MRI

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NMR, Nuclear Magnetic Resonance, 核磁共振,指磁性原子核在强磁场环境下受射频照射会发生跃迁
 
NMR, Nuclear Magnetic Resonance, 核磁共振,指磁性原子核在强磁场环境下受射频照射会发生跃迁
 
核磁共振过程会产生吸收光谱
 
 
射频波长范围 5 ~ 0.5m,频率 60 ~ 600MHz
 
  
 
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== 概述 ==
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原子核是由质子和中子构成,奇数目质子的原子核,其质子围绕中心旋转(自旋,相当于正电荷在环形线圈中流动)而有磁场,即核磁。在无外磁场时,核磁矩的取向是随机的
 
原子核是由质子和中子构成,奇数目质子的原子核,其质子围绕中心旋转(自旋,相当于正电荷在环形线圈中流动)而有磁场,即核磁。在无外磁场时,核磁矩的取向是随机的
  
在有外磁场时,核磁矩的取向不是随机的,而是量子化的。比如常用的氢原子的核磁矩取向就只有两种,多数氢原子核磁矩的方向倾向于与外磁场方向相同(低能态),少数与外磁场方向相反(高能态),但是由于能级差很小,低能态原子只占微弱优势
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在有外磁场时,核磁矩的取向不是随机的,而是量子化的。比如常用的氢原子在强磁场里的核磁矩取向就只有两种:
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* 与外磁场同向(低能态)
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* 与外磁场反向(高能态)
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实际应用中由于能级差很小,低能态原子数目只占微弱优势,当然,更强的磁场会扩大这个优势。。。
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在有外磁场时,奇数目质子的原子核除自旋外,自旋轴还会绕着磁场方向轴旋转,称此现象为 Larmor 进动,类似于陀螺在重力场中的进动
 
在有外磁场时,奇数目质子的原子核除自旋外,自旋轴还会绕着磁场方向轴旋转,称此现象为 Larmor 进动,类似于陀螺在重力场中的进动
  
奇数目质子的原子核 Larmor 进动,是有频率的,当垂直于磁场方向对着原子核辐射同样频率的无线电波,低能态自旋原子核就会向高能态跃迁,此现象称为核磁共振
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奇数目质子的原子核 Larmor 进动,是有频率的,当垂直于磁场方向对着原子核辐射同样频率的无线电波,低能态自旋原子核就会向高能态跃迁,此现象称为核磁共振 (Resonance)
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常用射频波长范围 5 ~ 0.5m,频率 60 ~ 600MHz。常用的外磁场强度为 1T ~ 3T
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核磁共振过程会产生吸收光谱,检测这个过程中的信号,就能画出谱图。与此同时,部分高能态原子核也会以非辐射的方式(碰撞)向低能态迁移,此为核弛豫 (Relaxation)。控制射频辐射的强度,使其总是有低能态向高能态跃迁就能持续看到信号。。。[https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_of_magnetic_resonance_imaging#Resonance_and_relaxation Repetition Time (TR)]  [https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_echo Echo Time (TE)]
  
  
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MRI 图像有多个参数,包括 T1加权像(T1WI),T2 加权像(T2WI),质子密度加权像(PdWI),压水(FLAIR),扩散加权(DWI),扩散张量(DTI),磁敏感(SWI),核磁波谱(MRS),灌注成像(PWI)以及压脂
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MRI 图像有多个参数,包括 T1加权像(T1WI),T2 加权像(T2WI),质子密度加权像(PDWI),压水(FLAIR),扩散加权(DWI),扩散张量(DTI),磁敏感(SWI),核磁波谱(MRS),灌注成像(PWI)以及压脂。参考:https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging#Overview_table
  
每个 MRI 检查必查 T1WI,T2WI 其他的成像参数根据需要使用
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每个 MRI 检查必查 T1WI,T2WI 其他的成像参数根据需要使用。
  
 
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<p style="color:#5A0000">运动关节受伤了,如以 X-Ray / CT 为主要检查手段,基本就是两眼一抹黑。。。潜在的关节间韧带受伤,会被无视,以为无大碍就急切重新投入运动,极其容易造成二次伤害 --- 断裂。。。<br>
 
<p style="color:#5A0000">运动关节受伤了,如以 X-Ray / CT 为主要检查手段,基本就是两眼一抹黑。。。潜在的关节间韧带受伤,会被无视,以为无大碍就急切重新投入运动,极其容易造成二次伤害 --- 断裂。。。<br>
韧带断裂就只能手术,一下子好几万进去,手术后还得开启漫长的运动恢复练习,再次运动都得一年后了,损失惨重。。。身边见了太多这样的朋友<br>
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韧带断裂就只能手术,一下子好几万进去,手术后还得开启漫长的运动恢复练习,再次运动都得一年后了,损失惨重。。。身边见了太多这样的。。。<br>
 
正确的姿势,应该是运动关节受伤了,直接去找运动医学的医生,拍个核磁。。。严格遵医嘱。。。</p>
 
正确的姿势,应该是运动关节受伤了,直接去找运动医学的医生,拍个核磁。。。严格遵医嘱。。。</p>
  
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* https://wenku.baidu.com/view/053f7bf2770bf78a65295421.html
 
* https://wenku.baidu.com/view/053f7bf2770bf78a65295421.html
* https://wenku.baidu.com/view/0ce481ed26fff705cd170a07.html
 
 
* https://wenku.baidu.com/view/50a173c9a8114431b80dd884.html
 
* https://wenku.baidu.com/view/50a173c9a8114431b80dd884.html
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* https://wenku.baidu.com/view/0ce481ed26fff705cd170a07.html
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* https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging
  
 
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2018年4月8日 (日) 00:30的最后版本

NMR, Nuclear Magnetic Resonance, 核磁共振,指磁性原子核在强磁场环境下受射频照射会发生跃迁


目录

[编辑] 1 原理概述

原子核是由质子和中子构成,奇数目质子的原子核,其质子围绕中心旋转(自旋,相当于正电荷在环形线圈中流动)而有磁场,即核磁。在无外磁场时,核磁矩的取向是随机的

在有外磁场时,核磁矩的取向不是随机的,而是量子化的。比如常用的氢原子在强磁场里的核磁矩取向就只有两种:


  • 与外磁场同向(低能态)
  • 与外磁场反向(高能态)


实际应用中由于能级差很小,低能态原子数目只占微弱优势,当然,更强的磁场会扩大这个优势。。。


在有外磁场时,奇数目质子的原子核除自旋外,自旋轴还会绕着磁场方向轴旋转,称此现象为 Larmor 进动,类似于陀螺在重力场中的进动

MRI-spin.png


奇数目质子的原子核 Larmor 进动,是有频率的,当垂直于磁场方向对着原子核辐射同样频率的无线电波,低能态自旋原子核就会向高能态跃迁,此现象称为核磁共振 (Resonance)

MRI-energy-split.png


常用射频波长范围 5 ~ 0.5m,频率 60 ~ 600MHz。常用的外磁场强度为 1T ~ 3T

核磁共振过程会产生吸收光谱,检测这个过程中的信号,就能画出谱图。与此同时,部分高能态原子核也会以非辐射的方式(碰撞)向低能态迁移,此为核弛豫 (Relaxation)。控制射频辐射的强度,使其总是有低能态向高能态跃迁就能持续看到信号。。。Repetition Time (TR) Echo Time (TE)


医学上的 MRI 依赖的就是遍布人体的氢原子(分布全身的大量的水、各种蛋白质、脂类、糖类、核酸等有机物。。。)



[编辑] 2 人体图像

MRI 图像有多个参数,包括 T1加权像(T1WI),T2 加权像(T2WI),质子密度加权像(PDWI),压水(FLAIR),扩散加权(DWI),扩散张量(DTI),磁敏感(SWI),核磁波谱(MRS),灌注成像(PWI)以及压脂。参考:https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging#Overview_table

每个 MRI 检查必查 T1WI,T2WI 其他的成像参数根据需要使用。

人体正常组织和病理组织信号强度:

组织 T1WI T2WI
脑白质 中高 中低
脑灰质 中低 中高
脑脊液 低 高
脂肪 高 中高
骨皮质 低 低
水肿 低 高
含水囊肿 低 高
亚急性水肿 高 高
瘤结节 中低 中高
钙化 低 低

此表中高信号为白色,低信号为黑色,介于两者之间为不同灰度的灰色:

MRI-T1t2PD.jpg


[编辑] 2.1 图例

MRI-01.png


MRI-02.png


MRI-03.png


[编辑] 2.2 与 CT 比较

MRI-head.jpg


同样部位的 CT 图像:

MRI-CT-head.jpg


运动关节受伤了,如以 X-Ray / CT 为主要检查手段,基本就是两眼一抹黑。。。潜在的关节间韧带受伤,会被无视,以为无大碍就急切重新投入运动,极其容易造成二次伤害 --- 断裂。。。
韧带断裂就只能手术,一下子好几万进去,手术后还得开启漫长的运动恢复练习,再次运动都得一年后了,损失惨重。。。身边见了太多这样的。。。
正确的姿势,应该是运动关节受伤了,直接去找运动医学的医生,拍个核磁。。。严格遵医嘱。。。



[编辑] 3 主要厂商

[编辑] 3.1 GE

MRI-GE-750W.jpg

http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/magnetic_resonance_imaging


[编辑] 3.2 SIEMES

MRI-SIEMES-3T.jpg

https://usa.healthcare.siemens.com/magnetic-resonance-imaging


[编辑] 3.3 United Imaging

MRI-umr570.png

http://www.united-imaging.com/zh/cigongzhen-chengxiang-xitong-mr.html



[编辑] 4 成本

[编辑] 4.1 购买成本

MRI分为低场永磁(<1T)、1.5T 超导、3T 超导,(T是特斯拉,磁场强度单位),这三者成本分别大概在200~800W、500~1800W、1500~3000W

除去购买机器本身的成本,每台MRI安装都需要取得卫生厅颁发的机器配置证,这三类MRI获得配置证的难度递增,尤其是3T 超导 MRI,一般二级城市也就一两台。卫生部规定的收费标准这三者单价是都差不太多


[编辑] 4.2 安装成本

MRI 设备安装前要做屏蔽,一般屏蔽材料是用铜板,主要是屏蔽信号,不是屏蔽辐射,MRI 基本没有辐射,做屏蔽是为了保证设备间内的磁场和射频信号的稳定纯净不受外界干扰(如果医院的核磁间就在电梯旁边,那要做的屏蔽工作要比常规的多一倍)


MRI 设备里面装的是液氦,而且从其工作原理上也对安装的稳定性要求很高,这就加大了安装的难度,而且一般来说,MRI 很重,进场的时候有时需要在经过的路上加垫很多钢板木板以保护地面不会被压坏。甚至有些厂家在 MRI 励磁的时候还要摆一桌贡品拜猪头之类的祈祷能励磁成功。。。


[编辑] 4.3 运营成本

MRI 的一大运营成本是液氦(4.2K 左右,氦熔点 -272.2°C (25个大气压),沸点 -268.785°C),液氦是用来冷却磁体线圈使其维持在超导状态以产生强磁场,现在已知所有的超导材料都要在极低温中才能表现出超导特性,其中应用最广泛的那几种(比如Nb3Sn)更是需要比液氢的沸点还低的转变温度,这时候只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。参考: 超导现象高温超导


液氦属于战略物资,便宜的时候 200块/升,贵的时候 600块/升,一般西门子和 GE 的机器要 4 年一充,飞利浦大概一两年一充,每次填充至少500升

全球大部分液氦的控制权在老美手里,现在三家公司的液氦都是同一家供应商的 AP 公司

MRI 的另一大运营成本是冷头,冷头也是用来冷却液氦以维持磁体超导状态,但冷头属于耗材,基本上一般 3、4年一换,一个冷头就要几十万

MRI 的机房空调和磁体冷却系统都得 7x24 小时运行,电费是刚刚的


[编辑] 4.4 经济效益

MRI 的扫描时间很久,平均一个患者检查至少要十多分钟,因此每台机器每日接待患者的数量大概在 60 人左右。。。



[编辑] 5 CT

Computed Tomograph, 计算断层扫描,利用高能射线围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描,然后通过计算机重建图像。根据所采用的射线不同可分为:X 射线 CT(X-CT)、γ 射线 CT(γ-CT) 等,医院使用最多的是 X-CT

CT 图像是数字化模拟灰度图像,是由一定数目从黑到白不同灰度的像素(pixel)按固有矩阵排列而成。这些像素的灰度反应的是相应体素(voxel)的 X 线吸收系数。如同 X 线图像,CT 图像亦是用灰度反映器官和组织对 X 线的吸收程度。其中黑影表示低吸收区,即低密度区,如含气的肺组织;灰影表示中等吸收区,如软组织;白影表示高吸收区,即高密度区,如骨组织


CT 图像用密度描述,其标准为CT值。人体组织 CT 值(HU):

  • 骨:1000 通俗所说最白的
  • 软组织:70~20
  • 水:0
  • 脂肪:-30~90
  • 空气:-1000 通俗所说最黑的


X-Ray 吸收成像的手段,对软组织的分辨基本就是两眼一抹黑。。。如果韧带受伤,跑急诊拍个 X-Ray,急诊医生的结论一般就是笼统的:“软组织挫伤”



[编辑] 6 参考













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