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磁共振成像的原理及临床应用
What is MRI ?
磁共振成像(ic Resonance Imaging ,MRI),又称核磁共振成像(Nuclear ic Resonance ,NMR),是一种新的、非创伤性的成像方法,它不用电离辐射而可以显示出人体内部解剖结构。
利用一定频率的射频信号(radio frequency,RF)在一外加静磁场内,对人体的任何平面,产生高质量的切面成像(cross sectional imaging)。
磁共振成像的原理及临床应用
第一节 MRI发展概况
1946年美国斯坦福(Stanford)大学的Felix Bloch和哈佛(Harvard)大学的Edward Purcell各自进行研究,检测到大块物质内核磁共振吸收,更清楚地阐述了原子核自旋(Spin)的存在,几乎同时发表他们的研究成果,为此,他们共同获得了1952年诺贝尔物理学奖。
NMR的应用逐渐地从物理和化学领域,扩大到更为广泛的学科,如考古学直至医学。
第一节 MRI发展概况
在医学影像学方面,1973年Lauterbur研究出MRI所需要的空间定位方法,也就是利用梯度场。他的研究结果是获得水的模型的图像。
在以后的10年中,人们进行了大量的研究工作来制造磁共振扫描机,并产生出人体各部位的高质量图像,先后通过MR扫描,获得手、胸、头和腹部的图像。
1980年商品化MRI装置问世。
第二节 MRI的基本原理
本节介绍核磁共振这一物理现象最基本的理论知识,我们应用一般物理学、力学及磁学的原理阐述。
一、原子核及其在磁场内的特性
人体由很多分子组成,分子由原子组成;
所有原子的核心都是原子核;
带正电荷和中性粒子的集合体;
占原子质量的绝大部分;
一、原子核及其在磁场内的特性
从理论上讲,很多元素都可以用核磁共振来成像。也就是任何一个原子核,只要其所含的质子或中子的任何一个为奇数时,就具备磁性,就可以产生磁共振信号。
一、原子核及其在磁场内的特性
MRI主要是应用于氢核的成像,这是出于:
一是H对其磁共振信号的敏感性高;H的旋磁比最高,因此最敏感,即MR信号被测出的效率,随共振信号频率的增加而改善。
二是它在自然界含量丰富。氢存于水和脂肪中,因而在人体中极为丰富,每立方毫米软组织中含有约1019个H原子,其所产生的磁共振信号要比其他原子强1000倍。
一、原子核及其在磁场内的特性
由于1H只有一个质子,没有中子,所以氢核的成像也称质子成像。
氢核有两个特性:
其一是它含有一个不在核中心的正电荷;
其二是它有角动量或自旋。Pauli理论,具有奇数原子质量或奇数原子数的核均具有角动量及具有特征性的、大于零的自旋量子数。