《醫(yī)用物理》磁共振成像MRI的簡單原理

深入理解核磁共振需要復(fù)雜的量子物理知識，這里進(jìn)行一個深入淺出的介紹。

在MRI（磁共振成像）中，磁場和無線電波脈沖相結(jié)合，從身體的氫原子中獲得獨(dú)特的醫(yī)學(xué)反應(yīng)。因?yàn)槿梭w主要由水組成，這意味著體內(nèi)的大量原子是氫原子。氫原子的核磁性對MRI的主磁場以及它發(fā)出的無線電波做出反應(yīng) 。

在每個氫原子的原子核中，都有一個帶正電的質(zhì)子圍繞一個軸旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生自己的微小磁場，使質(zhì)子擁有自己的北極和南極。

在正常情況下，這些氫質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)軸取向很隨機(jī)。有電流的地方就會存在著磁場。因此，單個氫質(zhì)子類似于一個通電線圈，可以看成是一個小磁體。正常情況下，氫質(zhì)子的自旋是雜亂無章的，處于無序排列，其宏觀磁矩為零。

MRI掃描儀本質(zhì)上是一塊巨大的超導(dǎo)磁鐵，激活磁場，氫質(zhì)子的軸會與更強(qiáng)大的磁場重新對齊。其中大約一半面向磁場方向，大約另一半面向相反方向。在低能級（質(zhì)子的南極面向磁場的北）中排列的原子多一些。那些少數(shù)“剩余”質(zhì)子是MRI 掃描儀將使用的質(zhì)子。

每個被檢查者都有一個射頻線圈，靠近被掃描的身體部位。該線圈是一種無線電收發(fā)器，可以通過射頻(RF)波與氫原子進(jìn)行通信。這些波的頻率與常見FM電臺的頻率接近。技術(shù)人員使用該線圈向被檢查的身體部位發(fā)送射頻脈沖。脈沖經(jīng)過精確定時以實(shí)現(xiàn)氫質(zhì)子的共振。

質(zhì)子吸收脈沖能量，導(dǎo)致它們在軸上翻轉(zhuǎn)——仍然與磁場一致。當(dāng)射頻脈沖停止時，質(zhì)子釋放吸收的能量，返回到它們之前的排列，并在此過程中將信號發(fā)射回線圈。信號變成電流，掃描儀將其數(shù)字化。一個區(qū)域中的水含量越低，向射頻線圈發(fā)射信號的氫質(zhì)子就越少。不同的信號強(qiáng)度會轉(zhuǎn)化為不同的灰色陰影，放射科醫(yī)生將其識別為不同類型的骨骼和組織。

副作用

MRI掃描不同于CT掃描和X射線，因?yàn)樗皇褂脻撛谟泻Φ碾婋x輻射?；颊咴贛RI掃描中出現(xiàn)副作用的情況極為罕見。