磁共振电脑操作界面_核磁共振电脑系统

1.什么叫磁力共振？

2.核磁共振成像的物理原理

核磁软件导出可以点击黑核磁导入自己喜欢的，编辑导出保存即可。核磁谱图是经过共振之后，将它产生的信号传输进电脑上进行合成，然后用打印机打印出来的。

核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

主要介绍

核磁共振成像是一种利用核磁共振原理的最新医学影像新技术，对脑，甲状腺，肝，胆，脾，肾，胰，肾上腺，子宫，卵巢，前列腺等实质器官以及心脏和大血管有绝佳的诊断功能。

与其他辅助检查手段相比，核磁共振具有成像参数多，扫描速度快，组织分辨率高和图像更清晰等优点，可帮助医生看见不易察觉的早期病变，已经成为肿瘤，心脏病及脑血管疾病早期筛查的利器。

据了解，由于金属会对外加磁场产生干扰，患者进行核磁共振检查前，必须把身体上的金属物全部拿掉。不能佩戴如手表，金属项链，假牙，金属纽扣，金属避孕环等磁性物品进行核磁共振检查。

此外，戴心脏起搏器，体内有顺磁性金属植入物，如金属夹，支架，钢板和螺钉等，都不能进行磁共振成像检查。进行上腹部如肝，胰，肾，肾上腺等磁共振检查时必须空腹，但检查前可饮足量水，有利于胃与肝，脾的界限更清晰。

什么叫磁力共振？

CT、MRI、PET、PET-CT、PET-MRI是5种常见于健检的仪器名称，您是否一直搞不清楚它们到底有哪些功能？以下一次让你搞懂CT、MRI、PET、PET-CT、PET-MRI是什么？

左上CT图；左下MRI图；中间上下皆为PET图；右上PET/CT图；右下PET/MRI图，不同的影像扫描，可辅助医师进行不同的诊断。

1.电脑断层(Computed tomography，CT)： 电脑断层的原理是利用X光穿透身体不同密度组织产生的断层影像，再用电脑重组出影像。可应用于全身，例如脑部、心脏与胸腔与腹腔，以及四肢的检查，还有骨头、钙化的问题。

它的优点为检查方便、无痛苦、无创伤、图像清晰、分辨力高、解剖关系明确、病态显影清楚而且成像速度快，较少受器官运动产生伪影像及价格较为低廉。但也有切面厚度不一，容易误判，有些病人会对显影剂过敏，以及照一次电脑断层辐射量的等于照上百张X光片的剂量，容易致癌的缺点。

台北马偕纪念医院放射诊断科医师黄威铭表示，目前创新的CT影像技术，医事人员会将CT影像传到电脑辅助工作站，工作站一有资料，就会自动跑程式。约莫1~3分钟会生成初步侦测结果。此结果会以附加指标的显示，标明该部位是什么样的病症，医师点选，就可以将各患部特征放大，进一步诊断是否真的异常。

2.核磁共振(Magic Resonance Imaging，MRI)： 核磁共振的原理是利用磁场改变氢原子的旋转排列方向后，原子核会释放能量，并释放出电磁波讯号，再用电脑分析讯号重组出影像。在CT、MRI、PET、PET-CT、PET-MRI中，是唯一没有辐射的检测方法。

核磁共振通常应用于；白质病变的脑部造影、椎间盘突出的脊椎造影、软组织损伤的关节造影、动脉瘤或动静脉畸形的血管造影。它的优点在于可侦测任何生理解剖结构异常的问题，例如:诊断心脏、脑部及恶性肿瘤的功能异常。还可诊断良性肿瘤、发炎、退化、结石等问题，对实体器官癌症的分期、转移病灶的侦测、治疗追踪有帮助。

马偕纪念医院胃肠内科医师王苍恩说，建议肝脏健检用核磁共振，因为MRI肝脏标靶显影剂能使1公分以下小肿瘤清楚现形，提高诊断正确率。此外，核磁共振对于肺部检查、肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查、血癌、食道癌、胃癌及大肠癌初期癌症敏感度较低。而且，装有心律调节器、人工心脏瓣膜者及病危者和妊娠3个月之内的妇女不可作MRI检测。

3.正子断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)： 正子断层扫描的原理是注射如葡萄糖正子药物(FDG)进入人体静脉，再用侦测器收集讯号，利用电脑重组正子同位素再人体组织或器官分布的影像。主要应用在脑部新陈代谢之研究，以及肺癌、黑色素瘤、结肠癌、淋巴癌、食道癌、头颈癌(含甲状腺癌)、乳癌等检测。

它的优点为扫描全身一次，就透过PET扫描重组得到一次性的全身立体影像。还有因为放射性的去氧葡萄糖(FDG)会聚集于代谢特别旺盛的细胞组织的特性，可以使PET灵敏地区分糖解作用下的病灶，以及肿瘤是良性或恶性、癌症的分期、复发和追踪。

三军总医院核子医学部林立凡医师说，由于大脑对葡萄糖使用率极高，因此可利用PET侦测脑部葡萄糖代谢的情形，若是出现典型的代谢异常，有可能在脑部尚未发生明显结构变化前诊断出阿兹海默症。而正子断层扫描也有缺乏解剖结构资讯，无法正确地了解病灶位置，以及造影检查时间需40分钟太久，受检者若身体状况不佳恐怕无法承受的问题。

4.正子电脑断层扫瞄(Positron Emission Tomography/ Computed tomography，PET/CT)： 是结合PET和CT的特点。用PET以色谱显示癌细胞聚集处，并重叠CT所显示的解剖影像，清楚告诉医师癌细胞的位置，PET/CT可精确的将癌细胞活动状况及位置融合在一张影像资料中。

PET/CT主要应用在肿瘤医学上，它的优点是能帮助患者早期发现肿瘤病灶，鉴别肿瘤的良性或恶性，准确程度高达90%以上，寻找灶病处及癌细胞扩散程度，评估肿瘤疗效，鉴别肿瘤复发率和死亡率及放疗生物标靶定位等。

台北医院外科医师周则中说，在超音波下如果看到胰脏肿块与扩张的胆道，医师就会安排「打药电脑断层」(CT scan with contrast)去评估能不能手术，如果有的话最好可以用正子造影/电脑断层*PET/CT)更准。但PET/CT检查，因并不是真正的同时接收正子与CT的影像资讯，会有影像和解析度的误差，以及辐射量超高的问题。

5.正子磁振造影(Positron Emission Tomography/ Magic Resonance Imaging，PET/MRI)： 是PET与MRI两种影像技术的融合，可以显示疾病细胞在软组织中的扩散影像。PET/MRI系统可扫描病患的各种部位，并分别收集PET和MRI影像，达到早期诊断的目的。

PET/MRI目前被用在肿瘤学、心脏病学及脑神经科学中、以及奈米载体药物和肿瘤标靶药物的效果侦测和甲状腺癌手术治疗前及放疗的术前评估等。它有检测时间短，辐射量较少、PET及MRI影像融合时不会产生对位(Coregistration) 失真和诊断价值高的优点。

台北荣总经内科主治医师王培宁表示，失智症的成因相当复杂，PET-MRI影像，能帮助医师了解患者脑损伤的部位，而进一步知道会产生何种相对应的症状和会丧失怎样的行为，对于治疗上有非常大的助益。但PET/MRI也有着PET和MRI被人体散射或是能量吸收的衰减作用比PET/CT难进行衰减校正(attenuation correction)，和造价昂贵，须审慎评估使用的效能的问题。此外，放射科医师和核医科医师以及放射科和核医科的放射师，都须受育训练才能有效使用PET/MRI仪器。

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核磁共振成像的物理原理

核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。

磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的，自1940年以来研究磁矩的技术已得到了发展。物理学家正在从事的核理论的基础研究为这一工作奠定了基础。1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的I·I·拉比（Rabi生于1898年）的实验室在这个领域的研究中获得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。

当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。这种技术起初被用于气体物质，后来通过斯坦福的F.布络赫（Bloch生于1905年）和哈佛大学的E·M·珀塞尔（Puccell生于1912年）的工作扩大应用到液体和固体。布络赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收。自从1946年进行这些研究以来，这个领域已经迅速得到了发展。物理学家利用这门技术研究原子核的性质，同时化学家利用它进行化学反应过程中的鉴定和分析工作，以及研究络合物、受阻转动和固体缺陷等方面。1949年，W·D·奈特证实，在外加磁场中某个原子核的共振频率有时由该原子的化学形式决定。比如，可看到乙醇中的质子显示三个独立的峰，分别对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓化学位移是与价电子对外加磁场所起的屏蔽效应有关。

(1)70年代以来核磁共振技术在有机物的结构，特别是天然产物结构的阐明中起着极为重要的作用。目前，利用化学位移、裂分常数、H—′HCosy谱等来获得有机物的结构信息已成为常规测试手段。近20年来核磁共振技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步。在谱仪硬件方面，由于超导技术的发展，磁体的磁场强度平均每5年提高1.5倍，到80年代末600兆周的谱仪已开始实用，由于各种先进而复杂的射频技术的发展，核磁共振的激励和检测技术有了很大的提高。此外，随着计算机技术的发展，不仅能对激发核共振的脉冲序列和数据采集作严格而精细的控制，而且能对得到的大量的数据作各种复杂的变换和处理。在谱仪的软件方面最突出的技术进步就是二维核磁共振（2D—NMR）方法的发展。它从根本上改变了NMR技术用于解决复杂结构问题的方式，大大提高了NMR技术所提供的关于分子结构信息的质和量，使NMR技术成为解决复杂结构问题的最重要的物理方法。

①2D—NMR技术能提供分子中各种核之间的多种多样的相关信息，如核之间通过化学键的自旋偶合相关，通过空间的偶极偶合（NOE）相关，同种核之间的偶合相关，异种核之间的偶合相关，核与核之间直接的相关和远程的相关等。根据这些相关信息，就可以把分子中的原子通过化学键或空间关系相互连接，这不仅大大简化了分子结构的解析过程，并且使之成为直接可靠的逻辑推理方法。

②2D—NMR的发展，不仅大大提高了大量共振信号的分离能力，减少了共振信号间的重叠，并且能提供许多1D—NMR波谱无法提供的结构信息，如互相重叠的共振信号中每一组信号的精细裂分形态，准确的耦合常数，确定耦合常数的符号和区分直接和远程耦合等。

③运用2D—NMR技术解析分子结构的过程就是NMR信号的归属过程，解析过程的完成也就同时完成了NMR信号的归属。完整而准确的数据归属不仅为分子结构测定的可靠性提供了依据，而且为复杂生物大分子的溶液高次构造的测定奠定了基础。

④2D—NMR的发展导致了杂核（X—NMR），特别是13C—NMR谱的广泛研究和利用。杂核大多是低丰度，低灵敏度核种，由于灵敏度低和难以信号归属，以往利用不多。但X—NMR谱包含有大量的有用结构信息，新颖的异核相关谱（HET—Cosy）提供的异核之间的相关信息（如H—C，C—C，H—P，H—N）不仅为这些杂核的信号归属提供了依据，而且能提供H—NMR所不能提供的重要结构信息。

⑤2D—NMR技术的发展也促进了NOE的研究和应用的发展。NOE反映了核与核在空间的相互接近关系，因此它不仅能提供核与核之间（或质子自旋耦合链之间）通过空间的连接关系，而且能用来研究核在空间的相互排布即分子的构型和构象问题。

2D—NMR技术由于其突出的优点和巨大的潜力，在谱仪硬件能够满足2D—NMR实验（即进入80年代）以后的短短几年时间内，已有1000余篇论文和数十种评论和专著出现。

(2)NMR中新的实验和应用几乎每天都在出现，NMR技术本身今后将继续就如何得到更多的相关信息，简化图谱，改善和提高检测灵敏度等几方面进行发展，其中最富有发展前景的新技术有：

①选择和多重选择激励技术，进一步发展多量子技术，通过采用先进的射频技术激发那些在通常情况下禁阻的，极其微弱的多量子跃迁。选择性地探测分子内核与核之间的特定相关关系。或通过特形脉冲（shaped pulse）和软脉冲选择性地激发某些特定的核，集中研究某些感兴趣的结构问题。

②“反向”和“接力”的检测技术，在异核相关谱方面，采用反向检测（称之为inverseNMR，即通过H检测来替代以往的用杂核检测的测试方法）可大大提高异核相关谱的检测灵敏度（约1个数量级）。在同核相关谱方面，通过接力相干转移（RCT—1），多重接力相干迁移（RCT—2）和各向同性混合的相干转移技术（如HOHAHA）可用来解决复杂分子（包括生物大分子）的自旋偶合解析和信号归属问题。

③发展并应用谱的编辑技术，利用NMR本身在激发和接收方面的多种多样的选择和压制技术，可对十分复杂的NMR信号进行分类编辑。

④发展三维核磁共振（3D—NMR）技术，随着NMR的研究对象向生物大分子转移，NMR技术所提供的结构信息的数量和复杂性呈几何级数增加，近来已出现3D—NMR技术来替代2D—NMR方法，用于生物大分子的结构测定。初步探索的结果表明3D—NMR方法不仅进一步提高了信号的分离能力，并且能提供许多2D—NMR方法所不能提供的结构信息，大大简化结构解析过程。3D—NMR测定方法的广泛使用还有待于测定方法进一步改进和计算机技术的进步。

⑤与分子力学计算相结合，发展分子模型技术。在NNR信号完全归属的基础上，利用NOE所提供的分子中质子间的距离信息、计算分子三维立体构造的技术近年来在多肽和小蛋白质分子的研究中取得了巨大的成功。以距离几何算法和分子动力学为基础的分子模型技术（molecular modelling）正在逐步应用于其它各种生物分子的溶液构象问题。但在大分子与小分子或小分子与小分子相互作用的体系还有许多问题有待解决，例如在运动条件不利的体系中如何得到距离信息和距离信息的精度等。

(3)NMR波谱技术今后最富有前景的应用领域有以下几个方面：

①继续帮助有机化学家从自然界寻找具有生物活性的新颖有机化合物，今后这方面的研究重点是结构与活性的关系。即研究这些物质在参与生命过程时与生物大分子（如受体）或其它小分子相互作用的结构特征和动态特征。

②更多地用于多肽和蛋白质在溶液中高次构造的解析，成为蛋白质工程和分子生物学中研究蛋白质结构与功能关系的重要工具。并朝着采用稳定同位素标记光学CIDNP法与2D—NMR，3D—NMR技术相结合的方向发展。

③NMR技术将广泛用于核酸化学，确定DNA的螺旋结构的类型和它的序列特异性。研究课题将集中在核酸与配体的相互作用，其中核酸与蛋白质分子、核酸与小分子药物的相互作用是最重要的方面。

④NMR技术对于糖化学的应用将显示出越来越大的潜力，采用NMR技术来测定寡糖的序列，连接方式和连接位置，确定糖的构型和寡糖在溶液中的立体化学以及与蛋白质相互作用的结构特征和动态特征将是重要的研究领域。

⑤NMR技术将更多地用于研究动态的分子结构和在快速平衡中的变化。以深层理解分子的结构，描示结构的动态特征，了解化学反应的中间态及相互匹配时能量的变化。

⑥NMR技术将进一步深入生命科学和生物医学的研究领域，研究生物细胞和活组织的各种生理过程的生物化学变化。

以上都是与溶液NMR研究有关的领域，近年来固体NMR研究的NMR成象（imaging）技术也取得了巨大的进步，并在材料科学和生物医学研究方面继续发挥重要的作用。

核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。

核磁共振成像是随着电脑技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。医生考虑到患者对“核”的恐惧心理，故常将这门技术称为磁共振成像。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经电脑处理而成像的。

原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。