医疗:疾病克星(青少年科学探索·求知·发现丛书)

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第7章 核磁共振成像术

1946年,美国加利福尼亚州斯坦福大学布劳克和麻省哈佛大学柏塞尔等人发现了核磁共振现象,并因此荣获1952年诺贝尔物理学奖金。

1971年,美国的达曼迪恩首先将核磁共振信号用于检查癌症。1977年,英国首次获得了人手腕部的磁共振剖面图。进入80年代,由于计算机技术、电子技术和超导技术的飞速发展,核磁共振成像术才日臻完善,并在临床上广为应用。1986年,我国引进了这一技术。

核磁共振成像术,是一种揭示人体“超原子结构(质子)”相互作用的“化学图像”的技术。

要了解这一技术,就需要知道什么是核磁共振现象。

我们知道,任何原子,如果它的原子核结构中,质子或中子的数目是奇数,或两者都是奇数时,这些原子的原子核,就具有带电和环绕一定方向的自旋轴自旋的特性。这样,原子核周围就存在着一个微弱的磁场。而我们可以把每个原子都看作具有一定磁矩的“磁针”。在我们人体的组织中,有不少具有这种特性的原子,例如氢、氟、钠、磷等等。医学上核磁共振技术就是利用人体内蕴藏量最大、占人体体重70%的水中氢原子核,也就是它的质子的共振成像的。

那么,人体内的氢质子在一般情况下为什么不显出磁性呢?这是因为这些质子的自旋轴排列紊乱,没有一定的方向,彼此抵消了磁矩。

如果把人体放在一个强大的外磁场里,情况就不同了。这时,体内各个自旋带电磁的质子的磁轴,就会按外磁场的方向或反向,相互平行地重新排列,磁轴顺应外磁场方向者,处于低能状态,反之为高能状态。在此基础上,再加一个与外磁场方向相互垂直的短暂的射频脉冲,激发自旋质子获得横向磁矩,并产生推进运动,部分自旋质子吸收射频脉冲的能量,跃迁为高能状态,以至脉冲暂停,散发出电磁波信号,这一系列过程,就是磁共振现象。自旋质子从发出共振信号,到完全恢复到受射频脉冲激发前的平衡状态所需的时间称为“弛豫时间”。

人体组织器官及其疾病,在磁共振过程中,不同的组织,其磁共振信号强度不同,弛豫时间也不同,从而显示不同的图像。这种图像不仅可提供清晰的解剖细节,还能提供组织器官和病灶细胞内外的物理、化学、生物和生化等方面的诊断信息。

做核磁共振检查时,要拿掉身上各种带金属的物件,平躺在检查床上,徐徐送入“小屋”即可,它不必用任何造影剂,即可显示血管等结构。核磁共振检查对人体没有损伤,可以从任何方向作切层检查,成像有高度灵活性;分辨率高,而且10~20秒种即可成像。

秦赟

作家的话

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