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科普动画|如何向别人解释MRI是怎么成像的?

2018-12-11 07:56 阅读: 874 评论: 0 编辑: ygzx1
[导读]核磁共振技术最原始的用途是在核物理的研究范畴中,用以确定原子核的核磁矩,后来逐渐被应用于物质结构、生物科学和医学等方面。在医学中最广泛也最受关注的便是医用核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imagi ...
核磁共振技术最原始的用途是在核物理的研究范畴中,用以确定原子核的核磁矩,后来逐渐被应用于物质结构、生物科学和医学等方面。在医学中最广泛也最受关注的便是医用核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging,NMRI)技术。它是核磁共振基本方法、图像重建理论和现代计算机技术相结合的珍品。
MRI的缘起

核磁共振成像技术的命名,历史上比较混乱。为了突出这一检查技术不产生电离辐射的优点,同时与使用放射性元素的核医学相区别,放射学家和设备制造商便把“核磁共振成像术”简称为“磁共振成像(MRI)”。

MRI的原理

磁共振成像的原理比较复杂,与15位诺贝尔获奖者的研究成果相关。很多人工作几年后依然会头痛不知如何向别人解释磁共振成像的基本原理。其实,磁共振成像就如同玩一场名为“水分子捉迷藏”的游戏。磁共振通过一层一层地扫描每一个断面的水分子进行成像。快戳开这个视频看看吧~

(一)正常情况下
我们都知道,人体主要由含有氢原子的水分子组成。氢原子核中的质子总是处于运动状态中。它围绕着自身的轴不停地自旋。由于质子表面带正电荷,这些正电荷也在自旋运动。运动着的电荷形成电流。由电磁学的基本原理我们可以知道,有电流的地方就会存在着磁场。因此,单个氢质子类似于一个通电线圈,可以看成是一个小磁体。正常情况下,氢质子的自旋是杂乱无章的,处于无序排列着,其宏观磁矩为零。

(二)处于静磁场中

当人体置身于MRI中,事情就发生了变化。氢质子一方面以自身磁矩方向为轴飞速转动,另一方面还以外磁场方向为轴进行飞速转动(进动),即拉莫尔运动。
(三)外加射频激励

沿着与外磁场方向垂直的平面防线对人体施加一个射频脉冲。刚才置身于静磁场中人体产生的宏观磁化矢量就会发生翻转,一射频场为轴垂直于主磁场方向偏转。偏转角度取决于射频施加的时间和射频的带宽。

(四)射频消失后

射频激励消失后,氢质子群会放出激励状态下所吸收的能量,而恢复到原始状态。这种氢质子系受外界能量使得能级排列发生变化并且进动相位被激励成一致的现象就是磁共振现象。
看完这个视频,你是不是对MRI是如何成像的不再一头雾水了呢?下次别人问起,你可以给他讲讲这个“水分子捉迷藏”的游戏哦~

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