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MRI成像原理

概念

MRI:英文全称为磁共振成像:Magnetic Resonance Imaging

原理

核磁共振是一种物理现象,广泛应用于物理、化学生物等领域,直到1973年才用于医学临床检测。为了避免与核医学中的放射成像混淆,称为磁共振成像(MR)。

MR采用生物磁自旋成像技术原子核自旋运动在外加磁场中,经过射频脉冲激产生信号后,用探测器检测并输入计算机,计算机处理转换后在屏幕上显示图像。

成像原理 描述1:

核磁共振成像原理:原子核具有正电,元素多原子核,如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常,原子核自旋轴的排列是不规则的,但放置在其中外加磁场中间,核旋转空间取向从无序向有序过渡。这样,自旋核也以自旋轴和外部磁场向量方向的夹角绕外部磁场向量旋转,称为拉莫尔旋转,就像旋转陀螺在地球重力下球重力下旋转一样。自旋系统的磁化矢量从零逐渐增加。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部影响,如一定频率的射频刺激原子核即可引起共振效应。这样,自旋核就必须在射频方向上旋转,这种叠加的旋转状态被称为章动。射频脉冲停止后,自旋系统激化的原子核无法维持这种状态,将恢复到磁场的原始排列状态,释放微弱的能量,成为射电信号,检出这些许多信号,使其能够区分空间,从而在运动中获得原子核分布图像。原子核从激化状态回复到平衡排列状态的过程称为放松过程。它所需的时间称为放松时间。有两种放松时间T1和T2,T1.自旋-点阵或纵向驰豫时间,T二是自旋-自旋或横向放松时间。

总结成像原理:

  1. 元素原子核自旋运动,不规则;
  2. 加上磁场,核自旋从无序变为有序,拉莫尔旋进;系统达到平衡;
  3. 一定频率的射频刺激原子核,共振效应,旋转射频方向,张动;
  4. 射频脉冲停止,原子核恢复到磁场的原始排列状态,释放微弱的能量,射击电信号,检测这些信号,区分空间,并在运动中获得原子核分布图像。

成像原理 描述2:

“共振成像(MRI)又称核磁共振成像技术。CT后医学影像学的又一重大进步。自20世纪80年代应用以来,它发展迅速。其基本原理是将人体置于特殊磁场中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。在停止射频氢原子核脉冲后射电信号按特定频率发射,并将释放吸收的能量出来,被体外的接受器收录,通过电子计算机处理获得图像称为核磁共振成像。

梯度磁场

位于基梯度磁场磁体腔内的几组线圈通过电流产生,主磁场可以附加,主磁场强度增加或减弱,使沿梯度方向的自旋质子具有不同的磁场强度,因而有不同类型的共振频率。

主磁场的产生依赖磁体,可以有永磁,常导,超导;目前高场强的都是超导。超导其实就是一个大磁铁,一旦电流导入,就无需再提供电流,电流在超低温下几乎不会损耗,强大的电流产生强磁场,平时主要是补充液氦。

梯度磁场是在主磁场上附加的梯度磁场,可以单梯度,可以双梯度,可以在X,Y,Z轴上设立。双梯度就是梯度转换更快。梯度磁场的用处主要在空间定位,包括相位编码及频率编码,可以通过梯度场明确空间上的任意位置。

而RF射频主要是发射信号及采集信号,通过回波信号来了解组织的特性,主要是T1,T2,质子,及流动信号。

综合上述,大磁场就是静态磁场,它的用处是磁化组织,让其有序;梯度场是人为添加,用于空间定位。

通电线圈可以产生磁场,在主磁场上再附加小的磁场,让其形成某个梯度排列的磁场,此时质子的进动频率改变,在Z轴上可以分层,在XY轴上进行平面空间定位。

MRI系统可能对人体造成伤害的因素:

  1. 强静磁场:在有铁磁性物质存在的情况下,不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内,都可能是危险因素;
  2. 随时间变化的梯度场:可在受试者体内诱导产生电场而兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下,可以产生外周神经兴奋(如刺痛或叩击感),甚至引起心脏兴奋或心室振颤;
  3. 射频场(RF)的致热效应:在MRI聚焦或测量过程中所用到的大角度射频场发射,其电磁能量在患者组织内转化成热能,使组织温度升高。RF的致热效应需要进一步探讨,临床扫瞄仪对于射频能量有所谓“特定吸收率”(specific absorption rate, SAR)的限制;
  4. 噪声:MRI运行过程中产生的各种噪声,可能使某些患者的听力受到损伤。“

标签: mr1继电器

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