[科普中國]-擴散磁振造影

擴散核磁造影，全名水分子擴散核磁造影，是一種更進步的核磁共振技術(shù)。

1980年代中期擴散核磁造影的理論已被提出，1986年 Le Bihan 提出擴散磁振造影臨床應(yīng)用的潛在可能性。1990年Moseley的論文提到偵測貓的大腦局部缺血情況。1994年Basser推導(dǎo)出擴散張量磁振造影（Diffusion Tensor Imaging, DTI）的理論，2000年Wedeen成功發(fā)展擴散譜影像的技術(shù)。擴散核磁造影結(jié)合了PGSE測量擴散磁振訊號與擴散磁振造影技術(shù)的概念，可應(yīng)用于早期診斷缺血性腦中風(fēng)，可以準確評估腦部、肝臟腫瘤的治療效果。

簡介擴散核磁造影，全名水分子擴散核磁造影，是一種更進步的核磁共振技術(shù)。

1980年代中期擴散核磁造影的理論已被提出，1986年 Le Bihan 提出擴散磁振造影臨床應(yīng)用的潛在可能性。1990年Moseley的論文提到偵測貓的大腦局部缺血情況。1994年Basser推導(dǎo)出擴散張量磁振造影（Diffusion Tensor Imaging, DTI）的理論，2000年Wedeen成功發(fā)展擴散譜影像的技術(shù)。擴散核磁造影結(jié)合了PGSE測量擴散磁振訊號與擴散磁振造影技術(shù)的概念，可應(yīng)用于早期診斷缺血性腦中風(fēng)，可以準確評估腦部、肝臟腫瘤的治療效果。1

核磁共振成像核磁共振成像（英語：NuclearMagneticResonanceImaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（英語：spin imaging），也稱磁共振成像（MagneticResonanceImaging，簡稱MRI），臺灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，簡稱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，通過外加梯度磁場檢測所發(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，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?？焖僮兓奶荻却艌龅膽?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，極大地推動了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。

從核磁共振現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)到MRI技術(shù)成熟這幾十年期間，有關(guān)核磁共振的研究領(lǐng)域曾在三個領(lǐng)域（物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)）內(nèi)獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領(lǐng)域及其衍生技術(shù)的重要性。1

技術(shù)應(yīng)用MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用檢查目的

偵測及診斷心臟疾病、腦血管意外及血管疾病

胸腔及腹腔的器官疾病的偵測與診斷

診斷及評價、追蹤腫瘤的情況及功能上的障礙

MRI被廣泛運用在運動相關(guān)傷害的診斷上，對近骨骼和骨骼周圍的軟組織，包括韌帶與肌肉，可呈現(xiàn)清晰影像，因此在脊椎及關(guān)節(jié)問題上，是極具敏感的檢查。

因MRI沒有輻射暴露的危險，因此經(jīng)常被使用在生殖系統(tǒng)、乳房、骨盆及膀胱病的偵測及診斷上。

原理概述

氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關(guān)，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特征量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。

當施加一射頻脈沖信號時，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過后，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經(jīng)過進一步的計算機處理，即可能獲得反應(yīng)組織化學(xué)結(jié)構(gòu)組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。

人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術(shù)能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的基礎(chǔ)。人體內(nèi)器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會導(dǎo)致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細，大大提高了醫(yī)生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術(shù)。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應(yīng)的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內(nèi)的解剖組織及相鄰關(guān)系，對病灶能更好地進行定位定性。對全身各系統(tǒng)疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。1

MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用MRI在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用沒有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域那么廣泛，主要是因為技術(shù)上的難題及成像材料上的困難，目前主要應(yīng)用于以下幾個方面：

在高分子化學(xué)領(lǐng)域，如碳纖維增強環(huán)氧樹脂的研究、固態(tài)反應(yīng)的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；

在金屬陶瓷中，通過對多孔結(jié)構(gòu)的研究來檢測陶瓷制品中存在的沙眼；

在火箭燃料中，用于探測固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進劑的分布情況；

在石油化學(xué)方面，主要側(cè)重于研究流體在巖石中的分布狀態(tài)和流通性以及對油藏描述與強化采油機理的研究。

磁共振成像的其他進展核磁共振分析技術(shù)是通過核磁共振譜線特征參數(shù)（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。它可以不破壞被測樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是一種完全無損的檢測方法。同時，它具有非常高的分辨本領(lǐng)和精確度，而且可以用于測量的核也比較多，所有這些都優(yōu)于其它測量方法。因此，核磁共振技術(shù)在物理、化學(xué)、醫(yī)療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。

磁共振顯微術(shù)（MR microscopy, MRM/μMRI）是MRI技術(shù)中稍微晚一些發(fā)展起來的技術(shù)，MRM最高空間分辨率是4μm，已經(jīng)可以接近一般光學(xué)顯微鏡像的水平。MRM已經(jīng)非常普遍地用作疾病和藥物的動物模型研究。

活體磁共振能譜（in vivo MR spectroscopy, MRS）能夠測定動物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認和分析其中的化學(xué)成分。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所