核磁的核磁共振

（Nuclear Magnetic Resonance即NMR）

核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI），又称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）， 核磁共振全名是核磁共振成像（MRI），是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。 核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。 并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是后继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MRI)。 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。

物质都是由分子组成的，分子是由原子组成的。原子核不停地以一定的频率自旋。如果让它进入一个恒定的磁场，原子核会沿着这磁场的方向回旋。这时用特定的射频电磁波去照射这些含有原子核的物体，物体就会显著地将电磁波吸收，从而产生磁共振现象。核磁共振就是利用人体中的氢原子，在强磁场内受到脉冲激发后，产生的磁共振现象，经过空间编码技术，把在磁共振过程中所发出的电磁波以及与之有关的各种信息参数等，通过计算机处理，最后形成图像。

任何生物由分子构成，分子由原子构成，原子由原子核及电子构成。电子围绕原子核旋转产生磁场，发出电磁波。量子是能量的单位，也是波的单位。量子力学认为，每种粒子都有自己相应的物质波，波都有共振特性，及当两个波长相同的波相遇时可发生波的叠加而增幅。波的共振是量子共振的宏观体现。人体发病初期，首先是构成人体的物质，结构要素发生变化。构成原子的电子的正常运动首先异常，由于电子运动和磁场的相关性，一旦引起正常电子的共振磁场变化，从原子到分子，从分子到细胞，从细胞到器官的顺理成章的传送信息的通道发生混乱和破坏，结果引起异常的生理状态，久而久之，引起细胞损伤和身体器官的异常，疾病也随之发生。若能将生物体病变的生物波采集到计算机，并将其与标准的生物波（正常生物体的生物波）相比较，即可诊断疾病。

首先在医生的帮助下躺到做核磁共振专用的那个床上，然后医生固定好，带上耳机，自动进入机器中。在机器中需要根据医生的指示进行吸气，憋气，然后再大口喘气。

做磁共振的时候，一定不要把金属物品带到治疗室，否则很有可能对核磁共振以及人体自身造成损害，对医院造成的损失也耽误了治病。

核磁共振应用：核磁共振成像（MRI）检查已经成为一种常见的影像检查方式，核磁共振成像作为一种新型的影像检查技术，不会对人体健康有影响。

但六类人群不适宜进行核磁共振检查即：安装心脏起搏器的人、有或疑有眼球内金属异物的人、动脉瘤银夹结扎术的人、体内金属异物存留或金属假体的人、有生命危险的危重病人、幽闭恐惧症患者等。不能把监护仪器、抢救器材等带进核磁共振检查室。

另外，怀孕不到3个月的孕妇，最好也不要做核磁共振检查。

核磁共振波谱图 简单的说就是核磁共振（NMR）形成的图像

　　医学上的形成原理——

　　是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原

　　子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信

　　号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图

　　像。

　　医学上的应用——

　　神经系统的病变包括肿瘤、梗塞、出血、变性、先天畸形、感染等几乎成为确诊

　　的手段。特别是脊髓脊椎的病变如脊椎的肿瘤、萎缩、变性、外伤椎间盘病变，

　　成为首选的检查方法。

　　心脏大血管的病变；肺内纵膈的病变。

　　腹部盆腔脏器的检查；胆道系统、泌尿系统等明显优于CT。

　　对关节软组织病变；对骨髓、骨的无菌性坏死十分敏感，病变的发现早于X线和

　　CT。

　　核磁共振的优点——

　　对人体没有游离辐射损伤；

　　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。能获得脑和脊髓的立体图像，不像CT（只能获取

　　与人体长轴垂直的剖面图）那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位；

　　能诊断心脏病变，CT因扫描速度慢而难以胜任；

　　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；

　　核磁共振与CT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

　　关节都能在叮图像上“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。

T1、T2的意义是用来判断是否病变的一个参数，因为病变组织的T1、T2值与正常组织的值不同。

MRI就是核磁共振，数值是它的强度，越大的机器越好越贵。

T1加权像、T2加权像为磁共振检查中报告中常提到的术语。

与核自旋有关，T1是纵向弛豫，T2是横向弛豫。

核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

扩展资料

基本原理

原子核的自旋

核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在一定的关系。

I值为零的原子核可以看做是一种非自旋的球体，I为1/2的原子核可以看做是一种电荷分布均匀的自旋球体，1H，13C，15N，19F，31P的I均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。I大于1/2的原子核可以看做是一种电荷分布不均匀的自旋椭球体。

核磁共振现象

原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩（μ）。

μ=γP

式中，P是角动量矩，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量矩之间的比值，因此是各种核的特征常数。

当自旋核（spinnuclear）处于磁感应强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相像，称为拉莫尔进动（larmorprocess）。自旋核进动的角速度ω0与外磁场感应强度B0成正比，比例常数即为磁旋比（magnetogyricratio)γ。式中ν0是进动频率。

ω0=2πν0=γB0

原子核在无外磁场中的运动情况如下图，微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的（方向量子化），自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+l个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁盘子数m来表示，m与I之间的关系是

m=I,I-1,I-2-I

原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，I值为1/2的核在外磁场作用下只有两种取向，各相当于m=1/2和m=-1/2，这两种状态之间的能量差ΔE值为

ΔE=γhB0/2π

一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收ΔE的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振。当频率为ν射的射频照射自旋体系时，由于该射频的能量E射=hν射，因此核磁共振要求的条件为

hν射=ΔE（即2πν射=ω射=γB0）①

目前研究得最多的是1H的核磁共振和13C的核磁共振。1H的核磁共振称为质子磁共振(ProtonMagneticResonance），简称PMR，也表示为1H-NMR。13C核磁共振（Carbon-13NuclearMagneticResonance）简称CMR，也表示为13C-NMR。

核磁共振饱和与驰豫

1H的自旋量子数是I=1/2，所以自旋磁量子数m=±1/2，即氢原子核在外磁场中应有两种取向。1H的两种取向代表了两种不同的能级，在磁场中，m=1/2时，E=-μB0，能量较低，m=-1/2时，E=μB0，能量较高，两者的能量差为ΔE=2μB0。

式①，式②说明：处于低能级的1H核吸收E射的能量时就能跃迁到高能级。也即只有当电磁波的辐射能等于lH的能级差时，才能发生1H的核磁共振。

E射=hν射=ΔE=hν0②因此1H发生核磁共振的条件是必须使电磁波的辐射频率等于1H的进动频率，既符合下式。

ν射=ν0=γB0/2π③由式③可知：要使ν射=ν0，可以采用两种方法。一种是应强度，逐渐改变电磁波的辐射频率ν射，进行扫描，当ν射与B0匹配时，发生核磁共振。

参考资料：