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MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

檢查目的

偵測及診斷心臟疾病,、腦血管意外及血管疾病

胸腔及腹腔的器官疾病的偵測與診斷

診斷及評價、追蹤腫瘤的情況及功能上的障礙

MRI被廣泛運用在運動相關(guān)傷害的診斷上,，對近骨骼和骨骼周圍的軟組織,，磁共振成像MRI技術(shù)應(yīng)用包括韌帶與肌肉，可呈現(xiàn)清晰影像,，因此在脊椎及關(guān)節(jié)問題上,，是極具敏感的檢查。

因MRI沒有輻射暴露的危險,，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?，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強(qiáng),，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因,。NMR信號強(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信號強(qiáng)度有差異，利用這種差異作為特征量,，把各種組織分開,，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,、弛豫時間T1、T2三個參數(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時,，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過后,，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來,。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到,，經(jīng)過進(jìn)一步的計算機(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動的信息,。這樣，病理變化就能被記錄下來,。

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,，很多疾病的病理過程會導(dǎo)致水分形態(tài)的變化,，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來。

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不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應(yīng)的造影劑,，因此對人體沒有損害,。MRI可對人體各部位多角度、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，對病灶能更好地進(jìn)行定位定性,。對全身各系統(tǒng)疾病的診斷,，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

磁共振成像的優(yōu)點

與1901年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎的計算機(jī)層析成像（computerized tomography,CT）相比,，磁共振成像的最大優(yōu)點是它是當(dāng)前少有的對人體沒有任何傷害的安全,、磁共振成像MRI技術(shù)應(yīng)用快速、準(zhǔn)確的臨床診斷方法,。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術(shù)進(jìn)行檢查,。具體說來有以下幾點：

對軟組織有很好的分辨力。對膀胱,、直腸,、子宮、陰道,、骨,、關(guān)節(jié),、肌肉等部位的檢查比CT優(yōu)勝；

各種參數(shù)都可以用來成像,，多個成像參數(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,；

通過調(diào)節(jié)磁場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只能獲取與人體長軸垂直的橫斷面,；

對人體沒有電離輻射損傷；

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的缺點及可能存在的危害

雖然MRI對患者沒有致命性的損傷，但還是給患者帶來了一些不適感,。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)窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷,；

對肺部的檢查不優(yōu)于X射線或CT檢查,，對肝臟、胰腺,、腎上腺,、前列腺的檢查不比CT優(yōu)越，但費用要高昂得多,；

對胃腸道的病變不如內(nèi)窺鏡檢查,；

掃描時間長,，空間分辨力不夠理想；

由于強(qiáng)磁場的原因,，MRI對諸如體內(nèi)有磁金屬或起搏器的特殊病人不能適用,。

MRI系統(tǒng)可能對人體造成傷害的因素主要包括以下方面：

強(qiáng)靜磁場：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)還是在磁場范圍內(nèi),，都可能是危險因素,；

隨時間變化的梯度場：可在受試者體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生電場而興奮神經(jīng)或肌肉。外周神經(jīng)興奮是梯度場安全的上限指標(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（RF）的致熱效應(yīng)：在MRI聚焦或測量過程中所用到的大角度射頻場發(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，磁共振成像MRI技術(shù)應(yīng)用臨床掃描儀對于射頻能量有所謂“特定吸收率”（specific absorption rate, SAR）的限制,；

噪聲：MRI運行過程中產(chǎn)生的各種噪聲,，可能使某些患者的聽力受到損傷；

MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用沒有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域那么廣泛,，主要是因為技術(shù)上的難題及成像材料上的困難,，當(dāng)前主要應(yīng)用于以下幾個方面：

在高分子化學(xué)領(lǐng)域，如碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的研究,、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,，通過對多孔結(jié)構(gòu)的研究來檢測陶瓷制品中存在的沙眼；

在火箭燃料中,，用于探測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）的測定來分析物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。它可以不破壞被測樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，是一種完全無損的檢測方法,。同時,，它具有非常高的分辨本領(lǐng)和精確度，而且可以用于測量的核也比較多,，所有這些都優(yōu)于其它測量方法,。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,。磁共振成像MRI技術(shù)應(yīng)用MRM已經(jīng)非常普遍地用作疾病和藥物的動物模型研究。

活體磁共振能譜（in vivo MR spectroscopy, MRS）能夠測定動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,。

韓國研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新方法，可使用磁共振成像（MRI）在毫秒級時間尺度上,，非侵入性地跟蹤大腦信號的傳播,。