深入淺出帶你了解磁共振成像（MRI）基本原理
一,、 當(dāng)我們?nèi)メt(yī)院做核磁共振檢查時(shí)是如何給大腦照相的呢？照相的原理又是什么,？
人的大腦可以說是世jie上zui為精妙復(fù)雜的系統(tǒng),，從生理上來說,，腦的功能是控制身體的其他器官，可以說所有的行為都因它而起,，所有的感悟也都由它而生,。對(duì)于這么復(fù)雜而又精細(xì)的系統(tǒng)，從古至今人類從未放棄探索,。
研究腦zui古老的方法是神經(jīng)解剖學(xué),。神經(jīng)生理學(xué)家研究腦的化學(xué)、藥理學(xué)和電性質(zhì),，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究大腦的運(yùn)作如何執(zhí)行心理或認(rèn)知功能,。我們姑且將其統(tǒng)稱為腦科學(xué)，即研究腦的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué),。
腦科學(xué)研究方法除了常規(guī)的認(rèn)知行為研究之外，還有利用腦功能成像設(shè)備的研究方法,，zui常見的有磁共振成像技術(shù)（MRI）,、腦電圖（EEG）、腦磁圖（MEG）等,。今天我們就來聊聊磁共振成像技術(shù)（MRI）的基本原理,。
磁共振成像技術(shù)原本稱為核磁共振成像。很多人聽到“核磁",，第1反應(yīng)是這個(gè)對(duì)人體有害嗎,，因?yàn)槊Q中不是有“核"嗎。其實(shí),，此處的"核“指"原子核“確實(shí)不假,，但磁共振成像只與原子核的磁場(chǎng)相關(guān)，與原子核聚變,、裂變等的能量放射并無關(guān)系,。因此，磁共振成像其實(shí)是利用人體組織中某種原子核的核磁共振現(xiàn)象,，將所得射頻信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理,，重構(gòu)出人體某一層面的圖像的診斷技術(shù)。
二,、 “核"和“磁"
我們先來說說這個(gè)“核",。人體是由原子構(gòu)成的，原子由電子和原子核組成,，原子核包括質(zhì)子和中子,。原子核像地球一樣可以圍繞著中軸進(jìn)行自我旋轉(zhuǎn)，并且人體中水分含量zui多,，因此大腦中的H質(zhì)子會(huì)自旋,。通常情況下,，每個(gè)質(zhì)子自旋均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的磁場(chǎng)，但呈隨機(jī)無序排列,，各方向的磁性相互抵消,，因此人體整體不表現(xiàn)磁性。
但當(dāng)一個(gè)人進(jìn)入核磁共振掃描機(jī)器里,，這些質(zhì)子就處在了掃描機(jī)所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中,。這些H原子仍按自己的頻率震動(dòng)，但方向?yàn)榕c外界磁場(chǎng)保持一致,，整體上會(huì)表現(xiàn)出磁性,。這就好比學(xué)校做廣播體操，同學(xué)們一開始是隨機(jī)排列的,，但是一旦聽到廣播體操聲響起,，同學(xué)們都會(huì)自覺的排列整齊，朝同一個(gè)方向齊刷刷站好,。此時(shí),，質(zhì)子兼顧自旋和指向磁場(chǎng)方向或反方向的兩種運(yùn)動(dòng)，綜合起來看就類似于小時(shí)候玩的陀螺,，稱之為進(jìn)動(dòng),。
因此，磁共振成像系統(tǒng)中很重要的一個(gè)組成部分就是磁體系統(tǒng),，它的主要作用是提供一個(gè)穩(wěn)定的,、均勻的空間磁場(chǎng)環(huán)境。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小,，可以把磁共振設(shè)備分為低場(chǎng),、中場(chǎng)、高場(chǎng)及超高場(chǎng),。磁場(chǎng)的單位是特斯拉（Tesla）,，是以一位傳奇的物理學(xué)家尼古拉·特斯拉的名字命名的。
磁場(chǎng)強(qiáng)度小于0.5T的磁共振設(shè)備被叫做低場(chǎng)磁共振
磁場(chǎng)強(qiáng)度大于0.5T小于1.0T的磁共振設(shè)備叫做中場(chǎng)磁共振
磁場(chǎng)強(qiáng)度大于1.0T小于2.0T的磁共振就是高場(chǎng)磁共振
磁場(chǎng)強(qiáng)度大于2.0T的磁共振是超高場(chǎng)磁共振,，包括臨床和科研常用的3.0T和7.0T
三,、“共振"
前面我們提到，在外加磁場(chǎng)后,，體內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)動(dòng)而產(chǎn)生磁矢量,。平衡狀態(tài)下，大部分的質(zhì)子方向和外加磁場(chǎng)方向一致（即縱向磁化）,，而由于相位不同,，宏觀上只有縱向磁化產(chǎn)生，而無橫向磁化產(chǎn)生,。但由于和外加磁場(chǎng)方向一致不能被直接測(cè)量,，我們?nèi)绻胍@得這個(gè)信號(hào),，就需要擾亂它。
這就提到磁共振系統(tǒng)第二個(gè)重要組成部分——射頻系統(tǒng),，它的主要作用是發(fā)射能夠激發(fā)成像區(qū)域的射頻脈沖,。當(dāng)我們加入的射頻脈沖的頻率和質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生能量的傳遞,，低能的質(zhì)子獲得能量進(jìn)入高能的狀態(tài),，這便是核磁共振。
加入了射頻脈沖之后,，產(chǎn)生的第1個(gè)影響是能量的傳遞,，獲得能量的質(zhì)子會(huì)從低能級(jí)（磁場(chǎng)方向指向上）躍遷至高能狀態(tài)（磁場(chǎng)方向指向下），縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度隨之不斷減小,。第二個(gè)影響是由于頻率一致,，所有吸收能量的質(zhì)子會(huì)相互吸引靠攏，產(chǎn)生相同的相位,，橫向磁場(chǎng)強(qiáng)度隨之不斷增大,。
四．“成像"
那么，射頻脈沖關(guān)閉后發(fā)生了什么呢,？當(dāng)射頻脈沖消失后，這些共振的H原子會(huì)慢慢恢復(fù)到原來的方向和幅度,，這個(gè)過程稱之為“弛豫",。
弛豫分為橫向弛豫和縱向弛豫。橫向弛豫也稱T2弛豫,，即橫向磁化逐漸減少的過程,，橫向磁化從zui大值減少了63%所花費(fèi)的時(shí)間為T2；縱向弛豫也稱為T1弛豫,，即縱向磁化逐漸恢復(fù)的過程,，縱向磁化恢復(fù)到平衡狀態(tài)強(qiáng)度的63%所需的時(shí)間為T1。弛豫時(shí)間與質(zhì)子密度有關(guān),，不同組織的T1和T2值有很大的差異,。
簡(jiǎn)單來說，在恢復(fù)的過程中,，被激發(fā)的質(zhì)子釋放的能量,，即磁共振信號(hào)被計(jì)算機(jī)所接收。對(duì)于T1像,，計(jì)算機(jī)接收的是從0到63%的信號(hào),，時(shí)間越長(zhǎng)，信號(hào)越弱,。而T2像是從100%到37%的信號(hào),，所以時(shí)間越長(zhǎng),，信號(hào)越強(qiáng)。
zui終按照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為黑白灰階,，從而畫出人體圖像,。信號(hào)越強(qiáng)，圖像越亮,；信號(hào)越弱,，圖像越暗。比如,，大家可以記住水為長(zhǎng)T1長(zhǎng)T2,，脂肪為短T1短T2，如下圖所示,。T1像中的腦脊液為黑色,，而T2像中腦脊液為白色。通常,，T1觀察解剖結(jié)構(gòu)較好,，T2觀察組織病變較好。
五．Metrolab 核磁共振（MRI）磁場(chǎng)相機(jī)MFC2046
當(dāng)我們了解清楚核磁共振的原理之后,，才會(huì)發(fā)現(xiàn)要搭建一套醫(yī)院的核磁共振檢測(cè)設(shè)備是需要很高精度的檢測(cè)儀器輔助檢測(cè)的,，昊量光電全新推出的Metrolab 核磁共振（MRI）磁場(chǎng)相機(jī)MFC2046就是專門為了醫(yī)療、科研等高精度設(shè)備檢測(cè)提供了一種優(yōu)的解決方案,！
Metrolab 的 NMR（質(zhì)子核磁共振） 磁場(chǎng)相機(jī)于 25 年前推出,，加快了磁共振成像（MRI）磁體的磁場(chǎng)測(cè)繪。它們將采集時(shí)間從幾小時(shí)縮短到幾分鐘,，將定位誤差減小到幾分之一毫米,，并使人為誤差和漂移誤差變得微不足道。
Metrolab 核磁共振成像（MRI）磁場(chǎng)相機(jī)MFC2046基于脈沖 NMR 技術(shù),，是精密測(cè)試儀核磁共振三軸高斯計(jì)PT2026 的延伸,。
新一代磁場(chǎng)相機(jī)MFC2046相比上一款MFC3045可提供更多方案：
測(cè)量范圍更廣，頻率可達(dá) 1.1 GHz 或 30 T
多種探頭陣列幾何形狀可供選擇,，用于繪制 DSV 為 100 mm至 600mm的 MRI 磁體或孔徑小至 20 mm的 NMR 光譜磁體的圖譜
一個(gè)測(cè)頭陣列上蕞多可安裝 255 個(gè)測(cè)頭
更高的靈活性：一臺(tái)儀器可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)繪和單點(diǎn)測(cè)量
高效的工作流程：核磁共振成像探頭陣列可包括一個(gè)寬范圍探頭,，用于進(jìn)行磁場(chǎng)掃描
標(biāo)準(zhǔn) USB 和以太網(wǎng)接口
用戶友好型軟件：任務(wù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集
參考文獻(xiàn)：
《磁共振成像臨床應(yīng)用入門》靳二虎 蔣濤 張輝
Grover, V. P., Tognarelli, J. M., Crossey, M. M., Cox, I. J., Taylor-Robinson, S. D., & McPhail, M. J. (2015). Magnetic Resonance Imaging: Principles and Techniques: Lessons for Clinicians. Journal of clinical and experimental hepatology, 5(3), 246–255.
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商,，產(chǎn)品包括各類激光器,、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備,、光學(xué)元件等,，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊,、生物醫(yī)療,、科學(xué)研究,、國(guó)防、量子光學(xué),、生物顯微,、物聯(lián)傳感、激光制造等,；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝,，培訓(xùn)，硬件開發(fā),，軟件開發(fā),，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
9
立即詢價(jià)
您提交后，專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)