mri核磁共振原理..doc

MRI磁共振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FlelixBloch和哈佛大学的EdwardPurcell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PaulLauterbur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。MRI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。像PET和SPECT一样,用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身,也可以说,磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPECT不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数,如质子密度,自旋-晶格驰豫时间T1,自旋-自旋驰豫时间T2,扩散系数,磁化系数,化学位移等等。对比其它成像技术(如CT超声PET等)磁共振成像方式更加多样,成像原理更加复杂,所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。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。2工作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。[1]成像原理核磁共振成像原理: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。医疗用途磁共振最常用的核是氢原子核质子(1H),因为它的信号最强,在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括:(a)质子的密度;(b)弛豫时间长短;(c)血液和脑脊液的流动;(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是,磁共振信号愈强,则亮度愈大,磁共振的信号弱,则亮度也小,从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下:脂肪组织,松质骨呈白色;脑脊髓、骨髓呈白灰色;内脏、肌肉呈灰白色;液体,正常速度流血液呈黑色;骨皮质、气体、含气肺呈黑色。核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易与软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振(MRI)已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时,可作冠状、矢状及横断面像。3仪器设备医疗特点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