磁共振成像(MRI)最初又名核磁共振成像,出于消除人类对核弹的担忧、突出MRI无电离辐射的优势、区别与使用放射性元素的核医学等方面的考虑,将其简称为磁共振成像。MRI在人体软组织成像方面的分辨率较高,且不易受到骨内等高密度组织影响,图像质量较佳,对原组织病变的准确检出、高效诊断十分有益。作为继CT检查技术后的又一重大影像学技术突破,MRI自上世纪80年代以来,发展势头迅猛,已被广泛应用于多种疾病的临床诊治中,是当代医学发展前进不可或缺的助力支持。基于此,本文简要介绍MRI技术科学原理、设备构成和临床应用。
1、MRI技术的科学原理
1.1核磁共振现象
核磁共振是MRI技术的关键、核心。存在于人体中的大量氢原子核会在强静磁场环境中,发生自旋轴的逆磁场方向排列或顺磁场方向排列。此时,参考氢原子核进动频率,施加射频脉冲,氢原子核将会于吸收能量后进入高能态、于射频脉冲结束后转为低能态,并发出特定的射频信号,经MRI设备接收、计算机处理后就可以获得一张高分辨率的影像图像。
1.2弛豫过程与信号差异
氢原子核的弛豫过程是指由高能态向低能态的转变过程,涵盖横纵向弛豫,即T1、T2弛豫。MRI图像中不同组织的呈现展示情况与其信号强度息息相关,而组织的信号强度受到氢原子核密度和T1、T2值影响。比如,T2加权像上,高水分含量组织以高信号展现;T1加权像上,脂肪组织以高信号显示,故通过分析信号差异,MRI技术在为不同组织的甄别区分提供可靠数据参考的同时,还可以为正常组织和病变组织的判定鉴定提供科学有效的影像学支持。
1.3磁场与射频脉冲的协同作用
磁体系统通过强静磁场的形成产生,在促使氢原子核磁化的同时,还可以做到定向排列。梯度磁场系统通过一个叠加于静磁场基础上的线性变化磁场,可以精准编码像素位置和扫描层面。射频系统通过射频脉冲的施加,可以对氢原子核产生激发刺激影响,促使其生成核磁共振信号,并将其弛豫过程中发出的信号进行捕捉、接收。为了获得多参数、多层面和多方位的影像图像,对射频脉冲频率、时间和幅度进行准确调控的同时,还需精准切换梯度磁场。
2、MRI设备仪器的主要构成部分
2.1主磁体
以超导材料制成的主磁体可以形成1.5-3T的强静磁场,即使处于低温环境下,也可以保障强磁场的稳定维持,且高强度磁场对图像信噪比提升、分辨率增强有着明显促进作用。
2.2梯度系统
梯度系统的构成部分为三个与磁场梯度的X、Y、Z轴方向一一对应的相互垂直的梯度线圈,通过控制调节梯度线圈,可以实现三维空间内任意位置的精准定位。
2.3射频系统
射频系统的主要构成部分为射频发射器和接收器,前者可以施加射频脉冲,激发氢原子核,后者则可以接收氢原子核发出的射频信号。
3、常见的MRI技术临床应用
3.1心血管系统疾病
心脏MRI在心脏结构和功能评估中有着确切显著的价值作用,且安全无创,已被认定是心血管系统疾病诊断的“金标准”,如T1 mapping技术可以为心肌组织的纤维化程度提供精准可靠的量化数据参考,对肥厚型和淀粉样变性心肌病的准确鉴别、清晰辨认尤为重要;延迟钆增强对心肌瘢痕有着良好显著的显现效果。
3.2神经系统疾病
①神经退行性疾病。经功能MRI获得的血氧水平依赖信号,可以很好地反映脑功能活动情况,可以为帕金森等疾病的准确诊断提供高价值的参考信息。②脑肿瘤与脑血管疾病。T1加权像可以清晰明了地展示脑组织解剖结构,T2加权像则可以将缺血会水肿部位的情况进行突出显现、着重标识;扩散加权成像在早期脑梗死诊断中具有显著优势。
3.3肌肉骨骼与软组织成像
①肿瘤边界判断。MRI有着较高的软组织分辨率,在此基础上,辅以扩散张量成像,可以实现肿瘤和正常组织的高效区分、精确甄别,利于疾病的尽早诊断、正确科学治疗方案的尽早制定落地。②关节韧带损伤。较之X线平片和CT检查,MRI有着高达95%敏感度的半月板韧带损伤诊断效能。
4、总结
综上所述,MRI技术是一项结合工程技术和物理原理的先进影像学技术,具有无创、高分辨率等多项优势,且随着AI技术的发展深化、仪器设备的更新迭代,MRI有望带领精准医疗迈向新纪元。
〔作者单位系阜阳市肿瘤医院(阜阳市颍东区人民医院)〕