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核磁共振成像技術(shù)是核磁共振在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用.人體內(nèi)含有非常豐富的水,不同的組織,水的含量也各不相同,如果能夠探測到這些水的分布信息,就能夠繪制出一幅比較完整的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像,核磁共振成像技術(shù)就是通過識別水分子中氫原子信號的分布來推測水分子在人體內(nèi)的分布,進而探測人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù).　　與用于鑒定分子結(jié)構(gòu)的核磁共振譜技術(shù)不同,核磁共振成像技術(shù)改編的是外加磁場的強度,而非射頻場的頻率.核磁共振成像儀在垂直于主磁場方向會提供兩個相互垂直的梯度磁場,這樣在人體內(nèi)磁場的分布就會隨著空間位置的變化而變化,每一個位置都會有一個強度不同,方向不同的磁場,這樣,位于人體不同部位的氫原子就會對不同的射頻場信號產(chǎn)生反應(yīng),通過記錄這一反應(yīng),并加以計算處理,可以獲得水分子在空間中分布的信息,從而獲得人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像.　　核磁共振成像技術(shù)還可以與X射線斷層成像技術(shù)（CT）結(jié)合為臨床診斷和生理學(xué),醫(yī)學(xué)研究提供重要數(shù)據(jù).　　核磁共振成像技術(shù)是一種非介入探測技術(shù),相對于X-射線透視技術(shù)和放射造影技術(shù),MRI對人體沒有輻射影響,相對于超聲探測技術(shù),核磁共振成像更加清晰,能夠顯示更多細節(jié),此外相對于其他成像技術(shù),核磁共振成像不僅僅能夠顯示有形的實體病變,而且還能夠?qū)δX,心,肝等功能性反應(yīng)進行精確的判定.在帕金森氏癥,阿爾茨海默氏癥,癌癥等疾病的診斷方面,MRI技術(shù)都發(fā)揮了非常重要的作用.[編輯本段]核磁共振測深　　核磁共振探測是MRI技術(shù)在地質(zhì)勘探領(lǐng)域的延伸,通過對地層中水分布信息的探測,可以確定某一地層下是否有地下水存在,地下水位的高度,含水層的含水量和孔隙率等地層結(jié)構(gòu)信息.　　目前核磁共振探測技術(shù)已經(jīng)成為傳統(tǒng)的鉆探探測技術(shù)的補充手段,并且應(yīng)用于滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作中,但是相對于傳統(tǒng)的鉆探探測,核磁共振探測設(shè)備購買,運行和維護費用非常高昂,這嚴重地限制了MRS技術(shù)在地質(zhì)科學(xué)中的應(yīng)用.[編輯本段]核磁共振的特點　?、俟舱耦l率決定于核外電子結(jié)構(gòu)和核近鄰組態(tài)；②共振峰的強弱決定于該組態(tài)在合金中所占的比例；③譜線的分辨率極高.[編輯本段]磁共振成像的優(yōu)點　　與1901年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎的計算機層析成像（computerizedtomography,CT）相比,磁共振成像的最大優(yōu)點是它是目前少有的對人體沒有任何傷害的安全,快速,準確的臨床診斷方法.如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術(shù)進行檢查.具體說來有以下幾點：　　對人體沒有游離輻射損傷；　　各種參數(shù)都可以用來成像,多個成像參數(shù)能提供豐富的診斷信息,這使得醫(yī)療診斷和對人體內(nèi)代謝和功能的研究方便,有效.例如肝炎和肝硬化的T1值變大,而肝癌的T1值更大,作T1加權(quán)圖像,可區(qū)別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；　　通過調(diào)節(jié)磁場可自由選擇所需剖面.能得到其它成像技術(shù)所不能接近或難以接近部位的圖像.對于椎間盤和脊髓,可作矢狀面,冠狀面,橫斷面成像,可以看到神經(jīng)根,脊髓和神經(jīng)節(jié)等.能獲得腦和脊髓的立體圖像,不像CT（只能獲取與人體長軸垂直的剖面圖）那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位；　　能診斷心臟病變,CT因掃描速度慢而難以勝任；　　對軟組織有極好的分辨力.對膀胱,直腸,子宮,陰道,骨,關(guān)節(jié),肌肉等部位的檢查優(yōu)于CT；　　原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像,例如氫（1H）,碳（13C）,氮（14N和15N）,磷（31P）等.[編輯本段]臨床意義　　適應(yīng)癥：　　神經(jīng)系統(tǒng)的病變包括腫瘤,梗塞,出血,變性,先天畸形,感染等幾乎成為確診的手段.特別是脊髓脊椎的病變?nèi)缂棺档哪[瘤,萎縮,變性,外傷椎間盤病變,成為首選的檢查方法.　　心臟大血管的病變；肺內(nèi)縱膈的病變.　　腹部盆腔臟器的檢查；膽道系統(tǒng),泌尿系統(tǒng)等明顯優(yōu)于CT.　　對關(guān)節(jié)軟組織病變；對骨髓,骨的無菌性壞死十分敏感,病變的發(fā)現(xiàn)早于X線和CT.[編輯本段]核磁共振和CT的區(qū)別　　計算機斷層掃描(CT)能在一個橫斷解剖平面上,準確地探測各種不同組織間密度的微小差別,是觀察骨關(guān)節(jié)及軟組織病變的一種較理想的檢查方式.在關(guān)節(jié)炎的診斷上,主要用于檢查脊柱,特別是骶髂關(guān)節(jié).CT優(yōu)于傳統(tǒng)X線檢查之處在于其分辨率高,而且還能做軸位成像.由于CT的密度分辨率高,所以軟組織,骨與關(guān)節(jié)都能顯得很清楚.加上CT可以做軸位掃描,一些傳統(tǒng)X線影像上分辨較困難的關(guān)節(jié)都能在叮圖像上“原形畢露”.如由于骶髂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面生來就傾斜和彎曲,同時還有其他組織之重疊,盡管大多數(shù)病例的骶髂關(guān)節(jié)用x線片已可能達到要求,但有時X線檢查發(fā)現(xiàn)骶髂關(guān)節(jié)炎比較困難,則對有問題的病人就可做CT檢查.　　磁共振成像(MRI)是根據(jù)在強磁場中放射波和氫核的相互作用而獲得的.磁共振一問世,很快就成為在對許多疾病診斷方面有用的成像工具,包括骨骼肌肉系統(tǒng).肌肉骨骼系統(tǒng)最適于做磁共振成像,因為它的組織密度對比范圍大.在骨,關(guān)節(jié)與軟組織病變的診斷方面,磁共振成像由于具有多于CT數(shù)倍的成像參數(shù)和高度的軟組織分辨率,使其對軟組織的對比度明顯高于CT.磁共振成像通過它多向平面成像的功能,應(yīng)用高分辨的毒面線圈可明顯提高各關(guān)節(jié)部位的成像質(zhì)量,使神經(jīng),肌腱,韌帶,血管,軟骨等其他影像檢查所不能分辨的細微結(jié)果得以顯示.磁共振成像在骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)的不足之處是,對于骨與軟組織病變定性診斷無特異性,成像速度慢,在檢查過程中.病人自主或不自主的活動可引起運動偽影,影響診斷.　　X線攝片,CT,磁共振成像可稱為三駕馬車,三者有機地結(jié)合,使當前影像學(xué)檢查既擴大了檢查范圍,又提高了診斷水平.

核磁共振現(xiàn)象來源于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的進動.　　根據(jù)量子力學(xué)原理,原子核與電子一樣,也具有自旋角動量,其自旋角動量的具體數(shù)值由原子核的自旋量子數(shù)決定,實驗結(jié)果顯示,不同類型的原子核自旋量子數(shù)也不同：　　質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為偶數(shù)的原子核,自旋量子數(shù)為0,即I=0,如12C,16O,32S等,這類原子核沒有自旋現(xiàn)象,稱為非磁性核.質(zhì)量數(shù)為奇數(shù)的原子核,自旋量子數(shù)為半整數(shù),如1H,19F,13C等,其自旋量子數(shù)不為0,稱為磁性核.質(zhì)量數(shù)為偶數(shù),質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)的原子核,自旋量子數(shù)為整數(shù),這樣的核也是磁性核.但迄今為止,只有自旋量子數(shù)等于1/2的原子核,其核磁共振信號才能夠被人們利用,經(jīng)常為人們所利用的原子核有：1H,11B,13C,17O,19F,31P,由于原子核攜帶電荷,當原子核自旋時,會由自旋產(chǎn)生一個磁矩,這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同,大小與原子核的自旋角動量成正比.將原子核置于外加磁場中,若原子核磁矩與外加磁場方向不同,則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉(zhuǎn),這一現(xiàn)象類似陀螺在旋轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)動軸的擺動,稱為進動.進動具有能量也具有一定的頻率.　　原子核進動的頻率由外加磁場的強度和原子核本身的性質(zhì)決定,也就是說,對于某一特定原子,在一定強度的的外加磁場中,其原子核自旋進動的頻率是固定不變的.　　原子核發(fā)生進動的能量與磁場,原子核磁矩,以及磁矩與磁場的夾角相關(guān),根據(jù)量子力學(xué)原理,原子核磁矩與外加磁場之間的夾角并不是連續(xù)分布的,而是由原子核的磁量子數(shù)決定的,原子核磁矩的方向只能在這些磁量子數(shù)之間跳躍,而不能平滑的變化,這樣就形成了一系列的能級.當原子核在外加磁場中接受其他來源的能量輸入后,就會發(fā)生能級躍遷,也就是原子核磁矩與外加磁場的夾角會發(fā)生變化.這種能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎(chǔ).　　為了讓原子核自旋的進動發(fā)生能級躍遷,需要為原子核提供躍遷所需要的能量,這一能量通常是通過外加射頻場來提供的.根據(jù)物理學(xué)原理當外加射頻場的頻率與原子核自旋進動的頻率相同的時候,射頻場的能量才能夠有效地被原子核吸收,為能級躍遷提供助力.因此某種特定的原子核,在給定的外加磁場中,只吸收某一特定頻率射頻場提供的能量,這樣就形成了一個核磁共振信號.[編輯本段]核磁共振的應(yīng)用　　　　NMR技術(shù)　　核磁共振頻譜學(xué)　　NMR技術(shù)即核磁共振譜技術(shù),是將核磁共振現(xiàn)象應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)測定的一項技術(shù).對于有機分子結(jié)構(gòu)測定來說,核磁共振譜扮演了非常重要的角色,核磁共振譜與紫外光譜,紅外光譜和質(zhì)譜一起被有機化學(xué)家們稱為“四大名譜”.目前對核磁共振譜的研究主要集中在1H和13C兩類原子核的圖譜.　　對于孤立原子核而言,同一種原子核在同樣強度的外磁場中,只對某一特定頻率的射頻場敏感.但是處于分子結(jié)構(gòu)中的原子核,由于分子中電子云分布等因素的影響,實際感受到的外磁場強度往往會發(fā)生一定程度的變化,而且處于分子結(jié)構(gòu)中不同位置的原子核,所感受到的外加磁場的強度也各不相同,這種分子中電子云對外加磁場強度的影響,會導(dǎo)致分子中不同位置原子核對不同頻率的射頻場敏感,從而導(dǎo)致核磁共振信號的差異,這種差異便是通過核磁共振解析分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ).原子核附近化學(xué)鍵和電子云的分布狀況稱為該原子核的化學(xué)環(huán)境,由于化學(xué)環(huán)境影響導(dǎo)致的核磁共振信號頻率位置的變化稱為該原子核的化學(xué)位移.　　耦合常數(shù)是化學(xué)位移之外核磁共振譜提供的的另一個重要信息,所謂耦合指的是臨近原子核自旋角動量的相互影響,這種原子核自旋角動量的相互作用會改變原子核自旋在外磁場中進動的能級分布狀況,造成能級的裂分,進而造成NMR譜圖中的信號峰形狀發(fā)生變化,通過解析這些峰形的變化,可以推測出分子結(jié)構(gòu)中各原子之間的連接關(guān)系.　　最后,信號強度是核磁共振譜的第三個重要信息,處于相同化學(xué)環(huán)境的原子核在核磁共振譜中會顯示為同一個信號峰,通過解析信號峰的強度可以獲知這些原子核的數(shù)量,從而為分子結(jié)構(gòu)的解析提供重要信息.表征信號峰強度的是信號峰的曲線下面積積分,這一信息對于1H-NMR譜尤為重要,而對于13C-NMR譜而言,由于峰強度和原子核數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系并不顯著,因而峰強度并不非常重要.　　早期的核磁共振譜主要集中于氫譜,這是由于能夠產(chǎn)生核磁共振信號的1H原子在自然界豐度極高,由其產(chǎn)生的核磁共振信號很強,容易檢測.隨著傅立葉變換技術(shù)的發(fā)展,核磁共振儀可以在很短的時間內(nèi)同時發(fā)出不同頻率的射頻場,這樣就可以對樣品重復(fù)掃描,從而將微弱的核磁共振信號從背景噪音中區(qū)分出來,這使得人們可以收集13C核磁共振信號.　　近年來,人們發(fā)展了二維核磁共振譜技術(shù),這使得人們能夠獲得更多關(guān)于分子結(jié)構(gòu)的信息,目前二維核磁共振譜已經(jīng)可以解析分子量較小的蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)

核磁共振全名是核磁共振成像[1]（NuclearMagneticResonanceImaging,簡稱NMRI）,又稱自旋成像（spinimaging）,也稱磁共振成像（MagneticResonanceImaging,簡稱MRI）,是磁矩不為零的原子核,在外磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂,共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程.核磁共振波譜學(xué)是光譜學(xué)的一個分支,其共振頻率在射頻波段,相應(yīng)的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷.　　核磁共振是處于靜磁場中的原子核在另一交變磁場作用下發(fā)生的物理現(xiàn)象.通常人們所說的核磁共振指的是利用核磁共振現(xiàn)象獲取分子結(jié)構(gòu),人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的技術(shù).　　并不是是所有原子核都能產(chǎn)生這種現(xiàn)象,原子核能產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象是因為具有核自旋.原子核自旋產(chǎn)生磁矩,當核磁矩處于靜止外磁場中時產(chǎn)生進動核和能級分裂.在交變磁場作用下,自旋核會吸收特定頻率的電磁波,從較低的能級躍遷到較高能級.這種過程就是核磁共振.　　核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技術(shù).是繼CT后醫(yī)學(xué)影像學(xué)的又一重大進步.自80年代應(yīng)用以來,它以極快的速度得到發(fā)展.其基本原理：是將人體置于特殊的磁場中,用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核,引起氫原子核共振,并吸收能量.在停止射頻脈沖后,氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號,并將吸收的能量釋放出來,被體外的接受器收錄,經(jīng)電子計算機處理獲得圖像,這就叫做核磁共振成像.　　核磁共振是一種物理現(xiàn)象,作為一種分析手段廣泛應(yīng)用于物理,化學(xué)生物等領(lǐng)域,到1973年才將它用于醫(yī)學(xué)臨床檢測.為了避免與核醫(yī)學(xué)中放射成像混淆,把它稱為核磁共振成像術(shù)(MRI).　　MRI是一種生物磁自旋成像技術(shù),它是利用原子核自旋運動的特點,在外加磁場內(nèi),經(jīng)射頻脈沖激后產(chǎn)生信號,用探測器檢測并輸入計算機,經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像.　　MRI提供的信息量不但大于醫(yī)學(xué)影像學(xué)中的其他許多成像術(shù),而且不同于已有的成像術(shù),因此,它對疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性.它可以直接作出橫斷面,矢狀面,冠狀面和各種斜面的體層圖像,不會產(chǎn)生CT檢測中的偽影；不需注射造影劑；無電離輻射,對機體沒有不良影響.MRI對檢測腦內(nèi)血腫,腦外血腫,腦腫瘤,顱內(nèi)動脈瘤,動靜脈血管畸形,腦缺血,椎管內(nèi)腫瘤,脊髓空洞癥和脊髓積水等顱腦常見疾病非常有效,同時對腰椎椎間盤后突,原發(fā)性肝癌等疾病的診斷也很有效.　　MRI也存在不足之處.它的空間分辨率不及CT,帶有心臟起搏器的患者或有某些金屬異物的部位不能作MRI的檢查,另外價格比較昂貴.[編輯本段]核磁共振技術(shù)的歷史　　　　1930年代,物理學(xué)家伊西多·拉比發(fā)現(xiàn)在磁場中的原子核會沿磁場方向呈正向或反向有序平行排列,而施加無線電波之后,原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn).這是人類關(guān)于原子核與磁場以及外加射頻場相互作用的最早認識.由于這項研究,拉比于1944年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎.　　1946年兩位美國科學(xué)家布洛赫和珀塞爾發(fā)現(xiàn),將具有奇數(shù)個核子（包括質(zhì)子和中子）的原子核置于磁場中,再施加以特定頻率的射頻場,就會發(fā)生原子核吸收射頻場能量的現(xiàn)象,這就是人們最初對核磁共振現(xiàn)象的認識.為此他們兩人獲得了1952年度諾貝爾物理學(xué)獎.　　人們在發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象之后很快就產(chǎn)生了實際用途,化學(xué)家利用分子結(jié)構(gòu)對氫原子周圍磁場產(chǎn)生的影響,發(fā)展出了核磁共振譜,用于解析分子結(jié)構(gòu),隨著時間的推移,核磁共振譜技術(shù)不斷發(fā)展,從最初的一維氫譜發(fā)展到13C譜,二維核磁共振譜等高級譜圖,核磁共振技術(shù)解析分子結(jié)構(gòu)的能力也越來越強,進入1990年代以后,人們甚至發(fā)展出了依靠核磁共振信息確定蛋白質(zhì)分子三級結(jié)構(gòu)的技術(shù),使得溶液相蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的精確測定成為可能.　　1946年,美國哈佛大學(xué)的珀塞爾和斯坦福大學(xué)的布洛赫宣布,他們發(fā)現(xiàn)了核磁共振NMR.兩人因此獲得了1952年諾貝爾獎.核磁共振是原子核的磁矩在恒定磁場和高頻磁場（處在無線電波波段）同時作用下,當滿足一定條件時,會產(chǎn)生共振吸收現(xiàn)象.核磁共振很快成為一種探索,研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的高新技術(shù).目前,核磁共振已在物理,化學(xué),材料科學(xué),生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用.　　原子核由質(zhì)子和中子組成,它們均存在固有磁矩.可通俗的理解為它們在磁場中的行為就像一根根小磁針.原子核在外加磁場作用下,核磁矩與磁場相互作用導(dǎo)致能級分裂,能級差與外加磁場強度成正比.如果再同時加一個與能級間隔相應(yīng)的交變電磁場,就可以引起原子核的能級躍遷,產(chǎn)生核磁共振.可見,它的基本原理與原子的共振吸收現(xiàn)象類似.

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