当前位置: 检测仪 >> 检测仪介绍 >> 做好蒙圈准备简述磁共振检查原理
各位宝爸、宝妈、宝宝们好,我是小儿外科医生贾晋荣:
就在昨天,丫头做英语作业时忽然问了一句:“way的复数是ways还是waies?”。
虾米??说书人当时就整懵了,弱弱地回了一句“ways……吧?”转头赶紧上网疯狂搜索:原来名词以“辅音字母+y”结尾的“去掉y,加ies”,而以“元音字母+y”结尾的“直接加s”。
给整不会了哦……瞬间JIAO得自己又充实了好多。
嗯嗯,元气满满的说书人今天要说些啥呢?
元气满满之前已经给大家说过X线、超声、CT等常见检查方式,其实还有一种检查没讲呢,那就是“核磁”,咱们这次就来讲讲它吧。
核磁检查核磁又叫MRI,跟CT一样,临床医生们有时也会直接用“MRI”这三个字母来称呼它。MRI其实是MagneticResonanceImaging的三个首字母,翻译过来就是“磁共振成像”。
MRI有人问了,怎么是“磁共振”?不是成天在说“核磁”“核磁”的吗?
其实,“核磁”的“核”跟辐射什么的没半毛钱关系,人家指的是原子核的“核”。原来的名称其实就是“核磁共振”(NuclearMagneticResonance,NMR),但是因为有个“核”字儿,怕大家产生“核辐射”等不好的联想,所以就把“核”给去除了,改为MRI(磁共振成像)。不过大家叫顺口了,还是叫“核磁”(习惯的力量还是很强大滴)。
此“核”非彼“核”有时从“核磁片子”上乍一看跟CT片子颇有点相似之处,但其实CT与MRI的成像原理是完全不同的:CT的成像原理本质上还是依靠X线照射,通过电脑将多次扫描的结果计算后合成图像;MRI(核磁)则是通过检测人体内氢原子核释放出的电磁波进行计算分析,进而合成图像。
核磁片子那么,咱们就来说说核磁检查的工作原理吧。
磁共振医学检查原理的简单版本是:通过在人体外加磁场,利用磁共振原理探测人体各部位组织中氢原子分布情况,再通过计算生成图像。
照着念这个解释比较“干瘪”,各位如果想详细了解一番的话就接着往下看,这次说的内容比较“硬核”,下面高能预警啊——临床医生强行讲解涉及量子物理学的核磁共振原理……emmm,如果您真的感觉今天比较闲就看下去吧。
前方高能!要说明白核磁检查,就不得不提一下什么是“磁共振”。
磁共振磁共振又称“自旋磁共振”现象,属于原子核等微观粒子的一种内秉属性。是指磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收一定频率的射频辐射的物理过程。
这句定义说书人跟屏幕前的您一样根部不懂,照本宣科罢了,您姑且一看。
这个现象就跟咱们日常生活中看到的声波共振类似——当两个振动频率相同的音叉,当一个音叉振动时,能够引起另一个振动发声。
都是“共振”这么一想是不是就“感性”了许多?
利用这个磁共振性质,就可以搜集到人体内部各组织的信息了。
具体怎么检查?咱们还得稍微详细一点哈。
人体中能发生磁共振现象的原子核多种多样,而在核磁检查时所针对的只有一种原子核,那就是氢原子核(H,也就是质子)。
氢原子为啥选氢原子?
首先,氢原子在人体中含量非常高,人体一半以上的成份为水,而所有的水中都含有氢。除了水以外,蛋白质、脂肪、糖类(碳水化合物,摆明旗号就含“水”呢)、酶类、激素……也有氢原子,尤其是脂肪组织,哪里都有它的影子(说书人身上的每一块肥肉都散发出怨念),所以检查氢原子的就能反映出人体各部位的情况。
人体各部位含水量其次,氢原子中只含一个质子,属于“磁性原子核”能够产生磁共振现象(原子核中质子数、中子数均为偶数的话,磁矩为零,就不能产生磁共振现象了——这种原子核称为“非磁性核”)。
除了氢之外,氧(原子量为17)、氟(原子量为19)、钠(原子量为23)、磷(原子量为31),也属于“磁性原子核”,但是在人体中的分布就没有氢那么“无处不在”了,检查这几种原子核的话,其“代表性”就要差很多。
磁性原子核第三,氢原子的自旋量子数为1/2(这个性质不要问我啊,量子力学嘛,不按套路出牌,认真你就输了),其“塞曼分裂”(这个问题也请不要ask,感兴趣的自行上网去搜,今天还想不想下课了?)只有两种情况,发生能级跃迁之后的能级差只有一个,计算分析起来比较简单。
第四,氢原子的相对磁化率最大,磁共振现象更加明显,检查起来效果更好。
接下来说说核磁检查的具体的做法:
先给人体所处空间施加一个强大且均匀的磁场,这样人体内的氢原子就会朝向磁力的方向(其实还有一部分氢原子会逆着磁力方向的,还是那句话,量子力学不按套路出牌呗)。
氢原子在磁场作用下整齐排列在微观世界中,氢原子是在自旋的同时又绕着磁场的方向旋转(就像地球自转的同时还在绕着太阳转),叫做“进动”(或者叫“拉莫尔进动”),进动的频率称为“拉莫尔频率”……这位大哥你不要比划了,进动!“动画”的“动”,不是打台球的“进洞”啊喂。
进动、拉莫尔频率接着上面说啊,在原有磁场存在的基础上,垂直方向上再施加一个脉冲磁场(也就是磁力一会有一会没有),氢原子核“自转”和“公转”的夹角(称为“进动角”)就会变大,当外界垂直磁场的脉冲频率与氢原子核的“拉莫尔频率”相同时,其进动角最大,同时原子核还会吸收能量发生能级跃迁。
前面所说的在外加特定频率的磁场脉冲作用下氢原子核进动最大,且吸收能量发生能级跃迁这一整个过程就是“磁共振”啦。
稍等稍等,喝口水先……说书人是口干舌燥、嗓子冒烟啊!
人参枸杞大补续命汤怎么样?上面说的大家听明白了没有?
木有?!!那我就放心了……啊不是,听不懂也是正常的哈,大家不要着急哦。
不懂就好办了……磁共振的成像机理才说了一半,还有下半部分呢!咱们接着说:
刚才不是说到发生了磁共振现象了吗?氢原子核发生了能级跃迁,这时候如果突然把外界磁场脉冲撤除(消失)了,磁共振现象也就消失,原来发生能级跃迁的原子核又恢复到原本那个主磁场中的“稳态”,同时会发射出能量。
这个过程称为“弛豫过程”,恢复的时间称为“弛豫时间”。
弛豫在弛豫过程中可以探测到一个交变电动势(又称为“自由感应衰减信号”),其实也是一种电磁波啦,本质就是氢原子核发生磁共振时吸收的能量。这个电磁波信号强度与被激发的质子数(也就是H原子核)数量有关,如此一来,通过测量电磁波的强度就等于测定出了该处的氢原子的密度。
自由感应衰减信号通过改变外加磁场脉冲的方向,再经过大量的复杂计算(这些就交给计算机去处理了),就能得出检查部位各个区域的氢原子密度。
最后,通过计算机把这些数值再转化成图像(这一通操作后面包含的计算量之大…累觉不爱!)。
大量计算所以说,核磁检查仪器探查的是磁共振现象消失后氢原子“弛豫过程”中释放的能量,进而推算出氢原子的多少,来反映人体组织各部位的情况。
这就是“核磁检查”背后的机理。
懂了木有?总算说完了,不知您懂了木有?俺反正是没明白……哎呦,您还真看到最后了,了不起啊了不起,孺子可教也!给您点赞!
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