深入淺出帶你了解磁共振成像（MRI）基本原理
一、 當我們?nèi)メt(yī)院做核磁共振檢查時是如何給大腦照相的呢？照相的原理又是什么维贺？
人的大腦可以說是世jie上zui為精妙復雜的系統(tǒng)，從生理上來說棺弊，腦的功能是控制身體的其他器官，可以說所有的行為都因它而起擒悬，所有的感悟也都由它而生模她。對于這么復雜而又精細的系統(tǒng)，從古至今人類從未放棄探索懂牧。
研究腦zui古老的方法是神經(jīng)解剖學侈净。神經(jīng)生理學家研究腦的化學、藥理學和電性質僧凤，認知神經(jīng)科學研究大腦的運作如何執(zhí)行心理或認知功能畜侦。我們姑且將其統(tǒng)稱為腦科學，即研究腦的結構和功能的科學躯保。
腦科學研究方法除了常規(guī)的認知行為研究之外旋膳，還有利用腦功能成像設備的研究方法，zui常見的有磁共振成像技術（MRI）吻氧、腦電圖（EEG）溺忧、腦磁圖（MEG）等咏连。今天我們就來聊聊磁共振成像技術（MRI）的基本原理盯孙。
圖1. 圖片來源于網(wǎng)絡
磁共振成像技術原本稱為核磁共振成像鲁森。很多人聽到“核磁”，第1反應是這個對人體有害嗎振惰，因為名稱中不是有“核”嗎歌溉。其實，此處的”核“指”原子核“確實不假骑晶，但磁共振成像只與原子核的磁場相關痛垛，與原子核聚變、裂變等的能量放射并無關系桶蛔。因此匙头，磁共振成像其實是利用人體組織中某種原子核的核磁共振現(xiàn)象，將所得射頻信號經(jīng)過計算機處理仔雷，重構出人體某一層面的圖像的診斷技術蹂析。
二、 “核”和“磁”
我們先來說說這個“核”碟婆。人體是由原子構成的电抚，原子由電子和原子核組成，原子核包括質子和中子竖共。原子核像地球一樣可以圍繞著中軸進行自我旋轉蝙叛，并且人體中水分含量zui多，因此大腦中的H質子會自旋公给。通常情況下借帘，每個質子自旋均會產(chǎn)生一個小的磁場，但呈隨機無序排列淌铐，各方向的磁性相互抵消姻蚓，因此人體整體不表現(xiàn)磁性。
但當一個人進入核磁共振掃描機器里匣沼，這些質子就處在了掃描機所產(chǎn)生的強磁場中狰挡。這些H原子仍按自己的頻率震動，但方向為與外界磁場保持一致释涛，整體上會表現(xiàn)出磁性加叁。這就好比學校做廣播體操，同學們一開始是隨機排列的唇撬，但是一旦聽到廣播體操聲響起它匕，同學們都會自覺的排列整齊，朝同一個方向齊刷刷站好窖认。此時豫柬，質子兼顧自旋和指向磁場方向或反方向的兩種運動告希，綜合起來看就類似于小時候玩的陀螺，稱之為進動烧给。
因此燕偶，磁共振成像系統(tǒng)中很重要的一個組成部分就是磁體系統(tǒng)，它的主要作用是提供一個穩(wěn)定的础嫡、均勻的空間磁場環(huán)境指么。根據(jù)磁場強度的大小，可以把磁共振設備分為低場榴鼎、中場伯诬、高場及超高場。磁場的單位是特斯拉（Tesla）巫财，是以一位傳奇的物理學家尼古拉·特斯拉的名字命名的盗似。
磁場強度小于0.5T的磁共振設備被叫做低場磁共振
磁場強度大于0.5T小于1.0T的磁共振設備叫做中場磁共振
磁場強度大于1.0T小于2.0T的磁共振就是高場磁共振
磁場強度大于2.0T的磁共振是超高場磁共振，包括臨床和科研常用的3.0T和7.0T
三平项、“共振”
前面我們提到赫舒，在外加磁場后，體內(nèi)的質子進動而產(chǎn)生磁矢量葵礼。平衡狀態(tài)下号阿，大部分的質子方向和外加磁場方向一致（即縱向磁化），而由于相位不同鸳粉，宏觀上只有縱向磁化產(chǎn)生扔涧，而無橫向磁化產(chǎn)生。但由于和外加磁場方向一致不能被直接測量届谈，我們?nèi)绻胍@得這個信號枯夜，就需要擾亂它。
這就提到磁共振系統(tǒng)第二個重要組成部分——射頻系統(tǒng)艰山，它的主要作用是發(fā)射能夠激發(fā)成像區(qū)域的射頻脈沖湖雹。當我們加入的射頻脈沖的頻率和質子進動頻率一致時，就會發(fā)生能量的傳遞曙搬，低能的質子獲得能量進入高能的狀態(tài)摔吏，這便是核磁共振。
加入了射頻脈沖之后纵装，產(chǎn)生的第1個影響是能量的傳遞征讲，獲得能量的質子會從低能級（磁場方向指向上）躍遷至高能狀態(tài)（磁場方向指向下），縱向磁場強度隨之不斷減小橡娄。第二個影響是由于頻率一致诗箍，所有吸收能量的質子會相互吸引靠攏，產(chǎn)生相同的相位挽唉，橫向磁場強度隨之不斷增大滤祖。
四．“成像”
那么筷狼，射頻脈沖關閉后發(fā)生了什么呢？當射頻脈沖消失后匠童，這些共振的H原子會慢慢恢復到原來的方向和幅度埂材，這個過程稱之為“弛豫”。
弛豫分為橫向弛豫和縱向弛豫俏让。橫向弛豫也稱T2弛豫楞遏，即橫向磁化逐漸減少的過程茬暇，橫向磁化從zui大值減少了63%所花費的時間為T2首昔；縱向弛豫也稱為T1弛豫，即縱向磁化逐漸恢復的過程糙俗，縱向磁化恢復到平衡狀態(tài)強度的63%所需的時間為T1勒奇。弛豫時間與質子密度有關，不同組織的T1和T2值有很大的差異巧骚。
簡單來說赊颠，在恢復的過程中，被激發(fā)的質子釋放的能量劈彪，即磁共振信號被計算機所接收竣蹦。對于T1像，計算機接收的是從0到63%的信號沧奴，時間越長痘括，信號越弱。而T2像是從100%到37%的信號滔吠，所以時間越長纲菌，信號越強。
zui終按照強度轉換為黑白灰階疮绷，從而畫出人體圖像翰舌。信號越強，圖像越亮冬骚；信號越弱椅贱，圖像越暗。比如只冻，大家可以記住水為長T1長T2庇麦，脂肪為短T1短T2，如下圖所示属愤。T1像中的腦脊液為黑色女器，而T2像中腦脊液為白色。通常住诸，T1觀察解剖結構較好驾胆，T2觀察組織病變較好涣澡。
五．Metrolab 核磁共振（MRI）磁場相機MFC2046
當我們了解清楚核磁共振的原理之后，才會發(fā)現(xiàn)要搭建一套醫(yī)院的核磁共振檢測設備是需要很高精度的檢測儀器輔助檢測的丧诺，昊量光電全新推出的Metrolab 核磁共振（MRI）磁場相機MFC2046就是專門為了醫(yī)療入桂、科研等高精度設備檢測提供了一種zui優(yōu)的解決方案！
鏈接： http://www.wjjzl.com/details-2085.html
Metrolab 的 NMR（質子核磁共振） 磁場相機于 25 年前推出驳阎，加快了磁共振成像（MRI）磁體的磁場測繪抗愁。它們將采集時間從幾小時縮短到幾分鐘，將定位誤差減小到幾分之一毫米呵晚，并使人為誤差和漂移誤差變得微不足道蜘腌。
Metrolab 核磁共振成像（MRI）磁場相機MFC2046基于脈沖 NMR 技術，是精密測試儀核磁共振三軸高斯計PT2026 的延伸饵隙。
新一代磁場相機MFC2046相比上一款MFC3045可提供更多方案：
測量范圍更廣撮珠，頻率可達 1.1 GHz 或 30 T
多種探頭陣列幾何形狀可供選擇，用于繪制 DSV 為 100 mm至 600mm的 MRI 磁體或孔徑小至 20 mm的 NMR 光譜磁體的圖譜
一個測頭陣列上蕞多可安裝 255 個測頭
更高的靈活性：一臺儀器可進行多點測繪和單點測量
高效的工作流程：核磁共振成像探頭陣列可包括一個寬范圍探頭金矛，用于進行磁場掃描
標準 USB 和以太網(wǎng)接口
用戶友好型軟件：任務驅動芯急，實時數(shù)據(jù)采集
參考文獻：
《磁共振成像臨床應用入門》靳二虎 蔣濤 張輝
Grover, V. P., Tognarelli, J. M., Crossey, M. M., Cox, I. J., Taylor-Robinson, S. D., & McPhail, M. J. (2015). Magnetic Resonance Imaging: Principles and Techniques: Lessons for Clinicians. Journal of clinical and experimental hepatology, 5(3), 246–255.
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瑞士Metrolab 是全qiu市場磁力計精度領dao者，用于非常精確地測量強磁場驶俊。在過去的 35 年里娶耍，我們贏得了全qiu MRI 制造商和物理實驗室的信任。上海昊量光電作為Metrolab公司在中國大陸地區(qū)主要的代理商饼酿，為您提供專業(yè)的選型以及技術服務榕酒。對于磁場測量有興趣或者任何問題，都歡迎通過電話嗜湃、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系奈应。
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