核磁共振成像 氫核

　　在磁場的作用下，一些具有磁性的原子能夠產生不同的能級，如果外加一個能量（即射頻磁場），且這個能量恰能等于相鄰2個能級能量差，則原子吸收能量產生躍遷（即產生共振），從低能級躍遷到高能級，能級躍遷能量的數量級為射頻磁場的范圍。核磁共振可以簡單的說為研究物質對射頻磁場能量的吸收情況。 　　

定義

　　核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，簡稱NMRI?），又稱自旋成像（spin imaging?），也稱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging?，簡稱MRI?），臺灣又稱磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，簡稱NMR?）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪制成物體內部的結構圖像。 　　將這種技術用于人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的應用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的應用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。

物理原理

　　核磁共振成像是隨著計算機技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內進動的氫核（即H+）發生章動產生射頻信號，經計算機處理而成像的。原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氫原子核，因為人體的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當把物體放置在磁場中，用適當的電磁波照射它，使之共振，然后分析它釋放的電磁波，就可以得知構成這一物體的原子核的位置和種類，據此可以繪制成物體內部的精確立體圖像。通過一個磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個連續切片的動畫，由頭頂開始，一直到基部。 　　核磁共振成像是隨著電腦技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術。醫生考慮到患者對“核”的恐懼心理，故常將這門技術稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內進動的氫核（即H+）發生章動產生射頻信號，經電腦處理而成像的。 　　原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做“核磁共振”。

氫核-首選核種

　　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，且氫核的磁旋比大，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，氫核能態發生變化，射頻過后，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。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。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

MRI在醫學上的應用

　　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，氫核能態發生變化，射頻過后，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。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。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

未來展望

　　人腦是如何思維的，一直是個謎。而且是科學家們關注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助于我們在活體和整體水平上研究人的思維。其中，關于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個很好的樣本。正常人能見到藍天碧水，然后在大腦里構成圖像，形成意境，而從未見過世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能“看”到呢？專家通過功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發現盲童也會像正常人一樣，在大腦的視皮質部有很好的激活區。由此可以初步得出結論，盲童通過認知教育，手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。 　　快速掃描技術的研究與應用，將使經典MRI成像方法掃描病人的時間由幾分鐘、十幾分鐘縮短至幾毫秒，使因器官運動對圖像造成的影響忽略不計；MRI血流成像，利用流空效應使MRI圖像上把血管的形態鮮明地呈現出來，使測量血管中血液的流向和流速成為可能；MRI波譜分析可利用高磁場實現人體局部組織的波譜分析技術，從而增加幫助診斷的信息；腦功能成像，利用高磁場共振成像研究腦的功能及其發生機制是腦科學中最重要的課題。有理由相信，MRI將發展成為思維閱讀器。