医用成像器械之磁共振成像设备（一）

        磁共振成像（MRI）是利用人体内原子核在磁场内、外加射频磁场发生共振而产生影像的一种成像技术。伴随计算机技术的飞速发展，MRI在X线CT临床应用的基础上发展而来。该医学数字成像技术既能显示人体形态学结构，又能显示原子核水平上的生化信息，还能呈现某些器官的功能状态，且具有无辐射等诸多优点，已越来越广泛应用于临床各系统的检查诊疗中。随着MRI技术的不断改进，其功能日趋完善，应用范围不断拓宽，是当今医学影像学领域发展最快、最有潜力的成像技术之一。

        磁共振成像原理

        磁共振现象

        在微观领域，核子都有自旋的特性。核子的自旋会产生小磁矩，类似于小磁棒。大量的质子数或中子数至少有一个为奇数的原子核，可在静磁场中体现宏观磁化，其磁化矢量与静磁场同向。而每个原子核在静磁场中都不停做着进动运动（一方面不断自旋，另一方面以静磁场为轴做圆周运动）。

        由于人体70%以上的成分由水构成，又由于氢质子磁矩不为零，这些水中的氢质子成为磁共振信号的主要来源，其余信号则来自脂肪、蛋白质和其他化合物中的氢质子。

        如果对静磁场中的质子群沿着垂直于静磁场的方向施加某一特定频率的电磁波（该电磁波的频率在声波范围内，故又称为射频），原来的宏观磁化就会以射频场为轴发生偏转（即章动），其偏转角度取决于射频场的施加时间、射频强度和射频波形。需要注意的是，射频的频率必须与静磁场中质子的进动频率一致。

        宏观磁化发生章动的实质，是质子群中一部分质子吸收了射频的能量，使自身从低能级跃迁到高能级，这种现象称为原子核的磁共振现象。如果将此时的宏观磁化进行二维分解，会发现射频激励的效果是使沿静磁场方向的磁化矢量（纵向磁化）减小，而垂直于静磁场方向的磁化（横向磁化）增大。

        射频脉冲有使进动的质子发生同步化的效应，当质子同一时间指向同一方向，即处于所谓的“同相”时，其磁化矢量在该方向上会叠加起来，即横向磁化增大。

        使质子进动角度增大至90°的射频脉冲称为90°脉冲。此时，纵向磁化矢量消失，只存在横向磁化矢量。质子的进动角度受射频脉冲强度和脉冲持续时间影响：射频脉冲的强度越强、持续时间越长，质子的进动角度就越大，且强射频脉冲比弱射频脉冲引起质子进动角度改变的速度更快。

        弛豫及弛豫时间

        在经历短暂的射频激励（一般为几十微秒）后，宏观磁化会恢复到原始的静态。质子从激励态恢复到静态需要经历一个与激励过程相反的两个分过程：一个是横向磁化逐渐减小的过程（即横向弛豫过程，又称为T2过程），另一个是纵向磁化逐渐增大的过程（即纵向弛豫过程，又称为T1过程）。

        纵向弛豫过程的本质，是在激励过程吸收了射频能量的那些质子释放能量返回到基态的过程。能量释放的有效程度与质子所在分子的大小有关：当分子过大或过小时，能量释放速度会变慢，弛豫时间就变长；而若分子结构处于中等大小，能量释放速度相对较快，T1过程的时间就较短。例如，水中的质子在0.5T场强下的弛豫时间大于4000毫秒；而脂肪中的质子在0.5T 场强下的弛豫时间仅为260毫秒左右。

        横向弛豫过程的本质，是激励过程使质子进动相位的一致性逐渐散相（即逐渐失去相位一致性）的过程。散相的有效程度与质子所处的周围分子结构的均匀性有关：分子结构越均匀，散相效果越差，横向磁化减小的速度越慢，所需要的横向弛豫时间就越长；反之，分子结构越不均匀，散相效果越好，横向磁化减小的速度越快，T2过程的时间就越短。（未完待续）

(摘自中国医药报）