计算机核磁共振成像技术探究范文

摘要：计算机核磁共振成像技术这是在CT以后出现的一项新兴的影像诊断技术，不仅在医学领域有着重大性的进展，而且在化学领域、其他领域也有显著地发展。而计算机核磁共振成像技术原理是在外磁场的作用下，某些绕着外磁场而旋转的质子，经过短暂的射频电波作用，使其进动角增大，如果射频电波停止运行，那么，这些质子回归到最原始状的同时，释放出相同的射频信号，而这些射频信号经过复杂的计算机处理和重建，最后形成一幅二维的影像。

关键词：计算机；核磁共振；成像技术

0引言

核磁共振成像又被称之为是自旋成像，它成像的原理是依据能量释放在物质内部不同结构环境中出现的不同的衰减，之后因为外加的梯度磁场，使得检测的结果发射出不同的反射波，即电磁波，由此而绘制出的一个物质内部的结构成像[1]。通常在我们生活中，将这种成像技术运用于最多的领域就是医学，因为这不仅加快了核磁共振成像的效率，而且也为临床医学诊断、研究工作带来了极大的便利。

1计算机核磁共振成像

核磁共振成像是伴随着计算机技术、电子电路技术，以及超导体技术等综合到一起而发展起来的一种自旋成像技术，并且将共振吸收、共振发射的过程统称为“核磁共振”。物体置放在磁场中，放射出适当的电磁波照射到物体区域，使物体产生共振现象，然后根据接收器反应过来的电磁波判断该物体的原子核位置、种类，同时，根据分析出来的具体参数制成相对应的立体图像。

2计算机核磁共振成像系统构成

2.1NMR实验装置构成。

核磁共振成像系统主要是由三大部分构成，他们分别是磁铁、探头、谱仪。磁铁的作用是为了能够形成一个类似于地球磁场的一个恒定的磁场；探头是为了能够将其置放在磁场之间，用来探测在核磁共振期间产生的信号；谱仪的作用就是为了能够将核磁共振信号放大、收集、处理、显示和记录。所以，为了能够达到核磁共振的目的，通常都会采取调节频率的方式[2]。在NMR实验中，由线圈向着样品发射电磁波，通过调节振荡器达到调节波段的作用，使得射频电磁波出现不同的频率，当该频率正好同核磁共振振动的频率一致时，那么射频振荡器的输出区域就会出现一个相对应的吸收高峰，而这个吸收高峰会在显示屏上显示出来，同时，就可以根据频率来计算和分析共振的频率值了。

2.2MRI系统的构成

2.2.1磁铁系统：在磁铁系统中，静磁场和梯度场这两个方面是最为关键的组成部分。第一，静磁场通常由被称之为主磁场。就当前的临床医学中使用的是超导磁铁，磁场的强度要求是0.5-4.0T，通常在生活中见到的大多都是1.5-3.0T。另外，并不是所有的医学均采用1.5-3.0T磁场强度，在动物实验中，也会存在4.7T、9.4T、7.0T等多种磁场强度，同时，在实验中，通常都会采用磁线圈来协助磁场达到一种高均匀地状态。第二，梯度场主要是对整个磁场的梯度来进行控制，进而达到NMR信号的空间编码。当然，在这个梯度场内，总共有三组线圈存在，分别会产生X、Y、Z这三个方向的梯度场，而这三组线圈依次重叠在一起，由此就可以得到各式各样的梯度场。

2.2.2射频系统：在射频系统中，主要是由射频发生器和射频接收器这两大部分构成。射频发生器将产生的短小而又强劲的射频场通过脉冲的方式将其加放到样品之上，从而样品中的氢核就会产生NMR现象；而射频接收器就是接收NMR信号的，之后通过NMR系统将其放大、分析、处理，最终成像。

2.2.3计算机图像重建系统：在核磁共振成像技术基本程序中，主要包含了选片梯度场、相编码和频率码、图像重建这三个方面。由于射频接收器将信号传送至转换器处，由转换器将模拟信号转换成数字信号，根据同观察层面相对应的数字对照，最后经由计算机进行处理，得出一个最初的层面图像数据，由相对应的转换器将其加载到图像显示器上，并且根据核磁共振成像自身的大小进行调解，由不同的灰度登记来区分观察层面的差异性。

3计算机核磁共振成像技术在医学方面的应用

3.1计算机核磁共振成像技术的优点。

同传统的CT技术相比，核磁共振成像有着显著的优势，尤其是该技术不仅对使用对象的身体不会造成任何损伤，而且安全性、效率性和准确性都能够得到有效的保障。

3.1.1极高的软组织分辨力：一般人体的软组织辨识率是相对比较低的，尤其是膀胱、子宫、骨头、关节、直肠、肌肉等，使用CT技术虽然也能辨识，但是，辨识率并不是非常显著。

3.1.2参数成像：在CT技术中，并不是所有的数据都能够通过成像的方式来表明，尤其是对于相对较为复杂的数据更是难以支撑，所以，核磁共振成像技术的出现，不仅解决了复杂病症下多种情况的呈现，而且可以明确、具体、形象的将诊断信息投射在影像上，这对于医学诊断核人体的研究更为便捷、有效[3]。如在肝炎和肝硬化的TI值在变大的时候，肝癌的TI值要相对于肝炎和肝硬化要大很多，通过该系统作出TI加权图像，从而区分出肝部的具体情况。

3.1.3剖面选择性：在CT技术中，只能获取人体长轴垂直的横截面成像图，而在核磁共振成像技术中，可以通过调节磁场的方式，对人体的拍摄区域进行选择，尤其是对于一些比较难以接近，或者是不能接近的部位进行成像处理。如椎间盘、脊髓等部位，可以形成冠状面、横断面等成像，在成像图中，清晰地看出人体内部的神经、关节等。

3.2计算机核磁共振成像技术的缺点。

虽然核磁共振成像技术的应用对人体没有直接性的损伤，但是，在使用期间，还是会给使用者带来一定的不适感，所以，通常在检测前夕，都会做一些准备工作，尽可能的将损伤降低到最小。

3.2.1病症辨别的单一性：核磁共振成像技术同原有的CT技术是存在相似性的，它们都不能仅仅凭借成像图来确定患者病症，因为在成像图中并没有病理这方面的判断。

3.2.2局部区域的优越性较低：在肺部检查中，通常会使用X射线，或者是CT；在肝脏、肾上腺，以及前列腺等方面的检查，通常都会采用CT，同时，核磁共振成像在运用期间，费用相对于X射线核CT都要高出很多。在胃肠道病症检查中，主要是以内窥镜检查为主。

3.2.3时间较长：在核磁共振成像扫描期间，通长时间都比较久，在空间分辨力方面是不够理想的。

3.2.4特殊病患不能使用：因为核磁共振成像技术的存在是在强磁场的作用下才能够运行，所以，对于一些特殊的患者是不能使用的。如病患体内含有金属物质，或者是自身安装起搏器的。

3.3计算机核磁共振成像技术对人体造成危害的因素

3.3.1强静磁场：凡是在磁场物质存在的情况下，只要在磁场范围内，都会有一定的危险性。

3.3.2梯度场的时间性：①使用核磁共振成像系统的患者，体内诱导产生的电场使得肌肉或者是神经兴奋，在梯度场内存有上限指标，只要在足够的强度下，就可以产生刺痛感，从而形成颤动；②噪声，核磁共振成像系统在运行之后，会产生各种噪音，可能对于听力敏感的患者会造成听力上的一种损伤；③热效应，核磁共振成像系统进行聚焦和测量的过程中，都会使用到大角度的射频场发射，而电磁能量会在使用者身体内部转化为热能，从而使得组织温度升高。

4计算机核磁共振成像技术在化学领域的应用

虽然核磁共振成像技术在医学领域运用比较广泛，但是，它在化学领域的应用也不可忽视。首先，在高分子化学领域，如聚合物中溶剂扩散的研究、碳纤维增强环氧树脂的研究，以及聚合物硫化及弹性体的均匀性研究等；其次，在火箭燃烧领域，主要就是用于探测固体燃料中的缺陷，以及对填充物、推进剂的分布情况的探究；再者，在石油化学领域，主要就是对流体在岩石中的分布情况，如分布形态、流动性、浓度，以及分布范围等进行探究；最后，在金属陶碗领域，主要就是针对多孔结构的金属陶碗中的砂眼进行研究。

5计算机核磁共振成像技术在其他领域的应用

核磁共振成像技术主要就是通过核磁共振谱线的参数特性，将物质的分子结构核性质反映出来，在此过程中，不仅不会对分析物质的内部结构造成破坏，而且还具有高超的辨识力核准确性。另外，还可以对多个复杂物质进行测量。所以，核磁共振成像技术还在石油化工、考古、物理等行业广泛运用。

6结论

综上所述，自第三次科技革命以后，信息技术的不断发展，使得我国各个行业都感受到了科技带来的优势，尤其是由信息技术同生命科学合为一体的核磁共振成像技术最为显著，因为它不仅实现了微观上、功能上的发展，而且这也是人类生命奥秘的再一次进步。

参考文献

[1]李定川,李勤瑶.计算机核磁共振成像技术研究[J].影像技术,2010,22(05):14-18.

[2]张建锋.基于核磁共振成像技术的作物根系原位无损检测研究[D].浙江大学,2014.

[3]杜禹璇.核磁共振成像系统软件设计[D].吉林大学,2015.

作者：徐良斌 单位：莆田市涵江医院影像科