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核磁共振原理是什么

2025年12月23日 23:42:53
病情描述:

核磁共振原理是什么

医生回答(1)
  • 师自刚
    师自刚副主任医师

    临汾市人民医院 向他提问

    核磁共振基于人体组织富含的氢原子核自旋磁性,无外界磁场时氢核磁矩随机分布,置于均匀强磁场时定向排列,施加频率与氢核在当前磁场旋进频率匹配的射频脉冲,氢核吸收能量能级跃迁产生共振,射频脉冲停止后氢核释放能量成磁共振信号被接收线圈检测,计算机对信号处理依氢核密度和弛豫时间重建图像,装有植入式医疗设备、体内有金属异物者及孕妇有相应注意事项需提前留意。

    一、原子核的磁性基础

    核磁共振原理基于原子核的自旋磁性。人体组织内富含氢原子核,氢核具有自旋属性,如同微小磁体,具备固有磁矩。在无外界磁场作用时,这些氢核的磁矩随机分布;而当置于均匀强磁场中时,氢核的磁矩会沿磁场方向进行定向排列。

    二、射频脉冲激发与共振

    1.施加射频脉冲:向人体施加特定频率的射频脉冲,该脉冲的频率与氢核在当前磁场中的旋进频率相匹配。此时,氢核会吸收射频脉冲的能量,发生能级跃迁,磁矩方向偏离原来的磁场方向,进入受激状态,即产生核磁共振现象。

    2.共振条件:射频脉冲的频率需满足拉莫尔公式(\(\omega=\gammaB_0\),其中\(\omega\)为射频角频率,\(\gamma\)为原子核的旋磁比,\(B_0\)为外磁场强度),才能使氢核发生共振。

    三、信号检测与图像重建

    1.信号产生与接收:当射频脉冲停止后,氢核会释放吸收的能量,恢复到原来的低能状态,此过程中会以电磁信号的形式释放能量,称为磁共振信号。通过放置在人体周围的接收线圈检测到这些微弱的磁共振信号。

    2.图像重建:计算机对检测到的磁共振信号进行处理,根据不同组织中氢核的密度差异以及弛豫时间(纵向弛豫时间\(T_1\)和横向弛豫时间\(T_2\))的不同,将信号转化为不同灰度的像素,最终重建出人体内部组织结构的二维或三维图像。

    四、特殊人群注意事项

    1.装有植入式医疗设备者:如心脏起搏器、人工耳蜗等患者,强磁场可能干扰设备正常工作,需提前告知医生,评估检查风险。

    2.体内有金属异物者:例如弹片、金属夹等,磁场可能使金属异物移位,造成损伤,检查前需详细排查体内金属植入情况。

    3.孕妇:虽然目前大量研究未发现核磁共振检查对胎儿有明确不良影响,但仍需严格掌握适应证,仅在必要时谨慎进行,并采取必要的防护措施。

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