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  • 1 # 科技小禹

    核磁共振掃描器(MRI)是使用非常強的磁場和無線電波,這些磁場和無線電波與組織中的質子相互作用,產生一個訊號,然後經過處理,形成人體影象。質子(氫原子)可以被認為是微小的條形磁鐵,有北極和南極,繞軸旋轉——就像行星一樣。正常情況下,質子是隨機排列的,但當施加強磁場時,質子磁場方向會與這個磁場方向對齊。

    用正確頻率的無線電波脈衝激發質子,使它們產生共振,擾亂磁性排列。被激發的質子以射頻訊號的形式釋放吸收的能量,發射物被掃描器上的接收線圈接收。引起質子共振的無線電頻率取決於磁場的強度。在核磁共振掃描器中,梯度線圈被用來改變整個身體的磁場強度。這意味著身體的不同部位會以不同的頻率共振。因此,透過按順序應用不同的頻率,你可以分別對身體的各個部分進行成像,並逐漸形成一幅影象。

    核磁共振掃描器原理

    當無線電源關閉時,質子將恢復到原來的不受干擾的狀態(與磁場對齊),並在此過程中發射無線電波,被接收線圈接收到。不同的組織會以不同的速度放鬆,例如脂肪和水有不同的放鬆時間,所以放鬆時間可以揭示被成像的組織型別。有兩個弛豫時間可以測量;T1 -磁線放鬆所花費的時間,T2 -旋轉回到靜止狀態所花費的時間。

    多個無線電脈衝序列可以用來突出或抑制某些組織型別。例如,脂肪內部通常不存在異常,因此可以使用脂肪抑制脈衝序列來去除脂肪組織發出的訊號,只留下來自更可能包含異常的區域的訊號。

    核磁共振室

    核磁共振(MRI)掃描器需要非常強的磁場驅動;一般在1.5特斯拉左右,但也可以是7特斯拉。相比之下,地球的磁場只有0.00005特斯拉。磁鐵是由多圈導電導線組成的,電流透過這些導線產生磁場。為了達到所需的高磁場強度,用液氦將磁體冷卻到10k以下(-442 / -263oC)。這使得超導性成為可能,使得電流線上圈中流動而不產生電阻,這意味著當磁鐵被過冷時,它能夠傳導更大的電流,因此能夠產生更強的磁場。

    1971年,美國伊利諾伊大學的保羅·勞特伯(Paul C.Lauterbur)發明了核磁共振成像技術。這項技術隨後由彼得·曼斯菲爾德爵士開發,並於1977年首次對人體進行了核磁共振成像掃描。儘管直到20世紀80年代,第一臺能夠產生臨床上有用的影象的MRI掃描器才問世。這臺機器是由約翰·馬拉德(John Mallard)設計的,他被認為是核磁共振成像(MRI)廣泛應用的推手,並被用來識別折磨一名測試患者的幾種疾病,包括胸部腫瘤、一種異常的肝癌和骨癌。“關於磁共振成像的發現”為Paul Lauterbur和Peter Mansfield爵士贏得了2003年的諾貝爾生理學或醫學獎。

    彼得·曼斯菲爾德爵士

    核磁共振(MRI)在醫學診斷中應用廣泛,與x射線和CT掃描不同,它的最大優點是不暴露於電離輻射中。然而,高磁場對人體的影響仍然是未知的。MRI掃描器特別適合於神經系統的掃描,對於小腫瘤、痴呆、癲癇和中樞神經系統的其他疾病的視覺化效果也非常好。掃描需要15到90分鐘,這取決於區域的大小和拍攝的影象數量。這些機器噪音非常大,發出的聲音和噴氣式發動機發出的聲音一樣大。

    核磁共振掃描器有非常大的潛在危險,在這些機器附近必須遵守嚴格的安全程式,因為已經發生過了幾起死亡事故。由於所涉及的強磁場,該裝置不能用於心臟起搏器可能會被破壞的患者,或金屬植入物或彈片可能會在手術過程中被磁鐵吸引和移動的患者。此外,鐵磁性物體會被磁鐵強烈吸引,並對拋射物造成嚴重的危險。因為這些原因,這些物體被禁止靠近核磁共振裝置。

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