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MRI在醫(yī)學上的應用

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技術應用包括韌帶與肌肉，可呈現清晰影像，因此在脊椎及關節(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氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，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、T2三個參數的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎。

當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，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，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能被廣泛應用于醫(yī)學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細，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。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應的造影劑，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的解剖組織及相鄰關系，對病灶能更好地進行定位定性。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獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫(yī)學獎的計算機層析成像（computerized tomography,CT）相比，磁共振成像的最大優(yōu)點是它是當前少有的對人體沒有任何傷害的安全、磁共振成像MRI技術應用快速、準確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術進行檢查。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、關節(jié)、肌肉等部位的檢查比CT優(yōu)勝；

各種參數都可以用來成像，多個成像參數能提供豐富的診斷信息，這使得醫(yī)療診斷和對人體內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加權圖像，可區(qū)別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；

通過調節(jié)磁場可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術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，可以看到神經根、脊髓和神經節(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診斷前應當采取必要的措施，把這種負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窺鏡檢查；

掃描時間長，空間分辨力不夠理想；

由于強磁場的原因，MRI對諸如體內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：

強靜磁場：在有鐵磁性物質存在的情況下，不論是埋植在患者體內還是在磁場范圍內，都可能是危險因素；

隨時間變化的梯度場：可在受試者體內誘導產生電場而興奮神經或肌肉。外周神經興奮是梯度場安全的上限指標。在足夠強度下，可以產生外周神經興奮（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：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轉化成熱能，使組織溫度升高。RF的致熱效應需要進一步探討，磁共振成像MRI技術應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運行過程中產生的各種噪聲，可能使某些患者的聽力受到損傷；

MRI在化學領域的應用

MRI在化學領域的應用沒有醫(yī)學領域那么廣泛，主要是因為技術上的難題及成像材料上的困難，當前主要應用于以下幾個方面：

在高分子化學領域，如碳纖維增強環(huán)氧樹脂的研究、固態(tài)反應的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；

在金屬陶瓷中，通過對多孔結構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、增塑劑和推進劑的分布情況；

在石油化學方面，主要側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化采油機理的研究。

磁共振成像的其他進展

核磁共振分析技術是通過核磁共振譜線特征參數（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質的分子結構與性質。它可以不破壞被測樣品的內部結構，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，核磁共振技術在物理、化學、醫(yī)療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應用。

磁共振顯微術（MR microscopy, MRM/μMRI）是MRI技術中稍微晚一些發(fā)展起來的技術，MRM最高空間分辨率是4μm，已經可以接近一般光學顯微鏡像的水平。磁共振成像MRI技術應用MRM已經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，從而直接辨認和分析其中的化學成分。

韓國研究團隊開發(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。