醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告——核磁共振成像儀的原理和應(yīng)用

1、<p><b>　　醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告</b></p><p>　　——核磁共振成像儀的原理和應(yīng)用</p><p>　　班級：生物醫(yī)學(xué)0902</p><p><b>　　姓名：xx</b></p><p>　　日期：2010年1月6日</p><p>　　核磁共振成像儀

2、的原理和應(yīng)用</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技術(shù)。核磁共振成像儀就是因這項(xiàng)技術(shù)而產(chǎn)生的儀器。它是繼CT后醫(yī)學(xué)影像學(xué)的又一重大進(jìn)步。自80年代應(yīng)用以來，它以極快的速度得到發(fā)展。核磁共振是一種物理現(xiàn)象，作為一種分析手段廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域，到1973年才將它用于醫(yī)學(xué)臨床檢測。為了避免與核醫(yī)學(xué)中放

3、射成像混淆，把它稱為核磁共振成像術(shù)(MRI)。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　核磁共振、掃描、成像、計(jì)算機(jī)</p><p><b>　　正文：</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　193

4、0年代，物理學(xué)家伊西多?拉比發(fā)現(xiàn)在磁場中的原子核會沿磁場方向 </p><p>　　呈正向或反向有序平行排列，而施加無線電波之后，原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 </p><p>　　1946年，美國哈佛大學(xué)的珀塞爾和斯坦福大學(xué)的布洛赫發(fā)現(xiàn)，將具有奇數(shù)個(gè)核子（包括質(zhì)子和中子）的原子核置于磁場中，再施加以特定頻率的射頻場，就會發(fā)生原子核吸收射頻場能量的現(xiàn)象，這就是人們最初對核磁共振現(xiàn)象

5、的認(rèn)識。 </p><p>　　人們在發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象之后很快就產(chǎn)生了實(shí)際用途，早期核磁共振主要用于對核結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究，如測量核磁矩、電四極距、及核自旋等，化學(xué)家利用分子結(jié)構(gòu)對氫原子周圍磁場產(chǎn)生的影響，發(fā)展出了核磁共振譜，用于解析分子結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間的推移，核磁共振譜技術(shù)不斷發(fā)展，從最初的一維氫譜發(fā)展到碳譜、二維核磁共振譜等高級譜圖，核磁共振技術(shù)解析分子結(jié)構(gòu)的能力也越來越強(qiáng)。</p><p&g

6、t;　　進(jìn)入1990年代以后，人們甚至發(fā)展出了依靠核磁共振信息確定蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)的技術(shù)，使得溶液相蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的精確測定成為可能。后來核磁共振廣泛應(yīng)用于分子組成和結(jié)構(gòu)分析，生物組織與活體組織分析，病理分析、醫(yī)療診斷、產(chǎn)品無損監(jiān)測等方面。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代，脈沖傅里葉變換核磁共振儀出現(xiàn)了，它使13C譜的應(yīng)用也日益增多。</p><p><b>　　儀器結(jié)

7、構(gòu)</b></p><p>　　MRI是一種生物磁自旋成像技術(shù)，它是利用原子核自旋運(yùn)動的特點(diǎn)，在外加磁場內(nèi)，經(jīng)射頻脈沖激后產(chǎn)生信號，用探測器檢測并輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像。 </p><p>　　其中型臺式核磁共振成像儀主要由譜儀、磁體柜、電子柜、梯度柜、監(jiān)視器等部分組成。</p><p><b>　　儀器原理</

8、b></p><p>　　核磁共振現(xiàn)象來源于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的運(yùn)動。根據(jù)量子力學(xué)原理，原子核與電子一樣，也具有自旋角動量，其自旋角動量的具體數(shù)值由原子核的自旋量子數(shù)決定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同類型的原子核自旋量子數(shù)也不同：質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為偶數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為0；質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為半整數(shù)；質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)，質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的原子核，自旋量子數(shù)為整數(shù)。迄今為止，只有自旋量子數(shù)等于1

9、/2的原子核，其核磁共振信號才能夠被人們利用，經(jīng)常為人們所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P。 </p><p>　　由于原子核攜帶電荷，當(dāng)原子核自旋時(shí)，會由自旋產(chǎn)生一個(gè)磁矩，這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同，大小與原子核的自旋角動量成正比。將原子核置于外加磁場中，若原子核磁矩與外加磁場方向不同，則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象類似陀螺在旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)動軸的擺動，稱為進(jìn)動。進(jìn)

10、動具有能量也具有一定的頻率。原子核進(jìn)動的頻率由外加磁場的強(qiáng)度和原子核本身的性質(zhì)決定，也就是說，對于某一特定原子，在一定強(qiáng)度的的外加磁場中，其原子核自旋進(jìn)動的頻率是固定不變的。原子核發(fā)生進(jìn)動的能量與磁場、原子核磁矩、以及磁矩與磁場的夾角相關(guān)，根據(jù)量子力學(xué)原理，原子核磁矩與外加磁場之間的夾角并不是連續(xù)分布的，而是由原子核 的磁量子數(shù)決定的，原子核磁矩的方向只能在這些磁量子數(shù)之間跳躍，而不能平滑的變化，這樣就形成了一系列的能級。當(dāng)原子核在外加

11、磁場中接受其他來源的能量 輸入后，就會發(fā)生能級躍遷，也就是原子核磁矩與外加磁場的夾角會發(fā)生變化。這種能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎(chǔ)。為了讓原子核自旋的進(jìn)動發(fā)生能級躍遷，需要為原子核提供躍遷所需要的能量，這一能量通常是通過外加射頻場來提供的。根據(jù)物理學(xué)原理當(dāng)外加射頻場的頻率與原子核自旋進(jìn)動</p><p>　　儀器的應(yīng)用和現(xiàn)代發(fā)展</p><p>　　MRI對檢測腦內(nèi)血腫、腦外血腫、腦腫瘤

12、、顱內(nèi)動脈瘤、動靜脈血管畸形、腦缺血、椎管內(nèi)腫瘤、脊髓空洞癥和脊髓積水等顱腦常見疾病非常有效，同時(shí)對腰椎椎間盤后突、原發(fā)性肝癌等疾病的診斷也很有效。NMR在生物學(xué)研究中范圍很廣。主要有：分析研究 、熱力學(xué)研究、動力學(xué)研究、分子運(yùn)動研究、分子構(gòu)象及構(gòu)象變化研究、活體研究。</p><p>　　美國伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校2007月12月4日宣布，該校研制的高強(qiáng)度的核磁共振成像儀已經(jīng)完成了安全測試，即將投入臨床使用。這

13、將是世界上掃描能力最強(qiáng)的醫(yī)用核磁共振成像設(shè)備。研究人員在《核磁共振雜志》上報(bào)告說，測試證明，這種強(qiáng)度高達(dá)9．4特斯拉的掃描儀對于人體是安全的。與目前核磁共振成像儀利用水分子追蹤掃描不同，這一高強(qiáng)度的儀器借助的是鈉離子。 　　</p><p>　　研究人員說，在兼顧安全性的前提下，這種高強(qiáng)度的核磁共振成像儀的掃描能力將大大提高，能幫助醫(yī)生更早地檢測疾病，更好地監(jiān)測疾病進(jìn)程。醫(yī)生將可以實(shí)時(shí)地觀測人腦內(nèi)的新陳代謝等生物

14、過程，有助于針對不同患者制定“個(gè)性化”治療方案。 </p><p>　　據(jù)韓國媒體2008年7月１0日報(bào)道韓國一科研小組成功開發(fā)出高清晰磁共振成像技術(shù)，可獲得腦細(xì)胞的清晰影像。 </p><p>　　據(jù)韓國首爾大學(xué)教授玄澤煥和成均館大學(xué)教授李貞姬共同負(fù)責(zé)的科研小組介紹，他們利用納米單位的氧化錳粒子制成的造影劑，成功拍到一般磁共振成像技術(shù)無法確認(rèn)的腦細(xì)胞清晰影像。 </p>&

15、lt;p>　　玄澤煥表示，這項(xiàng)技術(shù)可望用于發(fā)現(xiàn)早期腦癌細(xì)胞，以及確認(rèn)被檢測者是否已患上老年癡呆癥、帕金森氏癥、癲癇癥等疾病。 </p><p>　　科研小組稱，他們目前已完成這項(xiàng)技術(shù)的動物實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)備下一步進(jìn)行人體臨床實(shí)驗(yàn)。相關(guān)研究成果已刊登在德國 《應(yīng)用化學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。</p><p><b>　　儀器的特點(diǎn)</b></p><p>

16、;　　核磁共振成像技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠在對身體沒有損害的前提下，快速地獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精確度立體圖像。利用這種技術(shù)，可以診斷以前無法診斷的疾病，特別是腦和脊髓部位的病變；可以為患者需要手術(shù)的部位準(zhǔn)確定位，特別是腦手術(shù)更離不開這種定位手段；可以更準(zhǔn)確地跟蹤患者體內(nèi)的癌變情況，為更好地治療癌癥奠定基礎(chǔ)。此外，由于使用這種技術(shù)時(shí)不直接接觸被診斷者的身體，因而還可以減輕患者的痛苦。</p><p>　　MRI對疾

17、病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性。它可以直接作出橫斷面、矢狀面、冠狀面和各種斜面的體層圖像，不會產(chǎn)生CT檢測中的偽影；不需注射造影劑；無電離輻射，對機(jī)體沒有不良影響。用核磁共振法進(jìn)行材料成分和結(jié)構(gòu)分析有精度高、對樣品限制少、不破壞樣品等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　MRI也存在不足之處。它的空間分辨率不及CT，帶有心臟起搏器的患者或有某些金屬異物的部位不能作MRI的檢查，另外價(jià)格比較昂貴。</p><

18、;p><b>　　實(shí)習(xí)體會</b></p><p>　　很早以前就聽說我們這個(gè)專業(yè)就業(yè)不好，心情很不好。但是經(jīng)過這次實(shí)習(xí)，再加上上網(wǎng)看了許多這方面的知識，才發(fā)覺知識一個(gè)充滿機(jī)遇的行業(yè)。因此，現(xiàn)在的我對未來充滿了信心。</p><p>　　醫(yī)療器械行業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉、知識密集、資金密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)入門檻較高。目前中國醫(yī)療機(jī)構(gòu)的整體醫(yī)療裝備水平還很低，在全國

19、基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的醫(yī)療器械和設(shè)備中，有15%左右是20世紀(jì)70年代前后的產(chǎn)品，有60%是上世紀(jì)80年代中期以前的產(chǎn)品，它們更新?lián)Q代的過程又是一個(gè)需求釋放的過程，將會保證未來10年甚至更長一段時(shí)間中國醫(yī)療器械市場的快速增長。 　　</p><p>　　隨著改革開放的深入，國家支持力度的不斷加大以及全球一體化進(jìn)程的加快，中國醫(yī)療器械行業(yè)更是得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2005年，中國已成為僅次于美國和日本的世界第三大醫(yī)療器

20、械市場。</p><p>　　由此可見，我國的醫(yī)療器械的發(fā)展勢頭是很猛的，且勢必會成為國民經(jīng)濟(jì)的一大支柱。如今國外基本上壟斷了國內(nèi)的醫(yī)療器械市場，國產(chǎn)的基本沒有。因此，國產(chǎn)化將是未來發(fā)展的一大難題和機(jī)遇。</p><p>　　另一方面，醫(yī)療器械方面的專業(yè)性人才現(xiàn)在我國的缺口還中比較明顯的,如一些高端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)目前基本都是國外的技術(shù),而國內(nèi)這方面所占有的市場份額是微量的一部,導(dǎo)致這些原