磁共振成像（MRI）：学习MRI的成像原理和临床应用

磁共振成像（MRI）：学习MRI的成像原理和临床应用

杨啸海

成都市第六人民医院 四川成都610000

磁共振成像（MRI）作为现代医学诊断的重要工具，以其无创、无辐射、高分辨率和多参数成像的优势，被广泛应用于全身各系统的疾病检测。

1、磁共振成像基础原理

在MRI设备中，首先，患者被置于一个强大的磁场中，磁场强度通常在1.5T到3.0T之间，有时甚至更高。这个磁场能够使人体内的氢原子核（主要存在于水和脂肪中）的自旋磁矩被极化，使它们沿着磁场方向有序排列。这种有序状态是MRI成像的基础，因为不同的组织含有不同数量的氢原子，所以它们在磁场中的行为会有所不同，这为区分不同组织提供了可能。

当一个特定频率的射频脉冲被引入，它会扰动这些极化的氢原子核，迫使它们偏离原有的磁化状态，进入一种非平衡状态。这个射频脉冲的频率应与氢原子核的共振频率相匹配，这样才能有效地激发它们。当射频脉冲停止后，这些原子核开始恢复到磁场的平衡状态，这个过程中会释放出与射频脉冲相同的能量，形成一个短暂的射电信号，这个信号被称为自由感应衰减（Free Induction Decay，FID），是MRI成像的关键信号之一。

为了进一步区分和定位人体内的不同组织，MRI系统使用了梯度场。梯度场是在主磁场的基础上，通过线圈产生局部变化的磁场，它可以控制射频脉冲的聚焦区域，以及氢原子核信号的检测。通过改变梯度场的方向和强度，MRI可以实现对不同平面的成像，从而构建出人体的立体图像。例如，在二维成像中，第一个梯度场使得射频脉冲只在一个特定的平面内激发氢原子，第二个梯度场则用于定位这些氢原子在垂直于第一个平面的轴向位置。

在获取了FID信号后，这些信号会被接收器捕获，并传递给计算机进行处理。计算机对FID信号进行傅立叶变换，将其从时域转换到频率域，这样就能得到反映氢原子核分布的图像。通过调整参数，可以改变图像的对比度，以突出显示特定的组织或结构。

2、MRI成像技术详解

T1WI是一种基本的成像序列，它主要依赖于组织中氢原子核在磁场中的恢复速度。在T1WI中，较长的激励脉冲被用来将氢原子核从磁化状态拉回到平衡状态，然后通过梯度场的控制来获取不同层面的图像。T1WI对灰白质对比良好，常用于显示脑部结构，例如脑实质与脑脊液的区分，肿瘤、炎症和急性脑梗死的诊断。

接下来是T2WI，这种序列利用氢原子核在磁场中的弛豫过程，尤其是自由水分子的弛豫。在T2WI中，较短的激发脉冲被使用，随后的恢复时间较长，使得氢原子核在磁场中更充分地弛豫。T2WI对液体和组织水肿的显示效果较好，常用于识别脑部水肿、脑出血、脑白质病变以及关节积液等。

FLAIR序列则是T2WI的改良版，它通过在成像前应用一个特殊的反转脉冲，将静水中氢原子核的磁化方向反转，使其在T2WI过程中信号减弱，而脑脊液的信号得以保留。这种序列特别有助于在脑部成像中消除脑脊液的干扰，更清晰地显示病变，比如在识别多发性硬化病灶、脑肿瘤的水肿带以及脑炎或脑脓肿时。

DWI是基于氢原子核的微观运动探测的序列，它通过不同的扩散敏感梯度场来评估组织内部水分子的自由流动程度。在健康组织中，水分子的扩散是均匀的；而在病变区域，如肿瘤或脑梗死，水分子的扩散可能受限。因此，DWI对于早期检测脑梗死、评估病变的活性和鉴别水肿与肿瘤等方面具有显著优势。

这些不同的成像序列，如同MRI技术的多棱镜，将人体内部的组织结构和功能信息以不同的角度和深度呈现出来。它们的应用并非孤立，而是往往结合使用，以提供更为全面和精确的诊断信息。

3、MRI在临床实践中的应用

在神经系统方面，MRI被用于诊断和监测各种疾病，如脑肿瘤、中风、脑白质病变、多发性硬化症等。由于MRI能提供高分辨率的结构图像，它能帮助医生精准地定位病变，评估其大小和形状，同时观察病变对周围组织的影响。比如在脑肿瘤的诊断中，T1WI和T2WI结合FLAIR序列，可以清晰地显示出肿瘤的边界，以及肿瘤导致的水肿，这对于手术规划和评估预后至关重要。在中风的诊断中，DWI能够早期发现缺血性损伤，帮助医生判断是急性还是慢性中风，从而指导治疗策略。

心血管系统方面，MRI的应用日益增多，特别是在冠心病的诊断和心脏功能评估上。MRI可以提供心肌的形态和功能信息，无需使用造影剂就可以评估心肌缺血和心肌梗死。例如，心肌灌注成像能显示心肌在缺血状态下的血流情况，而T2加权成像则可以识别心肌的炎症和水肿。

肌肉骨骼系统中，MRI主要用于探测关节、肌肉和软组织的病变，如关节炎、肌腱损伤、椎间盘病变等。T2WI在显示关节积液、软组织水肿和炎症方面具有优势，而DWI则有助于识别急性软组织损伤和检测肌肉内的水肿。在脊柱成像中，MRI不仅能清晰地显示椎间盘的退行性改变，还能观察到神经根受压的情况，这对于手术决策具有重要意义。

在妇产科领域，MRI被用于评估胎儿发育、监测妊娠期间的并发症以及产后评估。在儿童医学中，MRI对于新生儿脑部发育异常、肿瘤等疾病的诊断具有高价值，其无辐射特性使其成为儿童成像的首选。此外，MRI还在神经心理学、运动医学、整形外科等领域发挥着不可替代的作用。

4、结束语

MRI技术的不断发展不仅推动了医学影像学的进步，也极大地改善了疾病的诊断和治疗。理解MRI的成像原理和临床应用，能使医生和患者更好地利用这一强大的诊断工具，为健康保驾护航。