核磁共振為何知道

太干了(捂臉)每次/天就先寫一個(gè)小節(jié)。
橙色突出專業(yè)概念后有下劃線內(nèi)容進(jìn)行具體解釋~
第一小節(jié):核磁共振現(xiàn)象
一、各種檢查的原理
X光:穿透人體,顯影高密度組織的輪廓

CT:加強(qiáng)版X光

核磁共振:6個(gè)諾貝爾獎
應(yīng)用于了解腦內(nèi)腫瘤 心臟跳動 聲帶振動

二、根源:核磁共振現(xiàn)象與論文

作者指出信號源頭正是水。
水分子中的氫原子核--核磁共振學(xué)科的起點(diǎn)

論文還有相關(guān)內(nèi)容都提到T1 T2

三、入門教材
《磁共振成像 技術(shù)指南》核磁共振領(lǐng)域最經(jīng)典的
《物理原理和脈沖序列設(shè)計(jì)》
《磁共振成像》

四、泡利(物理學(xué)大佬)Said??
原子核中存在自旋(自轉(zhuǎn))
- 原子核=小球,表面電荷在旋轉(zhuǎn)的情況下,產(chǎn)生電流??磁場??獲得向上的磁矩
- 氫:1質(zhì)子+0中子(直接用質(zhì)子表示H)
- 分布均勻隨機(jī) 磁矩相互抵消??腦子不存在磁性
五、異常情況與“陀螺”(經(jīng)典力學(xué))
主磁場B0??質(zhì)子分裂成兩個(gè)能級
- 去低能級 與主磁場同向
- 去高能級 與主磁場反向

- 不完全平行,以B0為軸旋轉(zhuǎn)+自旋
- ??像陀螺一樣轉(zhuǎn),稱為“進(jìn)動”
- 繞B0旋轉(zhuǎn)的角頻率=“進(jìn)動頻率”
- 主磁場越大,質(zhì)子進(jìn)動越快

進(jìn)動的質(zhì)子,磁矩可分解:
縱向朝上或下(低能級質(zhì)子比高能級多
??腦子產(chǎn)生向上的 宏觀磁化量M0

橫向都沿著B0旋轉(zhuǎn)(抵消)

六、量子力學(xué)--能量(楊正漢)
《磁共振成像》趙喜平

得出兩個(gè)能級差公式

過程如圖所示

結(jié)論:脈沖持續(xù)時(shí)間越長,躍遷至高能級的質(zhì)子越多,宏觀磁化量M0勢必減小。等到兩個(gè)能級質(zhì)子數(shù)量一致,M0消失。

七、傾倒的原因
脈沖對質(zhì)子的“相聚和”作用
相:相位,質(zhì)子繞進(jìn)動軸旋轉(zhuǎn)的角度而言

原本每個(gè)質(zhì)子進(jìn)動的相位各不相同,縱向平面的磁分量相互抵消/消失

射頻脈沖(指揮)
- 讓所有質(zhì)子按統(tǒng)一步調(diào)旋轉(zhuǎn)聚合,最后累計(jì)得到繞B0旋轉(zhuǎn)的橫向磁分量
- 縱向磁分量消失,橫向磁分量增加??螺旋式傾倒
- 脈沖消失,失相:相位重新隨機(jī)(失去聚合的相位
- 橫向磁分量慢慢消失;沒有脈沖約束,高能級質(zhì)子回落,縱向磁分量恢復(fù)。
馳豫:兩個(gè)磁分量恢復(fù)的過程

布洛赫的論文
生物組織的弛豫時(shí)間在10的-5次方到數(shù)秒之間。
推導(dǎo)之后可得到磁分量隨時(shí)間變化的公式??

T1:縱向磁分量恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)值的63%的時(shí)間
T2:橫向磁分量下降至最大值的37%的時(shí)間

修正后的橫向磁分量公式??

信號由正由橫向磁分量產(chǎn)生,產(chǎn)生的電磁場繞B0旋轉(zhuǎn),四周放接收線圈,磁場與線圈切割。

弛豫過程中,橫向測分量不斷減小,就會產(chǎn)生一個(gè)不斷衰減的電信號“FID自由感應(yīng)衰減信號”

193頁:信號公式

前面的量忽略,得:信號強(qiáng)度與磁分量成正比--信號不斷衰減的原因(橫向磁分量一直在減小

188頁:橫向磁分量和大磁體強(qiáng)度M0成正比

152頁:M0與氫原子核數(shù)N成正比

一個(gè)區(qū)域里核磁共振信號的強(qiáng)度
- 和該區(qū)域質(zhì)子數(shù)量成正比
- 和質(zhì)子密度成正比
質(zhì)子密度決定信號強(qiáng)度
信號強(qiáng)度對應(yīng)圖象亮度
——————————————————
第二節(jié):加權(quán)--質(zhì)子密度加權(quán)成像

大腦各個(gè)部位被區(qū)分的原理:密度越大,信號越強(qiáng),圖像上亮度越高!反之,則暗。

上圖缺點(diǎn):對比度不夠 輪廓模糊
腦白質(zhì)的特點(diǎn):橫向磁分量衰減快。
- 僅90毫秒就衰減到只剩37%
- 腦脊液降至相同水平需要1000多毫秒

脈沖消失后的2000多毫秒采集信號=腦脊液

亮度逐漸減弱順序依次是:腦脊液 腦灰質(zhì) 腦白質(zhì)

對比原圖

用途:檢查會伴隨水腫的組織病變

T2成像下可以將陰莖癌腫瘤暴露出來
T1加權(quán)信號來自縱向磁分量,縱向磁分量與接收線圈平行,無法切割產(chǎn)生信號。
通常是在射頻消失后,過段時(shí)間才能施加射頻將尚未恢復(fù)完整的縱向磁分量再次打倒進(jìn)而產(chǎn)生橫向磁分量,橫向磁分量切割線圈產(chǎn)生信號。

對于縱向磁分量,腦脊液的恢復(fù)時(shí)間最慢,灰質(zhì)其次,白質(zhì)最快。

T2加權(quán)可看到陰莖癌腫瘤的碩大,T1能輕松分辨腫瘤周圍組織的情況

醫(yī)學(xué)界結(jié)論“T1看解剖,T2看病變”

下圖左下角的Flair是液體抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)Fluid Attenuated Inversion Recovery
通過加權(quán)的方式抑制腦脊液的信號

膠片是在某次強(qiáng)烈眩暈后拍攝的,擔(dān)憂與自己家族的心腦血管疾病史有關(guān)

腦脊液為黑色腫瘤,更容易分辨

——————————————
第三小節(jié):梯度磁場

磁共振儀??細(xì)節(jié)解刨

檢查時(shí)點(diǎn)轟鳴就是它們通電后振動產(chǎn)生??
——————————————————
如何給腦子精確定位
補(bǔ)充說明 (UP視頻置頂評論)
1. 核磁共振與核輻射沒關(guān)系,為了緩解大眾對“核”的焦慮,現(xiàn)在核磁共振的標(biāo)準(zhǔn)名字是磁共振。
2. K 空間為啥長這副模樣呢?
中間這么亮,邊緣這么暗。
原因是它將最中心視作零點(diǎn),因此越邊緣的地方,kx 和 ky 越大,對應(yīng)的層內(nèi)各質(zhì)子的相位差異也越大,而這會直接導(dǎo)致橫向磁分量較小,也就是信號強(qiáng)度 S(k) 越小,亮度就越低。
同時(shí),對圖像來講,高頻分量決定了它的細(xì)節(jié),靠中心的低頻分量決定了它的輪廓。
3. 視頻中將傅里葉級數(shù)復(fù)數(shù)形式的正交基部分視作單純的正弦波,但實(shí)際上它包含了實(shí)部和虛部兩部分,但都是正弦平面波,此處簡化的原因是可視化方便。
4. 合唱比喻中的視頻素材,節(jié)奏其實(shí)并沒有亂,只是聲部不同。?
5.篇幅原因,有關(guān)核磁共振的工程實(shí)現(xiàn)部分,視頻里沒有提及,如果想深入了解的可以參考俎棟林的《核磁共振成像儀——構(gòu)造原理和物理設(shè)計(jì)》。
6. 序列設(shè)計(jì)和K空間填充本視頻未深入提及,但重要性在磁共振學(xué)科里非常重要,那才應(yīng)是醫(yī)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體。
7.K空間不是磁共振領(lǐng)域原創(chuàng)的,它最早出現(xiàn)于固體物理領(lǐng)域,在80年左右被引入磁共振
8.這視頻真的很難,我都快學(xué)吐了,大家看不懂也在我預(yù)料之中,視頻制作更是耗盡了心力,47分鐘的長度不符合傳播規(guī)律。做這個(gè)事兒可能是出于自我的一種滿足,想檢驗(yàn)互聯(lián)網(wǎng)對這種內(nèi)容的接受度,另外一個(gè)原因是,也許更希望醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的學(xué)生成為這個(gè)視頻的受眾,即便不自量力。(要感謝上個(gè)視頻里建議我們不要泛泛而談而是深入到原理內(nèi)部的那位網(wǎng)友)
9.希望有更多專業(yè)人士能指出本視頻里出現(xiàn)的問題,在此要特別感謝賈廣教授對我們的幫助。
@智能醫(yī)學(xué)成像-賈廣
視頻筆記更新記錄:
3-2 11:45首發(fā)第一小節(jié)(寫了四十分鐘)
20:23調(diào)整視頻時(shí)間軸(UP應(yīng)該重傳了視頻,換了時(shí)間軸
3-3 8:50-9:51 用橙色特地標(biāo)出專有名詞,后用下劃線標(biāo)出其具體含義,并更換時(shí)間軸(又再一次顯示失效)繼續(xù)更新后續(xù)筆記至10:16第三小節(jié)開頭
筆記撰寫不易,請多多三連鼓勵!謝謝大家!