磁共振波譜分析儀磁共振波譜分析儀的工作原理

磁共振用于臨床的根本原因是磁共振產(chǎn)生的長波成分可以穿透人體組織，在正常組織中，代謝物以特定的濃度存在，當(dāng)組織發(fā)生病變時(shí)，代謝物濃度也會發(fā)生改變，磁共振通過測量這些變化量來確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

磁共振波譜儀利用體內(nèi)含奇數(shù)質(zhì)子的原子核自身的磁性及外加磁場的作用使其發(fā)生共振，發(fā)出磁共振信號，經(jīng)傅里葉公式轉(zhuǎn)換成波譜為臨床提供診斷依據(jù)。磁共振波譜主要檢測的是組織內(nèi)一些化合物和代謝物的含量以及它們的濃度。由于各組織中的原子核與質(zhì)子是以一定的化合物的形式存在，在一定化學(xué)環(huán)境下，這些化合物或代謝物具有一定的化學(xué)位移，并在磁共振波譜中的峰值發(fā)生微小變化，它們的峰值和化學(xué)濃度的微小變化經(jīng)磁共振掃描儀采集，使其轉(zhuǎn)化為數(shù)值波譜。這些化學(xué)信息代表組織或體液中相應(yīng)代謝物的濃度，反映組織細(xì)胞的代謝狀況。

磁共振波譜分析儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該設(shè)備主要由兩部分組成，一部分是磁共振信號的發(fā)生與采集，它主要是磁體、射頻；另一部分是數(shù)據(jù)分析及圖像處理。其主要結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

1. 磁體與勻場線圈

磁共振波譜分析儀所用的磁體有三種：常導(dǎo)型磁體、超導(dǎo)型磁體、永磁體。常導(dǎo)型磁體因?yàn)榇艌鰪?qiáng)度小，磁場均勻性受溫度影響大，不常用于磁共振波譜分析。為了使磁體的磁場趨于均勻，常使用勻場線圈，常用線圈類型如圖2所示。

1) 超導(dǎo)型磁體的激磁導(dǎo)線由超導(dǎo)材料制成，其主要特點(diǎn)為：場強(qiáng)大，磁場穩(wěn)定且均勻，不受外界溫度的影響；可用于磁共振波譜分析，還可以用于磁共振血管造影；磁場強(qiáng)度可調(diào)節(jié)；需要使用昂貴的冷卻劑，日常維護(hù)費(fèi)用較高；制作工藝相對復(fù)雜，造價(jià)較高。

2) 永磁型磁體是由許多塊鐵磁性材料組合而成，磁共振波譜分析儀的開放型永磁體模塊，可以解決現(xiàn)有磁共振波譜分析儀器采用的超導(dǎo)磁體存在的體積和重量較大、維護(hù)成本較高的問題。

3) 勻場線圈是帶電的線圈，產(chǎn)生小的磁場以部分調(diào)節(jié)磁體磁場的不均勻性。勻場線圈可以是常導(dǎo)型的也可以是超導(dǎo)型的，為了使磁體的磁場強(qiáng)度趨于均勻可采用被動(dòng)的方法貼補(bǔ)金屬小片和主動(dòng)的調(diào)整。

2. 射頻系統(tǒng)

1) 射頻發(fā)生器由發(fā)射器、功率放大器和發(fā)射線圈組成。射頻脈沖是誘發(fā)磁共振現(xiàn)象的主導(dǎo)因素，發(fā)射的脈沖頻率與主磁體產(chǎn)生的靜磁場正交，發(fā)射的脈沖頻率也需與靜磁場強(qiáng)度相匹配。

2) 接收部分由接收線圈和低噪聲信號放大器組成。探測器接收的信號傳送預(yù)放大器，增加信號強(qiáng)度，可降低后處理過程中的信噪比。然后傳至位相敏感檢測器，發(fā)生調(diào)節(jié)，從信號中減去接近larmor頻率的五官波形，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理并轉(zhuǎn)化為MRS譜圖。

3. 數(shù)據(jù)處理及圖像顯示系統(tǒng)

磁共振波譜分析儀一般采用固定電磁波頻率，然后連續(xù)改變外加磁場強(qiáng)度進(jìn)行掃描。原子核頻率與照射頻率相同時(shí)發(fā)生共振，原子核發(fā)生躍遷，接收線圈因感應(yīng)而產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大后在記錄儀上描記下來，從而獲得磁共振信號。

1. 高分辨磁共振波譜儀 只能測液體樣品，主要用于有機(jī)分析。

2. 寬譜線磁共振波譜儀 可直接測量固體樣品，多應(yīng)用于物理學(xué)領(lǐng)域。

磁共振波譜分析儀是指研究原子核對射頻輻射的吸收，對各種無機(jī)、有機(jī)物的成分、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行定性分析的醫(yī)療設(shè)備，有時(shí)也可進(jìn)行定量分析。它利用醫(yī)學(xué)影像技術(shù)測定人體內(nèi)化學(xué)代謝物，也是檢測體內(nèi)化學(xué)成分的無創(chuàng)性檢查手段 。

1. 磁共振波譜對判斷梗死區(qū)腦細(xì)胞功能的恢復(fù)有監(jiān)測作用，有利于判斷病變的預(yù)后。

2. 判斷腦腫瘤的放射治療、化學(xué)治療及手術(shù)治療后的療效、是否有腫瘤殘留或復(fù)發(fā)。區(qū)分急、慢性期以及對脫髓鞘疾病治療的療效做出判斷。

3. 用3P磁共振波譜來檢測肝腫瘤放射后所致的肝放射性損傷的程度以及肝能量代謝的狀況并對肝功能進(jìn)行評價(jià)。

4. 檢測假性肥大性肌營養(yǎng)不良、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良、家族性脊椎肌萎縮等疾病。

5. 磁共振波譜是檢測心肌缺血新的無創(chuàng)方法，可檢出早期心肌缺血，以及對心肌的血流灌注進(jìn)行評價(jià)。

6. 結(jié)合快速磁共振成像進(jìn)行節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)和心肌代謝的觀察。