一个让人头疼的概念
对于很多初次接触磁共振成像的人来说,弛豫总是一个很头疼的概念。由于 MRI 没有 X 光成像那么直接,所以为什么弛豫会出现在磁共振成像中也一直是困扰很多人的一个问题,下面我讲用简单的方式浅谈一下这个问题。
几个中学物理知识点
首先,复习几个中学物理学知识:
1. 能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体传递给另一个物体,而且能量的形式也可以互相转换。
2. 安培定则(右手螺旋定则)与电磁感应:简单来说就是通电的线圈能产生磁场,变化的磁场切割线圈可以产生电流,也就是说电能与磁能之间是可以相互转化的。
MRI 成像原理
医学影像成像的目的是发现和诊断疾病。
在 MRI 中,我们利用 H 质子进行成像,由于 H 质子为人体含量最大、分布最广的原子,且各种疾病(最多的就是炎症渗出、肿瘤生长)的发生、发展或多或少需要 H 质子(水)的参与(水是生命之源),所以通过统计人体某一时间下的 H 质子分布情况我们可以通过计算机呈现不同图像,从而发现和诊断疾病。在不损伤人体的情况下,利用核磁共振显像就可以很好的统计人体 H 质子的分布。
当射频线圈通电后会产生一个磁场(射频脉冲),而它频率正好又和 H 质子的进动频率相同,H 质子将获得这个能量,这样就实现了由电能向磁能再到势能的转换。由于不同组织 H 质子数目以及所处环境的不同,故不同组织获得的势能也不一样。
如果能测量到此刻势能的多少也就知道了组织的不同,但是我们无法直接测量到势能。而能量是守恒的,吸收多少就会释放多少,通过测量释放的能量多少就可以推断出不同的组织。释放能量的这个过程就是弛豫。由于势能的释放是以磁能的形式逐渐释放的,逐渐变化的磁能通过切割接受线圈,可以得到不同的电流信号,不同的电流信号就代表了不同的组织,从而实现了磁共振的影像成像。
所以,简单来说弛豫就是接受信号的过程。而实现 MRI 成像的整个能量转换过程包括:电能→磁能→势能→磁能→电能→信号。
总结一下,MRI 的目的是找到人体 H 质子的分布,推测疾病,与 X 线直接法不同,它是通过弛豫间接寻找,而弛豫的目的就是寻找 H 质子。
两张图片助你更好理解