MRI是核磁共振成像的简称。1946年,哈佛大学的珀塞尔和斯坦福大学的布洛赫同时发现了原子核磁共振的物理现象;1973年,劳特伯应用这一现象获得了人体的MRI图像;此后,MRI成像逐渐被应用到了医学影像学的诊断中,极大促进了该学科的发展。时至今日,MRI已经发展成了一门具有完整理论的新学科。今天,我们就来谈谈MRI是怎么成像的。
人体在强外磁场内
产生纵向磁矢量和1H进动
人体内1H含量丰富,1H能够自旋产生磁矩,就像一个小磁体。这些磁矩的分布一般比较杂乱,磁矩之间能相互抵消;但是这些磁矩进入到强外磁场内后,其分布就不再如之前那样杂乱无章了,而是按照外磁场磁力线的方向排列整齐,进而形成纵向磁矢量。同时,这些1H的自旋轴还会在磁力线周围做锥形运动,如同旋转陀螺,这种现象叫做进动。外磁场场强越强,则进动越快。
发射特定的射频脉冲
引发磁共振现象
向处于强外磁场内的人体发射和1H进动频率一样的射频脉冲,1H可吸收能量而出现磁共振现象。结果同时产生两种改变:第一种是1H在吸收能量之后排列顺序变为反磁力线方向,造成纵向磁矢量减弱甚至完全消失;第二种是1H在吸收能量之后变为同相位进动,产生横向磁矢量。
暂停发射射频脉冲后
1H恢复到原始状态并产生MR信号
暂停发射射频脉冲后,1H可马上变为原来杂乱排列的状态,这就是所谓的弛豫,这一过程所需时间也叫弛豫时间。通常有两种弛豫时间:T1弛豫时间(T1)与T2弛豫时间(T2),前者是纵向磁矢量恢复的时间,后者是横向磁矢量的恢复时间。发生共振的1H在弛豫过程中,就会产生代表T1值和T2值的MR信号。
采集、处理MR信号
并重建为MRI图像
T1值和T2值能够反映出人体组织结构,对这些信号进行采集、编码、计算等处理,就能够重建为MRI灰阶图像。MRI图像上的黑白灰度对比,能够有效反映出人体组织间的弛豫时间差异。MRI检查共有两种基本成像:即T1WI(T1加权成像)和T2WI(T2加权成像),前者反映的是组织间T1值的差异,后者则为组织间T2值的差异。人体内的组织T1值和T2值都比较恒定。MRI检查正是通过图像上反映T1值和T2值的黑白灰度及其改变,来诊断组织病变的。其中,白、灰、黑信号分别代表高信号、中等信号及低信号(无信号)。在T1WI图像上,信号越高,代表T1时间越短。而在T2WI图像上,信号越高,代表T2时间越长。
常德市石门县中医医院CT/MRI室
赵延毫