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我先說(shuō)幾句,CT成像是在X射線(xiàn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù),使平面重疊的X像可以清晰一個(gè)平面一個(gè)平面的掃描.磁共振是原子核在強(qiáng)磁場(chǎng)中共振所得到的信號(hào),然后經(jīng)過(guò)圖象重建得到的,它可以在人體的各個(gè)平面成像.說(shuō)白了,它的成像和掃描部位質(zhì)子的多少有關(guān).他們的區(qū)別主要是原理,設(shè)備,其成像特點(diǎn),檢查技術(shù),圖象的分析與診斷,及他們?cè)谂R床的應(yīng)用.
CT的基本原理一、CT成像過(guò)程
X線(xiàn)成像是利用人體對(duì)X線(xiàn)的選擇性吸收原理,當(dāng)X線(xiàn)透過(guò)人體后在熒光屏上或膠片上形成組織和器官的圖像,CT的成像也與之相仿。
CT掃描的過(guò)程是由高度準(zhǔn)直的X線(xiàn)束環(huán)繞人體某一檢查部位作360度的橫斷面掃描的過(guò)程。檢查床平移時(shí),X線(xiàn)從不同方向照射病人,穿過(guò)人體的X線(xiàn)束因有部分光子被人體吸收而發(fā)生衰減,未被吸收的光子穿透人體再經(jīng)后準(zhǔn)直由探測(cè)器接收。探測(cè)器接受了穿過(guò)人體以后的強(qiáng)弱不同的X線(xiàn),轉(zhuǎn)換為自信號(hào)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(data acquisition system,DAS)進(jìn)行采集。大量接收到模擬信號(hào)信息通過(guò)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理運(yùn)算。經(jīng)過(guò)初步處理的成為采集的原始數(shù)據(jù)(raw data),原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)卷曲、濾過(guò)處理,其后稱(chēng)為濾過(guò)后的原始數(shù)據(jù)(6lteredrawdata)。由數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器通過(guò)不同的灰階在顯示屏上顯像從而獲得該部位橫斷面的解剖結(jié)構(gòu)圖象,即CT橫斷面圖象。
因此,CT檢查得到的是反應(yīng)人體組織結(jié)構(gòu)分布的數(shù)字影象,從根本上克服了常規(guī)X線(xiàn)檢查圖像前后重疊的缺陷,使醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)檢查有了質(zhì)的飛躍。
二、CT成像的基本原理
通常,探測(cè)器所接受到的射線(xiàn)信號(hào)的強(qiáng)弱,取決于該部位的人體截面內(nèi)組織的密度。密度高的組織,例如骨骼吸收X線(xiàn)較多,探測(cè)器接收到的信號(hào)較弱;密度較低的組織,例如脂肪、空腔臟器等吸收X線(xiàn)較少,探測(cè)器獲得的信號(hào)較強(qiáng)。這種不同組織對(duì)X線(xiàn)吸收值不同的性質(zhì)可用組織的吸收系數(shù)μ來(lái)表示,所以探測(cè)器所接收到的信號(hào)強(qiáng)弱所反映的是人體組織不同的μ值。而CT正是利用X線(xiàn)穿透人體后的衰減特性作為其診斷疾病的依據(jù)。
X線(xiàn)穿透人體后的衰減遵守指數(shù)衰減規(guī)律I=I0e-μd。
式中:I為通過(guò)人體吸收后衰減的X線(xiàn)強(qiáng)度;I0為入射X線(xiàn)強(qiáng)度;μ為接收X線(xiàn)照射組織的線(xiàn)性吸收系數(shù);d為受檢部位人體組織的厚度。
通過(guò)電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算列出人體組織受檢層面的吸收系數(shù),并將之分布在合成圖象的柵狀陣列即矩陣的方格(陣元)內(nèi)。矩陣上每個(gè)陣元相當(dāng)于重建圖象上的一個(gè)圖象點(diǎn),稱(chēng)為像素(pixel)。CT的成像過(guò)程就是求出每個(gè)像素的衰減系數(shù)的過(guò)程。如果像素越小、探測(cè)器數(shù)目越多,計(jì)算機(jī)所測(cè)出的衰減系數(shù)就越多、越精確,重建出的圖象也就越清晰。目前,CT機(jī)的矩陣多為256×256,512×512,其乘積即為每個(gè)矩陣所包含的像素?cái)?shù)
核磁共振成像
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人腦縱切面的核磁共振成像核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging,簡(jiǎn)稱(chēng)NMRI),又稱(chēng)自旋成像(spin imaging),也稱(chēng)磁共振成像、磁振造影(Magnetic Resonance Imaging,簡(jiǎn)稱(chēng)MRI),是利用核磁共振(nuclear magnetic resonnance,簡(jiǎn)稱(chēng)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(lèi),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、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。
目錄 [隱藏]
1物理原理
1.1原理概述
1.2數(shù)學(xué)運(yùn)算
2系統(tǒng)組成
2.1 NMR實(shí)驗(yàn)裝置
2.2 MRI系統(tǒng)的組成
2.2.1磁鐵系統(tǒng)
2.2.2射頻系統(tǒng)
2.2.3計(jì)算機(jī)圖像重建系統(tǒng)
2.3 MRI的基本方法
3技術(shù)應(yīng)用
3.1 MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
3.1.1原理概述
3.1.2磁共振成像的優(yōu)點(diǎn)
3.1.3 MRI的缺點(diǎn)及可能存在的危害
3.2 MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
3.3磁共振成像的其他進(jìn)展
4諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)叩呢暙I(xiàn)
5未來(lái)展望
6相關(guān)條目
6.1磁化準(zhǔn)備
6.2取像方法
6.3醫(yī)學(xué)生理性應(yīng)用
7參考文獻(xiàn)
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物理原理
通過(guò)一個(gè)磁共振成像掃描人類(lèi)大腦獲得的一個(gè)連續(xù)切片的動(dòng)畫(huà),由頭頂開(kāi)始,一直到基部。[編輯]
原理概述
核磁共振成像是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。醫(yī)生考慮到患者對(duì)“核”的恐懼心理,故常將這門(mén)技術(shù)稱(chēng)為磁共振成像。它是利用磁場(chǎng)與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫核(即H+)發(fā)生章動(dòng)產(chǎn)生射頻信號(hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而成像的。
原子核在進(jìn)動(dòng)中,吸收與原子核進(jìn)動(dòng)頻率相同的射頻脈沖,即外加交變磁場(chǎng)的頻率等于拉莫頻率,原子核就發(fā)生共振吸收,去掉射頻脈沖之后,原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來(lái),稱(chēng)為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過(guò)程叫做“核磁共振”。
核磁共振成像的“核”指的是氫原子核,因?yàn)槿梭w的約70%是由水組成的,MRI即依賴(lài)水中氫原子。當(dāng)把物體放置在磁場(chǎng)中,用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌?,使之共振,然后分析它釋放的電磁波,就可以得知?gòu)成這一物體的原子核的位置和種類(lèi),據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的精確立體圖像。
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數(shù)學(xué)運(yùn)算
原子核帶正電并有自旋運(yùn)動(dòng),其自旋運(yùn)動(dòng)必將產(chǎn)生磁矩,稱(chēng)為核磁矩。研究表明,核磁矩μ與原子核的自旋角動(dòng)量S成正比,即
式中γ為比例系數(shù),稱(chēng)為原子核的旋磁比。在外磁場(chǎng)中,原子核自旋角動(dòng)量的空間取向是量子化的,它在外磁場(chǎng)方向上的投影值可表示為
m為核自旋量子數(shù)。依據(jù)核磁矩與自旋角動(dòng)量的關(guān)系,核磁矩在外磁場(chǎng)中的取向也是量子化的,它在磁場(chǎng)方向上的投影值為
對(duì)于不同的核,m分別取整數(shù)或半整數(shù)。在外磁場(chǎng)中,具有磁矩的原子核具有相應(yīng)的能量,其數(shù)值可表示為
式中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度??梢?jiàn),原子核在外磁場(chǎng)中的能量也是量子化的。由于磁矩和磁場(chǎng)的相互作用,自旋能量分裂成一系列分立的能級(jí),相鄰的兩個(gè)能級(jí)之差ΔE=γhB。用頻率適當(dāng)?shù)碾姶泡椛湔丈湓雍?,如果電磁輻射光子能量hν恰好為兩相鄰核能級(jí)之差ΔE,則原子核就會(huì)吸收這個(gè)光子,發(fā)生核磁共振的頻率條件是:
式中ν為頻率,ω為角頻率。對(duì)于確定的核,旋磁比γ可被精確地測(cè)定??梢?jiàn),通過(guò)測(cè)定核磁共振時(shí)輻射場(chǎng)的頻率ν,就能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度;反之,若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度,即可確定核的共振頻率。
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系統(tǒng)組成
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NMR實(shí)驗(yàn)裝置
采用調(diào)節(jié)頻率的方法來(lái)達(dá)到核磁共振。由線(xiàn)圈向樣品發(fā)射電磁波,調(diào)制振蕩器的作用是使射頻電磁波的頻率在樣品共振頻率附近連續(xù)變化。當(dāng)頻率正好與核磁共振頻率吻合時(shí),射頻振蕩器的輸出就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)吸收峰,這可以在示波器上顯示出來(lái),同時(shí)由頻率計(jì)即刻讀出這時(shí)的共振頻率值。核磁共振譜儀是專(zhuān)門(mén)用于觀(guān)測(cè)核磁共振的儀器,主要由磁鐵、探頭和譜儀三大部分組成。磁鐵的功用是產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng);探頭置于磁極之間,用于探測(cè)核磁共振信號(hào);譜儀是將共振信號(hào)放大處理并顯示和記錄下來(lái)。
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MRI系統(tǒng)的組成
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磁鐵系統(tǒng)
靜磁場(chǎng):當(dāng)前臨床所用超導(dǎo)磁鐵,磁場(chǎng)強(qiáng)度有0.5到4.0T,常見(jiàn)的為1.5T和3.0T,另有勻磁線(xiàn)圈(shim coil)協(xié)助達(dá)到高均勻度。
梯度場(chǎng):用來(lái)產(chǎn)生并控制磁場(chǎng)中的梯度,以實(shí)現(xiàn)NMR信號(hào)的空間編碼。這個(gè)系統(tǒng)有三組線(xiàn)圈,產(chǎn)生x、y、z三個(gè)方向的梯度場(chǎng),線(xiàn)圈組的磁場(chǎng)疊加起來(lái),可得到任意方向的梯度場(chǎng)。
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射頻系統(tǒng)
射頻(RF)發(fā)生器:產(chǎn)生短而強(qiáng)的射頻場(chǎng),以脈沖方式加到樣品上,使樣品中的氫核產(chǎn)生NMR現(xiàn)象。
射頻(RF)接收器:接收NMR信號(hào),放大后進(jìn)入圖像處理系統(tǒng)。
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計(jì)算機(jī)圖像重建系統(tǒng)
由射頻接收器送來(lái)的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器,把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)信號(hào),根據(jù)與觀(guān)察層面各體素的對(duì)應(yīng)關(guān)系,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理,得出層面圖像數(shù)據(jù),再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器,加到圖像顯示器上,按NMR的大小,用不同的灰度等級(jí)顯示出欲觀(guān)察層面的圖像。
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MRI的基本方法
選片梯度場(chǎng)Gz
相編碼和頻率編碼
圖像重建
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技術(shù)應(yīng)用
3D MRI[編輯]
MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
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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?,所以氫核的核磁共振靈活度高、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(xiàn)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(guān)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。
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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(xiàn)或1979年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)層析成像(computerized tomography, CT)相比,磁共振成像的最大優(yōu)點(diǎn)是它是目前少有的對(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):
對(duì)人體沒(méi)有游離輻射損傷;
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;
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(pán)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。能獲得腦和脊髓的立體圖像,不像CT(只能獲取與人體長(zhǎng)軸垂直的剖面圖)那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位;
能診斷心臟病變,CT因掃描速度慢而難以勝任;
對(duì)軟組織有極好的分辨力。對(duì)膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關(guān)節(jié)、肌肉等部位的檢查優(yōu)于CT;
原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像,例如氫(1H)、碳(13C)、氮(14N和15N)、磷(31P)等。
人類(lèi)腹部冠狀切面磁共振影像[編輯]
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:
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;
對(duì)肺部的檢查不優(yōu)于X射線(xiàn)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;
對(duì)胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查;
掃描時(shí)間長(zhǎng),空間分辨力不夠理想;
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卻不能適用。
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:
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;
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;
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,臨床掃瞄儀對(duì)于射頻能量有所謂“特定吸收率”(specific absorption rate, SAR)的限制;
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;
造影劑的毒副作用:目前使用的造影劑主要為含釓的化合物,副作用發(fā)生率在2%-4%。
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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,目前主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面:
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;
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)陶瓷制品中存在的砂眼;
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;
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。
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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(xiàn)特征參數(shù)(如譜線(xiàn)寬度、譜線(xiàn)輪廓形狀、譜線(xiàn)面積、譜線(xiàn)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。
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。
活體磁共振能譜(in vivo 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。
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諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)叩呢暙I(xiàn)
2003年10月6日,瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院宣布,2003年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)化學(xué)家保羅·勞特布爾(Paul C. Lauterbur)和英國(guó)物理學(xué)家彼得·曼斯菲爾德(Peter Mansfield),以表彰他們?cè)卺t(yī)學(xué)診斷和研究領(lǐng)域內(nèi)所使用的核磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域的突破性成就。
勞特布爾的貢獻(xiàn)是,在主磁場(chǎng)內(nèi)附加一個(gè)不均勻的磁場(chǎng),把梯度引入磁場(chǎng)中,從而創(chuàng)造了一種可視的用其他技術(shù)手段卻看不到的物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維結(jié)構(gòu)圖像。他描述了怎樣把梯度磁體添加到主磁體中,然后能看到沉浸在重水中的裝有普通水的試管的交叉截面。除此之外沒(méi)有其他圖像技術(shù)可以在普通水和重水之間區(qū)分圖像。通過(guò)引進(jìn)梯度磁場(chǎng),可以逐點(diǎn)改變核磁共振電磁波頻率,通過(guò)對(duì)發(fā)射出的電磁波的分析,可以確定其信號(hào)來(lái)源。
曼斯菲爾德進(jìn)一步發(fā)展了有關(guān)在穩(wěn)定磁場(chǎng)中使用附加的梯度磁場(chǎng)理論,推動(dòng)了其實(shí)際應(yīng)用。他發(fā)現(xiàn)磁共振信號(hào)的數(shù)學(xué)分析方法,為該方法從理論走向應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這使得10年后磁共振成像成為臨床診斷的一種現(xiàn)實(shí)可行的方法。他利用磁場(chǎng)中的梯度更為精確地顯示共振中的差異。他證明,如何有效而迅速地分析探測(cè)到的信號(hào),并且把它們轉(zhuǎn)化成圖像。曼斯菲爾德還提出了極快速的梯度變化可以獲得瞬間即逝的圖像,即平面回波掃描成像(echo-planar imaging, EPI)技術(shù),成為20世紀(jì)90年代開(kāi)始蓬勃興起的功能磁共振成像(functional MRI, fMRI)研究的主要手段。
雷蒙德·達(dá)馬蒂安的“用于癌組織檢測(cè)的設(shè)備和方法”值得一提的是,2003年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者們?cè)诔瑢?dǎo)體和超流體理論上做出的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn),為獲得2003年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的兩位科學(xué)家開(kāi)發(fā)核磁共振掃描儀提供了理論基礎(chǔ),為核磁共振成像技術(shù)鋪平了道路。由于他們的理論工作,核磁共振成像技術(shù)才取得了突破,使人體內(nèi)部器官高清晰度的圖像成為可能。
此外,在2003年10月10日的《紐約時(shí)報(bào)》和《華盛頓郵報(bào)》上,同時(shí)出現(xiàn)了佛納(Fonar)公司的一則整版廣告:“雷蒙德·達(dá)馬蒂安(Raymond Damadian),應(yīng)當(dāng)與彼得·曼斯菲爾德和保羅·勞特布爾分享2003年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。沒(méi)有他,就沒(méi)有核磁共振成像技術(shù)?!敝肛?zé)諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)“篡改歷史”而引起廣泛爭(zhēng)議。事實(shí)上,對(duì)MRI的發(fā)明權(quán)歸屬問(wèn)題已爭(zhēng)論了許多年,而且爭(zhēng)得頗為激烈。而在學(xué)界看來(lái),達(dá)馬蒂安更多是一個(gè)生意人,而不是科學(xué)家。
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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(zhuān)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。
快速掃描技術(shù)的研究與應(yīng)用,將使經(jīng)典MRI成像方法掃描病人的時(shí)間由幾分鐘、十幾分鐘縮短至幾毫秒,使因器官運(yùn)動(dòng)對(duì)圖像造成的影響忽略不計(jì);MRI血流成像,利用流空效應(yīng)使MRI圖像上把血管的形態(tài)鮮明地呈現(xiàn)出來(lái),使測(cè)量血管中血液的流向和流速成為可能;MRI波譜分析可利用高磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)人體局部組織的波譜分析技術(shù),從而增加幫助診斷的信息;腦功能成像,利用高磁場(chǎng)共振成像研究腦的功能及其發(fā)生機(jī)制是腦科學(xué)中最重要的課題。有理由相信,MRI將發(fā)展成為思維閱讀器。
20世紀(jì)中葉至今,信息技術(shù)和生命科學(xué)是發(fā)展最活躍的兩個(gè)領(lǐng)域,專(zhuān)家相信,作為這兩者結(jié)合物的MRI技術(shù),繼續(xù)向微觀(guān)和功能檢查上發(fā)展,對(duì)揭示生命的奧秘將發(fā)揮更大的作用。
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相關(guān)條目
核磁共振
射頻
射頻線(xiàn)圈
梯度磁場(chǎng)
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磁化準(zhǔn)備
反轉(zhuǎn)回復(fù)(inversion recovery)
飽和回覆(saturation recovery)
驅(qū)動(dòng)平衡(driven equilibrium)
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取像方法
自旋回波(spin echo)
梯度回波(gradient echo)
平行成像(parallel imaging)
面回波成像(echo-planar imaging, EPI)
定常態(tài)自由進(jìn)動(dòng)成像(steady-state free precession imaging, SSFP)
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醫(yī)學(xué)生理性應(yīng)用
磁振血管攝影(MR angiography)
磁振膽胰攝影(MR cholangiopancreatogram, MRCP)
擴(kuò)散權(quán)重影像(diffusion-weighted image)
擴(kuò)散張量影像(diffusion tensor image)
灌流權(quán)重影像(perfusion-weighted image)
功能性磁共振成像(functional MRI, fMRI)
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參考文獻(xiàn)
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參考資料:"
X光機(jī)和探測(cè)器的組合。X光束發(fā)射器可以對(duì)人體任何檢測(cè)部位從不同角度、不同斷層,全方位地發(fā)射X光束,探測(cè)器功能是接收穿透人體組織的X射線(xiàn)剩余值,由這兩者共同組合成一臺(tái)CT機(jī),一臺(tái)CT機(jī),通常要設(shè)置成百上千個(gè)探測(cè)器,以便收集從不同角度射來(lái)的X光束,提供更豐富的檢測(cè)信息。CT,也就是電子計(jì)算機(jī)斷層攝影。
ct設(shè)備設(shè)計(jì)要求如下:
1、設(shè)備布局:機(jī)房?jī)?nèi)兩根柱子致使設(shè)備不滿(mǎn)足廠(chǎng)家規(guī)定擺放空間;
2、電源要求:醫(yī)院為該設(shè)備和64排CT設(shè)備提供兩套供電回路,據(jù)獨(dú)立變壓器分別為50米和90米。三相四線(xiàn)制或三相五線(xiàn)制,50米回路單根銅線(xiàn)經(jīng)120平方毫米,90米回路單根銅線(xiàn)經(jīng)185平方毫米。地線(xiàn)阻值不大于2歐姆;
3、環(huán)境要求:溫度18-26攝氏度,濕度30-60%。根據(jù)設(shè)備產(chǎn)熱量建議設(shè)備間空調(diào)制冷量不小于5匹;
4、地面承重:每平方米承重不小于1500公斤。
關(guān)于ct設(shè)備區(qū)分的內(nèi)容到此結(jié)束,希望對(duì)大家有所幫助。