核磁共振成像仪
核磁共振成像仪概述核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。核磁共振成
像仪就是因这项技术而产生的仪器。它是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。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，把它称为核磁共振成像技术发展历史1930年代，物理学家伊西多•；拉比发现在磁场中的原子
核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。由于这项研究，拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖。1946年，美
国哈佛大学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫发现，将具有奇数个核子(包括质
子和中子)的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子
核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1952年度诺贝尔物理学奖。人们在发现核磁共振现象之后很快就
产生了实际用途，早期核磁共振主要用于对核结构和性质的研究，如测量核磁矩、电四极距、及核自旋等，化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响，发展出了核磁共振谱，用于解析分子结构，随着时间的推移，核磁共振谱技术不断发展，从最初的一维氢谱发展到碳谱、二维核磁共振谱等高级谱图，核磁共振技术解析分子结构的能力也越来越强，进入1990年代以后，人们甚
至发展出了依靠核磁共振信息确定蛋白质分子三级结构的技术，使得溶液相蛋白质分子结构的精确测定成为可能。后来核磁共振广泛应用于分子组成和结构分析，生物组织与活体组织分析，病理分析、医疗诊断、产品无损监测等方面。20世纪70年代，脉冲傅里叶变换核磁共振仪出现了，它使13C谱的应用也日
益增多。用核磁共振法进行材料成分和结构分析有精度高、对样品限制少、不破坏样品等优点。基本原理核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的运动。根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋量子数也不同：质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0；质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数；质量数为偶数，质子
数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。迄今为止，只有自旋量子数等于1/2
的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、17O、19F、31P。由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会
由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子
核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场
方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程
中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。原
子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据
量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由
原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，
而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受
其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的
夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。为了让原子核自
旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常
是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自
旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级
跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特
定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。主要参数1.化
学位移同一种核在分子中因所处的化学环境不同，使共振频率发生位移的现象。化学位移产生的原因是分子中运动的电子在外磁场下对核产生的磁屏蔽。屏蔽作用的大小可用屏蔽因子σ来表示。一般来说屏蔽因子σ是一个二阶张量，只有在液体中由于分子的快速翻滚，化学位移的各向异性被平均，屏蔽因子才
表现为一常量。核磁共振的共振频率：实际测定中化学位移是以某一参考物的
谱线为标准，其他谱线都与它比较，即以一无因次的量δ表示化学位移的大小。常用参考物是四甲基硅(TMS)。H参考，H样品分别是使参考物和被测样品共振的磁场强度，Ho是仪器工作的磁场强度。v参考，v样品分别是参考物和
被测样品的共振频率Vo是仪器的工作频率，化学位移的单位是(ppm百万分之一)。化学位移的大小受邻近基团的电负性、磁各向异性、芳环环流、溶剂、
pH值、氢键等许多因素的影响。其中有3种效应常被用于生物学研究。①环
流效应：生物分子中常有含大π共轭电子云的芳环或芳杂环，如Phe、His、Tyr、Trp、嘌呤、嘧啶以及卟啉环。原子核相对于这些环的距离，方位不同，
受大π电子云产生的附加磁场的影响不同，对各核化学位移的影响亦不同。
环流效应常用于生物分子的溶液构象研究。②顺磁效应：Fe2(高自旋态)、CO2、Mn2等顺磁离子及有机自由基(自旋标记化合物)中的不成对电子对周围核的化
学位移及弛豫过程会有很大的影响，利用这个效应可研究顺磁离子周围基团的
状况。③pH滴定效应：在不同pH条件下，各解离基团的解离状况不一，造成
附近基团有不同的化学环境，从而使得化学位移随pH变化。2.耦合常数核与核之间以价电子为媒介相互耦合引起谱线分裂的现象称为自旋裂分。由于自旋裂分形成的多重峰中相邻两峰之间的距离被称为自旋--自旋耦合常数，用J表示。耦合常数用来表征两核之间耦合作用的大小，具有频率的因次，单位是赫兹。一般来说由于自旋耦合使高分辨核磁共振波谱变得十分复杂，但是当化学位移之差Δγ远大于耦合常数时，一个含有n个自旋量子数为1I2的核的基团将会使其邻近基团中核的吸收峰分裂为2n 1重峰，并且这2n 1重峰的强度分布服从二项式系数分配公式(1 x)n。此为一级分裂波谱。图1中各峰由于自旋耦合而产生谱线裂分。耦合常数的大小与外加磁场的大小无关，与分子结构有关即与两核之间键的数目及电子云的分布有关。一般来说，两核之间相隔3个以上的化学键之间的耦合被称为远程耦合，J值很小。如果两核之间相隔四个或四个以上的单键，J值基本上等于零。3.谱峰强度信号强度是核磁共振谱的第三个重要信息，处于相同化学环境的原子核在核磁共振谱中会显示为同一个信号峰，通过解析信号峰的强度可以获知这些原子核的数量，从而为分子结构的解析提供重要信息。表征信号峰强度的是信号峰的曲线下面积积分，即吸收峰积分曲线的高度与产生该吸收峰基团的粒子数成正比。图1中苯环间位质子峰，苯环邻位质子峰，α-CH质子峰，β-CH质子峰的积分强度之比为
2∶2∶1∶2。这一信息对于1H-NMR谱尤为重要，而对于13C-NMR谱而言，由于峰强度和原子核数量的对应关系并不显著，因而峰强度并不非常重要。4.弛豫参数从微观机制上说，弛豫是由局部涨落磁场所引起的。偶极-偶极相互作用、分子转动、化学位移各向异性、邻近存在电四极核等等，都可以产生局部磁场。而固体中的晶格震动，液体中的Brown运动等，使得局部磁场将随时间涨落。弛豫过程的特性取决于分子运动的性质。由于分子运动是无规则的，局部涨落磁场也是一个随机过程。此外，弛豫速率(即弛豫时间的倒数)，具有可加和性。当存在多种弛豫机制时，总的弛豫速率是各种机制弛豫速率的总和。
①自旋-晶格弛豫时间(纵向弛豫时间)T1，核系统与周围晶格相互作用，交换能量，使核系统恢复平衡，这一过程被称为自旋-晶格弛豫过程，自旋-晶格弛豫过程的快慢可用自旋-晶格弛豫时间T1来表征。T1的单位是秒。②自旋-自旋弛豫时间(横向弛豫时间)T2，等同核之间的磁相作用被称为自旋-自旋相互作用。等同核之间相互交换自旋态并不改变系统的总能量，却缩短了系统在激发态的能级寿命。自旋-自旋弛豫时间T2是核处于激发态的能级寿命，以秒为单位，它与谱线宽度有关。核磁共振成像仪MRI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，经过处理转换在屏幕上显示图像。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。核磁共振成像仪技术成就保罗·劳特布尔(Paul Lauterbur)，美国科学家。他致力于核磁共振光谱学及其应用的研究。劳特布尔还把核磁共振成像技术推广应用到生物化学和生物物理学领域。1985年至今，他担任美国伊利诺伊大学生物医
学核磁共振实验室主任。因在核磁共振成像技术领域的突破性成就，而和英国科学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield)共同获得2019年度诺贝尔生理学或医学奖。于2019年3月27日在美国伊利诺伊州乌尔班纳市逝世，享年77岁。劳特布尔1929年生于美国俄亥俄州小城悉尼，1951年获凯斯理工学院理
学士，1962年获费城匹兹堡大学化学博士。1963年至1984年间，劳特布尔作为化学和放射学系教授执教于纽约州立大学石溪分校。在此期间，他致力于核磁共振光谱学及其应用的研究。劳特布尔还把核磁共振成像技术推广应用到生物化学和生物物理学领域。彼得·曼斯菲尔德1933年出生于英国伦敦，1959
年获伦敦大学玛丽女王学院理学士，1962年获伦敦大学物理学博士学位。
1962年到1964年担任美国伊利诺伊大学物理系助理研究员，1964年到英国诺丁汉大学物理系担任讲师，现为该大学物理系教授。除物理学之外，曼斯菲尔德还对语言学、阅读和飞行感兴趣，并拥有飞机和直升机两用的飞行员执照。他进一步发展了有关在稳定磁场中使用附加的梯度磁场的理论，为核磁共振成像技术从理论到应用奠定了基础。瑞典卡罗林斯卡医学院6日宣布，2019年
诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德，以表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就。他们的成就是医学诊断和研究领域的重大成果。在科学家成果的基础上，第一台医用核磁共振成像仪于20世纪80年代初问世。后来，为了避免人们把这种技术误解为核技术，一些科学家把核磁共振成像技术的"核"字去掉，称为其为"磁共振成像
技术"，英文缩写即MRI。核磁共振成像技术的最大优点是能够在对身体没有
损害的前提下，快速地获得患者身体内部结构的高精确度立体图像。利用这种技术，可以诊断以前无法诊断的疾病，特别是脑和脊髓部位的病变；可以为患者需要手术的部位准确定位，特别是脑手术更离不开这种定位手段；可以更准
确地跟踪患者体内的癌变情况，为更好地治疗癌症奠定基础。此外，由于使用
这种技术时不直接接触被诊断者的身体，因而还可以减轻患者的痛苦。目前核
磁共振成像仪在全世界得到初步普及，已成为最重要的诊断工具之一。2019年，全世界使用的核磁共振成像仪共有2.2万台，利用它们共进行了约6000
万人次的检查。核磁共振成像仪现代发展开发出世界扫描能力最强医用核磁共
振成像仪美国伊利诺伊大学芝加哥分校2019月12月4日宣布，该校研制的高
强度的核磁共振成像仪已经完成了安全测试，即将投入临床使用。这将是世界
上扫描能力最强的医用核磁共振成像设备。根据美国食品和药物管理局的规定，此类设备投入使用前必须进行严格的人体安全测试。研究人员在《核磁共振杂志》上报告说，测试证明，这种强度高达9.4特斯拉的扫描仪对于人体是安全的。与目前核磁共振成像仪利用水分子追踪扫描不同，这一高强度的仪器借助
的是钠离子。研究人员说，在兼顾安全性的前提下，这种高强度的核磁共振成
像仪的扫描能力将大大提高，能帮助医生更早地检测疾病，更好地监测疾病进程。医生将可以实时地观测人脑内的新陈代谢等生物过程，有助于针对不同患
者制定"个性化"治疗方案。例如，将来医生可以利用高强度的扫描仪，实时观
察患者大脑内肿瘤对治疗方案的响应情况，随时调整放疗剂量等。而目前，医
生通常要等好几个星期才能观察到肿瘤在治疗方案作用下是否开始缩减。医生
将来甚至可能观测到，在整个肿瘤缩减之前内部的单个细胞是否已开始死亡。华人科学家开发的氦气弥散核磁共振成像技术美国弗吉尼亚大学华人科学家王
成波领导的研究小组开发出一种新型氦气弥散核磁共振成像技术，在2019年
5月17日前于加拿大举行的第16届国际核磁共振学会年会上获得青年科学家
临床医学奖。与会专家认为，这种新技术有望推进肺部疾病的研究和治疗，具
有应用前景。长期以来，医学研究人员推测哮喘病可能会引起肺部深层组织病变，但由于技术障碍，这个推测始终难以得到证实。王成波17日接受新华社
记者采访时说，与普通核磁共振成像不同，在氦气核磁共振成像中，患者吸入
一种特殊氦气--氦的同位素气体。通过测量这种氦气分子的弥散距离，科学家
们可以探测到包括肺部微小气管在内的深层组织损害。王成波的研究小组发现，氦气核磁共振成像探测到的肺部深层组织损害与已知的哮喘病中普通的气管紧
缩完全不同。此外，这种肺部深层组织病变对最强力的哮喘激素药物没有反应，他们怀疑这可能揭示了哮喘频繁发作的深层原因。王成波说，他们使用的特殊
氦气对人体安全，其独特之处在于可以通过激光激化的方法大大增强核磁共振
信号。目前这种氦气弥散核磁共振成像技术仍处于试验研究阶段，基本成像成
本稍高于普通的核磁共振成像。王成波等研究人员正计划改进试验设计，同时还将使用计算机X射线断层摄影等其他成像技术进行类似的对比试验。近年来，
哮喘病正逐渐成为一种公众健康威胁。目前，这种病威胁着世界约1.5亿人的健康，其中儿童患者达5000万。研究哮喘病的发病机理和病程进展正成为临
床医学领域的重要课题。技术应用NMR技术即核磁共振谱技术，是将核磁共振现象应用于分子结构测定的一项技术。对于有机分子结构测定来说，核磁共振谱扮演了非常重要的角色，核磁共振谱与紫外光谱、红外光谱和质谱一起被有机化学家们称为"四大名谱"。目前对核磁共振谱的研究主要集中在1H和13C
两类原子核的图谱。核磁共振的特点：①共振频率决定于核外电子结构和核近邻组态；②共振峰的强弱决定于该组态在合金中所占的比例；③谱线的分辨率极高。早期的核磁共振谱主要集中于氢谱，这是由于能够产生核磁共振信号的
1H原子在自然界丰度极高，由其产生的核磁共振信号很强，容易检测。随着
傅立叶变换技术的发展，核磁共振仪可以在很短的时间内同时发出不同频率的射频场，这样就可以对样品重复扫描，从而将微弱的核磁共振信号从背景噪音中区分出来，这使得人们可以收集13C核磁共振信号。近年来，人们发展了二维核磁共振谱技术，这使得人们能够获得更多关于分子结构的信息，目前二维核磁共振谱已经可以解析分子量较小的蛋白质分子的空间结构。生物学中应用核磁共振波谱技术用来研究生物大分子有如下特点：①不破坏生物高分子结构(包括空间结构)。②在溶液中测定符合生物体的常态，也可测定固体样品，比较晶态和溶液态的构象异同。③不仅可用来研究构象而且可用来研究构象变化即动力学过程。④可以提供分子中个别基团的信息，对于比较小的多肽和蛋白质已可通过二维NMR获得全部三维结构信息。⑤可用来研究活细胞和活组织。在生物学研究中最常用的是1H，13C，31 P谱，此外还有15N，19F等。1H谱
发展最早，1H在生物体中无所不在，核磁相对灵敏度高，故应用最广，包括
用于核磁成像。缺点是含氢基团极多，谱线易重叠而不易解析。碳亦为生物体内重要元素，但12C自旋为零，13C天然丰度低，仅为1.1%，对等数量的核在相同磁场下其灵敏度只及1H的1.6%。其优点是化学位移范围宽，在宽带去耦
条件下进行实验，波谱简单，易分辨，随着测定技术及13C标记方法的发展，13C谱已有极广泛的应用。31 P谱常用于活组织测定，观察ATP等含磷化合物的代谢过程，并已用于核磁成像。NMR在生物学研究中范围很广。主要有：分
析研究：如确定生物分子成分及浓度，特别是可不破坏组织细胞而测知其中组分；确定异构体比例；确定分子解离状态；确定金属离子或配基是否处于结合状态；以及测定细胞膜内外的pH差异。热力学研究：如测定酶与底物、配基、抑制剂的结合常数；测定可解离基团的pK值，特别是能测定生物大分子中分
处不同微环境的同类残基的同类基团的不同pK值，这是其他方法所不及的；
还可测定相变温度，ΔG等其他热力学参数。动力学研究：监测反应进程，测
定各组分随时间的变化；通过变温实验和线形分析，测平衡过程的动力学常数，包括某些生化反应的反应速率，研究分子间(如酶与抑制剂，DNA与药物)相互
作用的动力学过程。分子运动研究：弛豫参数(T1，T2，NOE)可用来研究生物
高分子的动力学，以及生物膜的流动性。分子构象及构象变化研究：目前用二维核磁共振技术加上计算机模拟已能独立确定小的蛋白质分子及核苷酸片段在溶液中的三维空间结构。改变物理化学因素或加入可与生物分子相互作用的其他物质，将会使核磁图谱发生变化，从而可用来研究这种构象变化。活体研究：用31P，13C，1H磁共振方法测定活细胞，活组织以致整体的代谢物浓度及变化，测定细胞内pH值，观察药物或不同生理状况对代谢的影响。研究对象有
微生物、植物、各种动物以至人体器官等。
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磁共振（MRI）检查注意事项 一、磁共振检查的禁忌症 1.带有心脏起搏器及人工瓣膜的病人； 2.带有神经刺激器（如膈肌刺激器）的病人； 3.术后体内置有动脉瘤止血夹的病人； 4.带有心脏人工瓣膜和人工耳蜗的病人； 5.疑有铁磁性植入者，如枪炮伤后存留及眼内铁磁性金属异物的病人； 6.体内有微量输液泵的病人，如胰岛素或化疗药物微量输液泵等； 7.手术后体内用金属钉缝合切口者及置有大块金属植入物如人工股骨头、人工关节、金属假肢、胸椎矫形钢板等； 8.患有幽闭恐惧症的病人； 9.体内有各种内支架者，如血管内支架、胆道、胃肠道支架、泌尿道等支架； 10.危重病人、昏迷躁动、有不自主运动或精神病不能保持静止不动者； 11.妊娠三个月以内的早孕患者； 二、填写MRI申请单的注意事项 1.详细标明检查部位。对称器官必须标清左右；胸、腹部检查必
须标明具体器官或检查目的；头颈部检查，如欲观察细小结构，如垂体、内耳等，必须明确标出； 2.认真填写病人信息及病史。详细的病人信息及病史对影像技术人员的扫描方案的确立有很大的帮助。门诊患者详细填写患者信息和病史，为日后随访提供了很大的方便； 3.对扫描范围和扫描序列有特殊要求，可以说明。如脊柱检查，可以根据查体情况说明要检查哪几个椎体。如果其它检查怀疑某处有病变，应详细说明，以使MRI操作员扫描时重点观察。对MRI较为熟悉的医生，可以根据自己的习惯要求扫哪个方位、哪个序列。MRA、MRCP、功能成像等特殊检查，因检查时间长，且可能另收费，临床医生如果需要，必须特殊标明。 三、关于增强检查。 一般情况下，是否进行增强检查应咨询MRI医生或技术人员，或在观察平扫图像后决定。有时MRI医生要求病人增强，病人来征求临床医生意见，临床医生应积极配合MRI医生的工作，说明增强检查的必要性。一般而言，肿瘤性病变直接平扫加增强。 四、对病人的检查前交代 1.说明此检查的意义和必要性，以及有可能出现阴性结果，以减少病人和MRI医生的不必要纠纷。 2.如患者手中有既往影像检查资料，应嘱咐病人进行MRI检查时
核磁共振成像实验 【目的要求】 1.学习和了解核磁共振原理和核磁共振成像原理； 2.掌握MRIjx 核磁共振成像仪的结构、原理、调试和操作过程； 【仪器用具】 MRIjx 核磁共振成像仪、计算机、样品（油） 【原 理】 磁共振成像（MRI ）是利用射频电磁波（脉冲序列）对置于静磁场B 0中的含有自旋不为零的原子核（1H ）的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈检测技术获得物质的组织驰豫信息和氢质子密度信息（采集共振信号），用梯度磁场进行空间定位、通过图像重建，形成磁共振图像的方法和技术。 具体的讲，核磁共振是利用核磁共振现象获取分子结构、样品内部结构信息的技术。当具有自旋的原子核的磁矩处于静止外磁场中时会产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋的原子核会吸收特定频率的无线电射频电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。在停止射频脉冲后，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，被物体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就是做核磁共振成像过程。 MRI 的特点： ● 具有较高的物质组织对比度和组织分辨力，对软组织分辨率极佳，能清晰地显示软组织、软骨结构，解剖结构和医学上的病变形态，显示清楚、逼真。 ● 多方位成像，能对被检查部位进行横断面、冠状面、矢状面以及任何斜面成像。 ● 多参数成像，获取T 1加权成像（T 1W1）：T 2加权成像（T 2W2）、质子密度加权成像(PDW1)，在影像上取得物质的组织之间、组织与变化之间T 1、T 2和PD 的信号对比，在医学上对显示解剖结构和病变敏感。 ● 能进行形态学、功能、组织化学和生物化学方面的研究。 ● 以射频脉冲作为成像的能量源，不使用电离辐射，对人体安全、无创。 一、核磁共振原理 产生核磁共振信号必须满足三个基本条件：（1）能够产生共振跃迁的原子核；（2）恒定的静磁场（外磁场、主磁场）B 0；（3）产生一定频率电磁波的交变磁场，射频磁场（RF ）；即：“核”：共振跃迁的原子核；“磁”：主磁场B 0和射频磁场RF ；“共振”：当射频磁场的频率与原子核进动的频率一致时原子核吸收能量，发生能级间的共振跃迁。 1. 原子核的自旋和磁矩 原子核由质子和中子组成，原子核有自旋运动，可以粗略的理解为原子核绕自身的轴向高速旋转的运动，对应有确定的自旋角动量，反映了原子核的内禀特性。自旋的大小与原子核中的核子数及其分布有关，质子数和中子数均为偶数的原子核，自旋量子数I=0，质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数，质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。原子核自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数I 决定， )(1+=I I l I 。 原子核具有电荷分布，自旋时形成循环电流，产生磁场，形成磁矩，磁矩的方向与自旋角动量方向一致，大小I P γγμ==，P 是角动量，γ是磁旋比，等于
MRI检查前准备及注意事项 一、适应证与禁忌证 1.适应证：适用于人体大部分解剖部位和器官疾病的检查，应根据临床需要以及MRI在各解剖部位的应用特点选择。 2.禁忌证： （1）体内装有心脏起搏器，除外起搏器为新型MRI兼容性产品的情况； （2）体内植入电子耳蜗、磁性金属药物灌注泵、神经刺激器等电子装置； （3）妊娠3个月内； （4）眼眶内有磁性金属异物。 3.有下列情况者，需在做好风险评估、成像效果预估的前提下，权衡利弊后慎重考虑是否行MRI检查。 （1）体内有弱磁性置入物（如心脏金属瓣膜、血管金属支架、血管夹、螺旋圈、滤器、封堵物等），一般建议在相关术后6～8周再进行检查，且最好采用以下场强设备； （2）体内有金属弹片、金属人工关节、假肢、假体、固定钢板等时，视金属置入物距扫描区域（磁场中心）的距离，在确保人身安全的前提下慎重选择，且建议采用以下场强设备； （3）体内有骨关节固定钢钉、骨螺丝、固定假牙、避孕环等时，考虑产生的金属伪影是否影响检查目标； （4）可短时去除生命监护设备（磁性金属类、电子类）的危重患者；
（5）癫痫发作、神经刺激症、幽闭恐怖症患者； （6）高热患者； （7）妊娠3个月及以上； （8）体内有金属或电子装置植入物者，建议参照产品说明书上的MRI安全提示。 二、MRI对比剂使用注意事项 1.核对受检者基本信息及增强检查申请单要求，确认增强检查为必需检查。 2.评估对比剂使用禁忌证及风险，受检者签署对比剂使用风险及注意事项知情同意书。 3.按药品使用说明书正确使用对比剂。 4. 增强检查结束后，受检者需留观15～30min，无不良反应方可离开。病情许可时，受检者应多饮水以利对比剂排泄。 5.孕妇一般不宜使用对比剂，除非已决定终止妊娠或权衡病情依据需要而定。 6.尽量避免大量、重复使用钆对比剂，尤其对于肾功能不全患者，以减少发生迟发反应及肾源性系统纤维化的可能。 7.虽然钆对比剂不良反应发生率较低，但仍需慎重做好预防及处理措施。 三、检查前准备 1.核对申请单，确认受检者信息、检查部位、目的和方案。 2.确认有无MRI检查禁忌证。
（一）分类磁共振按照不同的分类方法有不同的分类。按照场强大小分为高场、中场、低场磁共振；高场一般为场强高于1. OT的磁共振；巾场为场强高于0. ST而低于1.OT的磁共振；低场一般为低于0. ST的磁共振。按照磁体类型一般分为：永磁型磁共振、常寻型磁共振和超导型磁共振。永磁型磁共振维护费用小；逸散磁场小，对周围环境影响小；造价低；安装费用也较少； 一般只能产生垂直磁场；场强范围一般在0. 15～0. 35T；磁场随温度漂移严重，磁体需要很好的恒温；磁场不能关断，对安装检修带来困难；磁体沉重；且随着场强增大，磁体厚度增大，更加沉重。常导型磁共振生产制造较简单，造价低；可产生水平或垂直磁场；重量轻；检修方便，磁场均匀度也很高；场强一般在0. 1～0. 4T；运行耗费较大，通电线圈耗电达60kW以上；还需配用专门的供电设备和水冷系统。超导型磁共振场强范围0. 3～9T；磁场均匀性高；稳定性好；图像质量好；运行耗费很高，制冷剂主要是液氦的费用很高；运输、安装、维护费用也很高。目前主要市场上的磁共振以高场和低场为主，高场一般为超导型，低场一般为永磁型；且低场永磁型磁共振往往做成开放式，有C形式或立柱式；高场超导磁共振往往做成圆形孔腔式或站立式的磁共振。常导磁共振一般也做成圆形孔腔式。还有些公司推出了某些部位如头颅、四肢或关节专用检查的磁共振设备，其形态变化较灵活。一般来讲，低场永磁型以出诊断图像为主要目的，图像质量已经能够满足诊断要求；高场超寻型主要以功能磁共振为主，图像质量是其基础。 （二）MRI系统结构 磁共振系统的典型结构如图6-10所示，主要包括磁体子系统、梯度场子系统、射频子系统、数据采集和图像重建子系统、主计算机和图像显示子系统、射频屏蔽与磁屏蔽、MRI软件等，分述如下。
低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用及展望* 孙振平1,俞 洋1,庞 敏1,杨培强2,俞文文2,曹红婷2 (1 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;2 上海纽迈电子科技有限公司,上海200333)摘要 阐述了低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用现状,认为现有的研究主要集中于水泥水化进程和水在硬化浆体中的扩散特征,也包括对硬化水泥浆体孔结构和比表面积的测试。分析了低场核磁共振技术在实际应用中面临的挑战,展望了该技术在新拌水泥浆体结构性能研究中的应用前景。 关键词 低场核磁共振 孔径分布 横向弛豫时间 硬化水泥浆体中图分类号:T Q172 文献标识码:A A pplications and Outlook of 1 H Low Field NM R Probing into Cement based M at erials SUN Zhenping 1,YU Yang 1,PAN G M in 1,Y ANG Peiqiang 2,YU Wenw en 2,CAO H ongting 2 (1 K ey L abo rato ry of A dv anced Civil Eng ineering M aterials,M inistry of Educatio n,T o ng ji U niversit y, Shang ha i 200092;2 Shanghai N iumag Co rpor atio n,Shanghai 200333)Abstract T he cur rent applications o f lo w f ield N M R in cement based mater ials ar e demo nstr ated.It is found that researches are focused o n cement hydration and w ater diffusio n in har dened cement paste,as well as por e size dis tributio n and specific surface area o f hy dr ated cement paste.Challenges in the curr ent resear ch are analyzed and the fu tur e applications of low field N M R in r esear ch o n fr esh cement paste are fo recast. Key words low field nuclear mag net ic r eso nance,por e size distributio n,tr ansver se relaxation time,hydrated cement paste *国家973基础研究项目(2009CB623104 5) 孙振平:男,1969年生,博士,副教授 T el:021 ******** E mail:g rtszhp@https://www.doczj.com/doc/e711208638.html, 自1945年美国物理学家Bloch 和Purcell 发现核磁共振现象以来,核磁共振作为一种重要的现代分析手段已广泛应用于多个领域,如物质结构分析、医学成像和油气资源的勘探等[1]。低场核磁共振分析仪采用价格低廉的钕铁硼永磁材料作为场源,大大降低了仪器制造成本和运行成本,进一步扩展了核磁共振技术的应用。近年来,低场核磁共振技术的应用已逐步从生命科学、地球物理等领域扩展到水泥基材料领域,该方法可在不破坏样品的前提下,利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化,具有快速、连续和无损的优势[2]。然而,由于低场核磁共振技术在水泥材料研究中的应用刚刚起步,尚面临许多亟待解决的问题,本文就低场核磁共振技术应用于水泥基材料研究的现状进行归纳评述,并就其发展趋势,尤其是低场核磁共振技术应用于新拌的水泥浆体结构研究的前景进行了展望,希望对该方向研究有所裨益。 1 低场核磁共振的应用 硬化水泥浆体由C S H 凝胶、CH 晶体、AFt 晶体、未水化的水泥颗粒以及毛细孔、水分等组成。M cDonald 等[3]将硬化水泥浆体中的水分为结合水、凝胶孔水和毛细孔水。结合水是与C S H 凝胶发生化学结合的水,纵向弛豫时间T 1大于100m s,横向弛豫时间T 2约为10 s;凝胶水是指在凝胶孔中的水,是C S H 凝胶的组成部分,由于其与凝胶孔壁的强烈作用,T 1和T 2在0.5~1m s 之间;毛细孔水的弛豫时间在5~10m s 范围内。除此之外,还可以将硬化浆体中的水分为自由水、物理结合水和化学结合水[4] 。自由水和物理结合水的横向弛豫时间通常为0.1~10ms [2,5],可以采用NM RD 将孔中的自由水和物理结合水分开[3];化学结合水的横向弛豫时间通常小于100 s,Jehng [4]将水泥浆体样品置于110 的烘箱中48h,以移除自由水和物理结合水,然后测得其表观横向弛豫时间为12 s 。研究表明[6-8],采用Carr Purcell M eiboom Gill(CPM G)序列测试时,水泥浆体第一自旋回波幅度正比于自由水和物理结合水氢核总量。 目前,低场核磁共振技术用于水泥浆体孔结构和硬化浆体比表面积的测试已比较成熟,也开始用于研究水泥水化进程和硬化浆体中水的扩散。 1.1 水泥水化进程 水泥的水化包括初始反应期、诱导期、加速期和减速期。研究发现,水泥浆体的T 1和T 2随水化的进行而逐渐减小, 其中T 1能够反映出水化的不同阶段,即在诱导期和减速期的减少比较缓慢,而在加速期的减小比较快速 [9-13] 。但是,
磁共振检查的适应症 颅脑MR 检查 先天性颅脑发育异常。 1、 脑积水。 2、 脑萎缩。 3、 卒中及脑缺氧：脑梗塞和脑出血等4、 脑血管疾病。 5、 颅内肿瘤和囊肿。 6、 颅脑外伤。 7、 颅内感染和其他炎性病变。 8、 脑白质病。 9、 ? 4眼及眶区MR 检查 眼眶前病变。 1、 肌圆锥内、外病变。 2、 眼外肌病变。 3、 视神经及其鞘病变。 4、 眼球病变。 5、 ? 亠鼻部MR 检查 鼻咽部良性、恶性病变。 1、 2、喉部良性、恶性病变。 四：口腔、颌面部MRI 检查 五：胸部MR 检查
1、肺脏。 2、纵膈及肺门。 3、胸膜与胸壁。 4、乳腺。 5、心脏、大血管。 六：肝脏、胆系胰腺、脾脏MR检查 1、肝脏、胆系、胰腺、脾脏的原发性或转移性肿瘤，以及肝海绵状 血管瘤。 2、肝寄生虫病。 3、弥漫性肝病。 4、肝、胆、脾、胰腺先天性发育异常。 5、胆道梗阻； 6、肝脓肿。 7、肝局限性结节增生和肝炎性假瘤。 8、手术、放疗。化疗及其它治疗效果的随访和观察。 9、胰腺炎及其并发症。 七：盆腔MR检查 1、膀胱、输尿管、前列腺、精囊腺、子宫、卵巢及其附件的病变。 2、骨盆及盆腔脏脏的损伤。 八：肾脏MR检查 九：肾上腺MR检查
十：腹膜腔及腹膜后间隙MR检查 」：脊柱MR检查 1、椎管内肿瘤。 2、脊髓病变。 3、脊柱及脊髓外伤性病变。 4、脊柱及脊髓先天性病变。 5、椎间盘突出。 6、椎管狭窄。 十二：骨关节和肌肉MR检查 十三：胃肠道MR检查 【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】
1.5T 磁共振成像系统技术参数 * 总体要求：投标时提供进口品牌产品、技术白皮书(DATA SHEET) ，投标方应提供设备技术要求中的全套配置。 序号项目要求 一磁体 1.1 磁场强度 1.5T 1.2 磁体类型超导磁体 1.3 磁体屏蔽方式主动屏蔽 1.4 抗外界电磁干扰屏蔽具备 1.5 匀场方式主动匀场 + 被动匀场 1.6 磁场稳定度<0.1ppm/hour 1.7 主动匀场技术具备 1.8 匀场线圈组数≥18 组 1.9 10cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.014ppm 1.10 20cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.044ppm 1.11 30cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.1ppm 1.12 40cm DSV （ 20 点 24 平面 VRMS 测量法）≤ 0.22ppm 1.13 磁体长度（不含外壳）≤160cm * 1.14 磁体长度（包含外壳）≤170cm 1.15 病人检查孔道孔径≥ 60cm * 1.16 液氦消耗率（以datasheet 公布的数据为准）≤0.01 升 /年 1.17 理论液氦填充周期（以datasheet 公布的数据为 ≥5 年准） 1.18 五高斯磁力线X,Y 轴≤ 2.5m 1.19 五高斯磁力线Z 轴≤ 4.0m 1.20 磁体重量 (连液氦 ) ≥3.2 吨 1.21 冷头保用时间≥2 年 二梯度系统 2.1 梯度系统具备源屏蔽2.2 梯度场强（ X,Y,Z 轴，非有效值）≥ 33mT/m 2.3 梯度切换率（ X,Y,Z 轴，非有效值）≥ 120mT/m/s 2.4 梯度爬升时间≤ 0.275ms 2.5 最高梯度性能时X 轴扫描野≥ 50cm 2.6 最高梯度性能时Y 轴扫描野≥ 50cm
MRI核磁共振成像与CT成像的联系区别 一、定义 MR(MａgｎｅtiｃRｅsnａne lamge)中文译为核磁共振成像。它是一种生物磁自旋成像技术。工作原理: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。在射频脉冲停止后，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，被体外的接收器收录,经电子计算机处理获得图像，这就叫核磁共振成像。 CT（Cｏmputed Tomoｇrapｈy)中文译为断层扫描。由于Ｘ线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断面的扫描成像。工作原理：人体各种组织(包括正常和异常组织)对X 线的吸收不等。CT即利用这一特性，将人体某一选定层面分成许多立方体小块,这些立方体小块称为体素。Ｘ线通过人体测得每一体素的密度或灰度，即为CT图像上的基本单位，称为像素。它们排列成行列方阵，形成图像矩阵。分析CT图像, 一方面是观察解剖结构，另一方面是了解密度改变。后者可通过测定CＴ值而知，亦可与周围组织的密度对比观察。人体内肿瘤组织因部位、代谢、生长及伴随情况不同,其密度变化各异。CＴ对组织的密度分辨率较高，且为横断面扫描，提高了肿瘤诊断的准确率。 二、区别
1、成像面。CT成像为横断面,而MRI可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。 2、分辨率。CT比ＭＲI的空间分辨率高,但只能辨别有密度差的组织，对软组织分辨力不高。MＲI对软组织则有较好的分辨力,如肌肉、脂肪、软骨、筋膜等。 3、各自特点。ＭRＩ固然被认为分子水平上的成像有许多优点,但在氢质子缺乏或含量很少的组织如致密的骨骼、钙化、含气的肺部等,皆无法成像。由于MRＩ成像时间较长，昏迷、躁动病人不能获得清晰的图像,体内有金属异物的患者不能进入磁场,此为禁忌症。所以MRＩ与CT相互不能取代，二者相辅相成。 三、肺部影像检查举例 对于肺部的影像学检查,CT和MＲI诊断价值基本相似，但各有特点。如MRI在明确肺部肿瘤与血管之间关系上要明显优于ＣT，但在发现肺部小病灶(<5ｍｍ）方面则不如ＣT敏感。此外对于诊断支气管扩张、肺结核、小量气胸等疾病,ＣT可作为常规检查。而对于肺栓塞患者,其MRＩ诊断价值高于CT．对于肺部检查到底是CT好还是ＭＲI好,不能一概而论，应根据具体病情及所需要了解的情况进行选择。
关于低场核磁共振采购的一些看法 核磁共振成像系统（以下简称核磁）随着时代的发展，其技术水平和临床应用能力越来越高，而其生产成本和市场售价却越来越低，这为大规模的工业化生产和普及型的临床应用带来了可能。在西方国家，磁共振的检查因其与CT检查相比无辐射伤害而成为常规检查和早期肿瘤普查的首选手段。在国内，也有越来越多的医院拥有或正在考虑购买磁共振。特别是因资金条件和病员量少的医院，多数采购低场核磁共振。下面，就低场核磁的有关情况谈一下个人看法，供参考： 在磁共振中，磁场强度在0.1T-0.5T之间的称为低场核磁.按磁场条件又可分为三种：永磁型、超导型和常导型。又可分为开放和非开放型两类。因低场超导型运行费用高和技术特点不突出且在市场上很少就不再介绍。 永磁型：是采用人工合成材料在电磁场中充磁后做成小磁体再经过有序堆积形成磁场。其特点是材料简单，可采用减少磁间距降低开放度来提高主磁场强度（如日立能做到0.4T，这也是永磁设备厂家卖点最重要的一点。但国外的高场强开放式0.6/0.7T磁共振都采用超导）制造工艺难度小成本较低而销售价格低(销售型式也很好,分期\卖方信贷\投资或合作经营都可以),安装简单,一经成型匀场不需再调整.所以,它特别适合于像中国这样的发展中国家生产和普及运用.据不完全统计,自1990年以来,国内有超过18家企业在生产,如安科、威达、东软和近年新加入的三九、迈迪特、鑫高益等。在国内市场投放可能超过千台（没见过在国外医院大量使用的报道）。在国际上，近年来生产并在国内销售的只有日立0.2T、0.3T和0.4T（原装进口），西门子0.2T（原装进口），GE 0.35T（原装进口），而西门子迈迪特0.35T和所有的国产机一样都是采用国产磁体，外购梯度线圈，射频系统等进口件拼装而成。 常导型：1992年，原马可尼公司芬兰工厂研发了具有独家专利的ESR电子自旋稳态磁场技术和垂直磁场相控阵技术，一举突破原来常导核磁的立磁时间和耗电量大的技术瓶颈（在原来的教科书里所举例安装在广州南方医院西门子常导核磁的问题就在此），使常导型核磁共振在临床上应用得到实现。其优质图像，全面的临床功能，先进的技术，优良的制造工艺和可靠稳定的质量很快被用户接受。（西门子公司在2000年以前，也得以使用马可尼这两项技术生产并销售常导型核磁共振，直至飞利浦收购马可尼公司收回专利为止，不能生产常导而转产其并不成功的永磁型）至2000年，国外医院的使用量突破600台。1995年，全亚洲第一台开放式核磁共振马可尼outlook0.23T（第一代机型，现已发展到第四代Panorama/Proview）被引进中国，安装在合肥市第二人民医院。这台机器已正常使用到今天，仍然保持了装机时的优良图像，开机率近100%。在核磁设备中磁场强度的大小是和二磁极的距离成反比的（只针对开放式磁场，高场超导型不同），磁极离的越近，磁场强度越大。不考虑磁极间距而单比磁场大小是无意义的，而且，水分子的共振频率约为10兆赫，恰与我们的核磁共振频率0.23X41兆赫的相近，共振效果最好。这也就是这么多年来，飞利浦一直生产0.23T的最主要原因。在国内，有包括著名的天坛医院、天津医院、浙江省人民医院、山东省人民医院等五十多家用户，算上西门子公司的常导型核磁几十家用户，常导型核磁是原装进口低场核磁共振（包括永磁和低场超导）市场占有率最高的机型。常导型核磁近百台市场占有率确实不能和国产18家生产的过千台机器占有量相比。但是，我们的几十台机器不论装机时间长短，都正在临床一线正常使用，而在国内市场上投放过千台这种型号的永磁型核磁共振能在临床上正常使用超过4年的有多少台呢？
医学实习报告 ——核磁共振成像仪的原理和应用 班级：生物医学0902 姓名：xx 日期：2010年1月6日
核磁共振成像仪的原理和应用 摘要 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。核磁共振成像仪就是因这项技术而产生的仪器。它是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。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，把它称为核磁共振成像术(MRI)。 关键词 核磁共振、扫描、成像、计算机 正文： 前言 1930年代，物理学家伊西多?拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向 呈正向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转。 1946年，美国哈佛大学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。 人们在发现核磁共振现象之后很快就产生了实际用途，早期核磁共振主要用于对核结构和性质的研究，如测量核磁矩、电四极距、及
核自旋等，化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响，发展出了核磁共振谱，用于解析分子结构，随着时间的推移，核磁共振谱技术不断发展，从最初的一维氢谱发展到碳谱、二维核磁共振谱等高级谱图，核磁共振技术解析分子结构的能力也越来越强。 进入1990年代以后，人们甚至发展出了依靠核磁共振信息确定蛋白质分子三级结构的技术，使得溶液相蛋白质分子结构的精确测定成为可能。后来核磁共振广泛应用于分子组成和结构分析，生物组织与活体组织分析，病理分析、医疗诊断、产品无损监测等方面。 20世纪70年代，脉冲傅里叶变换核磁共振仪出现了，它使13C 谱的应用也日益增多。 仪器结构 MRI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，经过处理转换在屏幕上显示图像。 其中型台式核磁共振成像仪主要由谱仪、磁体柜、电子柜、梯度柜、监视器等部分组成。
全国体检预约平台 全国体检预约平台 磁共振检查能吃饭吗? 现代人热衷于磁共振检查，为了检查结果的准确性，医生总会叮嘱检查者各种注意事项。那么，磁共振检查能吃饭吗?这是不少人关心的话题。 做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。以下就是核磁共振成像检查注意事项： 1.核磁共振检查由于检查时间相对较长，每日检查人数有限，为核磁共振成像。避免您长时间等待，需要医生开单预约，按预约时间前去检查。 2.检查前请取下一切含金属的物品，如金属手表、眼镜、项链、义齿、义眼、钮扣、皮带、助听器等;否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示，并可能造成个人财物不必要的损失及磁共振机的损伤。 3.如果您装有心脏超搏器、人工心脏金属瓣膜、血管金属夹、眼球内金属异物、体内有铁质异物、胰岛素泵、神经刺激器，以及妊娠三个月以内，不能做此检查，以免发生意外。 4. 昏迷、危重及不能配合的患者不能进行核磁共振检查。 5.做盆腔部位检查时，需要膀胱充盈，请检查前不要解小便。 6.做腹部肝、胆、胰、脾、肾等检查时，请于检查前4小时禁食;并需要您检查过程中保持呼吸平稳，切忌咳嗽或进行吞咽动作。 7.头颅及神经系统检查时，不需要特殊准备。 8.核磁共振检查对饮食、药物没有特别要求。 9.完成一次磁共振检查需要半小时左右，检查过程中，您会听到机器发出的嗡嗡声，此时请尽量静卧，平衡呼吸，身体勿做任何移动，以免影响图像质量。 10.磁共振扫描过程中请身体(皮肤)不要直接触磁体内壁及各种导线，防止皮肤灼伤。 大家在做磁共振前一定要有思想准备，不要急躁，害怕，要听从医生的指导，耐心配合。 本文来源：深圳入职体检https://www.doczj.com/doc/e711208638.html,/0755/cl/t40
核磁共振的成像原理 核磁共振成像术又叫磁共振成像术，简称核磁共振、磁共振或核磁，是80年代发展起来的一种全新的影像检查技术。它的全称是：核磁共振电子计算机断层扫描术(简称MRI--CT 或者MRl)。什么是核磁共振成像技术呢?简单地说，就是利用核磁共振成像技术(英文简写MRI、MR或NMR，法文简写RMN)进行医学诊断的一种新颖的医学影像技术。核磁共振是一种物理现象，早在1946年就被美国的布劳克和相塞尔等人分。别发现，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学等领域，用作研究物质的分子结构。直到1971年，美国人达曼迪恩才提出，将核磁共振用于医学的诊断，当时，未能被科学界所接受。然而，仅仅10 年的时间，到1981年，就取得了人体全身核磁共振的图像。使人们长期以来，设想用无损伤的方法，既能取得活体器官和组织的详细诊断图像，又能监测活体器官和组织中的化学成分和反应的梦想终于得以实现。 核磁共振完全不同于传统的X线和CT，它是一种生物磁自旋成像技术，利用人体中的遍布全身的氢原子在外加的强磁场内受到射频脉冲的激发，产生核磁共振现象，经过空间编码技术，用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号，输入计算机，经过数据处理转换，最后将人体各组织的形态形成图像，以作诊断。 核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高，对比度好，信息量大，特别对软组织层次显示得好。使医生如同直接看到了人体内部组织那样清晰、明了，大大提高了诊断效率。避免了许多以往因手术前诊断不明而不得不进行的开颅、开胸、开腹探查及其他的一些探查诊断性手术，使病人避免了不必要的手术痛苦以及探查性手术所带来的副损伤及并发症。所以它一出现就受到影像工作者和临床医生的欢迎，目前已普遍的应用于临床，对一些疾病的诊断成为必不可少的检查手段。 核磁共振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，它是一项革命性的影像诊断技术。因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。 80年代美国政府开始批准核磁共振机的商品化生产，并开始临床应用。我国从1985年引进第1台核磁共振机至今已有超过1000台在工作，目前医生们越来越认识到它在诊断各种疾病中的重要作用，其使用范围也越来越广泛。
MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。 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，把它称为核磁共振成像术(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，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR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。MR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。 MR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MR的检查，另外价格比较昂贵。 磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。 磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。
核磁共振成像仪 核磁共振成像仪概述核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。核磁共振成像仪就是因这项技术而产生的仪器。它是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。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，把它称为核磁共振成像技术发 展历史1930年代，物理学家伊西多•；拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向 发生翻转。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。 由于这项研究，拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖。1946年，美国哈佛大 学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫发现，将具有奇数个核子(包括质子和中子) 的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频 场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1952年度诺贝尔物理学奖。人们在发现核磁共振现象之后很快就产生了实际用途，早期核磁共振主要用于对核结构和性质的研究，如测量核磁矩、电四极距、及核自旋等，化学家利用分子结构对氢原子周围磁场产生的影响，发展出了核 磁共振谱，用于解析分子结构，随着时间的推移，核磁共振谱技术不断发展， 从最初的一维氢谱发展到碳谱、二维核磁共振谱等高级谱图，核磁共振技术解 析分子结构的能力也越来越强，进入1990年代以后，人们甚至发展出了依靠核磁共振信息确定蛋白质分子三级结构的技术，使得溶液相蛋白质分子结构的精 确测定成为可能。后来核磁共振广泛应用于分子组成和结构分析，生物组织与 活体组织分析，病理分析、医疗诊断、产品无损监测等方面。20世纪70年代，脉冲傅里叶变换核磁共振仪出现了，它使13C谱的应用也日益增多。用核磁共 振法进行材料成分和结构分析有精度高、对样品限制少、不破坏样品等优点。 基本原理核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的运动。 根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的 具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋 量子数也不同：质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0；质量数 为奇数的原子核，自旋量子数为半整数；质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核
怎样选一台好的低场磁共振机 南京医科大学附属南京脑科医院放射科蔡宗尧 目前世界上能生产低场MR设备的厂家主要有美国通用电气、西门子、日立、东芝以及我国的东大阿尔派、安科等。根据2001RSNA的报告，自1998年以来，1.5T以上的高场机的生产平均每年以29.9%的速度增长。0.3T以下的低场机的生产则平均每年以50.4%的速度增长，至2001年底全世界已投入临床应用的低场机达1100多台。我国的安装量已达200台以上（2000年底）。根据2001年RNSA的预测，由于低场机性能稳定、软件更新快、开放式磁体、基本无运行消耗、安装场地要求较低及价格相对较低等优势，更重要的是它能满足临床诊断的要求，故今后3-5年内，全世界对低场机将有1500-2000台的需求量，所以目前各大厂家在开发高场MR机的同时，投向低场机的资金与高场机已基本持平。由于不断将高场机的软件功能向低场机移植，根据我国的国情，可以说低场MR机在我国的市场必将远大于高场MR机。随着我国国力和经济实力的不断提升以及人民保健需求的提高，我国大部分县至少配置一台低场MR机是完全有可能的。 怎样选择一台品质好、配置优化、价格合理的低场MR机呢？根据10年来的探索和实践，我们认为至少要考虑和比较以下六大要素。 一. 品牌：我们从多年的引进大型设备的经验中认识到，要选名牌产品。品牌中的“名牌”是在市场经济条件下，经过几年甚至十几年的优胜劣汰的结果，是经过市场这个大熔炉长期熔炼出来的，为广大用户认可的产品，据我们所知的信息，美国通用电气、日立、西门子的低场机在国外产品中是名牌。以GE为例，1998-2001年底在中国市场推出Signa Profile 系列共70 多台，占同期销售份额的50 %。 二. 市场覆盖面的大小：要选择市场覆盖面大的产品。简单的说，某一厂家的产品在一个地域占有量越多，它的获利相对就越大，为了维护它的品牌优势，它的投入（包括产品开发、学术及技术支持、售后服务等）相对就多一些，用户受益也相对多一些。产品覆盖面广，还说明产品的成熟程度。 三. 生产国的综合国力的大小：要选择综合国力强的国家的产品。目前的国际经济正在经历全球经济一体化的转型过程，其中包括了医疗设备行业，各生产厂之间的合资、兼并、重组、关闭屡见不鲜。根据WTO 2001年年度报告称：今后五年世界经济一体化的进程将大大加快，一些综合力弱的厂家，在残酷的市场竞争中很可能被重组、合资、兼并甚至关闭，所以我们在选型时不能不考虑综合国力这一要素。 四. 销售及售后服务网络的分布：我们认为要选择在国内网络分布广的产品，其中特别要考虑工程师队伍及其质素。我们就有亲身体会：如果CT机坏了，凡属一般故障的，GE公司10年来都是随叫随到，多数在晚上进行修复（包括换球管），这种及时和高水平的服务，直接受益者是医院，是患者。 五. 性能价格比要尽量合理：绝对合理是不太可能的，但要争取尽可能合理。具体的说要品牌好、先进而合理的配置、完善的售后服务，加上相对低廉的价格。这可以从相近的兄弟医院引进的同型机（注意配置内容）比较得知，也可以同其他厂家的同档机（注意重要参数与配置内容）比较得知。注意要厂家提供该机型的升级换代计划。 六. 适合本院临床工作的需要：主要是指硬件、软件和附件的配置。不一定要求高求全，但要求新，也就是说我们要引进的必须是该厂同机型中最新的硬、软件配置。不要求全，例如我们医院骨科的要求不高，那么“关节运动成像”就不一定专门购置（如是标配，则另当别论）低场机的最大要求是不停电，温、湿度稳定，所以不间断电源（包括磁体供电）和专用空调必不可少。 七. 几个具体问题 1. 磁体必需是永磁型，开放度不仅要注意周围的开放度，更要注意上下磁体间的开放度，因为病人的压抑感主要来自上下方向。 2. 水成像、脂肪抑制、平面回波成像（EPI）、弥散成像（DWI）、血流成像（MRA）、Flair(T1、T2都有更好)、心脏电影、磁化传递（MTC）等等都是一台好低场机必不可少的功能，也是临床最需要的功能。
磁共振成像是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）是一种核物理现象。早在1946年Block与Purcell就报道了这种现象并应用于波谱学。Lauterbur1973年发表了MR成像技术，使核磁共振不仅用于物理学和化学。也应用于临床医学领域。近年来，核磁共振成像技术发展十分迅速，已日臻成熟完善。检查范围基本上覆盖了全身各系统，并在世界范围内推广应用。为了准确反映其成像基础，避免与核素成像混淆，现改称为磁共振成像。参与MRI 成像的因素较多，信息量大而且不同于现有各种影像学成像，在诊断疾病中有很大优越性和应用潜力。 一、磁共振现象与MRI 含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的氢原子核，其质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但如在均匀的强磁场中，则小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，质子带正电荷，它们像地球一样在不停地绕轴旋转，并有自己的磁场. 正常情况下，质子处于杂乱无章的排列状态。当把它们放入一个强外磁场中，就会发生改变。它们仅在平行或反平行于外磁场两个方向上排列 用特定频率的射频脉冲（radionfrequency，RF）进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定量的能而共振，即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。这一恢复过程称为弛豫过程（relaxationprocess），而恢复到原来平衡状态所需的时间则称之为弛豫时间（relaxationtime）。有两种弛豫时间，一种是自旋-晶格弛豫时间（spin-lattice relaxationtime）又称纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time）反映自旋核把吸收的能传给周围晶格所需要的时间，也是90°射频脉冲质子由纵向磁化转到横向磁化之后再恢复到纵向磁化激发前状态所需时间，称T1。另一种是自旋-自旋弛豫时间（spin-spin relaxation time），又称横向弛豫时间（transverse relaxation time）反映横向磁化衰减、丧失的过程，也即是横向磁化所维持的时间，称T2。T2衰减是由共振质子之间相互磁化作用所引起，与T1不同，它引起相位的变化。 人体不同器官的正常组织与病理组织的T1是相对固定的，而且它们之间有一定的差别，T2也是如此。这种组织间弛豫时间上的差别，是MRI的成像基础。有如CT时，组织间吸收系数（CT值）差别是CT成像基础的道理。但MRI不像CT只有一个参数，即吸收系数，而是有T1、T2和自旋核密度（P）等几个参数，其中T1与T2尤为重要。因此，获得选定层面中各种组织的T1（或T2）值，就可获得该层面中包括各种组织影像的图像。 MRI的成像方法也与CT相似。有如把检查层面分成Nx，Ny，Nz……一定数量的小体积，即体素，用接收器收集信息，数字化后输入计算机处理，获得每个体素的T1值（或T2值），进行空间编码。用转换器将每个T值转为模拟灰度，而重建图像。 表1 人体正常与病变组织的T1值（ms） 肝 140～170 脑膜瘤 200～300 胰 180～200 肝癌 300～450 肾 300～340 肝血管瘤 340～370 胆汁 250～300 胰腺癌 275～400 血液 340～370 肾癌 400～450
核磁共振---其基本原理：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。 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。MR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。 CT成像与核磁共振区别 CT成像是在X射线的基础上运用计算机技术,使平面重叠的X像可以清晰一个平面一个平面的扫描.磁共振是原子核在强磁场中共振所得到的信号,然后经过图象重建得到的,它可以在人体的各个平面成像.说白了,它的成像和扫描部位质子的多少有关.他们的区别主要是原理,设备,其成像特点,检查技术,图象的分析与诊断,及他们在临床的应用. CT的基本原理一、CT成像过程：X线成像是利用人体对X线的选择性吸收原理，当X线透过人体后在荧光屏上或胶片上形成组织和器官的图像，CT的成像也与之相仿。 CT扫描的过程是由高度准直的X线束环绕人体某一检查部位作360度的横断面扫描的过程。检查床平移时，X线从不同方向照射病人，穿过人体的X线束因有部分光子被人体吸收而发生衰减，未被吸收的光子穿透人体再经后准直由探测器接收。探测器接受了穿过人体以后的强弱不同的X线，转换为自信号由数据采集系统(data acquisition system，DAS)进行采集。大量接收到模拟信号信息通过模数（A/D）转换器转换为数字信号输入电子计算机进行处理运算。经过初步处理的成为采集的原始数据(raw data)，原始数据经过卷曲、滤过处理，其后称为滤过后的原始数据(6lteredrawdata)。由数模（D/A）转换器通过不同的灰阶在显示屏上显像从而获得该部位横断面的解剖结构图象，即CT横断面图象。 因此，CT检查得到的是反应人体组织结构分布的数字影象，从根本上克服了常规X线检查图像前后重叠的缺陷，使医学影像诊断学检查有了质的飞跃。 二、CT成像的基本原理 通常，探测器所接受到的射线信号的强弱，取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织，例如骨骼吸收X线较多，探测器接收到的信号较弱；密度较低的组织，例如脂肪、空腔脏器等吸收X线较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对X线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数μ来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的μ值。而CT正是利用X线穿透人体后的衰减特性作为其诊断疾病的依据。 X线穿透人体后的衰减遵守指数衰减规律I=I0e-μd。 式中：I为通过人体吸收后衰减的X线强度；I0为入射X线强度；μ为接收X线照射组织的线性吸收系数；d为受检部位人体组织的厚度。 通过电子计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数，并将之分布在合成图象的栅状阵列即矩阵的方格（阵元）内。矩阵上每个阵元相当于重建图象上的一个图象点，称为像素（pixel）。CT的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程。如果像素越小、探测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多、越精确，重建出的图象也就越清晰。目前，CT机的矩阵多为256×256，512×512，其乘积即为每个矩阵所包含的像素数 核磁共振成像 人脑纵切面的核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），又称自旋成像（spin imaging），也称磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的