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时间:2019-06-17
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1、磁共振成像方兴未艾的影像诊断术关键词:核磁共振成像磁矩共振吸收病变诊断摘要:磁共振成像术,是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象所得射频信号,经电子计算机处理,重建出人体某一层面的图像,并据此作出诊断.这一技术于20世纪80年代初用于临床,它是一种非常有前途的非创伤性影像诊断手段.MagneticResonanceImagingDevelopingdiagnosistechniqueKeywords:nuclearmagneticresonanceimaging,magneticmoment,resonanceabsorption,pathologic
2、alchangesdiagnosisAbstract:Thesignalfromthenuclearmagneticresonanceofatomsinhumanbodycanbehandledandre-establishcomeoutsomecoatfacialimageswithcomputer,Thisisthemagneticresonanceimagingtodiseasesaremadeandhavenoanyharmtobody.Thetechnologybegantobeusedinclinicinthe80'softhe20thcen
3、turyandisthoughttohaveasplendidfuture.核磁共振成像(Nuclearmagneticresonanceimaging,NMRI)术,从理论提出到临床应用经历了漫长的历史.早在1915年质子—电子核模型时期,艾伦(Allen)就曾预言:若核内带电成分处于某种转动状态,它们将具有磁矩.1924年,在德国汉堡大学任教的泡利(Pauli)为了解释原子光谱的某些结构,提出原子核具有角动量(即自旋)的假说.1933年,斯特恩(Stern)、依斯特曼(Estermann)、弗里施(O.Frisch)首先用分子束方法由实验测得氢核(质
4、子)的磁矩(μ).1946年布洛赫(Bloch)和珀塞尔(Purcell)分别发现,在静磁场中某些原子核可吸收一定频率的射频电磁波能量,并产生共振,这一现象称为核磁共振(Nuclearmagneticresonance,简称NMR).为此两人获得了1952年诺贝尔物理学奖.此后,核磁共振波谱学一直广泛应用于物理、化学、生物学、地质学,成为研究物质结构、化学分析的有力工具.1967年,杰克逊(Jackson)首次在活体中得到核磁共振信号.1971年,美国纽约州立大学达马地安(Damadian)观察到肿瘤组织弛豫时间延长.提出NMR可能成为诊断肿瘤的工具.6
5、0年代末电子计算机断层成像技术(CT)发明后,立即有人研究NMR成像.1972年,达马地安的同事劳特伯(Lauterber)用梯度磁场法得到一个水模型的质子NMR二维图像,这成为世界上第一个NMR图像.1976年,英国诺丁汉大学的欣肖(Hinshaw)首先实现了人体手部成像,并于1980年推出世界上首台NMR成像商品机.此后,相继得到植物、动物和人体的图像,技术日趋成熟;1983年美国放射协会建议,为了与放射性核素检查相区别,使用“磁共振成像(Magneticresonanceimaging,简称MRI)”命名这项技术.1983年8月,我国广州医学院医学
6、教授谢楠柱,利用赴美国参加AAPM第25届年会之机,参观了宾州大学医院的MRI装置,成为最早介绍这一技术的学者之一;[1]1985年,由我国第一军医大学南方医院从美国引进了第一台磁共振成像机;1989年国内开始生产MRI机并投入临床应用,图像质量及扫描速度都达到了较好的水平.1核磁共振的基本原理我们知道原子核是由质子、中子组成的,它们也像原子中兰姆(Lamb)发现的电子一样处于分裂的能级上;实验指出,电子、质子和中子除了轨道运动外还量子化地自旋运动,可用自旋量子数I来描写.每个粒子都具有大小一定的自旋角动量LI,LI=,其中为自旋角动量磁量子数,是角动量
7、单位.电子、质子和中子的自旋量子数都为I=1/25.原子核中质子或中子的自旋磁矩互相叠加,表现为原子核的自旋总磁矩,也称净自旋,其大小为:M=g,其中g为朗德(Landé)因子.自然界中大约有105种同位素的核,其自旋为整数或半整数,具有不为零的角动量和磁矩,从而可观察到MR信号.人体组织中这类原子核有1H、13C、23Na、31P等,其中1H的含量最多,MR灵敏度最高,信号最强,目前用来成像的主要是1H.氢原子核中只含一个质子,下面即以氢核(质子)为例解释MR现象.[2]在通常情况下,由于热运动,氢核指向任意方向,磁矩互相抵消,宏观磁矩M=0.如果将氢
8、核置于外加恒定磁场B0中将按一定方向排列而显示磁矩,情况与将磁棒置于磁场中相似,
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