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你知道核磁共振的工作原理是什么嗎
更新時間：2020-05-15 點擊次數(shù)：3240次
1971年，美國伊利諾伊大學(xué)的保羅·勞特伯(Paul C.Lauterbur)發(fā)明了核磁共振成像技術(shù)。這項技術(shù)隨后由彼得·曼斯菲爾德爵士開發(fā)，并于1977年*對人體進行了核磁共振成像掃描。盡管直到20世紀(jì)80年代，第*臺能夠產(chǎn)生臨床上有用的圖像的MRI掃描儀才問世。這臺機器是由約翰·馬拉德(John Mallard)設(shè)計的，他被認(rèn)為是核磁共振成像(MRI)廣泛應(yīng)用的推手，并被用來識別折磨一名測試患者的幾種疾病，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。
核磁共振掃描儀(MRI)是使用非常強的磁場和無線電波，這些磁場和無線電波與組織中的質(zhì)子相互作用，產(chǎn)生一個信號，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)子是隨機排列的，但當(dāng)施加強磁場時，質(zhì)子磁場方向會與這個磁場方向?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的強度。在核磁共振掃描儀中，梯度線圈被用來改變整個身體的磁場強度。這意味著身體的不同部位會以不同的頻率共振。因此，通過按順序應(yīng)用不同的頻率，你可以分別對身體的各個部分進行成像，并逐漸形成一幅圖像。
當(dāng)無線電源關(guān)閉時，質(zhì)子將恢復(fù)到原來的不受干擾的狀態(tài)(與磁場對齊)，并在此過程中發(fā)射無線電波，被接收線圈接收到。不同的組織會以不同的速度放松，例如脂肪和水有不同的放松時間，所以放松時間可以揭示被成像的組織類型。
核磁共振(MRI)掃描儀需要非常強的磁場驅(qū)動；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。為了達到所需的高磁場強度，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而不產(chǎn)生電阻，這意味著當(dāng)磁鐵被過冷時，它能夠傳導(dǎo)更大的電流，因此能夠產(chǎn)生更強的磁場。
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)點是不暴露于電離輻射中。然而，高磁場對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。這些機器噪音非常大，發(fā)出的聲音和噴氣式發(fā)動機發(fā)出的聲音一樣大。
核磁共振掃描儀有非常大的潛在危險，在這些機器附近必須遵守嚴(yán)格的安全程序，因為已經(jīng)發(fā)生過了幾起死亡事故。由于所涉及的強磁場，該設(shè)備不能用于心臟起搏器可能會被破壞的患者，或金屬植入物或彈片可能會在手術(shù)過程中被磁鐵吸引和移動的患者。此外，鐵磁性物體會被磁鐵強烈吸引，并對拋射物造成嚴(yán)重的危險。因為這些原因，這些物體被禁止靠近核磁共振設(shè)備。
