磁共振成像

磁共振成像 (MRI) 是一种医学成像技术，用于放射学以形成人体解剖学和生理过程的图片。 MRI 扫描仪使用强磁场、磁场梯度和无线电波来生成体内器官的图像。 MRI 不涉及 X 射线或使用电离辐射，这与 CT 和 PET 扫描不同。 MRI 是核磁共振 (NMR) 的一种医学应用，也可用于其他 NMR 应用的成像，例如 NMR 光谱学。

MRI 在医院和诊所广泛用于疾病的医学诊断、分期和随访。 与 CT 相比，MRI 在软组织图像中提供更好的对比度，例如 在大脑或腹部。 然而，患者可能会觉得不太舒服，因为通常在长而封闭的管子中对受试者进行更长、更响亮的测量，尽管开放式 MRI 设计在很大程度上缓解了这一点。 此外，体内的植入物和其他不可移除的金属可能会带来风险，并可能使一些患者无法安全地接受 MRI 检查。

MRI 最初称为 NMRI（核磁共振成像），但为了避免负面关联，核被删除了。 某些原子核在外磁场中能够吸收射频能量； 由此产生的演变自旋极化可以在射频线圈中感应出 RF 信号，从而被检测到。 在临床和研究 MRI 中，氢原子最常用于产生宏观极化，该极化可由靠近被检查对象的天线检测到。 氢原子天然存在于人类和其他生物有机体中，尤其是在水和脂肪中。 出于这个原因，大多数 MRI 扫描基本上绘制了体内水和脂肪的位置。 无线电波脉冲激发核自旋能量跃迁，磁场梯度定位空间极化。 通过改变脉冲序列的参数，可以基于组织中氢原子的弛豫特性在组织之间产生不同的对比。

虽然 MRI 在诊断医学和生物医学研究中的应用最为突出，但它也可用于形成非生命体的图像，例如木乃伊。 扩散 MRI 和功能 MRI 扩展了 MRI 的用途，除了详细的空间图像外，还可以分别捕获神经系统中的神经元束和血流。 卫生系统内对 MRI 需求的持续增长导致了对成本效益和过度诊断的担忧。

在大多数医学应用中，组织中仅由一个质子组成的氢原子核会产生一个信号，该信号经过处理以根据特定区域中这些原子核的密度形成人体图像。 鉴于质子会受到与其键合的其他原子的场的影响，因此有可能将特定化合物中的反应与氢分开。为了进行研究，该人被放置在 MRI 扫描仪内，该扫描仪在周围形成强磁场 要成像的区域。 首先，来自振荡磁场的能量以适当的共振频率暂时施加到患者身上。 使用 X 和 Y 梯度线圈进行扫描会使患者的选定区域体验到吸收能量所需的精确磁场。

原子被射频 (RF) 脉冲激发，由此产生的信号由接收线圈测量。 可以处理 RF 信号以通过查看因使用梯度线圈改变局部磁场而引起的 RF 电平和相位的变化来推断位置信息。 由于这些线圈在激励和响应期间快速切换以执行移动线扫描，因此当绕组由于磁致伸缩而轻微移动时，它们会产生 MRI 扫描特有的重复噪声。 不同组织之间的对比度取决于激发原子返回平衡状态的速率。 可以给予患者外源性造影剂以使图像更清晰。

MRI 扫描仪的主要组件是使样品极化的主磁铁、用于校正主磁场均匀性偏移的匀场线圈、用于定位待扫描区域的梯度系统和 RF 系统， 激发样品并检测产生的 NMR 信号。 整个系统由一台或多台计算机控制。

MRI 需要在整个扫描范围内强而均匀的磁场，达到百万分之几。 磁铁的磁场强度以特斯拉为单位进行测量——虽然大多数系统在 1.5 T 下运行。