【引用】CT与 核磁共振 成像比较

【引用】CT与 核磁共振 成像比较 CT机电子计算机X射线断层扫描技术computedtomographyCT是一种功能齐全的病情探测仪器，它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。 CT的工作程序是这样的:它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。 1、CT的发明 自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年，美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工程师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者下方装一计数器，使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上，再经过电子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。1972年4月，亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动，CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共同获取1979年诺贝尔生理学或医学奖。而今，CT已广泛运用于医疗诊断上。 CT原理 2、CT的成像基本原理 CT是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器(analog/digitalconverter)转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素(voxel)，见图1-2-1。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵(digitalmatrix)，数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器(digital/analogconverter)把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即象素(pixel)，并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。 3、CT设备 CT设备主要有以下三部分:?扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成;? ?图像显示和存储系统，计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算; 将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。探测器从原始的1个发展到现在的多达4800个。扫描方式也从平移/旋转、旋转/旋转、旋转/固定，发展到新近开发的螺旋CT扫描(spiralCTscan)。计算机容量大、运算快，可达到立即重建图像。由于扫描时间短，可避免运动产生的伪影，例如，呼吸运动的干扰，可提高图像质量;层面是连续的，所以不致于漏掉病变，而且可行三维重建，注射造影剂作血管造影可得CT血管造影(Ctangiography，CTA)。超高速CT扫描所用扫描方式与前者完全不同。扫描时间可短到40ms以下，每秒可获得多帧图像。由于扫描时间很短，可摄得电影图像，能避免运动所造成的伪影，因此，适用于心血管造影检查以及小儿和急性创伤等不能很好的合作的患者检查。 4、CT图像特点 CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的象素按矩阵排列所构成。这些象素反映的是相应体素的X线吸收系数。不同CT装置所得图像的象素大小及数目不同。大小可以是1.0×1.0mm，0.5×0.5mm不等;数目可以是256×256，即65536个，或512×512，即262144个不等。显然，象素越小，数目越多，构成 图像越细致，即空间分辨力(spatialresolution)高。CT图像的空间分辨力不如X线图像高。 CT图像是以不同的灰度来表示，反映器官和组织对X线的吸收程度。因此，与X线图像所示的黑白影像一样，黑影表示低吸收区，即低密度区，如含气体多的肺部;白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。但是CT与X线图像相比，CT的密度分辨力高，即有高的密度分辨力(densityresolutiln)。因此，人体软组织的密度差别虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰以及盆部器官等，并在良好的解剖图像背景上显示出病变的影像。 x线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有量的概念。CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，还可用组织对X线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有一个量的概念。实际工作中，不用吸收系数，而换算成CT值，用CT值说明密度。单位为Hu(Hounsfieldunit)。 水的吸收系数为10，CT值定为0Hu，人体中密度最高的骨皮质吸收系数最高，CT值 CT图像1 定为+1000Hu，而空气密度最低，定为-1000Hu。人体中密度不同和各种组织的CT值则居于-1000Hu到+1000Hu的2000个分度之间。 CT图像是层面图像，常用的是横断面。为了显示整个器官，需要多个连续的层面图像。通过CT设备上图像的重建程序的使用，还可重建冠状面和矢状面的层面图像，可以多角度查看器官和病变的关系。 5、CT检查技术 分平扫(plainCTscan)、造影增强扫描(contrastenhancement,CE)和造影扫描。 (一)平扫是指不用造影增强或造影的普通扫描。一般都是先作平扫。 (二)造影增强扫描是经静脉注入水溶性有机碘剂，如60%~76%泛影葡胺60ml后再行扫描的方法。血内碘浓度增高后，器官与病变内碘的浓度可产生差别，形成密度差，可能使病变显影更为清楚。方法分团注法、静滴法和静注与静滴法几种。 (三)造影扫描是先作器官或结构的造影，然后再行扫描的方法。例如向脑池内注入碘曲仑8~10ml或注入空气4~6ml行脑池造影再行扫描，称之为脑池造影CT扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。 6、CT诊断的临床应用 CT诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临床。但CT设备比较昂贵，检查费用偏高，某些部位的检查，诊断价值，尤其是定性诊断，还有一定限度，所以不宜将CT检查视为常规诊断手段，应在了解其优势的基础上，合理的选择应用。 7、CT诊断的特点及优势 CT图像2CT检查 CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高，应用普遍。对颅内肿瘤、脓肿与肉芽肿、寄生虫病、外伤性血肿与脑损伤、脑梗塞与脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘脱出等病诊断效果好，诊断较为可靠。因此，脑的X线造影除脑血管造影仍用以诊断颅内动脉瘤、血管发育异常和脑血管闭塞以及了解脑瘤的供血动脉以外，其他如气脑、脑室造影等均已少用。螺旋CT扫描，可以获得比较精细和清晰的血管重建图像，即CTA，而且可以做到三维实时显示，有希望取代常规的脑血管造影。 CT对头颈部疾病的诊断也很有价值。例如，对眶内占位病变、鼻窦早期癌、中耳小胆指瘤、听骨破坏与脱位、内耳骨迷路的轻微破坏、耳先天发育异常以及鼻咽癌的早期发现等。但明显病变，X线平片已可确诊者则无需CT检查。 对胸部疾病的诊断，CT检查随着高分辨力CT的应用，日益显示出它的优越性。通常采用造影增强扫描以明确纵隔和肺门有无肿块或淋巴结增大、支气管有无狭窄或阻塞，对原发和转移性纵隔肿瘤、淋巴结结核、中心型肺癌等的 诊断，均很在帮助。肺内间质、实质性病变也可以得到较好的显示。CT对平片检查较难显示的部分，例如同心、大血管重叠病变的显圾，更具有优越性。对胸膜、膈、胸壁病变，也可清楚显示。 心及大血管的CT检查，尤其是后者，具有重要意义。心脏方面主要是心包病变的诊断。心腔及心壁的显示。由于扫描时间一般长于心动周期，影响图像的清晰度，诊断价值有限。但冠状动脉和心瓣膜的钙化、大血管壁的钙化及动脉瘤改变等，CT检查可以很好显示。 腹部及盆部疾病的CT检查，应用日益广泛，主要用于肝、胆、胰、脾，腹膜腔及腹膜后间隙以及泌尿和生殖系统的疾病诊断。尤其是占位性病变、炎症性和外伤性病变等。胃肠病变向腔外侵犯以及邻近和远处转移等，CT检查也有很大价值。当然，胃肠管腔内病变情况主要仍依赖于钡剂造影和内镜检查及病理活检。 关节疾病，多数情况可通过简便、经济的常规X线检查确诊，因此使用骨 CT检查相对较少。 8、CT检查范围 CT可以做哪些检查吗? 1)头部:脑出血，脑梗塞，动脉瘤，血管畸形，各种肿瘤，外伤，出血，骨折，先天畸形等; 2)胸部:肺、胸膜及纵隔各种肿瘤，肺结核，肺炎，支气管扩张，肺脓肿，囊肿，肺不张，气胸，骨折等; 3)腹、盆腔:各种实质器官的肿瘤、外伤、出血，肝硬化，胆结石，泌尿系结石、积水，膀胱、前列腺病变，某些炎症、畸形等; 4)脊柱、四肢:骨折，外伤，骨质增生，椎间盘病变，椎管狭窄，肿瘤，结核等; 5)骨骼、血管三维重建成像;各部位的MPR、MIP成像等; 6)CTA(CT血管成像):大动脉炎，动脉硬化闭塞症，主动脉瘤及夹层等; 7)甲状腺疾病:甲状腺腺瘤、甲状腺腺癌等; 其他:眼科及眼眶肿瘤，外伤;副鼻窦炎、鼻息肉、肿瘤、囊肿、外伤等。 由于CT的高分辨力，可使器官和结构清楚显影，能清楚显示出病变。在临床上，神经系统与头颈部CT诊断应用早，对脑瘤、脑外伤、脑血管意外、脑的炎症与寄生虫病、脑先天畸形和脑实质性病变等诊断价值大。在五官科诊断中，对于框内肿瘤、鼻窦、咽喉部肿瘤，特别是内耳发育异常有诊断价值。 在呼吸系统诊断中，对肺癌的诊断、纵隔肿瘤的检查和瘤体内部结构以及肺门及纵隔有无淋巴结的转移，做CT检查做出的诊断都是比较可靠的。 在心脏大血管和骨骼肌肉系统的检查中也是有诊断价值的。 9、CT的几个重要概念 1)分辨率:是图象对客观的分辨能力，他包括空间分辨率，密度分辨率，时间分辨率。 2)CT值:在CT的实际应用中，我们将各种组织包括空气的吸收衰减值都与水比较，并将密度固定为上限+1000。将空气定为下限-1000，其它数值均表示为中间灰度，从而产生了一个相对的吸收系数标尺。 3)窗宽和窗位，窗位是指图像显示所指的CT值范围的中心。例如观察脑组织常用窗位为+35HU，而观察骨质则用+300-+600HU。窗宽指显示图像的CT值范围。例如观察脑的窗宽用100，观察骨的窗宽用1000。这样，同一层面的图像数据，通过调节窗位和窗宽，便可分别得到适于显示脑组织与骨质的两种密度图像。 4)部分容积效应:CT图像上各个像素的数值代表相应单位组织全体的平均CT值，它不能如实反映该单位内各种组织本身的CT值。在CT扫描中，凡小于层厚的病变，其CT值受层厚的病变，其CT值受层厚内其它组织的影响，所测出的CT值不能代表病变的真正的CT值:如在高密度组织中较小的低密度病灶， 其CT值偏高;反之，在低密度组织中的较小的高密度病灶，其CT值偏低，这种现象称为部分容积效应。 5)噪声:一个均匀物体被扫描。在一个确定的R0I(感兴趣区)范围内，每个象素的CT值[HU]并不相同而是围绕一个平均值波动，CT值的变化就是噪音。轴向(断层)图像的CT值呈现一定的涨落。即是说CT值仅仅作为一个平均值来看，它可能有上下的偏差，此偏差即为噪音。噪音是由辐射强度来决定的。也即是由达到探测器的X-Ray量子数来决定的。强度越大，噪音越低。图象噪音依赖探测器表面之光子通量的大小。它取决于X线管的管电压，管电流，予过滤及准直器孔径等。重建算法也影响噪音。 因此，在日常生活中的人群里，如感觉到身体不适，还是应该及早到医院做检查，以明确诊断。做到早检查，早发现，早诊断，早治疗。 10、CT和磁共振的区别 计算机断层扫描(CT)能在一个横断解剖平面上，准确地探测各种不同组织间密度的微小差别，是观察骨关节及软组织病变的一种较理想的检查方式。在关节炎的诊断上，主要用于检查脊柱，特别是骶髂关节。CT优于传统X线检查之处在于其分辨率高，而且还能做轴位成像。由于CT的密度分辨率高，所以软组织、骨与关节都能显得很清楚。加上CT可以做轴位扫描，一些传统X线影像上分辨较困难的关节都能CT图像上"原形毕露"。如由于骶髂关节的关节面生来就倾斜和弯曲，同时还有其他组织之重叠，尽管大多数病例的骶髂关节用x线片已可能达到要求，但有时X线检查发现骶髂关节炎比较困难，则对有问题的病人就可做CT检查。 磁共振成像(MRI)是根据在强磁场中放射波和氢核的相互作用而获得的。磁共振一问世，很快就成为在对许多疾病诊断方面有用的成像工具，包括骨骼肌肉系统。肌肉骨骼系统最适于做磁共振成像，因为它的组织密度对比范围大。在骨、关节与软组织病变的诊断方面，磁共振成像由于具有多于CT数倍的成像参数和高度的软组织分辨率，使其对软组织的对比度明显高于CT。磁共振成像通过它多向平面成像的功能，应用高分辨的毒面线圈可明显提高各关节部位的成像质量，使神经、肌腱、韧带、血管、软骨等其他影像检查所不能分辨的细微结果得以显示。磁共振成像在骨关节系统的不足之处是，对于骨与软组织病 变定性诊断无特异性，成像速度慢，在检查过程中。病人自主或不自主的活动可引起运动伪影，影响诊断。 X线摄片、CT、磁共振成像可称为三驾马车，三者有机地结合，使当前影像学检查既扩大了检查范围，又提高了诊断水平。 核磁共振成像仪MRI是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射，对机体没有不良影响。MRI对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MRI也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MRI的检查，另外价格比较昂贵。 CT机是计算机x线断层摄影机，它是由X光机发展而来的。其分辨率和定性诊断准确率大大高于一般X光机。 一般来说，CT对所有器质性疾病都可以进行检查，尤其对密度差异大的器质性占位病变都能检查出来并做出定性诊断。但最适于CT检查的病是脑部疾病，其中对肿瘤、出血及梗塞等病检查效果最好，其次是腹部实质脏器的占位病变，如肝、脾、胰、肾、前列腺等部位的肿瘤，对乳腺、甲状腺等部位的肿块也能显示并做出诊断;再其次则是对胸腔、肺、心腔内的肿块，脊柱、脊髓、盆腔、胆囊、子宫等部位的肿块检查。CT对一些弥漫性炎症及变性性病变的检查效果稍差，如对肝炎，CT检查无多大价值，对胃肠道内病变的检查，CT不如内窥镜。 CT对肿瘤、肿块、出血等易于查出;但病变太小，尤其小于6毫米的病变，CT则难查出。 CT机属于放射线检查机器，所以有一定的放射线损伤，但人体所受的X线很少，每次检查所受的放射线仅比一般X光检查略高一点，一般不能引起损伤，但盲目的多次CT检查是不好的。 怀孕期间，做腹部CT检查要慎重，做其他部位检查时，也应对腹部采取一定的保护，以免X线对胎儿造成影响。 核磁共振成像(MRI) 核磁共振成像是近年来一种新型的高科技影像学检查方法，是80年代初才应用于临床的医学影像诊断新技术。它具有无电离辐射性(放射线)损害;无骨性伪影;能多方向(横断、冠状、矢状切面等)和多参数成像;高度的软组织分辨能力;无需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像，在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。核磁共振成像仪是继CT后医学影像学的又一重大进步。 定义 核磁共振成像(NuclearMagneticResonanceImaging?，简称NMRI?)，又称自旋成像(spinimaging?)，也称磁共振成像(MagneticResonanceImaging?，简称MRI?)，台湾又称磁振造影，是利用核磁共振(nuclearmagneticresonnance?，简称NMR?)原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。 将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了核磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。 物理原理 核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使人体 组织内进动的氢核(即H+)发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做"核磁共振"。核磁共振成像的"核"指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。 核磁共振成像是随着电脑技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。医生考虑到患者对"核"的恐惧心理，故常将这门技术称为磁共振成像。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生章动产生射频信号，经电脑处理而成像的。 原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做"核磁共振"。 氢核-首选核种 氢核是人体成像的首选核种:人体各种组织含有大量的水和碳氢化合物，所以氢核的核磁共振灵活度高、信号强，这是人们首选氢核作为人体成像元素的原因。NMR信号强度与样品中氢核密度有关，人体中各种组织间含水比例不同，即含氢核数的多少不同，则NMR信号强度有差异，利用这种差异作为特征量，把各种组织分开，这就是氢核密度的核磁共振图像。人体不同组织之间、正常组织与该组织中的病变组织之间氢核密度、弛豫时间T1、T2三个参数的差异，是MRI用于临床诊断最主要的物理基础。 当施加一射频脉冲信号时，氢核能态发生变化，射频过后，氢核返回初始能态，共振产生的电磁波便发射出来。原子核振动的微小差别可以被精确地检测到，经过进一步的计算机处理，即可能获得反应组织化学结构组成的三维图 像，从中我们可以获得包括组织中水分差异以及水分子运动的信息。这样，病理变化就能被下来。 人体2/3的重量为水分，如此高的比例正是磁共振成像技术能被广泛应用于医学诊断的基础。人体内器官和组织中的水分并不相同，很多疾病的病理过程会导致水分形态的变化，即可由磁共振图像反应出来。 MRI所获得的图像非常清晰精细，大大提高了医生的诊断效率，避免了剖胸或剖腹探查诊断的手术。由于MRI不使用对人体有害的X射线和易引起过敏 对人体各部位多角度、多平面成反应的造影剂，因此对人体没有损害。MRI可 像，其分辨力高，能更客观更具体地显示人体内的解剖组织及相邻关系，对病灶能更好地进行定位定性。对全身各系统疾病的诊断，尤其是早期肿瘤的诊断有很大的价值。 编辑本段系统组成 NMR实验装置 采用调节频率的方法来达到核磁共振。由线圈向样品发射电磁波，调制振荡器的作用是使射频电磁波的频率在样品共振频率附近连续变化。当频率正好与核磁共振频率吻合时，射频振荡器的输出就会出现一个吸收峰，这可以在示波器上显示出来，同时由频率计即刻读出这时的共振频率值。核磁共振谱仪是专门用于观测核磁共振的仪器，主要由磁铁、探头和谱仪三大部分组成。磁铁的功用是产生一个恒定的磁场;探头置于磁极之间，用于探测核磁共振信号;谱仪是将共振信号放大处理并显示和记录下来。 MRI系统的组成 现代临床高场(3.0T)MRI扫描器 磁铁系统 静磁场:又称主磁场。当前临床所用超导磁铁，磁场强度有0.5到4.0T(特斯拉)，常见的为1.5T和3.0T;动物实验用的小型MRI则有4.7T、7.0T与9.4T等多种主磁场强度。另有匀磁线圈(shimcoil)协助达到磁场的高均匀度。 梯度场:用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。 射频系统 射频(RF)发生器:产生短而强的射频场，以脉冲方式加到样品上，使样品中的氢核产生NMR现象。 射频(RF)接收器:接收NMR信号，放大后进入图像处理系统。 计算机图像重建系统 由射频接收器送来的信号经A/D转换器，把模拟信号转换成数学信号，根据与观察层面各体素的对应关系，经计算机处理，得出层面图像数据，再经D/A转换器，加到图像显示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。 MRI的基本方法 选片梯度场Gz 相编码和频率编码 图像重建 编辑本段核磁共振成像的优点 与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X射线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机层析成像(computerizedtomography?,CT)相比，磁共振成像的最大优点是它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法。如今全球每年至少有6000万病例利用核磁共振成像技术进行检查。具体说来有以下几点: 1.对软组织有极好的分辨力。对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT; 2.各种参数都可以用来成像，多个成像参数能提供丰富的诊断信息，这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值变大，而肝癌的T1值更大，作T1加权图像，可区别肝部良性肿瘤与恶性肿 瘤; 3.通过调节磁场可自由选择所需剖面。能得到其它成像技术所不能接近或难以接近部位的图像。对于椎间盘和脊髓，可作矢状面、冠状面、横断面成像，可以看到神经根、脊髓和神经节等。不像CT只能获取与人体长轴垂直的横断面; 4.对人体没有氢(1H)、碳(13C)、氮(14N和15N)、磷(31P)等。 编辑本段核磁共振成像缺点: 1.和CT一样，MRI也是解剖性影像诊断，很多病变单凭核磁共振检查仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断; 2.对肺部的检查不优于X射线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越，但费用要高昂得多; 3.对胃肠道的病变不如内窥镜检查; 4.扫描时间长，空间分辨力不够理想; 5.由于强磁场的原因，MRI对诸如体内有磁金属或起搏器的特殊病人却不能适用。 编辑本段MRI系统的伤害 MRI系统可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面: 1.强静磁场 在有铁磁性物质存在的情况下，不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内，都可能是危险因素; 2.随时间变化的梯度场 可在受试者体内诱导产生电场而兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下，可以产生外周神经兴奋(如刺痛或叩击感)，甚至引起心脏兴奋或心室振颤; 3.射频场(RF)的致热效应 在MRI聚焦或测量过程中所用到的大角度射频场发射，其电磁能量在患者组织内转化成热能，使组织温度升高。RF的致热效应需要进一步探讨，临床扫 特定吸收率"(specificabsorptionrate,SAR)的限制; 描仪对于射频能量有所谓" 4.噪声 MRI运行过程中产生的各种噪声，可能使某些患者的听力受到损伤; 造影剂的毒副作用:目前使用的造影剂主要为含钆的化合物，副作用发生率在2%-4%。 编辑本段数学运算 原子核带正电并有自旋运动，其自旋运动必将产生磁矩，称为核磁矩。研究表明，核磁矩math\mu/math与原子核的自旋角动量S成正比，即 math\mu=\gammaS\qquad(1)/math 式中γ为比例系数，称为原子核的旋磁比。在外磁场中，原子核自旋角动量的空间取向是量子化的，它在外磁场方向上的投影值可表示为 mathI_z=mh\qquad(2)/mathm为核自旋量子数。依据核磁矩与自旋角动量的关系，核磁矩在外磁场中的取向也是量子化的，它在磁场方向上的投影值为 math\mu_z=m\gammah\qquad(3)/math 对于不同的核，m分别取整数或半整数。在外磁场中，具有磁矩的原子核具有相应的能量，其数值可表示为 mathE=-\muB=-\mu_zB=m\gammahB\qquad(4)/math 式中B为磁感应强度。可见，原子核在外磁场中的能量也是量子化的。由于磁矩和磁场的相互作用，自旋能量分裂成一系列分立的能级，相邻的两个能级之差math\DeltaE=\gammahB/math。用频率适当的电磁辐射照射原子核，如果电磁辐射光子能量mathh\nu/math恰好为两相邻核能级之差 math\DeltaE/math，则原子核就会吸收这个光子，发生核磁共振的频率条件是: mathh\nu=\gammahB=\gammahB/2\pi,\mbox\omega=2\pi\nu=\gammaB\qquad (5)/math 式中math\nu/math为频率，math\omega/math为角频率。对于确定的核， \gamma/math可被精确地测定。可见，通过测定核磁共振时辐射场旋磁比math 的频率math\nu/math，就能确定磁感应强度;反之，若已知磁感应强度，即可确定核的共振频率。 编辑本段MRI在化学领域的应用 MRI在化学领域的应用没有医学领域那么广泛，主要是因为技术上的难题及成像材料上的困难，目前主要应用于以下几个方面: 在高分子化学领域，如碳纤维增强环氧树脂的研究、固态反应的空间有向性研究、聚合物中溶剂扩散的研究、聚合物硫化及弹性体的均匀性研究等; 在金属陶瓷中，通过对多孔结构的研究来检测陶瓷制品中存在的砂眼; 在火箭燃料中，用于探测固体燃料中的缺陷以及填充物、增塑剂和推进剂的分布情况; 在石油化学方面，主要侧重于研究流体在岩石中的分布状态和流通性以及对油藏描述与强化采油机理的研究。 编辑本段磁共振成像的其他进展 核磁共振分析技术是通过核磁共振谱线特征参数(如谱线宽度、谱线轮廓形状、谱线面积、谱线位置等)的测定来分析物质的分子结构与性质。它可以不破坏被测样品的内部结构，是一种完全无损的检测方法。同时，它具有非常高的 分辨本领和精确度，而且可以用于测量的核也比较多，所有这些都优于其它测量方法。因此，核磁共振技术在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。 编辑本段诺贝尔获奖者的贡献 2003年10月6日，瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国化学家-{zh-tw:保罗?劳特伯;zh-cn:保罗?劳特布尔}-(PaulC.Lauterbur)和英国物理学家彼得?曼斯菲尔德(PeterMansfield)，以表彰他们在医学诊断和研究领域内所使用的核磁共振成像技术领域的突破性成就。 -{zh-tw:劳特伯;zh-cn:劳特布尔}-的贡献是，在主磁场内附加一个不均匀的磁场，把梯度引入磁场中，从而创造了一种可视的用其他技术手段却看不到的物质内部结构的二维结构图像。他描述了怎样把梯度磁体添加到主磁体中，然后能看到沉浸在重水中的装有普通水的试管的交叉截面。除此之外没有其他图像技术可以在普通水和重水之间区分图像。通过引进梯度磁场，可以逐点改变核磁共振电磁波频率，通过对发射出的电磁波的分析，可以确定其信号来源。 曼斯菲尔德进一步发展了有关在稳定磁场中使用附加的梯度磁场理论，推动了其实际应用。他发现磁共振信号的数学分析方法，为该方法从理论走向应用奠定了基础。这使得10年后磁共振成像成为临床诊断的一种现实可行的方法。他利用磁场中的梯度更为精确地显示共振中的差异。他证明，如何有效而迅速地分析探测到的信号，并且把它们转化成图像。曼斯菲尔德还提出了极快速的梯度变化可以获得瞬间即逝的图像，即-{zh-tw:面回讯成像;zh-cn:平面回波扫描成像}-(echo-planarimaging,EPI)技术，成为20世纪90年代开始蓬勃兴起的功能磁共振成像(functionalMRI,fMRI)研究的主要手段。 雷蒙德?达马蒂安的"用于癌组织检测的设备和方法"值得一提的是，2003年诺贝尔物理学奖获得者们在超导体和超流体理论上做出的开创性贡献，为获得2003年度诺贝尔生理学或医学奖的两位科学家开发核磁共振扫描仪提供了理论基础，为核磁共振成像技术铺平了道路。由于他们的理论工作，核磁共振成像技术才取得了突破，使人体内部器官高清晰度的图像成为可能。 此外，在2003年10月10日的《纽约时报》和《华盛顿邮报》上，同时出现了佛纳(Fonar)公司的一则整版广告:"雷蒙德?达马蒂安(RaymondDamadian)，应当与彼得?曼斯菲尔德和保罗?劳特布尔分享2003年诺贝尔生理学或医学奖。 篡改历史"而引起广没有他，就没有核磁共振成像技术。"指责诺贝尔奖委员会" 泛争议。事实上，对MRI的发明权归属问题已争论了许多年，而且争得颇为激烈。而在学界看来，达马蒂安更多是一个生意人，而不是科学家。 编辑本段未来展望 人脑是如何思维的，一直是个谜。而且是科学家们关注的重要课题。而利用MRI的脑功能成像则有助于我们在活体和整体水平上研究人的思维。其中，关于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一个很好的样本。正常人能见到蓝天碧水，然后在大脑里构成图像，形成意境，而从未见过世界的盲童，用手也能摸文字，文字告诉他大千世界，盲童是否也能"看"到呢?专家通过功能性MRI，扫描正常和盲童的大脑，发现盲童也会像正常人一样，在大脑的视皮质部有很好的激活区。由此可以初步得出结论，盲童通过认知教育，手是可以代替眼睛"看"到外面世界的。 快速扫描技术的研究与应用，将使经典MRI成像方法扫描病人的时间由几分钟、十几分钟缩短至几毫秒，使因器官运动对图像造成的影响忽略不计;MRI血流成像，利用流空效应使MRI图像上把血管的形态鲜明地呈现出来，使测量血管中血液的流向和流速成为可能;MRI波谱分析可利用高磁场实现人体局部组织的波谱分析技术，从而增加帮助诊断的信息;脑功能成像，利用高磁场共振成像研究脑的功能及其发生机制是脑科学中最重要的课题。有理由相信，MRI将发展成为思维阅读器。 20世纪中叶至今，-{zh-cn:信息技术;zh-tw:资讯科技}-和生命科学是发展最活跃的两个领域，专家相信，作为这两者结合物的MRI技术，继续向微观和功能检查上发展，对揭示生命的奥秘将发挥更大的作用。 核磁共振成像仪现代发展开发出世界扫描能力最强医用核磁共振成像仪 美国伊利诺伊大学芝加哥分校2007月12月4日宣布，该校研制的高强度的核磁共振成像仪已经完成了安全测试，即将投入临床使用。这将是世界上扫描能力最强的医用核磁共振成像设备。 根据美国食品和药物管理局的规定，此类设备投入使用前必须进行严格的人体安全测试。 研究人员在《核磁共振杂志》上报告说，测试证明，这种强度高达9.4特斯拉的扫描仪对于人体是安全的。与目前核磁共振成像仪利用水分子追踪扫描不同，这一高强度的仪器借助的是钠离子。 研究人员说，在兼顾安全性的前提下，这种高强度的核磁共振成像仪的扫描能力将大大提高，能帮助医生更早地检测疾病，更好地监测疾病进程。医生 个将可以实时地观测人脑内的新陈代谢等生物过程，有助于针对不同患者制定"性化"治疗。 例如，将来医生可以利用高强度的扫描仪，实时观察患者大脑内肿瘤对治疗方案的响应情况，随时调整放疗剂量等。而目前，医生通常要等好几个星期才能观察到肿瘤在治疗方案作用下是否开始缩减。医生将来甚至可能观测到，在整个肿瘤缩减之前内部的单个细胞是否已开始死亡。 华人科学家开发的氦气弥散核磁共振成像技术 美国弗吉尼亚大学华人科学家王成波领导的研究小组开发出一种新型氦气弥散核磁共振成像技术，在2008年5月17日前于加拿大举行的第16届国际核磁共振学会年会上获得青年科学家临床医学奖。与会专家认为，这种新技术有望推进肺部疾病的研究和治疗，具有应用前景。 长期以来，医学研究人员推测哮喘病可能会引起肺部深层组织病变，但由于技术障碍，这个推测始终难以得到证实。王成波17日接受新华社记者采访时说，与普通核磁共振成像不同，在氦气核磁共振成像中，患者吸入一种特殊氦气--氦的同位素气体。通过测量这种氦气分子的弥散距离，科学家们可以探测到包括肺部微小气管在内的深层组织损害。 王成波的研究小组发现，氦气核磁共振成像探测到的肺部深层组织损害与已知的哮喘病中普通的气管紧缩完全不同。 此外，这种肺部深层组织病变对最强力的哮喘激素药物没有反应，他们怀疑这可能揭示了哮喘频繁发作的深层原因。王成波说，他们使用的特殊氦气对人体安全，其独特之处在于可以通过激光激化的方法大大增强核磁共振信号。目前这种氦气弥散核磁共振成像技术仍处于试验研究阶段，基本成像成本稍高于普通的核磁共振成像。 王成波等研究人员正计划改进试验设计，同时还将使用计算机X射线断层摄影等其他成像技术进行类似的对比试验。近年来，哮喘病正逐渐成为一种公众健康威胁。目前，这种病威胁着世界约1.5亿人的健康，其中儿童患者达5000万。研究哮喘病的发病机理和病程进展正成为临床医学领域的重要课题。 特别声明: 1:资料来源于互联网，版权归属原作者 2 :资料属于网络意见，与本账号立场无关 3:如有侵权，请告知，立即删除。