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你知道核磁共振的工作原理是什么吗
发布时间:2020-05-15   点击次数:72次
  1971年,美国伊利诺伊大学的保罗·劳特伯(Paul C.Lauterbur)发明了核磁共振成像技术。这项技术随后由彼得·曼斯菲尔德爵士开发,并于1977年首次对人体进行了核磁共振成像扫描。尽管直到20世纪80年代,第*台能够产生临床上有用的图像的MRI扫描仪才问世。这台机器是由约翰·马拉德(John Mallard)设计的,他被认为是核磁共振成像(MRI)广泛应用的推手,并被用来识别折磨一名测试患者的几种疾病,包括胸部肿瘤、一种异常的肝癌和骨癌。“关于磁共振成像的发现”为Paul Lauterbur和Peter Mansfield爵士赢得了2003年的诺贝尔生理学或医学奖。
 
  核磁共振扫描仪(MRI)是使用非常强的磁场和无线电波,这些磁场和无线电波与组织中的质子相互作用,产生一个信号,然后经过处理,形成人体图像。质子(氢原子)可以被认为是微小的条形磁铁,有北极和南极,绕轴旋转——就像行星一样。正常情况下,质子是随机排列的,但当施加强磁场时,质子磁场方向会与这个磁场方向对齐。
 
  用正确频率的无线电波脉冲激发质子,使它们产生共振,扰乱磁性排列。被激发的质子以射频信号的形式释放吸收的能量,发射物被扫描仪上的接收线圈接收。引起质子共振的无线电频率取决于磁场的强度。在核磁共振扫描仪中,梯度线圈被用来改变整个身体的磁场强度。这意味着身体的不同部位会以不同的频率共振。因此,通过按顺序应用不同的频率,你可以分别对身体的各个部分进行成像,并逐渐形成一幅图像。
 
  当无线电源关闭时,质子将恢复到原来的不受干扰的状态(与磁场对齐),并在此过程中发射无线电波,被接收线圈接收到。不同的组织会以不同的速度放松,例如脂肪和水有不同的放松时间,所以放松时间可以揭示被成像的组织类型。
 
  核磁共振(MRI)扫描仪需要非常强的磁场驱动;一般在1.5特斯拉左右,但也可以是7特斯拉。相比之下,地球的磁场只有0.00005特斯拉。磁铁是由多圈导电导线组成的,电流通过这些导线产生磁场。为了达到所需的高磁场强度,用液氦将磁体冷却到10k以下(-442 / -263oC)。这使得超导性成为可能,使得电流在线圈中流动而不产生电阻,这意味着当磁铁被过冷时,它能够传导更大的电流,因此能够产生更强的磁场。
 
  核磁共振(MRI)在医学诊断中应用广泛,与x射线和CT扫描不同,它的优点是不暴露于电离辐射中。然而,高磁场对人体的影响仍然是未知的。MRI扫描仪特别适合于神经系统的扫描,对于小肿瘤、痴呆、癫痫和中枢神经系统的其他疾病的可视化效果也非常好。扫描需要15到90分钟,这取决于区域的大小和拍摄的图像数量。这些机器噪音非常大,发出的声音和喷气式发动机发出的声音一样大。
 
  核磁共振扫描仪有非常大的潜在危险,在这些机器附近必须遵守严格的安全程序,因为已经发生过了几起死亡事故。由于所涉及的强磁场,该设备不能用于心脏起搏器可能会被破坏的患者,或金属植入物或弹片可能会在手术过程中被磁铁吸引和移动的患者。此外,铁磁性物体会被磁铁强烈吸引,并对抛射物造成严重的危险。因为这些原因,这些物体被禁止靠近核磁共振设备。

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