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你知道核磁共振的工作原理是什么嗎
更新時(shí)間：2020-05-15 點(diǎn)擊次數(shù)：3619次
1971年，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的保羅·勞特伯(Paul C.Lauterbur)發(fā)明了核磁共振成像技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)隨后由彼得·曼斯菲爾德爵士開發(fā)，并于1977年*對(duì)人體進(jìn)行了核磁共振成像掃描。盡管直到20世紀(jì)80年代，第*臺(tái)能夠產(chǎn)生臨床上有用的圖像的MRI掃描儀才問世。這臺(tái)機(jī)器是由約翰·馬拉德(John Mallard)設(shè)計(jì)的，他被認(rèn)為是核磁共振成像(MRI)廣泛應(yīng)用的推手，并被用來識(shí)別折磨一名測(cè)試患者的幾種疾病，包括胸部腫瘤、一種異常的肝癌和骨癌。“關(guān)于磁共振成像的發(fā)現(xiàn)”為Paul Lauterbur和Peter Mansfield爵士贏得了2003年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
核磁共振掃描儀(MRI)是使用非常強(qiáng)的磁場(chǎng)和無線電波，這些磁場(chǎng)和無線電波與組織中的質(zhì)子相互作用，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，然后經(jīng)過處理，形成人體圖像。質(zhì)子(氫原子)可以被認(rèn)為是微小的條形磁鐵，有北極和南極，繞軸旋轉(zhuǎn)——就像行星一樣。正常情況下，質(zhì)子是隨機(jī)排列的，但當(dāng)施加強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子磁場(chǎng)方向會(huì)與這個(gè)磁場(chǎng)方向?qū)R。
用正確頻率的無線電波脈沖激發(fā)質(zhì)子，使它們產(chǎn)生共振，擾亂磁性排列。被激發(fā)的質(zhì)子以射頻信號(hào)的形式釋放吸收的能量，發(fā)射物被掃描儀上的接收線圈接收。引起質(zhì)子共振的無線電頻率取決于磁場(chǎng)的強(qiáng)度。在核磁共振掃描儀中，梯度線圈被用來改變整個(gè)身體的磁場(chǎng)強(qiáng)度。這意味著身體的不同部位會(huì)以不同的頻率共振。因此，通過按順序應(yīng)用不同的頻率，你可以分別對(duì)身體的各個(gè)部分進(jìn)行成像，并逐漸形成一幅圖像。
當(dāng)無線電源關(guān)閉時(shí)，質(zhì)子將恢復(fù)到原來的不受干擾的狀態(tài)(與磁場(chǎng)對(duì)齊)，并在此過程中發(fā)射無線電波，被接收線圈接收到。不同的組織會(huì)以不同的速度放松，例如脂肪和水有不同的放松時(shí)間，所以放松時(shí)間可以揭示被成像的組織類型。
核磁共振(MRI)掃描儀需要非常強(qiáng)的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)；一般在1.5特斯拉左右，但也可以是7特斯拉。相比之下，地球的磁場(chǎng)只有0.00005特斯拉。磁鐵是由多圈導(dǎo)電導(dǎo)線組成的，電流通過這些導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)。為了達(dá)到所需的高磁場(chǎng)強(qiáng)度，用液氦將磁體冷卻到10k以下(-442 / -263oC)。這使得超導(dǎo)性成為可能，使得電流在線圈中流動(dòng)而不產(chǎn)生電阻，這意味著當(dāng)磁鐵被過冷時(shí)，它能夠傳導(dǎo)更大的電流，因此能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)。
核磁共振(MRI)在醫(yī)學(xué)診斷中應(yīng)用廣泛，與x射線和CT掃描不同，它的優(yōu)點(diǎn)是不暴露于電離輻射中。然而，高磁場(chǎng)對(duì)人體的影響仍然是未知的。MRI掃描儀特別適合于神經(jīng)系統(tǒng)的掃描，對(duì)于小腫瘤、癡呆、癲癇和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他疾病的可視化效果也非常好。掃描需要15到90分鐘，這取決于區(qū)域的大小和拍攝的圖像數(shù)量。這些機(jī)器噪音非常大，發(fā)出的聲音和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲音一樣大。
核磁共振掃描儀有非常大的潛在危險(xiǎn)，在這些機(jī)器附近必須遵守嚴(yán)格的安全程序，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)生過了幾起死亡事故。由于所涉及的強(qiáng)磁場(chǎng)，該設(shè)備不能用于心臟起搏器可能會(huì)被破壞的患者，或金屬植入物或彈片可能會(huì)在手術(shù)過程中被磁鐵吸引和移動(dòng)的患者。此外，鐵磁性物體會(huì)被磁鐵強(qiáng)烈吸引，并對(duì)拋射物造成嚴(yán)重的危險(xiǎn)。因?yàn)檫@些原因，這些物體被禁止靠近核磁共振設(shè)備。
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