)決定，也就是說，對于某一特定原子，在一定強度的的外加磁場中，其原子核自旋進動的頻率是固定不變的。原子核發(fā)生進動的能量與磁場、原子核磁矩、以及磁矩與磁場的夾角相關(guān)，根據(jù)量子力學

4、原理，原子核磁矩與外加磁場之間的夾角并不是連續(xù)分布的，而是由原子核 的磁量子數(shù)決定的，原子核磁矩的方向只能在這些磁量子數(shù)之間跳躍，而不能平滑的變化，這樣就形成了一系列的能級。當原子核在外加磁場中接受其他來源的能量 輸入后，就會發(fā)生能級躍遷，也就是原子核磁矩與外加磁場的夾角會發(fā)生變化。這種能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎(chǔ)。為了讓原子核自旋的進動發(fā)生能級躍遷，需要為原子核提供躍遷所需要的能量，這一能量通常是通過外加射頻場來提供的。根據(jù)物理學原理當外加射頻場的頻率與原子核自旋進動的頻率相同的時候，射頻場的能量才能夠有效地被原子核吸收，為能級躍遷提供助力。因此某種特定的原子核，在給定的外加磁場中，只吸

5、收某一特定頻率射頻場提供的能量，這樣就形成了一個核磁共振信號。年，美國科學家保羅·勞特布爾和英國科學家彼得·曼斯菲爾德。他們在核磁共振成像技術(shù)上獲得關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)最終導致核磁共振成像儀的出現(xiàn)。核磁共振完全不同于傳統(tǒng)的x線和ct，它是一種生物磁自旋成像技術(shù)，利用人體中的遍布全身的氫原子在外加的強磁場內(nèi)受到射頻脈沖的激發(fā)，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，經(jīng)過空間編碼技術(shù)，用探測器檢測并接受以電磁形式放出的核磁共振信號，輸入計算機，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換，最后將人體各組織的形態(tài)形成圖像，以作診斷。Philips MRI核磁共振成像術(shù)又叫磁共振成像術(shù)，簡稱核磁共振、磁共振或核磁，是80年代發(fā)展起

6、來的一種全新的影像檢查技術(shù)。它的全稱是：核磁共振電子計算機斷層掃描術(shù)(簡稱mri-ct或者mrl)。什么是核磁共振成像技術(shù)呢?簡單地說，就是利用核磁共振成像技術(shù)(英文簡寫mri、mr或nmr，法文簡寫rmn)進行醫(yī)學診斷的一種新穎的醫(yī)學影像技術(shù)。核磁共振是一種物理現(xiàn)象，早在1946年就被美國的布勞克和相塞爾等人分。別發(fā)現(xiàn)，作為一種分析手段廣泛應用于物理、化學等領(lǐng)域，用作研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。直到1971年，美國人達曼迪恩才提出，將核磁共振用于醫(yī)學的診斷，當時，未能被科學界所接受。然而，僅僅10年的時間，到1981年，就取得了人體全身核磁共振的圖像。使人們長期以來，設(shè)想用無損傷的方法，既能取得活體

7、器官和組織的詳細診斷圖像，又能監(jiān)測活體器官和組織中的化學成分和反應的夢想終于得以實現(xiàn)。核磁共振所獲得的圖像異常清晰、精細、分辨率高，對比度好，信息量大，特別對軟組織層次顯示得好。使醫(yī)生如同直接看到了人體內(nèi)部組織那樣清晰、明了，大大提高了診斷效率。避免了許多以往因手術(shù)前診斷不明而不得不進行的開顱、開胸、開腹探查及其他的一些探查診斷性手術(shù)，使病人避免了不必要的手術(shù)痛苦以及探查性手術(shù)所帶來的副損傷及并發(fā)癥。所以它一出現(xiàn)就受到影像工作者和臨床醫(yī)生的歡迎，目前已普遍的應用于臨床，對一些疾病的診斷成為必不可少的檢查手段。核磁共振提供的信息量不但大于醫(yī)學影像學中的其他許多成像術(shù)，而且不同于已有的成像術(shù)，它是

8、一項革命性的影像診斷技術(shù)。因此，它對疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性。據(jù)10月6日美國醫(yī)學會雜志(JAMA)上的一項研究披露，從1998年至2007年，在急診部門對損傷相關(guān)性疾患使用電腦斷層掃描（CT）或核磁共振（MRI）掃描增加了約3倍，但診斷某些威脅生命的外傷相關(guān)性疾病的發(fā)生率卻沒有相似的增加。與損傷有關(guān)的疾病是美國人造訪急癥部門的最常見原因之一。文章的作者寫道：“高級放射診斷技術(shù)（如電腦斷層掃描及核磁共振）的廣泛存在以及其在發(fā)現(xiàn)明顯損傷的相關(guān)的診斷優(yōu)越性使得它們成為評估急癥部門患者的重要工具?！彼麄冄a充說，增加使用這些手段與醫(yī)療費用的增加、在急疹部門逗留時間延長以及對致電離輻射接觸的增加都

9、有關(guān)系。巴爾的摩的約翰霍普金斯大學的Frederick Kofi Korley, M.D.及其同事對在為期10年的時間中（1998-2007）因損傷性疾病而前往急診部門并使用高級放射診斷技術(shù)的全國性趨勢進行了檢查，他們所用的數(shù)據(jù)來自全國醫(yī)院門診醫(yī)療服務調(diào)查。研究人員對抽樣性造訪進行加權(quán)后得出了在全美國的估計值。在1998至2007年期間，共有32萬4569次急診部門的造訪接受了抽樣。這中間，有6萬5376次造訪是與損傷有關(guān)的疾?。ㄕ?0%），它代表的估計值為美國每年因損傷而造訪急診部門的平均次數(shù)為2240萬次。這些造訪的抽樣來自每年平均370家的醫(yī)院。在1998年所抽樣的5237次因損傷相關(guān)性疾病而到急診部門的造訪中，有257名患者接受了電腦斷層掃描或核磁共振（占6%）；在2007年，在抽樣的6