MRI:一个导游

“这该死的疼痛回来!”

总结你的想法是,平放在你的背部,穿着薄薄的一医院的礼服,你被引导到一个黑暗的,大部分女性管,一种医学的单独监禁,你将花接下来的30到60分钟。耳朵塞满了插头,sound-cancelling耳机摇篮你的头盖骨,四肢都被剥夺了手表,珠宝和其他情感享受,你可能会感到幽闭恐怖症。都是因为你的整形外科医师,担心在背部慢性疼痛,下令MRI扫描。

看到光明的一面:核磁共振扫描确定打手术,这是你唯一的选择20年前,MRI成为常规之前,高估值的医生的诊断工具。事实上,当你花时间想想,这些机器很神奇。因为你会俘虏观众而技术专家在隔壁房间需要一堆华丽的脊柱的照片,我们建议你放松心情,让我们告诉你的故事的非凡的装置,至少就目前而言,卡住了。我们建议你认为汽缸的太空服,机器像一艘宇宙飞船,你作为一个宇航员即将踏上一段旅程的中心……你的身体!

你可能已经有一个模糊的想法发生了什么。核磁共振——并不代表磁共振成像吗?靶心。但是这是什么意思,到底是什么?某种类型的x光,不是吗?

接近,但不完全是。核磁共振扫描仪,就像x射线和CT扫描仪,基本上是机器医生使用拍照你的内脏,这样他们就可以找出生病的你。但MRI不涉及电离辐射,x射线和CT扫描。相反,MRI利用你体内有足够的:水。它比x射线和CT扫描灵活得多,并且可以生成三维图像在任何方向和在任何深度。

结果是,磁共振成像,对于大多数应用程序来说,远远优于其它成像工具提供非侵入性的图像在高分辨率(甚至化学信息)。这就是为什么医院支付数百万美元数吨重的庞然大物,和每年花费成千上万更多的操作。自1977年以来,当第一个核磁共振考试是对一个人进行的,这个过程已经变得相当普遍。2003年,大约6000万使用全球约10000核磁共振扫描仪进行扫描。

而x射线仍然有用看着骨头,MRI扫描是诊断工具的首选软组织器官,韧带,循环系统和(你知道)脊柱和脊髓。他们帮助医生确定多发性硬化症、肿瘤、肌腱炎、中风和其他条件。更重要的是,核磁共振技术仍处于起步阶段。扫描仪制造商不断改进设计,和科学家们都在发现新应用程序,从葡萄酒质量监测到识破谎言;一个核磁共振成像研究显示,人们使用两倍的大脑区域说谎一样告诉真相。

我们知道很多关于MagLab因为我们有核磁共振成像世界上最强大的核磁共振成像扫描仪:我们的900 MHz核磁共振磁体21.1产生的磁场特斯拉。你很快就会读,远远强于医院磁共振扫描仪。我们不能适应人类,只是实验室小鼠和大鼠等动物。但是MRI研究这些动物正在帮助科学家们了解人类疾病的种类繁多,从阿尔茨海默氏症、癌症到肌肉退化。

我们有很多地覆盖在描述这是如何工作的。在前面的页面,我们将了解氢原子的秘密生活,无线电波可以让你翻转,关于超导的事实会让你疼脊背发凉。这都是迷人的,但尽量不要太兴奋——你会模糊你的核磁共振扫描!

磁铁与肌肉

让我们先从一个小的金属圆柱周围的你(这就是所谓的生,技术上)。

你在一个巨大的磁铁的中心,成千上万的磅重,不同于小磁铁在冰箱上在两个基本方面。首先,这些冰箱装饰永久磁铁合金制成的。核磁共振磁体周围你,另一方面,是一个超导磁体;它导电,从而创建一个磁场。其次,你的冰箱磁铁的一小部分的力量一个你。科学家们测量磁场强度单位称为特斯拉和高斯- 1特斯拉= 10000高斯。地球的磁拉力5高斯。你的冰箱磁铁是大约10高斯。你内部的电磁铁可以3特斯拉- 60000倍地球磁场的力量。

让我们花一些时间来欣赏“超导”磁铁的一部分,没有它你的核磁共振成像扫描仪将不会在这里。你可以(和人)做一个永久磁铁的力量核磁共振。在大多数情况下,然而,这些磁铁是非常巨大而沉重。让你选择创建一个磁铁通过运行电流通过导线线圈——一个电磁铁。问题在于电子组成,目前总是撞到材料的烦躁原子粒子通过旅游,它们大大放缓下来。(刷了快速回顾一下电在这个原子水平,如果你需要)。鉴于当前遇到阻力,提供大量的电力需要克服它并生成一个磁场足够操作MRI会十分昂贵。

这就是我们的英雄,超导,节约的一天!采取特殊的线圈和周围的东西真的很冷液态氦在零下452.4度华氏温标,并很好地。结果呢?over-caffeinated原子在导线冷冻屈服。放缓停滞,他们允许当前航行穿过英里的电线通过核磁共振扫描仪蜿蜒。这种技术允许建设的非常强大的磁铁的周围你现在。大多数临床核磁共振扫描仪使用超导磁体。如果你有兴趣学习更多关于这个,你可以阅读更多深入介绍超导。

顺便说一下,别让那个小业务液氦担心你。在真空中绝缘,所以你不需要你的大衣。不管怎么说,它不会被允许;拉链、纽扣、珠宝和其他金属可以成为致命的炮弹附近的一块磁铁一样强大。这就是为什么技术人员非常小心地保持考试室外的金属,和为什么人们心脏起搏器和动脉瘤夹不能有核磁共振扫描。

控制室的技术专家,谁是你通过考试通过对讲机说话,开始你在主磁场的地方在你的扫描仪。现场运行水平通过孔从你的头到你的脚趾(反之亦然,这取决于你的位置)。因为你的脊柱是她感兴趣的,你被定位,这样你的(或中间等深点)的领域。

你会认为是在这样一个强大的力量会让你感觉不同,有刺痛感的什么的。它不是。然而,在原子层面上,这是相当不同的故事,让我们“M”的“R”——核磁共振共振。我们将更好地理解这种首先仔细观察后体内分子。

旋转控制

你主要由水组成,这意味着大量的身体内的原子氢原子。这是很偶然的,因为氢原子发生在这样一种方式,他们值得信任地反应部队将在这个扫描仪。第一个,因为你现在知道,是一个主要的磁场。第二个脉冲无线电波。但是之前我们讨论这些无线电波,让我们更好的熟悉的H, H₂O。

在核每一个氢原子都是带正电荷质子旋转(或绕着科学地讲)绕轴,以同样的方式作为一个孩子的。该旋转生成自己的微小的磁场,使质子自己的南北两极。其他原子的原子核自旋,,但由于诸多原因(包括,正如我们提到的,他们的数量),核磁共振成像通常只对氢原子感兴趣。

在正常情况下,这些对犹豫不决的氢质子自旋,在随机导向轴,如下的描述(或多或少),显示出氢原子在MRI磁场。

然而,当这些原子被放置在一个更强大的磁场,就好像一个教官大吹口哨:质子排队的注意。具体来说,更强大的磁场的轴调整:其中一半脸的方向场,另一半在相反的方向。在上面的交互式动画中,单击小盒子把磁场,然后看看会发生什么。看到脉冲按钮了吗?别碰那拨!我们会在一分钟内。

我们说了一半的质子排列的一种方式,和其他的一半吗?好吧,不完全。更准确地说,更多的原子(由小蓝人)排队与低能量的磁场,配置,比相反的配置,这就需要更多的能量。(当我们说“,”我们的意思是,在核磁共振由1.5特斯拉的磁铁,区区9除以2几百万质子!)一些“剩”质子(没有取消的一个质子排列相反的方向)的磁共振扫描仪将使用。认为这些质子旁观者离开间隙在一次学校的舞会后其他所有人都配对。

海浪的奇迹

现在的磁铁已经氢质子排列在关注,扫描仪已经准备好话题他们下一步,将导致一个实际的信号。

你可能想知道,线圈的技术员放在你的背部。不,那不是一个主要的磁线圈(这些都是在气缸内,超出了你的视图)。本质上,这是一个无线电收发机,也被称为一个射频线圈,它可以与你的氢原子通过交流无线电频率(RF)波。这些波的频率接近那些你最喜欢的调频电台。事实上,核磁共振成像扫描仪的房间位于当地可能屏蔽,这样容易监听站不干扰你的照片。

你的技术员使用线圈射频脉冲发送你的脊柱。他们正是定时(考虑到组织目标的类型和利息)的氢原子是实现我们将要描述的效果。顺便说一下,这解释了“共振”的部分核磁共振(告诉你我们会得到!)。

记得那些“无与伦比的“氢质子——的(还用蓝色表示,在上面的交互式动画)引起的磁场后离开挂没有伙伴都跳到对齐?这些质子吸收射频脉冲的能量,导致他们打开轴——仍然按照磁场,但是现在相反的方向,在高能配置。滚动回交互式动画和点击脉冲按钮来看看这是如何工作的(确保磁场还在)。看到无与伦比的质子翻转的射频脉冲(用红色表示)打开吗?

它足够令人印象深刻的,科学家们想出了如何使这些氢质子这样做(称为所需的频率拉莫尔频率)。现在,真正的奇迹发生:射频脉冲停止时,质子释放吸收能量,回到他们以前的排列,这样,发出一个信号回线圈(也用红色,在相反的方向)。您可能已经注意到,已经发生了互动的动画。如果你错过了它,再次点击“脉冲”按钮。

信号被转化为电流,扫描仪扫描图书。含水量越低的地区,越少氢质子会有发射信号到射频线圈。不同类型的核磁共振成像显示这个数据不同,但在任何情况下得到各种深浅的灰色,反映了不同的密度。在一些扫描,弱信号,深色的那部分图像。所以骨骼会相当黑暗,而脂肪将光。

切片和切块

那是什么?你需要我重复这最后一部分吗?我知道,很难听到什么在扫描仪产生周期性的锤击声。这提醒了我——我忘了提到任何关于什么使所有的噪音(以及为什么你感谢那些耳塞)。

球拍是负责梯度磁体。有三个在扫描器(称为x, y, z),身体的每个面向沿着不同的飞机,他们强大的远比主磁铁。但是他们缺乏力量他们弥补精度。他们修改磁场特别点和工作结合射频脉冲产生扫描的图像编码的空间分布水体内质子。当快速开启和关闭的砰砰声(原因),梯度磁体允许扫描图像片的身体——有点像一块面包。使用医学术语,横向(或轴向或x - y)飞机片你从上到下;的冠状(x z)平面片纵向由前往后;和矢状面(- z)飞机片你纵从一边到另一边。然而,x, y和z梯度可用于组合生成图像片在任何方向,这是一个伟大的优势MRI的诊断工具。

开始觉得切肝?

让我们把紧急订单在你的核磁共振成像,这样你就可以明白我们的意思。

灰色的阴影

椎间盘突出

这是一幅(脊柱矢状视图)!现在是清楚问题是什么。看到黑暗的圆盘,与别人不同,突出椎管?这是椎间盘突出压缩脊髓的神经。哎哟!

信不信由你,MRI扫描可以显示超过250个不同深浅的灰色,都反映出轻微的组织密度和含水量的变化。在那些微妙的色调,放射科医生解开的秘密组织。例如,异常组织,如脑瘤,看起来不同于周围的正常组织。技术专家和放射科医生有能力改变成像参数(如射频脉冲的计时和梯度)强调受伤或疾病或领域获得更高的图像分辨率。

现在你的扫描,你自由移动——跳爆竹,舞蹈跳汰机,庆祝你的解放。在医院拔开塞子耳朵、贸易街衣服长袍,收回你的珠宝和手表。MRI没有改变任何关于你的身体或其化学。事实上,与x射线或CT扫描,你可以尽可能多的核磁共振扫描经常是必要的诊断疾病和跟踪你的恢复治疗后。

我们希望坏消息关于你的背部一直受到新发现的对科学和技术的奇迹的美景。如果我们引起您有关这个主题的更多信息的欲望,你可能会访问一些网站下面列出。

对于一个更完整的解释MRI是如何工作的,我们邀请你来查看交互式教程磁共振成像(MRI)看一个视频核磁共振成像机器是如何工作的。

感谢我们的科学顾问,这篇文章:山姆格兰特,工程助理教授佛罗里达A&M大学/佛罗里达州立大学工程学院和MagLab MRI的专家。

由克里斯汀科因