MRI本博主学习其基础理论有3次,自己系统的看过一次书,上过WS的教授MRI的理论课,在京津骥+放射物理专业组会上学习过一次,虽然学过几次,但是自己是学理论物理专业的,并不是影像专业,据说北京大学讲核磁的课程要一学年,所以我这里肯定有不太清晰的概念,希望各位专家多跟我交流。先谢谢大家。
MRI和NMR字面上可以轻易的区别两者,MRI讲的是磁激发的共振现象,并且有成像的过程。M 磁场 R 共振 I成像 而NMR呢 N 是核的意思,就是原子核,在磁场中共振的意思。
一般来说我们从微观和宏观两个方面来对MRI进行理解。微观是基础,通过宏观的统计来实现宏观的目的,微观上来说每个非偶质子非偶中子的原子核都会在适当的位置上自转。其实这仅仅是形象的理解,量子力学里面表征物质状态的自旋态可不是真的在那自己旋转,仅仅说明有一个自旋的状态,物理里称呼能量为状态,所以这句话的意思是粒子因为核子的奇偶性,所以有个能量,这个能量可以和磁场作用,恩。严格来说电磁作用是最广泛的作用,除了强相互作用,存在于核子内部,引力无所不在,其他的作用都可以解释为电磁相互作用。言归正传磁场和能量相互作用使得产生了两个新的能量状态。这两个个能量状态是有一个能级差,而一定频率的射频-正好等于这个能级差的射频会使得原本低的能量状态变成高的能量状态,跃迁了。当射频消失之后,跃迁的这部分原子核会跃迁回低能状态。终结一下。一队原子相安无事自由自在的在低能状态HAPPY这时候来了一个磁场,相当于一个考试~有的人过了有的人没过,这样呢就出现了两类原子,高能的和低能的,忽然又来了个消息,给补考,结果没过的一批人其中有一部分过了,后来得知补考成绩不算,结果后来补考那帮人又没及格。这是一个悲伤的故事~。上面讲的就是把原子放到磁场中,并且给一个射频微观上会发生什么事情。
对我们有用的信息就是这帮参加补考过了后来又不算数的兄弟们发生了什么,他们奔走相告。为什么会这样,于是发出了一道电磁波-射频跟补考的射频一个频率,我们宏观上探测到的就是这射频。统计学告诉我们,美女总是在女生中的少数,而且有一定的比例分布的,博主大学时候的学校,被一致认为美女多,我都是这样回应他们的,仅仅是基数大而已,这就是统计学的力量!而我们刚刚谈到的那部分挂科的兄弟(低能级小朋友)其实也是遵守统计分布的,因而如果这部分的总数越大,最后发出的射频会越强!这也就是如何相对性比较的探测原子浓度的方法。当然了这是直观的表达。
准确的表达是这样的,根据统计学原理我们会得到一个信号强度的公式。这个公式被称为,核磁公式,此处有雷区非专业人士不要轻易研究核磁公式,这个公式反应了时间强度之间的关系,而且还有着T1,T2等各种参数,各种参数是跟探测的物质相关的,(不是原子核是物质matal)适当的调节观测方案(如何给射频,什么时候观测),我们会得到,关于T1,T2,P浓度,等等的不同信号对比。这些信号对比可以做到相关于T1,T2 等等。这样不同物质就被我们区别开来。因为T1,T2跟物质相关,脑脊液,脑灰质,白质的T1,T2都是不同的,比如说脑脊液的T1强过灰质的那么使用T1增强的方案,就会看到T1大脑不同位置T1信号的区别,那么也就区分了哪里是灰质哪里是脑脊液。
以上就是核磁如何区别物质的,下面我们谈谈如何成像的。
射频大小跟核有关同样也跟磁场强度有关。只有在合适的强度下才能共振。所以这里可以在Z轴,也就是轴向上给一个磁场梯度,通过射频和核磁的匹配可以得到Z方向上的一层是可以发生共振的,这就是我们常说的选层。Z方向的位置已经确定了,当然了这项当于一个嵌套的循环,一层一层的扫描出的结果,下面我们确定的一层上,X方向上,加不同磁场这时候跟Z轴是一样会发生射频频率和磁场的匹配问题,当然了我们不能再次使用刚才的方法,因为会混到一起去的,我们使用的方法是把所有得到结果的射频信号在不同时间分别收集,这是因为不同射频频率产生共振的时间还是不同的,这也是我们常说的相位编码,在Y轴上我们一样加上一个梯度场,然后在一个收集时间内我们把所有信号都作收集并处理这个时间段内只有这一层,这一个列上的信息都被收集,而同时我们对数据进行FT,这样在频率域我们看到信号的频率不同,这也是一个匹配的方法,不同频率匹配不同的Y轴位置,于是我们收集到了带有X,Y,Z位置信息的核磁信号。。成像了!
PS:搞放疗的可以去他们的网站上看看还是有些资源的 www.csmp.org.cn