核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。核磁共振波譜學(xué)是光譜學(xué)的一個分支，其共振頻率在射頻波段，相應(yīng)的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷。下面趕緊和家庭醫(yī)生在線小編一起來了解一下具體的情況吧。

核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，簡稱NMRI?），又稱自旋成像（spin imaging?），也稱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging?，簡稱MRI?），臺灣又稱磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，簡稱NMR?）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。

將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具。快速變化的梯度磁場的應(yīng)用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實，極大地推動了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。

物理原理

核磁共振成像是隨著計算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動的氫核（即H+）發(fā)生章動產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)計算機(jī)處理而成像的。原子核在進(jìn)動中，吸收與原子核進(jìn)動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發(fā)生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來，稱為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氫原子核，因為人體的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當(dāng)把物體放置在磁場中，用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌怪舱?，然后分析它釋放的電磁波，就可以得知?gòu)成這一物體的原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的精確立體圖像。通過一個磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個連續(xù)切片的動畫，由頭頂開始，一直到基部。

核磁共振成像是隨著電腦技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。醫(yī)生考慮到患者對“核”的恐懼心理，故常將這門技術(shù)稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動的氫核（即H+）發(fā)生章動產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)電腦處理而成像的。

原子核在進(jìn)動中，吸收與原子核進(jìn)動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發(fā)生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來，稱為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過程叫做“核磁共振”。

氫核-首選核種

氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳?xì)浠衔?，所以氫核的核磁共振靈活度高，且氫核的磁旋比大，信號強(qiáng)，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強(qiáng)度與樣品中氫核密度有關(guān)，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，則NMR信號強(qiáng)度有差異，利用這種差異作為特征量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。

當(dāng)施加一射頻脈沖信號時，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過后，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經(jīng)過進(jìn)一步的計算機(jī)處理，即可能獲得反應(yīng)組織化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運(yùn)動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。

人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術(shù)能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的基礎(chǔ)。人體內(nèi)器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會導(dǎo)致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細(xì)，大大提高了醫(yī)生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術(shù)。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應(yīng)的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內(nèi)的解剖組織及相鄰關(guān)系，對病灶能更好地進(jìn)行定位定性。對全身各系統(tǒng)疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

核磁共振儀

連續(xù)波核磁共振波譜儀 CW-NMR

如今使用的核磁共振儀有連續(xù)波（continal wave，CW）及脈沖傅里葉（PFT）變換兩種形式。連續(xù)波核磁共 振儀主要由磁鐵、射頻發(fā)射器、檢測器、放大器及記錄儀等組成（見下圖）。磁鐵用來產(chǎn)生磁 場，主要

有三種：永久磁鐵，電磁鐵[磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)24000 Gs（2.4 T）]，超導(dǎo)磁鐵[磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)190000 Gs（19 T）]。

核磁共振波譜儀的分辨率多用頻率表示（也稱“兆數(shù)”）其定義是在儀器磁場下激發(fā)氫原子所需的電磁波頻率。如一臺磁場強(qiáng)度為9.4T的超導(dǎo)核磁中，氫原子的激發(fā)頻率為400MHz，則該儀器為“400兆”的儀器。頻率高的儀器，分辨率好，靈敏度高，圖譜簡單易于分析。磁鐵上 備有掃描線圈，用它來保證磁鐵產(chǎn)生的磁場均勻，并能在一個較窄的范圍內(nèi)連續(xù)精確變化。射頻 發(fā)射器用來產(chǎn)生固定頻率的電磁輻射波檢測器和放大器用來檢測和放大共振信號。記錄儀將 共振信號繪制成共振圖譜。

CW-NMR價格低廉，溫度，易操作，但是靈敏度差。因此需要樣品量大，且只能測定如1H/19F/31P之類天然豐度很高的核，對諸如13C之類低豐度的核則無法測定。

PFT-NMR

20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了脈沖傅里葉核磁共振儀，它的出現(xiàn)使13C核磁共振的研究得以迅速開展。[1]

脈沖變換傅里葉核磁共振波譜儀（pulse Fourier transform-NMR）與連續(xù)波儀器不同，它增設(shè)了脈沖程序控制器和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，利用一個強(qiáng)而短（1~50μs）的脈沖將所有待測核同時激發(fā)，在脈沖終止時及時打開接收系統(tǒng)，采集自由感應(yīng)衰減信號（FID），待被激發(fā)的核通過弛豫過程返回平衡態(tài)時再進(jìn)行下一個脈沖的激發(fā)。得到的FID信號是時域函數(shù)，是若干頻率的信號的疊加，在計算機(jī)中經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域函數(shù)才能被人們識別。PFT-NMR在測試時常進(jìn)行多次采樣，而后將所得的總FID信號進(jìn)行傅里葉變換，以提高靈敏度和信噪比（進(jìn)行n次累加，信噪比提高n^0.5倍）。

PFT-NMR靈敏度很高，可以用于低豐度核，測試時間短（掃一次一到幾秒），還可以測定核的弛豫時間，使得利用核磁共振測定反應(yīng)動態(tài)成為現(xiàn)實。

危害

MRI是核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging ）的簡稱。核磁共振成像裝置是利用核磁共振理論， 在現(xiàn)代計算機(jī)及微電子技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的一種成像裝置。它是80 年代進(jìn)入市場的高新技術(shù)產(chǎn)品， 它具有以前所有影像設(shè)備所沒有的一切特點(diǎn)。

盡管MRI 被廣泛應(yīng)用于臨床的歷史還很短， 但已顯示了它強(qiáng)大的威力。在神經(jīng)系統(tǒng)、骨關(guān)節(jié)肌肉系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)及感官系統(tǒng)等方面均得到應(yīng)用。因此MRI 對人體健康影響的探討更顯得必要。

MRI 對人體健康的影響主要有三個方面： 主磁場、梯度磁場和射頻電磁場。

主磁場： 強(qiáng)度不變的強(qiáng)磁場， 它對人體健康的影響早就引起了人們的注意。當(dāng)人體進(jìn)入013Tesla以上的強(qiáng)磁場后， 由于與磁場磁力線相垂直的血管內(nèi)血流流動所產(chǎn)生的感生電流， 使心電圖會發(fā)生改變， 如T 波幅度增加， 出現(xiàn)小尖頭波， 但這并不引起任何生理參數(shù)的變化， 如心率、血壓改， 也不會導(dǎo)致心率不齊。如果撤除外加磁場， 這些心電圖變化就會消失。實驗證明， 動物在317Tesla 的磁場內(nèi)不會損傷遺傳因素， 在低于20Tesla 的磁場內(nèi)， 不改變生物組織的酶活動。另外， 有的廠家曾實驗過4Tesla 場強(qiáng)的成像系統(tǒng)， 高磁場強(qiáng)度的系統(tǒng)圖像雖然有提高， 但從臨床意義看， 似乎并不能發(fā)現(xiàn)更多的病灶， 所以某些發(fā)達(dá)國家都對主磁場強(qiáng)度有一個限量。