核磁共振成像
關(guān)注創(chuàng)建者：如果我年少有為 創(chuàng)建時(shí)間：2020-12-25
核磁共振成像的實(shí)例教程
核磁共振成像（簡(jiǎn)稱(chēng)NMRI），又稱(chēng)自旋成像，也稱(chēng)磁共振成像（簡(jiǎn)稱(chēng)MRI），臺(tái)灣又稱(chēng)磁振造影，香港又稱(chēng)磁力共振成像，是利用核磁共振（簡(jiǎn)稱(chēng)NMR）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類(lèi)，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。
將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具。快速變化的梯度磁場(chǎng)的應(yīng)用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。
磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，國(guó)際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)使人體組織成像，在成像過(guò)程中，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對(duì)比度的清晰圖像。它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優(yōu)于X線CT。雖然X-CT解決了人體影像重疊問(wèn)題，但由于提供的圖像仍是組織對(duì)X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息。當(dāng)病變組織與周?chē)＝M織的吸收系數(shù)相同時(shí)，就無(wú)法提供有價(jià)值的信息。只有當(dāng)病變發(fā)展到改變了器官形態(tài)、位置和自身增大到給人以異常感覺(jué)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類(lèi)型特點(diǎn)即獲得無(wú)重疊的質(zhì)子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測(cè)出原子核弛豫時(shí)間T1和T2，能將人體組織中有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息反映出來(lái)。這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)重建的圖像是成分圖像（化學(xué)結(jié)構(gòu)像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)影像顯示表征出來(lái)。這就便于區(qū)分腦中的灰質(zhì)與白質(zhì)，對(duì)組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性，其軟組織的對(duì)比度也更為精確。
原子核自旋，有角動(dòng)量。由于核帶電荷，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩。
展開(kāi) 核磁共振成像（簡(jiǎn)稱(chēng)NMRI），又稱(chēng)自旋成像，也稱(chēng)磁共振成像（簡(jiǎn)稱(chēng)MRI），臺(tái)灣又稱(chēng)磁振造影，香港又稱(chēng)磁力共振成像，是利用核磁共振（簡(jiǎn)稱(chēng)NMR）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類(lèi)，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。
磁共振成像是一種較新的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，國(guó)際上從一九八二年才正式用于臨床。它采用靜磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)使人體組織成像，在成像過(guò)程中，既不用電子離輻射、也不用造影劑就可獲得高對(duì)比度的清晰圖像。它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變。它在很多地方優(yōu)于X線CT。雖然X-CT解決了人體影像重疊問(wèn)題，但由于提供的圖像仍是組織對(duì)X射線吸收的空間分布圖像，不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息。當(dāng)病變組織與周?chē)＝M織的吸收系數(shù)相同時(shí)，就無(wú)法提供有價(jià)值的信息。只有當(dāng)病變發(fā)展到改變了器官形態(tài)、位置和自身增大到給人以異常感覺(jué)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)。磁共振成像裝置除了具備X線CT的解剖類(lèi)型特點(diǎn)即獲得無(wú)重疊的質(zhì)子密度體層圖像之外，還可借助核磁共振原理精確地測(cè)出原子核弛豫時(shí)間T1和T2，能將人體組織中有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)的信息反映出來(lái)。這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)重建的圖像是成分圖像（化學(xué)結(jié)構(gòu)像），它有能力將同樣密度的不同組織和同一組織的不同化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)影像顯示表征出來(lái)。這就便于區(qū)分腦中的灰質(zhì)與白質(zhì)，對(duì)組織壞死、惡性疾患和退化性疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性，其軟組織的對(duì)比度也更為精確。
原子核自旋，有角動(dòng)量。由于核帶電荷，它們的自旋就產(chǎn)生磁矩。當(dāng)原子核置于靜磁場(chǎng)中，本來(lái)是隨機(jī)取向的雙極磁體受磁場(chǎng)力的作用，與磁場(chǎng)作同一取向。以質(zhì)子即氫的主要同位素為例，它只能有兩種基本狀態(tài)：取向“平行”和“反向平行”，他們分別對(duì)應(yīng)于低能和高能狀態(tài)。精確分析證明，自旋并不完全與磁場(chǎng)趨向一致，而是傾斜一個(gè)角度θ。
展開(kāi) 磁共振成像(MRI)系統(tǒng)必須產(chǎn)生高分辨率的圖像，使醫(yī)生能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質(zhì)量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥(niǎo)籠線圈)內(nèi)必須有一個(gè)已知的穩(wěn)定的基礎(chǔ)磁場(chǎng)分布。這就是仿真發(fā)揮作用的地方。通過(guò)用 COMSOL Multiphysics? 軟件設(shè)計(jì)核磁共振鳥(niǎo)籠線圈，我們就可以控制和優(yōu)化磁場(chǎng)，改善磁共振儀產(chǎn)生的掃描數(shù)據(jù)。
磁共振系統(tǒng)簡(jiǎn)介
磁共振成像是一種非侵入性的技術(shù)，可以生成身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖像。這種圖像被廣泛用于醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，幫助醫(yī)生檢測(cè)、診斷和監(jiān)測(cè)疾病和其他健康問(wèn)題。
一臺(tái) MRI 機(jī)器（頂部）和一個(gè) MRI 生成的頭部圖像（底部）。頂部圖片由liz west制作 – 自己的作品。根據(jù) CC BY 2.0授權(quán)，通過(guò)Flickr Creative Commons共享。底部圖片：Mikael Voss – 自己的作品。根據(jù) CC BY-SA 4.0授權(quán)，通過(guò) Wikimedia Commons共享。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，磁共振儀的圖像工作原理是讓病人在一個(gè)狹小的密閉空間內(nèi)接受一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)改變他們體內(nèi)質(zhì)子的排列。磁共振儀還會(huì)產(chǎn)生一種電流，影響質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)。RF 場(chǎng)被關(guān)閉后，質(zhì)子回到平衡狀態(tài)，釋放出能量。一個(gè)接收線圈，如鳥(niǎo)籠線圈，會(huì)檢測(cè)到這一變化，隨后被轉(zhuǎn)化為圖像。
核磁共振儀產(chǎn)生的圖像能讓醫(yī)生看到人體內(nèi)部的情況，使他們能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。然而，如果鳥(niǎo)籠線圈內(nèi)的磁場(chǎng)分布由于其設(shè)計(jì)而發(fā)生波動(dòng)，圖像質(zhì)量就會(huì)很差，這對(duì)醫(yī)生診斷病人的能力產(chǎn)生負(fù)面影響。為了幫助醫(yī)生避免這個(gè)問(wèn)題，工程師可以通過(guò)仿真來(lái)優(yōu)化 MRI 鳥(niǎo)籠線圈的設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 磁共振成像(MRI)系統(tǒng)必須產(chǎn)生高分辨率的圖像，使醫(yī)生能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質(zhì)量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥(niǎo)籠線圈)內(nèi)必須有一個(gè)已知的穩(wěn)定的基礎(chǔ)磁場(chǎng)分布。這就是仿真發(fā)揮作用的地方。通過(guò)用 COMSOL Multiphysics? 軟件設(shè)計(jì)核磁共振鳥(niǎo)籠線圈，我們就可以控制和優(yōu)化磁場(chǎng)，改善磁共振儀產(chǎn)生的掃描數(shù)據(jù)。
磁共振系統(tǒng)簡(jiǎn)介
磁共振成像是一種非侵入性的技術(shù)，可以生成身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖像。這種圖像被廣泛用于醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，幫助醫(yī)生檢測(cè)、診斷和監(jiān)測(cè)疾病和其他健康問(wèn)題。
一臺(tái) MRI 機(jī)器（頂部）和一個(gè) MRI 生成的頭部圖像（底部）。頂部圖片由liz west制作 – 自己的作品。根據(jù) CC BY 2.0授權(quán)，通過(guò)Flickr Creative Commons共享。底部圖片：Mikael Voss – 自己的作品。根據(jù) CC BY-SA 4.0授權(quán)，通過(guò) Wikimedia Commons共享。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，磁共振儀的圖像工作原理是讓病人在一個(gè)狹小的密閉空間內(nèi)接受一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)改變他們體內(nèi)質(zhì)子的排列。磁共振儀還會(huì)產(chǎn)生一種電流，影響質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)。RF 場(chǎng)被關(guān)閉后，質(zhì)子回到平衡狀態(tài)，釋放出能量。一個(gè)接收線圈，如鳥(niǎo)籠線圈，會(huì)檢測(cè)到這一變化，隨后被轉(zhuǎn)化為圖像。
核磁共振儀產(chǎn)生的圖像能讓醫(yī)生看到人體內(nèi)部的情況，使他們能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。然而，如果鳥(niǎo)籠線圈內(nèi)的磁場(chǎng)分布由于其設(shè)計(jì)而發(fā)生波動(dòng)，圖像質(zhì)量就會(huì)很差，這對(duì)醫(yī)生診斷病人的能力產(chǎn)生負(fù)面影響。為了幫助醫(yī)生避免這個(gè)問(wèn)題，工程師可以通過(guò)仿真來(lái)優(yōu)化 MRI 鳥(niǎo)籠線圈的設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 通過(guò)核磁共振成像（MRI）技術(shù)捕捉骨骼、軟骨、半月板及韌帶的圖像。利用測(cè)力板來(lái)測(cè)量地面接觸力、利用 EMG（肌電圖）來(lái)測(cè)量肌肉活動(dòng)。
然后用采集到的數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建每個(gè)受試者的各個(gè)內(nèi)部肌骨胳系統(tǒng)的 Adams模型。每個(gè)模型由 21 個(gè)剛體節(jié)段、 53 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及 43 塊腿部肌肉組成。定義每個(gè)標(biāo)示器位置的運(yùn)動(dòng)約束，并在約束與相應(yīng)的體節(jié)之間放置一個(gè)三軸彈簧。這樣就能實(shí)現(xiàn)剛體骨骼相對(duì)于運(yùn)動(dòng)約束的移動(dòng)。將核磁共振成像衍生出的皮膚幾何體分為五個(gè)剛性體，藉此對(duì)足底與地面的接觸進(jìn)行建模。然后定義上述剛體與地面的接觸為剛?cè)峤佑|。
采集這些實(shí)驗(yàn)性運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)能夠?yàn)槟Ｐ瓦\(yùn)動(dòng)時(shí)提供約束下的步態(tài)動(dòng)力學(xué)輸入。模型受到關(guān)節(jié)、膝蓋處的接觸和韌帶力以及地面接觸力的約束。為確定運(yùn)動(dòng)期間的肌力和膝蓋荷載進(jìn)行了一次向前步行的動(dòng)力學(xué)仿真，預(yù)測(cè)了膝蓋組成部分之間的接觸力，例如脛骨與半月板之間、脛骨與股骨之間的接觸力，以及作用在膝蓋韌帶上的作用力，例如前十字韌帶（ACL）。
在步行動(dòng)力學(xué)仿真中，Adams 與 Simulink 進(jìn)行數(shù)據(jù)整合的能力對(duì)建立準(zhǔn)確的膝關(guān)節(jié)仿真起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)在 Adams 和 Simulink 的聯(lián)合仿真，研究人員能夠在仿真過(guò)程中獲得至關(guān)重要的關(guān)鍵性真知灼見(jiàn)。
結(jié)束語(yǔ)
半月板的生物力學(xué)機(jī)能隨半月板附著帶長(zhǎng)度的增加而下降。
借助于 Adams，MAC 研究人員得以逐步掌握膝關(guān)節(jié)半月板機(jī)能的復(fù)雜性。他們發(fā)現(xiàn)，韌帶長(zhǎng)度增加到 20% 左右時(shí)，幾乎可以讓行走中經(jīng)由半月板所傳送的力完全喪失。如果半月板所吸收的作用力減小，脛骨與股骨之間直接傳送的作用力就會(huì)增大，這有可能會(huì)加劇關(guān)節(jié)損傷和疼痛。上述結(jié)果使研究人員和醫(yī)生不僅能做到有的放矢，還能比以前更加有效地防止未來(lái)的疼痛及損傷。
展開(kāi) 
核磁共振成像的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
核磁共振成像的最新內(nèi)容
醫(yī)療準(zhǔn)確性：在諸如核磁共振成像掃描儀、X射線機(jī)、皮膚鏡和激光眼科手術(shù)系統(tǒng)等的醫(yī)療成像設(shè)備中，雜散光會(huì)產(chǎn)生偽影、低圖像對(duì)比度和失真，從而影響準(zhǔn)確診斷和成功治療。
AR/VR體驗(yàn)：無(wú)縫的沉浸式體驗(yàn)，是數(shù)字現(xiàn)實(shí)大放異彩的原因。當(dāng)雜散光進(jìn)入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）或虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)破壞虛擬環(huán)境，并對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生負(fù)面影響。
M2BE團(tuán)隊(duì)利用Ansys Mechanical APDL和Ansys Workbench的功能，從神經(jīng)母細(xì)胞瘤掃描中提取現(xiàn)有的核磁共振成像（MRI）數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型的基礎(chǔ)。
不同的MRI序列可提供身體和腫瘤生理學(xué)的詳細(xì)視圖。T2加權(quán)圖像（T2w）顯示了器官或腫瘤的幾何結(jié)構(gòu)。
高分子材料的NMR成像技術(shù)
核磁共振成像技術(shù)已成功地用來(lái)探測(cè)材料內(nèi)部的缺陷或損傷，研究擠塑或發(fā)泡材料，粘合劑作用，孔狀材料中孔徑分布等。可以被用來(lái)改進(jìn)加工條件，提高制品的質(zhì)量。
3.
生物醫(yī)學(xué)：
在過(guò)去幾年中，醫(yī)療部門(mén)對(duì)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的各種應(yīng)用產(chǎn)生了興趣，如核磁共振成像掃描儀和C型臂X射線沙發(fā)的部件、掃描儀、手術(shù)目標(biāo)工具和設(shè)備等。它們還可用于假肢，如彈簧和矯形器，如前足、足科矯正鞋墊和支架。與傳統(tǒng)的金屬植入物相比，碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮植入物的放射線透明性可以改善無(wú)偽影的放射成像。
核磁共振成像測(cè)井技術(shù)有斯倫貝謝的CMR、MR Scanner，哈里伯頓的MRIL-P，阿特拉斯的MREx，中油測(cè)井的MRT，中國(guó)海油服的EMRT等。核磁共振成像測(cè)井技術(shù)能夠?qū)蓜?dòng)流體、毛管束縛水、黏土束縛水進(jìn)行區(qū)分，精細(xì)刻畫(huà)地層孔隙結(jié)構(gòu)，提供精確儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)。
（3）醫(yī)學(xué)成像：醫(yī)學(xué)成像是一種高分辨率數(shù)據(jù)集，例如CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）、MRI（核磁共振成像）、PET（正電子發(fā)射斷層掃描）等醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。醫(yī)生可以使用超高分辨率可視化工作站來(lái)查看CT掃描、MRI等醫(yī)學(xué)圖像，進(jìn)行高分辨率的可視化和分析，以更準(zhǔn)確地診斷病情。
（4）金融建模：在金融領(lǐng)域，超高分辨率可視化工作站可以用于對(duì)金融數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，例如股票價(jià)格、交易量、市場(chǎng)趨勢(shì)等等。
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)必須產(chǎn)生高分辨率的圖像，使醫(yī)生能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質(zhì)量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥(niǎo)籠線圈)內(nèi)必須有一個(gè)已知的穩(wěn)定的基礎(chǔ)磁場(chǎng)分布。這就是仿真發(fā)揮作用的地方。通過(guò)用 COMSOL Multiphysics? 軟件設(shè)計(jì)核磁共振鳥(niǎo)籠線圈，我們就可以控制和優(yōu)化磁場(chǎng)，改善磁共振儀產(chǎn)生的掃描數(shù)據(jù)。
磁共振系統(tǒng)簡(jiǎn)介
磁共振成像是一種非侵入性的技術(shù)
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)必須產(chǎn)生高分辨率的圖像，使醫(yī)生能夠準(zhǔn)確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質(zhì)量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥(niǎo)籠線圈)內(nèi)必須有一個(gè)已知的穩(wěn)定的基礎(chǔ)磁場(chǎng)分布。這就是仿真發(fā)揮作用的地方。通過(guò)用 COMSOL Multiphysics? 軟件設(shè)計(jì)核磁共振鳥(niǎo)籠線圈，我們就可以控制和優(yōu)化磁場(chǎng)，改善磁共振儀產(chǎn)生的掃描數(shù)據(jù)。
磁共振系統(tǒng)簡(jiǎn)介
磁共振成像是一種非侵入性的技術(shù)
光致超聲器件不會(huì)在核磁共振成像中產(chǎn)生電磁干擾，有利于在臨床中對(duì)神經(jīng)刺激的效果進(jìn)行閉環(huán)實(shí)時(shí)觀察和調(diào)整。
光致超聲在提升超聲組織摧毀術(shù)的時(shí)間空間精度有著顯著潛力。傳統(tǒng)超聲換能器在超聲組織摧毀術(shù)中需要加壓到上千伏，有很高的介電擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
無(wú)論是我們熟悉的頭皮電極、核磁共振成像，還是新開(kāi)創(chuàng)的植入芯片等方法，都在試圖探索這個(gè)神秘的器官。
最近，比利時(shí)納米數(shù)字研究機(jī)構(gòu)Imec開(kāi)創(chuàng)了Neuropixels探測(cè)器，即建立一種新的探針，以神經(jīng)元水平觀察活體大腦。
光是第一代Neuropixels探測(cè)器，就已向全球交付約650個(gè)實(shí)驗(yàn)室使用。
