核磁共振成像 - 核成像技術(shù)
核磁共振成像是利用原子核在強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)發(fā)生共振產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)圖像重建的一種成像技術(shù)，是一種核物理現(xiàn)象。它是利用射頻脈沖對(duì)置于磁場(chǎng)中含有自旋不為零的原子核進(jìn)行激勵(lì)，射頻脈沖停止后，原子核進(jìn)行弛豫，在其弛豫過(guò)程中用感應(yīng)線圈采集信號(hào)，按一定的數(shù)學(xué)方法重建形成數(shù)學(xué)圖像。磁共振胰膽管造影已成為技師和臨床醫(yī)師評(píng)估胰膽管系統(tǒng)的重要影像學(xué)手段。MRCP在膽管梗阻性疾病臨床診斷中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，且能夠避免內(nèi)鏡逆行胰膽管造影檢查引起的并發(fā)癥，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
核磁共振成像的成像技術(shù)不同于其他成像技術(shù)，它提供的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的其他許多成像技術(shù)。因此，對(duì)疾病的診斷具有很大的明顯優(yōu)越性?？梢灾苯幼鞒鰴M斷面、矢狀面、冠狀面和各種斜面的體層圖像，不會(huì)產(chǎn)生CT檢測(cè)中的偽影；血管造影不需注射造影劑；無(wú)電離輻射，對(duì)機(jī)體沒(méi)有不良影響。
簡(jiǎn)介
核磁共振成像又稱自旋成像（英語(yǔ)：spin?imaging），也稱磁共振成像（Magnetic?Resonance?Imaging，簡(jiǎn)稱MRI），是利用核磁共振（nuclear?magnetic?resonance，簡(jiǎn)稱NMR）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。
將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具?？焖僮兓奶荻却艌?chǎng)的應(yīng)用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。
從核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到MRI技術(shù)成熟這幾十年期間，有關(guān)核磁共振的研究領(lǐng)域曾在三個(gè)領(lǐng)域（物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了6次諾貝爾獎(jiǎng)，足以說(shuō)明此領(lǐng)域及其衍生技術(shù)的重要性。
歷史發(fā)展
磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，國(guó)際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)使人體組織成像，在成像過(guò)程中，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對(duì)比度的清晰圖像。它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優(yōu)于X線CT。雖然X-CT解決了人體影像重疊問(wèn)題，但由于提供的圖像仍是組織對(duì)X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息。當(dāng)病變組織與周圍正常組織的吸收系數(shù)相同時(shí)，就無(wú)法提供有價(jià)值的信息。只有當(dāng)病變發(fā)展到改變了器官形態(tài)、位置和自身增大到給人以異常感覺(jué)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類型特點(diǎn)即獲得無(wú)重疊的質(zhì)子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測(cè)出原子核弛豫時(shí)間T1和T2，能將人體組織中有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息反映出來(lái)。這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)重建的圖像是成分圖像（化學(xué)結(jié)構(gòu)像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)影像顯示表征出來(lái)。這就便于區(qū)分腦中的灰質(zhì)與白質(zhì)，對(duì)組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性，其軟組織的對(duì)比度也更為精確。
早在1946年，美國(guó)哈佛大學(xué)的Edward Purcell和斯坦福大學(xué)的Felix Block領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的核磁共振現(xiàn)象。他們二人于1952年被授予諾貝爾物理獎(jiǎng)。核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以后，很快就形成一門新的邊緣學(xué)科，核磁共振波譜學(xué)。它可以使人們?cè)诓黄茐臉悠返那闆r下，通過(guò)核磁共振譜線的區(qū)別來(lái)確定各種分子結(jié)構(gòu)。這就為臨床醫(yī)學(xué)提供了有利條件。1967年，JasperJackson第一次從活的動(dòng)物身上測(cè)得信號(hào)，使NMR方法有可能用于人體測(cè)量。1971年，美國(guó)紐約州立大學(xué)的R.Damadian教授利用核磁共振譜儀對(duì)鼠的正常組織與癌變組織樣品的核磁共振特性進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，正常組織與癌變組織中水質(zhì)子的T1值有明顯的不同。在X-CT發(fā)明的同年，1972年，美國(guó)紐約州立大學(xué)石溪分校的PaulC.Lauterbur第一個(gè)作了以水為樣本的二維圖像，顯示了核磁共振CT的可能性，即自旋密度成像法。這些實(shí)驗(yàn)都使用限定的非均勻磁場(chǎng)，典型辦法是使磁場(chǎng)強(qiáng)度沿空間坐標(biāo)軸作線性變化，以識(shí)別從不同空間位置發(fā)出的核磁共振信號(hào)。1978年，核磁共振的圖像質(zhì)量已達(dá)到X線CT的初期水平，并在醫(yī)院中進(jìn)行人體試驗(yàn)。并最后定名為磁共振成像 - MRI。
成像原理
原子核自旋，有角動(dòng)量。由于核帶電荷，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩。當(dāng)原子核置于靜磁場(chǎng)中，本來(lái)是隨機(jī)取向的雙極磁體受磁場(chǎng)力的作用，與磁場(chǎng)作同一取向。以質(zhì)子即氫的主要同位素為例，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對(duì)應(yīng)于低能和高能狀態(tài)。精確分析證明，自旋并不完全與磁場(chǎng)趨向一致，而是傾斜一個(gè)角度θ。這樣，雙極磁體開(kāi)始環(huán)繞磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)的頻率取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度。也與原子核類型有關(guān)。它們之間的關(guān)系滿足拉莫爾關(guān)系：ω0=γB0，即進(jìn)動(dòng)角頻率ω0是磁場(chǎng)強(qiáng)度B0與磁旋比γ的積。γ是每種核素的一個(gè)基本物理常數(shù)。氫的主要同位素，質(zhì)子，在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測(cè)，因此最適合從它得到核磁共振圖像。
從宏觀上看，作進(jìn)動(dòng)的磁矩集合中，相位是隨機(jī)的。它們的合成取向就形成宏觀磁化，以磁矩M表示。就是這個(gè)宏觀磁矩在接收線圈中產(chǎn)生核磁共振信號(hào)。在大量氫核中，約有一半略多一點(diǎn)處于低等狀態(tài)?？梢宰C明，處于兩種基本能量狀態(tài)核子之間存在動(dòng)態(tài)平衡，平衡狀態(tài)由磁場(chǎng)和溫度決定。當(dāng)從較低能量狀態(tài)向較高能量狀態(tài)躍遷的核子數(shù)等于從較高能量狀態(tài)到較低能量狀態(tài)的核子數(shù)時(shí)，就達(dá)到“熱平衡”。如果向磁矩施加符合拉莫爾頻率的射頻能量，而這個(gè)能量等于較高和較低兩種基本能量狀態(tài)間磁場(chǎng)能量的差值，就能使磁矩從能量較低的“平行”狀態(tài)跳到能量較高“反向平行”狀態(tài)，就發(fā)生共振。
由于向磁矩施加拉莫頻率的能量能使磁矩發(fā)生共振，那么使用一個(gè)振幅為B1，而且與作進(jìn)動(dòng)的自旋同步（共振）的射頻場(chǎng)，當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1的作用方向與主磁場(chǎng)B0垂直，可使磁化向量M偏離靜止位置作螺旋運(yùn)動(dòng)，或稱章動(dòng)，即經(jīng)射頻場(chǎng)的力迫使宏觀磁化向量環(huán)繞它作進(jìn)動(dòng)。如果各持續(xù)時(shí)間能使宏觀磁化向量旋轉(zhuǎn)90o角，他就落在與靜磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)?？僧a(chǎn)生橫向磁化向量Mxy。如果在這橫向平面內(nèi)放置一個(gè)接收線圈，該線圈就能切割磁力線產(chǎn)生感生電壓。當(dāng)射頻磁場(chǎng)B1撤除后，宏觀磁化向量經(jīng)受靜磁場(chǎng)作用，就環(huán)繞它進(jìn)動(dòng)，稱為“自由進(jìn)動(dòng)”。因進(jìn)動(dòng)的頻率是拉莫爾頻率，所感生的電壓也具有相同頻率。由于橫向磁化向量是不恒定，它以特征時(shí)間常數(shù)衰減至零為此，它感生的電壓幅度也隨時(shí)間衰減，表現(xiàn)為阻尼振蕩，這種信號(hào)就稱為自由感應(yīng)衰減信號(hào) - FID，F(xiàn)reeInductionDecay。信號(hào)的初始幅度與橫向磁化成正比，而橫向磁化與特定體元的組織中受激勵(lì)的核子數(shù)目成正比，于是，在磁共振圖像中可辨別氫原子密度的差異。
因?yàn)槔獱栴l率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例，如果磁場(chǎng)沿X軸成梯度改變，得到的共振頻率也顯然與體元在X軸的位置有關(guān)。而要得到同時(shí)投影在二個(gè)坐標(biāo)軸X-Y上的信號(hào)，可以先加上梯度磁場(chǎng)GX，收集和變換得到的信號(hào)，再用磁場(chǎng)GY代替GX，重復(fù)這一過(guò)程。在實(shí)際情況下，信號(hào)是從大量空間位置點(diǎn)收集的，信號(hào)由許多頻率復(fù)合組成。利用數(shù)學(xué)分析方法，如傅里葉變換，就不但能求出各個(gè)共振頻率，即相應(yīng)的空間位置，還能求出相應(yīng)的信號(hào)振幅，而信號(hào)振幅與特定空間位置的自旋密度成比例。所有核磁共振成像方法都以這原理為基礎(chǔ)。
弛豫過(guò)程
用梯度磁場(chǎng)對(duì)共振信號(hào)作空間編碼（定位）的辦法得到的圖像，實(shí)質(zhì)上是人體組織內(nèi)質(zhì)子的密度圖。磁共振象素值反映的橫向磁化不但與質(zhì)子數(shù)量有關(guān)，而且與它們的運(yùn)動(dòng)特性，即所謂“弛豫時(shí)間”有關(guān)。
在自由進(jìn)動(dòng)階段，磁化向量經(jīng)過(guò)一個(gè)稱為“弛豫”的過(guò)程，回到它的原始靜止位置。弛豫過(guò)程的特性由時(shí)間常數(shù)T1和T2描述。為了作簡(jiǎn)單的熱力學(xué)模擬，提出“自旋溫度”的概念。認(rèn)為經(jīng)射頻磁場(chǎng)激勵(lì)后的自旋是“熱”的，核子的環(huán)境便稱“晶格”，可把它的理解成一個(gè)熱容量很大的容器，通過(guò)“熱”接觸吸收核子多余的能量。自旋與晶格的絕“熱”十分有效，“熱”傳遞慢，弛豫時(shí)間就長(zhǎng)。純水中，室溫下，質(zhì)子的自旋晶格馳豫時(shí)間約3秒，在生物組織中，它在幾百毫秒自約2秒之間。自旋晶格弛豫時(shí)間T1是縱向磁化向量MZ復(fù)位的過(guò)程，因此丁也叫縱向弛豫時(shí)間。復(fù)位過(guò)程遵守指數(shù)規(guī)律，90o度脈沖之后，經(jīng)過(guò)T1秒，復(fù)位到它靜止值的63%。
經(jīng)過(guò)射頻磁場(chǎng)激勵(lì)之后，除縱向磁化分量要恢復(fù)，橫向磁化分量MXY也要衰減，使信號(hào)逐漸消失。如果磁場(chǎng)是理想均勻的，即全部核子完全經(jīng)受同一磁場(chǎng)強(qiáng)度，這橫向磁化分量以常數(shù)T2衰減，它叫橫向或自旋-自旋弛豫時(shí)間。由于實(shí)際上的磁場(chǎng)的不均勻，F(xiàn)ID（自由衰減信號(hào)）衰減過(guò)程的有效時(shí)間常數(shù)T2*要比T2短。
由于FID（自由衰減信號(hào)）信號(hào)不表示縱向磁化向量，也不能正確表示橫向磁化分量衰減的實(shí)際時(shí)間常數(shù)，所以，實(shí)際測(cè)量是都是利用給予一定的脈沖序列（180度和90度射頻激勵(lì)脈沖組成一定的脈沖序列）來(lái)進(jìn)行間接測(cè)量，以獲得T1加權(quán)的和T2加權(quán)的圖像。
選擇不同的脈沖序列和不同的成像時(shí)間，磁共振設(shè)備可形成質(zhì)子密度圖像、加權(quán)的圖像和加權(quán)的圖像。找出正常組織與有病組織間弛豫時(shí)間差異的特點(diǎn)是很重要。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
主要有三大基本構(gòu)件組成，即磁體部分、磁共振波譜儀部分、數(shù)據(jù)處理和圖像重建部分。
磁體部分
磁體主要有主磁體（產(chǎn)生強(qiáng)大的靜磁場(chǎng)）、補(bǔ)償線圈（校正線圈）、射頻線圈和梯度線圈組成。
主磁體用以提供強(qiáng)大的靜磁場(chǎng)，而且要求較大的空間范圍（能容納病人），保持高度均勻的磁場(chǎng)強(qiáng)度。衡量磁體的性能有四條標(biāo)準(zhǔn)：磁場(chǎng)強(qiáng)度、時(shí)間穩(wěn)定性、均勻性、孔道尺寸。增加靜磁場(chǎng)強(qiáng)度可使檢測(cè)靈敏度提高，即掃描時(shí)間縮短和空間分辨率提高。但也會(huì)使射頻場(chǎng)的穿透深度減少。磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.35T時(shí)，可以得到很好的空間分辨率，當(dāng)前臨床上所用的較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.5T。
主磁體分三類：普通電磁體、永磁體和超導(dǎo)磁體。普通電磁體是利用較強(qiáng)的直流電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。維持一個(gè)主磁體磁場(chǎng)的耗電約為100kW。一般需要通電數(shù)小時(shí)后，磁場(chǎng)才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。線圈中流過(guò)大電流將產(chǎn)生大量熱，要通過(guò)熱交換器以冷卻水散熱。永磁材料經(jīng)外部激勵(lì)電源一次充磁后，去掉激勵(lì)電源仍長(zhǎng)期保持及磁性，磁場(chǎng)強(qiáng)度很易保持穩(wěn)定。因此，磁體維護(hù)簡(jiǎn)便，維持費(fèi)用最低。其缺點(diǎn)是重量較大，因而很難達(dá)到1T場(chǎng)強(qiáng)。當(dāng)前場(chǎng)強(qiáng)限制在0.5T以下。超導(dǎo)磁體當(dāng)前是用得比較多的。在超導(dǎo)狀態(tài)下，電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)沒(méi)有電阻損耗，從而不會(huì)使導(dǎo)體升溫。同樣直徑的導(dǎo)線在超導(dǎo)狀態(tài)下可以通過(guò)更大電流而不損壞。用超導(dǎo)材料制成的線圈通以強(qiáng)大電流可產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，而且在外加電流切斷后，超導(dǎo)線圈中的電流仍保持不變，因而超導(dǎo)磁場(chǎng)極為穩(wěn)定。為了維持超導(dǎo)狀態(tài)，必須將超導(dǎo)線圈放在杜瓦罐中浸入液氦，液氦的溫度為4.7K。為減少液氦的蒸發(fā)消耗，在其外面的圓筒中還要設(shè)液氮 - 77.4K緩沖層。在使用過(guò)程中要適時(shí)補(bǔ)充液氦及液氮。近年來(lái)由于真空保溫技術(shù)的進(jìn)步，可省掉液氮的二級(jí)冷卻，單純使用液氦保持超導(dǎo)條件。
補(bǔ)償線圈的作用是補(bǔ)償主磁場(chǎng)線圈，使其產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)逼近理想均勻磁場(chǎng)。由于精度要求高而且校準(zhǔn)工作極其繁瑣，一般是以計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行，需要多次測(cè)量、多次計(jì)算和修正才能達(dá)到要求。一般是采取各種形狀的線圈并根據(jù)具體情況，通以不同電流，以彌補(bǔ)基礎(chǔ)場(chǎng)的不均勻處。
射頻線圈是用于向人體輻射出指定頻率和一定功率的射頻電磁波，用以激勵(lì)器原子核的共振的。這種線圈應(yīng)和主磁場(chǎng)相互垂直，并且盡可能在人體形成較均勻地射頻場(chǎng)，并使它盡量接近人體以使發(fā)射和接收過(guò)程具有較高的效率。有的射頻線圈包括發(fā)射線圈和接受線圈二部分，也有的收、發(fā)兼用。此外，還有頭部接收線圈、肢體線圈，頸線圈、脊椎線圈、眼窩線圈、胸線圈等多種專用的表面線圈，以提高轉(zhuǎn)換效率和圖像質(zhì)量。
梯度線圈需要特定的梯度電源。它與專用的梯度線圈嚴(yán)格匹配，電源穩(wěn)定度要求萬(wàn)分之一。梯度電源和補(bǔ)償電源一般都采用水冷卻。另外，主磁場(chǎng)的逸散磁場(chǎng)對(duì)周圍影響很大，主要影響對(duì)象是各種磁盤、圖像顯示器、影像增強(qiáng)器和戴起搏器的病人等。外界磁性物體對(duì)主磁體均勻度也有影響。
磁共振波譜儀部分
主要包括射頻發(fā)射部分和一套磁共振信號(hào)的接收系統(tǒng)。發(fā)射部分相當(dāng)于一部無(wú)線電發(fā)射機(jī)，它是波形和頻譜精密可調(diào)的單邊帶發(fā)射裝置，其峰值發(fā)射功率有數(shù)百瓦至十五千瓦可調(diào)。接收系統(tǒng)用來(lái)接收人體反映出來(lái)的自由感應(yīng)衰減信號(hào)。由于這種信號(hào)極微弱，故要求接收系統(tǒng)的總增益很高，噪聲必須很低。一般波譜儀都采用超外差式接收系統(tǒng)，其主要增益可取之中頻放大器。由于中頻放大器工作在與發(fā)射系統(tǒng)不同的頻段上，可避免發(fā)射直接干擾。在預(yù)放大器與中放器之間設(shè)有一個(gè)接收門，實(shí)際上也就是一個(gè)射頻開(kāi)關(guān)，它主要是在發(fā)射系統(tǒng)工作瞬間關(guān)閉，防止強(qiáng)大的射頻發(fā)射信號(hào)進(jìn)入接收系統(tǒng)。經(jīng)中頻放大后的FID（自由衰減信號(hào)）信號(hào)一般幅值都超過(guò)0.5伏，可進(jìn)行檢波。檢波后，信號(hào)還要進(jìn)行放大和濾波。
數(shù)據(jù)處理和圖像重建部分
磁共振信號(hào)首先通過(guò)變換器變?yōu)閿?shù)字量，并存入暫存器。圖像處理機(jī)按所需方法處理原始數(shù)據(jù)，獲得磁共振的不同參數(shù)圖像，并存入圖像存儲(chǔ)器。這種圖像可根據(jù)需要進(jìn)行一系列的后置處理。后置處理內(nèi)容分為兩大類：其一是通用的圖像處理，其二是磁共振專用的圖像處理，如計(jì)算T1值、T2值、質(zhì)子密度的。至少應(yīng)采用三十二位陣列處理機(jī)。經(jīng)重建后的圖像依次送入高分辨率的顯示裝置，也可存入磁盤和通過(guò)多幅照相機(jī)制成硬拷貝。
控制臺(tái)一般是由主診斷控制臺(tái)和輔助診斷控制臺(tái)，兩個(gè)臺(tái)可提高病人流通量。顯示器也有兩個(gè)，一個(gè)是字符顯示器，菜單式操作軟件也在此顯示。另一個(gè)是高分辨率大屏幕圖像顯示器。
整個(gè)系統(tǒng)由主計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)工作時(shí)，主計(jì)算機(jī)同時(shí)控制個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)工作。
技術(shù)應(yīng)用
MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
檢查目的
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偵測(cè)及診斷心臟疾病、腦血管意外及血管疾病
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胸腔及腹腔的器官疾病的偵測(cè)與診斷
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診斷及評(píng)價(jià)、追蹤腫瘤的情況及功能上的障礙
MRI被廣泛運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)相關(guān)傷害的診斷上，對(duì)近骨骼和骨骼周圍的軟組織，包括韌帶與肌肉，可呈現(xiàn)清晰影像，因此在脊椎及關(guān)節(jié)問(wèn)題上，是極具敏感的檢查。
因MRI沒(méi)有輻射暴露的危險(xiǎn)，因此經(jīng)常被使用在生殖系統(tǒng)、乳房、骨盆及膀胱病的偵測(cè)及診斷上。
原理概述
氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳?xì)浠衔铮詺浜说暮舜殴舱耢`活度高、信號(hào)強(qiáng)，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號(hào)強(qiáng)度與樣品中氫核密度有關(guān)，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，則NMR信號(hào)強(qiáng)度有差異，利用這種差異作為特征量，把各種組織分開(kāi)，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時(shí)間T1、T2三個(gè)參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。
當(dāng)施加一射頻脈沖信號(hào)時(shí)，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過(guò)后，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來(lái)。原子核振動(dòng)的微小差別可以被精確地檢測(cè)到，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)處理，即可能獲得反應(yīng)組織化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運(yùn)動(dòng)的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來(lái)。
人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術(shù)能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的基礎(chǔ)。人體內(nèi)器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過(guò)程會(huì)導(dǎo)致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來(lái)。
MRI所獲得的圖像非常清晰精細(xì)，大大提高了醫(yī)生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術(shù)。由于MRI不使用對(duì)人體有害的X射線和易引起過(guò)敏反應(yīng)的造影劑，因此對(duì)人體沒(méi)有損害。MRI可對(duì)人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內(nèi)的解剖組織及相鄰關(guān)系，對(duì)病灶能更好地進(jìn)行定位定性。對(duì)全身各系統(tǒng)疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價(jià)值。
磁共振成像的優(yōu)點(diǎn)
與1901年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)層析成像（computerizedtomography，CT）相比，磁共振成像的最大優(yōu)點(diǎn)是它是當(dāng)前少有的對(duì)人體沒(méi)有任何傷害的安全、快速、準(zhǔn)確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬(wàn)病例利用核磁共振成像技術(shù)進(jìn)行檢查。具體說(shuō)來(lái)有以下幾點(diǎn)：
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對(duì)軟組織有很好的分辨力。對(duì)膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關(guān)節(jié)、肌肉等部位的檢查比CT優(yōu)勝；
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各種參數(shù)都可以用來(lái)成像，多個(gè)成像參數(shù)能提供豐富的診斷信息，這使得醫(yī)療診斷和對(duì)人體內(nèi)代謝和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值變大，而肝癌的T1值更大，作T1加權(quán)圖像，可區(qū)別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；
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通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術(shù)所不能接近或難以接近部位的圖像。對(duì)于椎間盤和脊髓，可作矢狀面、冠狀面、橫斷面成像，可以看到神經(jīng)根、脊髓和神經(jīng)節(jié)等。不像CT只能獲取與人體長(zhǎng)軸垂直的橫斷面；
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對(duì)人體沒(méi)有電離輻射損傷；
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原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像，例如氫（H）、碳（C）、氮（N和N）、磷（P）等。
MRI的缺點(diǎn)及可能存在的危害
雖然MRI對(duì)患者沒(méi)有致命性的損傷，但還是給患者帶來(lái)了一些不適感。在MRI診斷前應(yīng)當(dāng)采取必要的措施，把這種負(fù)面影響降到最低限度。其缺點(diǎn)主要有：
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和CT一樣，MRI也是解剖性影像診斷，很多病變單憑核磁共振檢查仍難以確診，不像內(nèi)窺鏡可同時(shí)獲得影像和病理兩方面的診斷；
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對(duì)肺部的檢查不優(yōu)于X射線或CT檢查，對(duì)肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優(yōu)越，但費(fèi)用要高昂得多；
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對(duì)胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查；
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掃描時(shí)間長(zhǎng)，空間分辨力不夠理想；
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由于強(qiáng)磁場(chǎng)的原因，MRI對(duì)諸如體內(nèi)有磁金屬或起搏器的特殊病人不能適用。
MRI系統(tǒng)可能對(duì)人體造成傷害的因素主要包括以下方面：
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強(qiáng)靜磁場(chǎng)：在有鐵磁性物質(zhì)存在的情況下，不論是埋植在患者體內(nèi)還是在磁場(chǎng)范圍內(nèi)，都可能是危險(xiǎn)因素；
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隨時(shí)間變化的梯度場(chǎng)：可在受試者體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生電場(chǎng)而興奮神經(jīng)或肌肉。外周神經(jīng)興奮是梯度場(chǎng)安全的上限指標(biāo)。在足夠強(qiáng)度下，可以產(chǎn)生外周神經(jīng)興奮（如刺痛或叩擊感），甚至引起心臟興奮或心室振顫；
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射頻場(chǎng)（RF）的致熱效應(yīng)：在MRI聚焦或測(cè)量過(guò)程中所用到的大角度射頻場(chǎng)發(fā)射，其電磁能量在患者組織內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能，使組織溫度升高。RF的致熱效應(yīng)需要進(jìn)一步探討，臨床掃描儀對(duì)于射頻能量有所謂“特定吸收率”（specificabsorptionrate，SAR）的限制；
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噪聲：MRI運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種噪聲，可能使某些患者的聽(tīng)力受到損傷；
MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用沒(méi)有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域那么廣泛，主要是因?yàn)榧夹g(shù)上的難題及成像材料上的困難，當(dāng)前主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：
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在高分子化學(xué)領(lǐng)域，如碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的研究、固態(tài)反應(yīng)的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴(kuò)散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；
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在金屬陶瓷中，通過(guò)對(duì)多孔結(jié)構(gòu)的研究來(lái)檢測(cè)陶瓷制品中存在的沙眼；
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在火箭燃料中，用于探測(cè)固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進(jìn)劑的分布情況；
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在石油化學(xué)方面，主要側(cè)重于研究流體在巖石中的分布狀態(tài)和流通性以及對(duì)油藏描述與強(qiáng)化采油機(jī)理的研究。
磁共振成像的其他進(jìn)展
核磁共振分析技術(shù)是通過(guò)核磁共振譜線特征參數(shù)（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測(cè)定來(lái)分析物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。它可以不破壞被測(cè)樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是一種完全無(wú)損的檢測(cè)方法。同時(shí)，它具有非常高的分辨本領(lǐng)和精確度，而且可以用于測(cè)量的核也比較多，所有這些都優(yōu)于其它測(cè)量方法。因此，核磁共振技術(shù)在物理、化學(xué)、醫(yī)療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。
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磁共振顯微術(shù)（MR microscopy，MRM/μMRI）是MRI技術(shù)中稍微晚一些發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，MRM最高空間分辨率是4μm，已經(jīng)可以接近一般光學(xué)顯微鏡像的水平。MRM已經(jīng)非常普遍地用作疾病和藥物的動(dòng)物模型研究。
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活體磁共振能譜（invivo MR spectroscopy，MRS）能夠測(cè)定動(dòng)物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認(rèn)和分析其中的化學(xué)成分。
未來(lái)展望
人腦是如何思維的，一直是個(gè)謎。而且是科學(xué)家們關(guān)注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助于我們?cè)诨铙w和整體水平上研究人的思維。其中，關(guān)于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個(gè)很好的樣本。正常人能見(jiàn)到藍(lán)天碧水，然后在大腦里構(gòu)成圖像，形成意境，而從未見(jiàn)過(guò)世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能“看”到呢？專家通過(guò)功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發(fā)現(xiàn)盲童也會(huì)像正常人一樣，在大腦的視皮質(zhì)部有很好的激活區(qū)。由此可以初步得出結(jié)論，盲童通過(guò)認(rèn)知教育，手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。