核磁共振技术的基本原理十篇

核磁共振技术的基本原理篇1

关键词：核磁共振光谱 种类 木素 合成

NMR（Nuclear Magnetic Resonace）技术即核磁共振谱技术，是近代最主要的分析方法之一，是应用核磁共振现象的原理测定分子结构的一项技术。在测定有机分子的基本结构上核磁共振光谱法扮演了非常重要的角色，是一种直接有效的测定分子骨架及其官能团结构的方法，核磁共振谱与紫外光谱、红外光谱和质谱一起被有机化学家们称为“四大名谱”。[1，2]

1 核磁共振光谱的特点

核磁共振技术主要分为两个学科分支： 核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，简称NMR）和磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）。核磁共振波谱技术的基础是化学位移理论，主要的作用是用来测定未知物质的化学成分和分子结构。核磁共振波谱分析法（NMR）是也是分析分子内各官能团如何连接的确切结构的强有力的工具。原子核是由质子和中子两种物质组成，质子和中子一样也具有自旋现象。就本质而言，核磁共振光谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴[2，3]。

1.1 核磁共振光谱的发展历史

19世纪30年代，物理学家伊西多·拉比发现原子核处于磁场中时会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，在对其加入无线电波之后，原子核的自身的旋转方向与之前相比发生了反向转动的现象。这就是原子核与磁场以及外加射频场之间相互作用的最早认识。

1946年两位美国的科学家布洛赫和珀塞尔通过研究发现发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核放于磁场中，然后对其加入以特定频率的射频场，原子核发生了吸收射频场能量的现象，这就是我们所说的核磁共振现象的最早期的认识。

近些年来，核磁共振共振光谱在化学、物理、生命科学、材料科学和医学等领域中得到了非常广泛的应用。[1-5]

1.2 核磁共振光谱的种类

氢谱是早期研究的较多的核磁共振谱，原因是能够产生核磁共振信号的1H原子在自然界中的存在比较广泛1H原子产生的核磁共振信号很强，比较容易检测。随着人们对氢核磁共振光谱研究的深入和傅立叶变换技术的出现，核磁共振光谱仪实现了在短时间内可以同时发出不同频率的射频场，利用这一技术可以对样品进行重复的扫描，从而微弱的核磁共振信号和背景噪音可以较明显的区分出来，便于收集13C原子的核磁共振的信号。现在已出现的包括1H-NMR，13C-NMR，19F-NMR，31P-NMR等多种核磁共振光谱分析方法，1H和13C两类原子核的核磁共振光谱图谱[3，4]是研究的较多的核磁共振光谱。

氢核磁共振谱中的氢原子有磁性，电磁波照射到氢原子核时，氢原子核能通过共振吸收电磁波能量而发生跃迁，用核磁共振仪可以记录到跃迁的信号，处在不同环境中的氢原子产生共振时吸收电磁波的频率不同因此在图谱上出现的位置也不相同，不同类氢原子的这种差异就是我们所说的化学位移，吸收峰的面积与氢原子数成正比。简而言之，核磁共振氢谱是用来测定分子中H原子种类和个数比的。核磁共振氢谱中，峰的数量就是氢的化学环境的数量，而峰的相对高度，就是对应的处于某种化学环境中的氢原子的数量。不同化学环境中的H，其峰的位置是不同的。峰的强度（也称为面积）之比代表不同环境H的数目比。而13C-NMR中由于碳与氢核的耦合作用很强，耦合常数较大，给图谱的测定与解析造成较大的困难，因此，碳谱的测定技术较为复杂[1]。

1.3 核磁共振光谱的特点

NMR是分析有机化合物分子结构的重要的方法之一，该方法尤其适用于分析不能获得单晶的液体（包括溶液中）的化合物和化合物的构型和构象的结构，因此广泛的应用于有机化合物的结构分析，包括蛋白质分子等在内的生物分子。但是核磁共振光谱的缺点是要事先确定待测化合物的分子式同时测试的灵敏度比较低，常用作定性分析，一般不用做定量分析。其优点为：测定时所用的待测样量少，要用mg以上的试样作测试，测定时不破坏样品；得到的信息精密准确。核磁共振光谱分析法也可以应用在化学反应动力学方面，可用做分析研究分子内部基团的运动的情况，可以测定各种反应的反应速度常数，同时可用作检测一些化学反应的进行过程。[5]

2 核磁共振光谱在浆纸研究中的应用

目前，核磁共振已成为鉴定化合物结构和研究化学动力学的极为重要的方法。因此，在有机化学、生物化学、石油工业、药物化学和化学工业、橡胶工业、医药工业、食品工业等方面得到了广泛的应用。在浆纸研究的过程中，核磁共振光谱的应用也越来越广泛，促进了制浆造纸研究的发展。[7]

2.1 在原料改性中的应用

木材是制浆造纸的主要原料，但是木材由于其本身的特性和生长过程中受到的较多影响因素会导致木材出现各向异性、开裂变形，材质疏松紧密、容易燃烧燃和不耐腐朽等缺点，这些缺点限制了木材的应用范围。但是木材的这些特性可以通过五里河化学方法对其进行一系列改性，经过对木材进行物理、化学或者物理化学作用处理，可以显著改善和克服木材的干缩湿胀比例大、容易燃烧、尺寸的稳定性差、容易变色、不腐蚀和磨损等缺陷，在改变木材缺陷的同时还可以增加木材特殊的功能，从而使得低档木材转变为高档木材，更适于造纸行业。木材改性技术包括木材浸渍、木材塑合、乙酰化、热处理、压缩、弯曲、漂白、染色和木材液化、微波处理等[6]。木材改性后，可以采用NMR研究木材三大基本构成包括纤维素、半纤维素、木素等大分子的的结构及其改性后的结构，得出木材改性的原理。采用液体NMR分析可以采用和模型物结构的对比能够间接地研究得出衍生化后木材木质素、纤维素、半纤维素的结构以及其改性后的化学结构，从而得到在改性过程中哪些基团发生了反应。固体NMR能够直接分析木材原料内各种组成部分的化学结构以用来研究木材改性过程中所发生的化学结构的变化[5，6，7]。

2.2 在木素结构研究中的应用

木素是制浆造纸的植物纤维原料中三大主要成分之一，木素的含量和化学结构对成纸的性能有着较大的影响，不同植物的木素含量和结构都不相同，同一种植物在不同的生长阶段其木素的含量、种类和结构也不相同，即使同种植物同生长阶段不同处理方法所得到木素结构也常常有差异[3]。木素是由苯丙烷结构单元（即C6-C3单元）通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三度空间结构的高分子化合物。核磁共振光谱分析技术对木素化学结构和连接键的研究是非常有用的，他可以表示出木素分子的多种信息，而一般化学分析不能准确有效地提供这种这些信息，特备是当普通化学方法得不到全面准确的连接键的定量数据时，核磁技术能弥补这个缺陷。因此准确、快速测定木素分子的微细结构的核磁共振光谱分析法成为研究木素结构的重要手段之一。[9，10]

秦特夫利用核磁共振光谱法对杨木中木素的结构进行研究，用1H-NMR定量木质素官能团和结构单元，根据预先制订的化学位移范围将谱图分成几段，然后求出各区段信号积分强度与总积分强度的比例，再根据元素分析结果计算出每个C9单元的总质子数及各特定区域的质子分配比率，因而可以计算得到各特定区域的质子数，得到的质子数可以用作测定木质素结构内的各个化学官能团的相对含量。通过研究杨木心、边材磨木木质素的1H-NMR测定所得各官能团内含有的质子数量，同时结合杨木心、边材磨木木质素的经验公式，分析了杨木心、边材磨木木质素在羟基、酚羟基和芳香族基团在数量上的差异，从而进一步揭示了杨木心、边材磨木木质素在结构上的存在的差异。利用13C-NMR可以直接观察木质素的碳原子骨架结构的特点，直接测定不含H质子的羰基等含氧官能团和取代芳香环的各C原子，从而确定木素的各种结构及含量[10，11]。

2.3 在合成反应中的应用

制浆造纸行业的快速发展促进制浆造纸助剂的快速发展，助剂一般是高分子化合物，同时由于核磁共振光谱分析技术应用在有机合成中，不仅能够确定反应物或产物的结构解析和构型，也可以在研究在合成反应中的电荷分布和电荷的定位效应，可以用来探讨在合成过程中的反应机理[5]，这为助剂的合成提供了一种准确并且先进的分析方法。核磁共振光谱能够精确的用来表征各个H核或C核的电荷分布状况，从分子和原子的微观上表明化合物的性质与结构的关系。从而研究有机合成反应机理，主要是对化学合成产物结构的研究和动力学数据的推测。另外，通过分析也可以对有机反应过程中间产物及副产物进行辨别和鉴定，表明研究有机反应历程及考察合成路线是否可行。[11，12，13]

3 结语

由于核磁共振光谱分析法的准确快速的优点，在制浆造纸中的应用越来越广泛，伴随着核磁新的检测技术开发和数据处理方法的使用，核磁共振最终会成为研究者分析造纸原料内部结构的一种操作简便结果。

参考文献：

[1]百度百科，http：///view/9319.htm.

[2]王逗.核磁共振的原理及其应用，现代物理知识，17（5），50-

51.

[3]仲明礼.核磁共振试验测量方法的分析[J]，物理实验，2009，

29（5），34-36.

[4]刑其毅等编.基础有机化学第三版，北京：高等教育出版社，2005.189-222.

[5]史全水.核磁共振技术及其应用[J].洛阳师范学院学报.2006，（2）：82-84.

[6]雷得定，周军浩，刘波，等.木材改性技术的现状与发展趋势[J].木材工业，2009，23（1）：37-40.

[7]梅超群，樊永明，江进学等.核磁共振波谱在木材改性中的应用[J].应用化工.2009，38（6）：880-883.

[8]王治艳.核磁共振在造纸中的应用湖北造纸2009（2）42-47.

[9]吴香波，谢益民.核磁共振波谱在木素结构分析中的应用研究进展[J].上海造纸，2008，39（3）：34238.

[10]秦特夫.“I-214杨”心材、边材木质素的红外光谱、质子和碳213核磁共振波谱特征研究[J].林业科学研究2001，14（4）：375～382.

[11]王进贤等.13C化学位移与定位效应[j].西北师范大学学报（自然科学版），1997（1）：101-103.

核磁共振技术的基本原理篇2

关键词：核磁共振技术；石油工程；录井；储层物性评价

【分类号】：TF762.3

引言

伴随着石油业的前进，油田查看开采的范畴持续扩张，录井业也随之有了新的前进机会。在承袭以及开展以往录井优点措施的过程中，人类凭借措施发展以及科学 技术改革，持续拓展录井业新的服务范畴，开采出新的利益成长点。当前，录井工艺以开展成以往石油业以及信息措施相综合的集化学、电子资料、电、声、磁、机 器为整体的全面措施，牵扯到石油地况、钻井项目、地球化学以及物理、传感措施、信息处置以及运送等很多科目、很多范畴的现代化专业措施，其特征是信息化以 及智能化。

身为一项新的科技，在上世纪末核磁共振就已经被普遍的运用到石油地况以及石油项目的探索部分。它对信号的测验有着显著的优点，就 是能够不会因固体骨架等遇到干扰，拥有安稳性质同时信息丰厚。并且，可以有选择的对物体开展检测，能够检测的更准确，在检测的程序中可以更清楚的辨析出 油、气、水等在核磁共振部分存在显著的不一样，防止在以往方式中的不足。以往的行为是经过对外形模子的使用开展的，会遭到岩性、井眼以及地层水矿化的作 用。尤其辨别情况以及储存位置的评估都在使用核磁共振之后获得了处理。全部这些措施的运用，能够更加精准的评估地层油气构造，计算的储存量更加科学，对产 层的构造估算更加精准，推动了油气田的开采量。

1 核磁共振技术的基本原理

人类在不一样的范畴中都运用了核磁共振措施，在石 油项目部分的运用和别的部分存在着很大的差距。在石油项目部分，这项措施充分使用核磁对油水开展检测以及解析，最后解析出油水在地层以及岩石中是什么样的 形式以及状况留存的。能够把原子核划分为两类：有自旋以及无自旋特征两种。有自旋的原子核中其氢核具有正电荷，因此拥有电性，而且能够自旋，因此自旋特性 的原子核中的氢核和具备磁性的磁针相似。在一个永恒稳定的磁场中，因受到外界的作用，在氧原子核内部就会出现核磁共振。

出现核磁共振氢核中 一起出现共振，氢核活跃到高能状况时能量不会降低，致使经过辐射谱线的形式想要回到低能状况是实现不了了，关键是由于氢核收取的能量不多。之前收取的能量 没办法再从高能状况转变到低能状况时辐射出去，这个程序就是弛豫程序。流体所在的位置空隙情况还有岩样的渗透性都对流体出现核磁共振的弛豫时间存在很大的 作用。这样从流体数据、渗透性以及砂岩孔缝大小等系数，在核磁共振措施的协助下，能够获取比较精准的检测资料。

2 核磁共振测量中的参数

核磁共振措施在石油项目获取了普遍的使用，要准确解析其用途，第一要先搞清楚这项措施的检测系数。必须要了解检测系数，才可以推动核磁共振措施获取真正 的施展。其关键检测系数包含：岩石渗透性，岩石孔缝状况，含有饱和状况，岩石能流动物体等。岩石中存在的流体和原子核从激发状态回复到平衡排列状态是成正 比的。所以，要想获取岩石孔隙状况，就要适当的了解弛豫时间的长久。岩石孔隙散步状况，在弛豫时间谱中能够展示出来。如果孔缝太小，会因为毛管力的限制流 体可能会无法流动。所以，要对弛豫设定一个有关的范围，才可以对孔缝开展熟悉人事。假如弛豫时间要比孔隙流体的弛豫时间就，就会被管制住，叫做束缚流体， 反之则称作可动流体。按照遮盖渗透情况以及孔缝之间的联系，能够经过对数据开展解析运算，以便使用弛豫时间谱，最后能够得到比较精准的渗透性数据。把油以 及水杯的氢原子提取是很难的，使用核磁共振措施，能够检测含油状况。

3 核磁共振录井技术在石油工程中广泛的应用

核磁共振录 井技术是根据核磁共振原理测定岩石孔隙流体中氢原子核的核磁共振信号强度及流体与岩石孔隙固体之间的相互作用来获取孔隙度、渗透率、流体饱和度、流体性质 以及可动流体、束缚流体等物性参数的技术。该项技术在室内储层评价、开发试验研究得到了广泛应用，在油气田勘探开发的研究与生产中发挥了重要作用。核磁共 振技术被认为是迄今为止的最接近渗流机理的一种录井方法。凭借着在测量渗透率方面明显的优势。一方面核磁共振技术首先减少了误差的存在，特别是在实际测井 的信噪比较低的情况下，渗透率的计算准确度提高。核磁共振技术局域明显的优越性，在地质应用方面取得了重要的效果，主要是因为对提高渗透率的计算精度有很 大的作用。作为计算油气储量的一个重要参数，含油气饱和度也是非常重要的一个环节。油藏的高度、孔隙的结构、流体性质和岩石的物性等因素影响了含油气的饱 和度。通过核磁共振技术得到的含油气饱和度与岩样内的含油量和总液量之间的比例是常数。

针对油藏，核磁共振录井通过对一个岩样（岩心、岩屑 或井壁取心）的核磁共振测量，即能够快速、准确地获得总孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、含油饱和度、含水饱和度、可动流体饱和度、可动油饱和度、可动水 饱和度、束缚流体饱和度、束缚油饱和度、束缚水饱和度等多项物性参数，进一步分析还可对原油黏度、岩石润湿性等进行测量。对于气藏，核磁共振录井能够获得 总孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、含水饱和度、含气饱和度、可动水饱和度、束缚水饱和度等物性参数。将核磁共振技术分析所得出的物化参数应用于钻

井现场，及时分析岩心、岩屑和井壁取心，具有用量少、速度快、一样多参、准确性高、连续性强、可随钻分析等常规岩心分析和测井所不可完全替代的优点。在 划分和评价有效储层、指导现场钻进、为完井讨论及完钻测试提供数据等方面极具意义，因而在石油天然气的勘探与生产中作用巨大。

核磁共振录井 措施拥有非常普遍的前进范畴以及运用前程。这种措施在改善以及前进的过程中还必须增强下面的作业：增强钻井现场运用的普遍以及扩张；研发使用安稳性强、工 作效率快、精准性高、体型小的新式设备；使用差谱、移谱等很多形式开展信息说明，提升说明精准性；增强检测说明系数的数量以及精准性。

4 结束语

当前录井措施正面临着巨大的挑战以及机会同时存在的前进时机，油气检查开采的前进以及有关行业措施的前进，为录井措施供应了开阔的前进范畴。以录井资料 为重点，很多录井措施为根本，创建以及持续改善现在录井措施系统，促进录井措施以及有关新措施密切相连，相互辅助，会昭示其顽强的生命力以及运用意义。

参考文献

[1]王为民，赵刚.核磁共振岩屑分析技术的实验及应用研究[J].石油勘探与开发，2005（1）.

核磁共振技术的基本原理篇3

南阳医学高等专科学校医学技术系，河南南阳 473000

[摘要] 目的 探讨核磁共振对椎管肿瘤诊断的临床应用价值。方法 选择2013年1月—2014年3月我院收治的65例患有椎管内肿瘤的患者，均于手术前进行临床核磁共振检查，于术中进行临床病理检查，对两种检查方法的准确性进行分析。结果 65例患者中诊断出血管母细胞瘤2例、星型细胞瘤15例、神经鞘瘤3例、转移瘤12例、脊膜瘤12例、室管膜瘤9例、神经纤维瘤7例、脂肪瘤5例；于手术前所有患者均经病理学检查，确诊血管母细胞瘤2例、星型细胞瘤15例、神经鞘瘤3例、转移瘤12例、脊膜瘤12例、室管膜瘤9例、神经纤维瘤7例、脂肪瘤5例，发现两种检查方法检查出患有的肿瘤类型完全符合，符合率达到100%。结论 核磁共振对于椎管肿瘤具有较好的诊断效果，而且操作也比较简单，在临床具有广泛推广使用的价值。

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关键词 ] 核磁共振；椎管肿瘤；诊断；临床价值

[中图分类号] R739.42[文献标识码] A[文章编号] 1672-5654（2014）08（b）-0156-02

[作者简介] 巩远方（1982-），女，汉族，山东新泰人，本科，南阳医学高等专科学校医学技术系助教，主要从事影像诊断学教学。

核磁共振成像，作为一种新兴临床诊断技术被逐渐应用到临床中，由于其独特的优越性，被临床医师及患者普遍接受[1]。核磁共振的物理原理主要是磁矩不为零的原子核的自旋能级被外磁场作用下发生塞曼分裂，并且共振吸收某一恒定频率辐射的物理现象[2]。从物理光谱学上看，核磁共振波具有专门的核磁共振波谱，当共振频率达到相应射频波段时，由核在塞曼能级上进行自旋跃迁。核磁共振技术是在1973年从物理学、化学及生物学领域引入至医学领域，自引入此种技术开始，在临床诊断疾病上就起到了较为明显的作用，核磁共振成像可直接呈现3D立体层级图像，有矢状面、横断面及冠状面三条轴线。因其自身所具有的性质，相比较影像学CT断层成像技术，优势显著。除图像更为清晰、不会产生CT伪像外，对人体无辐射作用。传统CT技术或进行增强扫描时，需注射造影剂，而核磁共振技术成像无需注射，对人体伤害相对更小。如今，核磁共振技术发展迅速，经多年临床有关人士研究发现，此种技术对于诊断原发性肝癌、腰椎间盘突出、脊髓空洞、脊髓积水、脑部内外血肿、脑部肿瘤、颅内动脉瘤、椎管内肿瘤及动脉、静脉血管形态畸变、脑部缺血等疾病及症状具有很显著的效果。其中椎管肿瘤作为一类较为易发的肿瘤疾病，于临床应用核磁共振技术进行诊断目前已较为普遍，成为必不可少的检查诊断方法[3]。本文就核磁共振技术对椎管肿瘤诊断的临床价值进行深入探讨，选自2013年1月—2014年3月我院收治的65例患有椎管内肿瘤的患者，均于手术前进行临床核磁共振检查，于术中进行临床病理检查，对于两种检查方法的准确性进行分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2013年1月—2014年3月我院收治的65例患有椎管内肿瘤的患者，其中男44例，女21例，年龄均在18～68岁之间，平均年龄约为37岁左右，患者临床首发症状为肢体麻木的有46例，占总患者数的70.77%，根痛的有22例，占总患者数的30.85%，肌肉萎缩的有14例，占总患者数的33.85%，运动障碍的有21例，占总患者数的32.31%，呼吸困难的有6例，占总患者数的9.23%。所有患者均接受核磁共振检查及临床手术病理检查。

1.2 检查方法

本组65例患者于术前均进行核磁共振检查，具体使用飞利浦厂家生产，型号1.5T超导磁共振成像仪器对患者进行核磁共振全方位扫描，常规采取T1WI、T2WI、STIR及矢状、横断、冠状面等扫描方法进行扫描，发现病灶区域后，采用Gd-DTPA增强扫描方法进行扫描，具体使用造影剂剂量由临床影像学医师根据其患者情况而定。扫描重点在于椎管肿瘤的具体位置、大小、形态及信号特点，全方位扫描后经多位临床专家会诊确定肿瘤的定位及定性。所有患者进行手术时取活体制作病理切片送检。由病理检查对核磁共振检查的确诊及误诊概率进行综合分析。

1.3 统计学分析

采用spss 16.0统计学软件对以上患者的临床基本资料及本次研究实验数据进行处理分析，计数资料采用χ2检验，患者本次研究实验数据以P＜0.05作为组间数据差异具有统计学意义。

2 结果

本次研究共65例患者全部经核磁共振进行诊断，具体肿瘤类型及比例如下表1所示。

根据上表中数据所示，65例患者中诊断出血管母细胞瘤2例、星型细胞瘤15例、神经鞘瘤3例、转移瘤12例、脊膜瘤12例、室管膜瘤9例、神经纤维瘤7例、脂肪瘤5例；于手术前所有患者均经病理学检查，确诊血管母细胞瘤2例、星型细胞瘤15例、神经鞘瘤3例、转移瘤12例、脊膜瘤12例、室管膜瘤9例、神经纤维瘤7例、脂肪瘤5例，发现两种检查方法检查出患有的肿瘤类型完全符合，符合率达到100%。

3 讨论

椎管肿瘤在临床中属于比较常见的一种疾病，占神经系统肿瘤的10%～15%，按照椎管肿瘤的发生部位，于临床将其划分为四种类型，即髓内肿瘤、髓外硬膜外肿瘤以及髓内硬膜内肿瘤。髓内肿瘤常见有星形细胞瘤、室管膜瘤，约占椎管肿瘤的15%左右[4]。多发生于20~50岁，以疼痛为最常见的首发症状，逐渐出现肿瘤节段以下的运动障碍和感觉异常，表现为肢体无力、肌肉萎缩和截瘫，肌张力和腱反射异常。髓外硬膜内肿瘤占椎管肿瘤60%，常见有神经纤维瘤、神经鞘瘤、脊膜瘤等。多发生于20~60岁，病程较长，典型症状为神经根疼痛，以后出现肢体麻木、酸胀感或感觉减退。随着症状的进展可出现瘫痪及膀胱、直肠功能障碍。髓外硬膜外肿瘤占椎管肿瘤25%，多数是转移瘤、淋巴瘤。多见于老年人，病程进展较快，疼痛是最常见的首发症状，很快出现严重的脊髓压迫症。淋巴瘤常累及胸腰椎，主要表现为脊髓和神经根受压症状，以局部疼痛最为多见，逐渐出现下肢运动、感觉障碍和括约肌功能紊乱[5]。椎管肿瘤是一类具有特殊性的疾病，其早期症状轻，体征不典型，主要表现为：神经根型疼痛，四肢肌力减弱，甚至肌肉萎缩，大小便失禁等，一般很难发现或者诊断[6]。临床上传统应用CT或其他影像学诊断方法诊断的效果略见一斑，目前新兴起核磁共振成像技术进行肿瘤诊断效果较为明显，并逐渐广泛的应用到临床。脊柱疾病由于其位置较为特殊，一般影像学设备伪像较多，并不可避免，然而此种诊断方法的介入解决了这个难题，使临床诊治此类疾病有了相当重要的突破性进展。本文选取2013年1月—2014年3月我院收治的65例患有椎管内肿瘤的患者，其中男44例，女21例，年龄均在18～68岁之间，平均年龄约为37岁左右，根据本次研究所记录数据显示，本组患者手术前经核磁共振技术进行诊断的检查结果相对来说诊断准确性较高。本次研究所有65例患者全部无意外进行核磁共振检查，发现脊膜瘤12例（占18.46%）,转移瘤12例 (占18.46%)，星形细胞瘤15例(占27.08%)，神经鞘瘤3例(占4.62%)，室管膜瘤9例(占13.85%)，神经纤维瘤7例 (占10.77%),脂肪瘤5例 (占7.69%)，血管母细胞肿瘤2例(占3.08%)。总结上述65例患者的核磁共振检查结果发现，不同类型的椎管肿瘤在临床核磁共振成像上有不同的特点，例如本次研究中15例患者发现患有星形细胞瘤，其病灶脊髓部位有较为明显的变宽现象，呈现梭形，并可牵连附近3～4个脊髓节段，此类肿瘤扫描多以T1WI为低信号，以T2WI为高信号，其中一部分肿瘤可伴有脊髓空洞表现，若进行核磁共振增强检查，可发现不均匀的结节状肿瘤信号，特点较为明显；除星形细胞瘤外，神经鞘瘤、神经纤维瘤、脊膜瘤、髓内血管母细胞瘤也都相应具有较为明显的临床核磁共振检查特点，本次研究中有3例患有神经鞘瘤患者，其核磁共振成像有肿块样阴影，位置多在脊髓背侧，病灶边缘多圆润，界限较为明显，其病灶位置核磁共振扫描信号T1WI多为低信号或较低信号，T2WI多为高信号；本次研究中发现有7例患者检查除患有神经纤维瘤，在此将其与神经鞘瘤相区别，具体区别在于神经纤维瘤属多发肿瘤，并且病灶的细致位置与神经鞘瘤有所不同；本次研究中发现有12例患者患有脊膜瘤，其核磁共振成像有明显位置性，多于胸髓部或颈髓部位后外侧，呈圆形的肿块影像，边缘较为清晰，一般与硬膜相邻，扫描信号T1WI多为较低信号或低信号，T2WI也多为较低信号或低信号；相比于以上几种肿瘤中核磁共振扫描T2WI多为低信号或较低信号，血管母细胞瘤的信号表现有所不同，T1W2为混杂高等信号，于增强扫描发现肿瘤有较为明显的结节状，在病灶周围脊髓有变宽现象，并于细胞瘤周围具有较为复杂血管流空的低信号，核磁共振成像相比较之前几种肿瘤有明显区别。根据笔者以上分析可知，核磁共振技术对于椎管肿瘤的诊断有很高的灵敏性，具体对于病灶的诊断多可通过扫描信号T1WI与T2WI进行，综上所述，核磁共振对于椎管肿瘤具有较好的诊断效果，而且操作也比较简单，在临床具有广泛推广使用的价值。

[

参考文献]

[1]杨晓.核磁共振对椎管肿瘤诊断的临床价值分析[J].中国卫生产业，2012,9(7):107.

[2]梁晋社.核磁共振在椎管肿瘤诊断中的临床价值[J].中国实用医刊，2013,40(14):107-108.

[3]王晓民,李明,郑艳明,等.垂体腺瘤核磁共振信号与质地之间关系的研究[J].中外医疗，2011,10:102.

[4]黄广全.核磁共振对42例椎管肿瘤诊断分析的临床价值[J].大家健康，2012,6(11):43-44.

[5]陈植荣.59例椎管内肿瘤的核磁共振分析[J].中国医学创新，2013,10(11):86-88.

核磁共振技术的基本原理篇4

MR扫描，即磁共振成像，这项技术诞生之初曾被称为核磁共振成像。

基本原理是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。MRI是通过主磁体内静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢核受到激励而发生磁共振现象；当终止RF脉冲后，质子在驰豫过程中感应出MR信号；经过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，产生出MR图像。

（来源：文章屋网 ）

核磁共振技术的基本原理篇5

大脑扫描的科学原理

早在上个世纪，科学研究就发现，血流与血氧的改变(两者合称为血液动力学)与神经元(神经细胞)的活性或活动有着密不可分的关系。神经元工作(活跃)时会消耗氧气，而氧气要借由神经细胞附近的毛细血管中的红细胞运输。因此，当脑神经工作时，其附近的血流会增加，以补充消耗掉的氧气。从神经活动到引发血液动力学的改变，通常会有1～5秒的延迟，然后在4～5秒达到高峰。这使得神经活动区域的脑血流发生改变，局部血液中的红细胞浓度和大脑血容积都会随之改变。

通过对大脑的电子扫描可以发现神经细胞以及供应其氧气的血流量的变化，用以诊断疾病、研究大脑的思维和认知功能。例如，常用的大脑扫描是正电子发射计算机断层扫描(PET)。利用组成人体主要元素的短寿核素如11碳、13氮、15氧、18氟等作为示踪剂，可让计算机断层扫描人体，获得大脑和身体的多层面断层影像，从而从分子水平动态观察药物在人体内的生理、生化变化和人体的生理乃至基因的改变。

如果使用同一个图像处理工作站，把PET和CT有机结合在一起，使两者的图像融合，可以更清楚地观察某种疾病，如肿瘤病灶的病理生理变化和形态结构，提高诊断的准确性。

此外，还有一种电子成像是磁共振成像(MRI)，是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象，将所得射频信号经过电子计算机处理，重建出人体某一层面的图像，此种技术也可以用于疾病诊断和科学研究。

把正电子发射计算机断层扫描和磁共振成像结合起来，就是功能性磁共振成像技术，它是通过检验血流进入脑细胞的磁场变化而实现脑功能成像，能描绘大脑许多部位更精确的结构与功能的关系。

大脑受损才会犯罪?

现在美国遇到了一起要求对犯人进行大脑扫描以确定其是否有罪的案件。美国一名52岁的罪犯布赖恩・杜根从1983年起犯下了三桩和杀人案，鉴于种种疑团未解，法庭没有对杜根判处死刑，而是判了两次终身监禁。

杜根的辩护律师提出，杜根可能有精神疾病。如果能从科学上证明杜根的大脑受损，杜根则有可能被减轻刑罚，甚至像精神病患者一样被宣判无罪。于是，律师找到了美国新墨西哥大学的一名神经科学家肯特・基尔，后者同意对杜根进行功能性磁共振成像检查。研究人员对杜根的大脑进行功能性磁共振成像检查持续了约90分钟，检测项目包括认知功能、注意力和伦理决策测试等。

律师和研究人员坚信功能性磁共振成像能帮助杜根是有理由的。功能性磁共振成像只是大脑扫描的一种，在此之前，美国司法实践中就在采用大脑扫描的证据了。例如，1982年，欣克利刺杀当时的美国总统罗纳尔德・里根。在审判中，欣克利的律师要求对欣克利做大脑计算机断层x线扫描(CT)，以判断其大脑是否受损。

大脑计算机断层x线扫描的结果表明，欣克利的大脑轻微收缩，脑室异常增大。律师据此指出，欣克利有精神缺陷，其犯罪是在病态下发生的。但是，检方的专家证人认为，大脑扫描的结果是正常的。不过，CT扫描的结果影响到了陪审团，当时陪审团认为欣克利精神错乱，认定其无罪。

基尔是美国利用功能性磁共振成像研究大脑生理和病理的专家之一。16年来他一直在收集像杜根这类男性的资料，并认为他们的犯罪常常是冲动性的、暴力的，罪犯在回忆自己的犯罪时没有丝毫的悔恨和内疚。因此，这样的罪犯被视为是冷血的，社会也称这样的犯人是冷血犯或冷血症。

现有的医学理论认为，精神病人大脑的边缘系统易于显示出明显的缺陷。这个系统是大脑较为广泛的部位，包括梨状皮质、内嗅区、眶回、扣带回、胼胝体下回、海马回、脑岛、杏仁核群、隔区、视前区、下丘脑、海马以及体等。这些区域的主要部分环绕大脑两半球内侧形成一个闭合的环，故此得名。边缘系统对人的记忆和情绪调控有重要的作用。基尔以及其他以功能性磁共振成像技术研究大脑的专业人员认为，冷血症主要与杏仁核群的功能障碍有关，因为杏仁核群是掌控情绪的一个脑区。

科学结果成为法律证据的准则

然而，在美国包括功能性磁共振成像在内的科学检测结果能否成为法律证据是有一定之规的，这就是弗赖标准。弗赖标准始于1923年。当时美国联邦政府判处一名叫弗赖的人二级谋杀罪，认定弗赖有罪的证据之一是测谎结果。但是，被告和律师提出上诉，认为凭借测谎仪所得的结果不足以证明弗赖有罪。于是，哥伦比亚地区巡回法院在裁决中否定了测谎仪所得出的证据，因为该项技术还没有在相关的科学界得到接受。其后，美国大多数州法院就是否允许采纳新的科学证据都遵循了这一标准。

弗赖标准的核心是，一项科学原理或发现是否“普遍接受”包括两个方面。一是确定科学原理或发现所属以及相关的科学界的专门领域；二是判定这一科学领域是否已经接受该技术、原理或发现。而且基本的理论和用于产生结果的程序都必须得到相关领域科学家的普遍接受。

此外，美国的一些州在采用弗赖标准时还有第三条原则。例如，在加利福尼亚州需要认定，“证据的提出者必须证明在特定案件中采取了正确的科学程序”。如果程序不科学，即使是DNA证据也会被否定(美国1989年的一个案件就是据此否定了DNA证据)。

2009年10月29日，基尔参加了杜根案的“弗赖听证会”，在解释了功能性磁共振成像的原理和是否为专业界普遍接受后，杜根案的首席检察官约瑟夫・伯基特允许对杜根做功能性磁共振成像，但是不允许让陪审团看到杜根的实际脑扫描图，基尔可以通过其他方式向陪审团解释和描述功能性磁共振成像。

2009年11月5日，基尔向陪审团作了6个小时的解释，主要是他对杜根进行功能性磁共振成像检测的结果，以及对杜根进行3小时精神病学谈话的结论。后者主要是对杜根进行黑尔精神病态量表(PCL)检测，杜根的得分高达38分(满分为40分)。基尔证实杜根的大脑就像他的其他三项研究的对象的大脑一样，在特定区域有活性的降低。在卡通大脑图像上，杜根的杏仁核群的大脑截面图显示，他的大脑活性异常，所以杜根大脑做出的

决定就像精神病人一样，是没有理性意义的。

但是，检方召集的证人对基尔的证据进行了反驳。纽约大学精神病学家乔纳森・布罗迪指出，首先是时效性存在问题。基尔对杜根的大脑扫描是在杜根杀害尼卡妮柯(杜根杀害的受害人之一)26年后，这就不可能知道杜根杀人后大脑发生了什么变化。杜根杀人时的大脑活性与现在的大脑活性并不一致。即使他现在的大脑有病变，也不能说明他杀人时的大脑有病变，也许当时他的大脑是完好的。

其次，杜根案存在平均值与个体差异的问题。布罗迪对陪审团举例说，专业篮球运动员大多数很高，但并非每个人都在6英尺以上。从技术角度看，基尔的工作很专业。但是，问题是他是用什么做的测试，这其中就有可怕的漏洞。即使功能性磁共振成像能可靠地诊断精神疾病，但是它也不一定能认定杜根就是在大脑受损时犯下罪行。

最后，法律要落实到个人的理性、故意的行为，而非大脑解剖或血流上。美国宾夕法尼亚大学法学和精神病学教授史蒂芬・莫斯也认为，大脑不会杀人，只有人才会杀人。

结果和争论

陪审团对杜根的判决是在布罗迪作证后4天进行的，这个过程一波三折，结果跌宕起伏。当时，陪审团考虑了不到一个小时就做出了决定。有10人同意判处杜根死刑，但有2人选择判处杜根终身监禁。显然，这无法达成一致，因为对罪犯判死刑需要陪审团全体同意。不过，在等待被害人尼卡妮柯的家人到达法庭之时，陪审团的一名成员请求法官给予陪审团更多时间来考虑，法官同意了。

陪审团索要了几份证词带回去进行更慎重的考虑，包括基尔的证词的副本。第二天，陪审团的所有12名成员都同意判处杜根死刑。不过，杜根的律师表示会将此案上诉到美国最高法院。

基尔为杜根做大脑扫描获取的科学证据的做法不仅被很多同行视为怪异，而且在神经科学家和律师当中引发了争论。美国佐治亚州的爱默瑞大学医学院的神经学家海伦・梅伯格认为，这是对科学的一种危险的歪曲，很可能成为一种危险的先例。

尽管功能性磁共振成像技术揭示的是大脑中血流的改变，被认为与大脑活动相吻合，在研究中应用也很普遍，但是大多数功能性磁共振成像的研究是小规模的，难以重复，而且只是在一组人群的大脑比较中有差异，但难以揭示个案的差异。同时，功能性磁共振成像现在还较少用于临床诊断。

此外，功能性磁共振成像结果的解释并不具有唯一性。基尔也承认，当理解抽象词汇时，精神病患者大脑的某些区域比非精神病犯人和正常人的活动性要低。但是，二者之间也有重叠的地方。

不过，也有一些研究人员支持将功能性磁共振成像检测结果作为证据。美国宾夕法尼亚大学脑行为中心主任鲁宾・格尔认为，大脑扫描是一种客观的精神状态的衡量。大脑扫描不会撒谎。如果大脑中有组织缺损，大脑扫描就能揭示出来。

格尔认为，对欣克利进行计算机断层x线扫描(CT)的证据被法庭采用说明了这一科学证据的真实和有效。之后，又有更新的大脑扫描技术出现，如正电子发射断层扫描(PET)和功能性磁共振成像。

核磁共振技术的基本原理篇6

MREx技术测量的枢要是地层孔隙空间中氢质子的响应，因此它能够用来测量地层孔隙度。与补偿中子、补偿密度、岩性密度及声波孔隙度相比，MREx孔隙度并不包括岩石骨架中的束缚氢，这就提供了与岩性、粘土无关的孔隙度值。

从核磁横向弛豫测量T2中能够得出束缚流体体积（BVI）和可动流体体积（BVM）。将这些结果同常规裸眼井测井资料分析做对比，能够更准确地预测产出的流体。渗透率和颗粒、孔隙大小分布也能从MREx的横向驰豫时间T2数据中得出。

核磁共振的优点：

・提高储量和产能预测的精度；

・提供与岩性无关的孔隙度；

・提供束缚水饱和度；

・计算渗透率；

・孔隙大小和颗粒大小分布。

1、仪器结构及主要技术指标 (图1)

1.1 MREx仪器主要由三部分组成：电子线路部分（3218EA）、探头部分（3218MA）和储能部分（3218PA）。因MREx采用偏心测量，所以还有一个偏心器。

MREx探头外径为5英寸，电子线路外径为4.75英寸(1英寸=2.54厘米)。设计有12个测量频率，实际的工作频率是6个。它采用偏心测量，它的探头采用梯形磁铁（如图1所示）。它在井眼附近地层中形成一个120度的扇形测量区域。测量深度范围为2.6英寸~4.5英寸(6.6厘米~11.4厘米),高24英寸,测量区域的扇形壳厚度0.06英寸(1.5毫米)。天线发射频率从450KHz~900KHz，发射频率决定扇形区域的的探测深度。由于仪器的工作频率多，运用累加的方法可以大大提高资料的信噪比。同时该仪器采用预极化技术，提高了测井速度。

1.2MREx仪器的主要技术指标

1.2.1测井速度及耐压指标

标准T2, 碳氢类型测井：6英尺/分～20英尺/分（低漏环境）

总孔隙度测井：> 3英尺/分

束缚水测井：30英尺/分～60英尺/分（低漏环境）

仪器带宽（1200 回波/秒）： .22 千比特/秒

大耐压指标.20,000psi

1.2.1测量范围及测量精度

孔隙度0 100孔隙度单位

测量精度: 1孔隙度单位

天线纵向探测范围24英寸

重复性 50MTrBF

最小井眼直径6.0英寸

最大井眼直径14.0英寸

2、工作原理及实现方法：

MREx核磁共振测井仪器发射和接收工作原理如图2、图3所示。

发射系统包括 Event Controller, Power Amplifiers, Antenna Driver, Antenna Conductor Board, Relay Driver Board, Cable Assembly, Spoiler Coil and Antenna Coil。这部分用来产生高能射频脉冲去激发探头的天线/磁体在测量的扇形地层壳中产生NMR信号（回波）。

接收系统包括 Antenna Coil, Cable Assembly, Antenna Conductor Board, De-Coupler, Pre-Amplifier, Echo and Pulse Processors。另外，Main Dump也包括在接收部分。当射频脉冲发射完成就马上启动Main Dump功能，使天线中残存的发射能量泄放掉，以避免干扰回波的接收。在天线中接收到的回波信号在Echo Processor 电路进行数字化处理，然后通过WTS总线以模式5或模式7传输协议输送到地面采集系统进行进一步的处理。

它们的具体工作过程如下：

1）操作工程师通过地面系统选择测井所需的测量模式，并通过Main Controller电路将所选的测量模式加载到Event Controller电路板上的DSP（数字信号处理）芯片来执行该模式的测量。

2）Event Controller在刻度信号和发射信号还没有被激活之前先采集背景噪声并检查测井数据的Q（质量）因子。

3）Event Controller对每一个测量点监测天线增益Q和电子线路增益。为了准确测量，Event Controller在每一个测量频率产生一个精确的参考信号（刻度信号）。刻度信号的频率和核磁共振的回波（echo）信号频率相同。这个刻度信号被发射到探头天线线圈，天线接收到的信号经衰减后送到echo processor板处理。因此他们对处理刻度信号和回波信号完全相同。这样就提供了两路发射信号到达天线，从而使系统得到参考信号并以同一个接收电路接收NMR回波，同时在此方式下由地面采集软件对增益漂移进行补偿。

4）Event Controller产生数字控制信号来配置系统进入“发射模式”。Antenna Conductor Board控制发射信号经天线驱动电路后加到天线上。同时，De-Coupler Board保护前置放大器的输入信号不受高压脉冲的影响。Event Controller的DSP通过模拟控制信号来控制2400Vpp 射频脉冲的频率、形状、幅度和宽度。

5）天线驱动电路将从能量储存模块获得的高压和射频信号混合，然后经功率放大后送到Antenna Conductor板。Antenna Conductor板上有六个调谐电容，它们通过继电器驱动电路来控制继电器的通断，从而对这六个电容进行组合，调谐到十六个不同的频率。之后，经调谐的发射脉冲加到天线上。

6）刻度脉冲加到Antenna Conductor板。这个刻度信号被采样并用来校正回波串的幅度和宽度。同时，它也是发射功率的指示信号。

7）Event Controller产生数字控制信号来快速配置系统处于“泄放”模式，用来将天线中绝大多数的能量泄放掉。仪器设计了三个泄放电路，它们分别是在DUMP板上的主泄放电路、在De-Coupler板上的接收/发射开关电路及前置放大电路的软泄放电路。

8）如果所处理的脉冲是回波脉冲，Event Controller就按时间序列初始化一个回波采集。这就使天线和接收电路进入“听”模式，并且把接收到的信号从天线送到接收电路中的前置放大器。经放大和滤波后的回波信号在回波采集板被数字化。然后，数字化后的射频回波信号被检波到基带并被滤波产生同相方波，构成原始回波信号。

由于核磁共振的测量模式较复杂，不便于存放在井下仪器的存储模块中，因此，在地面系统的控制软件中采用了“表”的形式。控制软件根据所选测量模式表（表16）中定义的次数重复以上4）～7）步，然后在回波处理器中所有原始数据被累加，这就可以完成一次完整的核磁共振采集过程。当数据采集完成后，将刻度信号和噪声信号一起送到地面系统进行处理（送到地面的信号还包括温度和电压等）。

3、仪器电气原理分析：

电子线路3218EA部分是整机的工作核心，负责传输和接收NMR信号、数据采集和与地面系统的通讯；探头3218MA部分是NMR信号发射和接收的源点；3218PA部分为发射器储存能量。

3.1电子线路3218EA

这部分负责产生高能RF射频脉冲（2400Vpp）和放大、滤波、解调接收到的回波信号；同时还包括用于控制、刻度、通讯以及为仪器提供电能的电子线路。

3218EA部分工作原理简单描述：主控器接收到地面发来的指令，然后将该指令译码，并将译码出的结果传递给EVENT控制器来执行。EVENT控制器根据具体的指令要求输出各种控制信号和时序信号，发射电路的DUMP功放、功放、主DUMP以及接收电路的退偶、前放、脉冲处理和回波处理等都是在EVENT的控制下进行的。有人形象地将主控器比作总经理，把EVENT控制器比作部门经理。总经理只对全局作宏观调控和上传下达的作用，部门经理才是执行各项具体事务的直接领导。由于EVENT控制器输出的是5V逻辑信号，它不能直接驱动天线驱动电路，所以设计了功放电路将5V逻辑信号放大到175V逻辑信号。天线接收到的脉冲及回波信号中含有天线发射时引起的振铃信号及残余高能脉冲，经退偶电路将其虑除。由于从天线接收到的核磁共振信号相当微弱（大约0.001微伏），经过放大倍数高达6500dB的前放电路放大到可处理的脉冲及回波信号，然后再送到脉冲处理电路和回波处理电路作进一步处理（为了减少干扰，脉冲处理器和回波处理器是通过串口级联在一起的），最后送到主控器被编为曼彻斯特码送到地面系统处理。

一次完整的核磁共振信号采集过程被定义为一个experiment，每个 experiment完全是由“表”决定的。 各个“表”不仅包含核磁共振experiment必须完成的具体任务，而且包括数据如何处理、如何存储并如何传送到地面系统。因此，首先必须将地面系统中适当的 “表”加载到主控电路 (如“表”16和17)，主控电路解读出“表”中的具体信息，并把相关部分信息发送到 Event 控制器和采集电路（脉冲处理器和回波处理器）。这些“表”都被分配好并得到地面系统的确认后，仪器就完成了初始配置，然后地面系统就发送开始命令。只要Event控制器接收到开始命令，核磁共振的Experiment就开始了。也就是说，Event 控制器控制着核磁共振的Experiment 。EVENT控制电路基于内嵌在各个“表”中的具体信息来产生各种核磁共振Experiment所需的不同信号。 按照Experiment规定的顺序，接收到的数据要传送到主控电路，主控电路会按照“表”所给的信息将数据缓存并发送到地面系统，地面系统再对数据进一步处理。

综上所述，Event 控制器是核磁共振Experiment的核心。 Event控制器上的微处理器接收到来自主控制器的一系列基于“表”规定的“指令”，微处理器将这些指令反馈给FPGA。 FPGA根据要完成的Experiment产生各种时序和控制信号。

产生核磁共振脉冲的过程分三步： a)软启动， b)脉冲持续和 c)脉冲衰减加泄放。这三步结束以后，由天线发射出去的射频脉冲及能量就全部被去掉了 (为了实现这一目的而设计了几个泄放电路如：主泄放用来去掉天线中的绝大部分能量，另外还有退偶/前放部分的泄放电路用来去掉主泄放没有去掉的剩余小部分能量)，为天线进入接收过程做好了准备。如果脉冲是“回波脉冲”，时序event就会产生一个信号在规定的时间去初始化回波采集序列。此时天线和接收电路时刻处于“听” 模式。从天线接收到的回波信号经退偶后被送到前置放大器放大，然后在回波采集电路再次被放大、滤波并数字化处理，最后被解调到基带并再次滤波处理以满足相位（I）和积分（Q）的要求。

3.2 探头

3.2.1探头结构特征

MREx仪器探头主要由长度约2英尺的小磁铁(smaller magnet)和屏蔽磁铁(bucking magnet)（都是永久磁铁）、发射天线和扰流天线组成，如图1所示。两磁铁的磁场极性一致，共同产生一个沿径向变化的梯度磁场B0。由于使用了屏蔽磁铁，使梯度磁场B0的磁力线形状发生了变化。屏蔽磁铁的作用是迫使井眼部分的磁场方向转入地层，这样既消除了井眼影响又确保地层中120度的测量扇形有效灵敏区域内B0与B1垂直。发射天线安装在Mandrel部分的玻璃钢外壳中，用于向地层发射特定频率、特定能量和特定时间间隔的射频脉冲，从而在地层中激发H核产生自旋回波信号，并被天线接收采集。扰流天线的目的是为了抵消井眼中泥浆产生的回波干扰信号，使测量值真实反应地层状况。回波信号来自于这个扇形壳内，不同的频率对应不同的扇形壳，扇形区域的深度和壳的厚度完全由天线的射频脉冲的频率和脉冲的频带决定。频率越低，探测越深，但信噪比越低。相反，频率越高，探测越浅，但信噪比越高。因此，工程师要根据具体井况精心选择设计测井方案。同时，射频脉冲波的能量决定探测区域内磁化矢量扳倒的程度，能量越高，扳倒得越快。值得一提的是，MREx发射的B脉冲的扳倒角不是传统的180度，而是采用了135度。这是因为横向驰豫T2的能量主要集中在前半段，后半段虽然也有有效的信息，但已经十分微弱，在工程上是可以忽略的。同时由于此时的T2信号能量高，天线中接收到的回波信号强，因此测量的信噪比就高，相应地产生B脉冲的时间也会变短，从而对提高测井速度也起到一定的作用。这是厂家经过多次试验得出的一个最佳解决方案。另外，3218MA在永久磁铁的两极各装有一段软磁性物质，由永久磁铁将其磁化，起到预极化的作用，加快了地层H核的磁化速度，从而可以提高测井速度。

3.2.2探头的电子特征

它由一个双匝天线线圈、一个双匝扰流线圈、梯形磁铁（小磁铁和屏蔽磁铁）和两个谐振电容组成。探头继电器接通天线电路中不同串并联的电容，将天线调谐到450KHz~880KHz范围内的共振频率。其中每种频率的带宽为12KHz，相邻的两个频率的间隔最小为25KHz。

4 、3218PA储能短接

3218PA储能短接主要由1260个220μF@100V的电容串并联而形成一个约3400μF@900V的电容组。它的实现方法是将1260个电容分成35组，其中每组36个，再将每组36个电容中每9个串联成4组再并联，就形成了一个大容量又耐高压的电容组。在控制电路的作用下给发射探头提供稳定的600V高压。它能够在发射器发射高频脉冲时补充仪器及电缆上的电能损耗。另外，它还包括相关的充电控制电路和过压保护电路，以保护充电电容组和天线驱动电路，避免过压损坏。

5、实际应用效果

公司自2003年购入MREx核磁共振测井仪器以来，曾先后在南海、东海、渤海及新疆等地区投入使用，取得了良好的测井效果，得到用户的充分肯定。现在核磁共振测井几乎成为重要探井的必测项目，尤其在一些地层复杂的井位更能显示出MREx的独特优势。根据核磁共振所测得的孔隙度更容易准确地评价出油气储量，为油气田开发提供更加有力、更加科学的手段和依据。

6、结束语

核磁共振测井技术不是原有测井技术的简单改进，它以全新的物理基础提供一套全新的测井信息，通过全新的响应关系对地层油气评价的基本问题进行全新的解答。可以说，核磁共振测井正引导测井技术发生革命性的变革。随着人们对核磁共振测井认识的不断深入，随着核磁共振测井技术的日益成熟，相信在不久的将来核磁共振测井必将被广泛应用。■

参考文献

核磁共振技术的基本原理篇7

【关键词】 磁共振； PET； 恶性肿瘤； 原发病灶

The Clinical Value of Magnetic Resonance Imaging to Detect Malignant Systemic Class PET Analysis/JIANG Yun-song，HE Li，ZHU Li.//Medical Innovation of China，2016，13（31）：131-134

【Abstract】 Objective：To analyze the clinical diagnosis effect of magnetic resonance whole-body PET（Positron Emission Tomorgraphy） imaging， also known as diffusion-weighted whole-body imaging with background body signal suppression （DWIBS） in the detection of malignant tumor.Method：The data of 48 patients who were diagnosed as tumor in our hospital were collected.48 patients were given magnetic resonance whole-body PET detection as experimental group and 48 cases were given ordinary magnetic resonance detection as control group.The detection results of two groups were compared.Result：The image contrast and resolution of 48 tumor patients reached the condition of definite diagnosis.The malignant tumors were 32 cases in the experimental group，their primary foci and metastasis foci showed high DWI signal，ADC image showed low signal，the detection accuracy rate was 94.11%.The malignant tumors were 24 cases in the control group after the conventional magnetic resonance local or focus scan，the detection accuracy rate was 70.58%.Compared two groups，the difference was statistically significant（P

【Key words】 MRI； PET； Malignant tumor； Primary lesion

First-author’s address：Jiangxi Jingdezhen City People’s Hospital，Jingdezhen 333000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2016.31.038

磁共振全身类PET（Positron Emission Tomorgraphy）成像技术现基础还处在发展阶段，属于医学上MRI的一种新技术手段，早在2014年由多位科研工作者提出这一项技术[1-4]。磁共振全身类PET技术在实现一次性大范围扫描的同时也可以在人类身体中的各种器官组织信号背景的基A上加强对于肿瘤病变位置的显示，尤其是在检测各种病变组织中恶性肿瘤和病变位置的转移病灶检测也非常准确。通过磁共振全身类PET技术不但能获得全身肿瘤筛查的信息，而且还有恶性肿瘤TNM分期以及随诊等重要信息。磁共振全身类PET技术优点就是无辐射对人体不会造成损伤，其次是不需要注射造影剂，对检查也更为方便。其检查费用也低于PET-CT[5-8]，成像的信噪比更高。常规的T2WI图像和全身类PET成像技术融合可以准确地显示出病变组织中的恶性病变位置、解剖位置等多种较为重要信息，所以磁共振全身类PET技术在临床上检测恶性肿瘤的确诊有着重要意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集本院2013年3月-2014年3月48例自愿通过全身类PET成像技术与常规MRI扫描共同检测确诊肿瘤患者并征得患者同意，确诊恶性肿瘤患者34例，其余14例为良性肿瘤，22例患者有肿瘤周围组织侵犯，19例患者有器官转移病灶。其中骨转移2例，肺转移4例，淋巴结转移5例，肝脏转移2例，脑转移3例，卵巢转移3例；肺癌7例，肝癌8例，胃癌3例，乳腺癌4例，其他恶性肿瘤12例。48例患者同时进行磁共振全身类PET检测标记为试验组和普通磁共振检测标记为对照组。入选标准：无肝炎和结核等传染病以及手术史，无明确肿瘤等病史。其中男31例，女17例；年龄32～81岁，平均（51.0±15.9）岁，两组患者的年龄、性别比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 方法 对照组使用普通磁共振检测获得图像并进行分析，试验组在使用常规MRI扫描后对图像进行WB-DWI检查获得类PET图像。观察病变组织，此时多注意观察它的信号强度、病变组织部位和范围，以及测量病灶ADC的值。两组仪器都使用本院引进的西门子1.5T磁共振扫描仪，内置体部大线圈。序列选用SE-STIR-DWI-EPI，参数为TR：5100 ms，TE：Minmunm（103）ms，TI：180 ms，b=0，600 s/mm2，层厚：7 mm，层间距：-1 mm，FOV：40×40 cm，矩阵：96×128，NEX：6尺，每段层数：30层，全身设8段完成。进行第一段和第三段的预扫描，此时记录每段的中心频率，以及计算出两段的中心频率平均值，然后将其应用于每段的中心频率扫描。这个时候要采集8段和全身扩散加权像对应的SSFSE图像，其可以应用到做解剖的融合图像。利用IVI和HDMIP技术重建出全身冠状位的图像，将图像反转成黑白，此时得出的图像类似PET-CT的整体图像。

1.3 图像分析 将常规磁共振扫描与全身类PET成像两者相互融合的图像数据传至工作站，经过图像重建，将图像黑白翻转之后得到图像，两名以上的经验丰富的医师分别进行判断，并最后讨论结果。由于骨骼系统在DWIBS的信号表现与年龄有关，而骨骼系统的转移灶多使用背景抑制全身扩散加权成像（diffusion-weighted whole-body imaging with backgroune body signal suppression，DWIBS）信号检测。所以在原始轴面DWI像上测量L3椎体和L3-4椎间盘的信号值，ROI设定为10 mm2，最后选3个不同区域的值来取平均值。

1.4 统计学处理 使用SPSS 18.0统计软件进行分析，计量资料采用（x±s）表示，比较采用t检验，计数资料采用 字2检验，以P

2 结果

试验组通过在常规磁共振扫描的基础上加上全身类PET成像技术，利用IVI技术和HDMIP技术重建出全身冠状位的图像[9]，原发病灶和转移病灶在DWI图像上均显示高信号，其中ADC显示则为低信号，48例肿瘤患者两组图像的对比度和图像的分辨率均达到确诊评估的要求。试验组检测后发现32例恶性肿瘤，其中2例对肿瘤情况恶性低估，检测准确为94.11%（32/34）；原发病灶患者43例，检测准确率达89.58%（43/45），转移病灶17例，检测准确率达89.47%（17/19）；组织侵犯20例，检测准确率达90.90%（20/22）。对照组在常规磁共振扫描检测后只能准确评估24例，检测准确率为70.59%（24/34）；发现原发病灶患者32例，检测准确率达66.67%（32/48），转移病灶11例，检测准确率达57.89%（11/17）；组织侵犯13例，检测准确率达59.09%（13/22）。两组检测结果比较差异均有统计学意义（P

3 讨论

磁共振全身类PET成像技术又称为背景抑制全身扩散加权成像[10-13]，作为一种一次性全身大范围扫描的新技术，它在对原发病灶、转移病灶以及组织侵犯检测上都具有高敏性。在常规磁共振扫描的基础上进行全身扩散加权成像，通过IVI技术和HDMIP技术重建出全身冠状位的图像对于肿瘤的病变组织和加强病灶部位的对比，可以清楚地看到肿瘤病变的图像显示。相较于PET-CT的辐射造成的人体损伤，磁共振全身类PET成像技术的优势在于其不具有任何辐射，对人体完全没有任何损害[14-16]。部分患者由于病情复杂，普通的磁共振或者CT技术并不能明确确诊，而磁共振全身类PET成像技术对于肿瘤能够清楚的显示出它的位置所在，也能够发现肿瘤的恶良性等多重信息的优势。

恶性肿瘤的原发病灶和转移病灶及组织侵犯的细胞繁殖能力异常的旺盛，由于它的细胞密度高且细胞外容积小，这个时候的生物膜的结构对水分子弥散的限制出现在弥散图像上明显呈现高信号。根据一些临床医疗人员分析出星型的细胞瘤和胶质的母细胞瘤他们之间的ADC值存在明显的差异对比，而且在DWI图像上和ADC值上它们的信号强度也有所不同，良性的肿瘤ADC值与正常值的ADC降低幅度则会大大小于30%[17-18]。所以全身类PET成像技术在辨识肿瘤病灶尤为突出，对于肿瘤的良恶性肿瘤是否有扩散都能清楚的通过图像看到。

本研究的48例肿瘤患者在确诊之前无肿瘤和手术等病理，完全符合这次研究的入选。同时经过常规磁共振和磁共振全身类PET的检测结合临床病理等确诊的48例患者中发现了34例恶性肿瘤，他们的恶性肿瘤都是细胞密集度高，特点都是细胞核浆比率高。磁共振全身类PET成像技术是通过发现患者的细胞膜结构和细胞分子遭到破坏等变化强弱显示来确定细胞组织病理状态，在肿瘤病变图像上它的位置都是高信号的呈现。根据多名医学人员研究表示鉴定肿瘤的良恶性可以通过ADC值来确定[19]，说明磁共振全身类PET成像技术具有高敏感等优点。48例肿瘤患者同时进行常规磁共振和磁共振全身类PET检测，试验组检测后发现32例恶性肿瘤，其中2例对肿瘤情况恶性低估，检测准确为94.11%，对照组只能准确评估24例，检测准确率则为70.58%，两组比较差异有统计学意义（P

综上所述，磁共振全身类PET成像技术在检测肿瘤方面具有关键确诊性意义，能够精准判断出恶性肿瘤，为临床确诊提供了有力的图像说明。

参考文献

[1]尹所，薛鹏，杨继周，等.3.0Tesla场强下全身类PET与常规MRI技术对转移瘤显示能力的对比研究[J].中国医学创新，2013，10（5）：93-94.

[2]丁渡铭，肖植丰，陈烁佳.磁共振弥散加权成像与动态增强扫描联合应对乳腺癌的诊断价值[J].中国当代医药，2013，20（18）：106-107.

[3]季鹏.全身弥撒加权成像在恶性肿瘤远处转移中的价值[J]中国CT和MRI杂志，2014，12（9）：67-68.

[4]王樱花，黄晖，龚洪翰，等.利用MR全身类PET成像加原发部位常规扫描对恶性肿瘤临床分析[J].医学影像学杂志，2014，24（12）：2145-2147.

[5] Lin C，Luciani A，Ltti E，El-Gnaoui T，et al.Whole-body diffusiong-weighted magnetic resonance imaging with apparent diffusion coefficient mapping for staging patients with diffuse large B-cell lymphoma[J].European Radiology，2010，20（8）：2027-2038.

[6]李继龙，张宏斌，彭荣杰，等.1.5TMRI全身类PET的正常表现[J].磁共振成像，2015，6（11）：855-859.

[7]汪寒松，朱安珍.磁共振梯度回波T2*WI在诊断急性脑出血中的应用[J].中国当代医药，2012，12（35）：45-46.

[8]张春峰，刘玉龙，孙立磊.MRI类PET技术对肺癌临床治疗的价值评估[J].中国现代医生，2016，54（2）：97-99.

[9]张振勇.磁共振类PET成像技术的临床应用研究[J].中国医学创新，2012，9（7）：89-90.

[10]黄海珊.恶性骨肿瘤的磁共振征象研究[J].中国当代医药，2015，22（24）：41-42.

[11]高影，程流泉，刘梅，等.MRI局部进展期乳腺癌新辅助化疗早起疗效评价[J].中国医学影像学杂志，2012，10（5）：321-324.

[12] Gu T F，Xiao X L，Sun F，et al.Diagnosic value of whole body diffusion weighted imaging for screening primary tumors of patients with metastases[J].Chinese Medical Sciences Journal，2013，24（3）：111-112.

[13]王文森，秦建忠，王玉群，等.磁共振全身弥散技术在恶性肿瘤筛查中的临床应用[J].医学影像学杂志，2013，23（1）：135-138.

[14]林祺，许凯华，陈金银，等.3.0T磁共振“类PET”技术在临床诊断中的应用价值[J].中外医疗，2011，30（26）：91-92.

[15]夏黎明，杨秀军，王明帅.应用磁共振全身类PET成像技术进行肿瘤普查的研究[J].实用心脑肺血管病，2012，20（7）：1150-1151.

[16]张永举.磁共振在术前诊断子宫内膜癌肌层浸及宫颈侵犯中的意义[J].中国当代医药，2015，22（16）：122-123.

[17]许震生，谭海波，管一晖.PET/MRI研制进展及展望[J].中国医疗器械信息，2011，17（4）：1-3.

[18] Heusner T A，Kuemmel S，Koeninger A，et al.Diagnostic value of diffusion-weighted magnetic resonance imaging（DWI）compared to FDG PET/CT for whole-body breast cancer staging[J].European Journal of Nuclear Medicine and Molecular lmaging，2010，37（6）：1077-1086.

[19]龙小武，庄伟雄，黄文飞，等.磁共振扩散加权成像对前列腺癌侵犯膀胱内分泌治疗效果的评估分析[J].中国当代医药，2014，21（12）：106-108.

核磁共振技术的基本原理篇8

[关键词]测井技术 地质测试

[中图分类号] P631.8+14 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-309-1

根据地质和地球物理条件，合理地选用综合测井方法，可以详细研究钻孔地质剖面、探测有用矿产、详细提供计算储量所必需的数据，如油层的有效厚度、孔隙度、含油气饱和度和渗透率等，以及研究钻孔技术情况等任务。此外，井中磁测、井中激发激化、井中无线电波透视和重力测井等方法还可以发现和研究钻孔附近的盲矿体。测井方法在石油、煤、金属与非金属矿产及水文地质、工程地质的钻孔中，都得到广泛的应用。特别在油气田、煤田及水文地质勘探工作中，已成为不可缺少的勘探方法之一[1]。应用测井方法可以减少钻井取心工作量，提高勘探速度，降低勘探成本。在油田有时把测井称为矿场地球物理勘探、油矿地球物理或地球物理测井。按照传统的观点，测井技术在油气勘探与开发中，仅仅对油气层做些储层储集性能和含油气性能（孔隙度、渗透率、含油气饱和度和油水的可动性）定量或半定量的评价工作，这已远远跟不上油气工业迅猛发展的需要。而当今测井工作中评价油气藏的理论、方法技术有了长足的发展，解决地质问题的领域也在逐步扩大。

1电阻率测井技术

电阻率成像测井 把由岩性、物性变化以及裂缝、孔洞、层理等引起的电阻率的变化转化为伪色度，直观看到地层的岩性及几何界面的变化，识别岩性、孔洞、裂缝等。电阻率成像有FMI、AIT及ARI等。斯伦贝谢的FMI有四个臂，每个臂上有一个主极板和一个折页极板，主极板与折页极板阵列电极间的垂直距离为5.7in，8个极板上共有192个传感器，都是由直径为0.16in的金属纽扣外加0.24in的绝缘环组成，有利于信号聚焦，使得钮扣电极的分辨率达0.2in，测量时极板被推靠在井壁岩石上，小电极主要反映井壁附近地层的微电阻率。斯伦贝谢或阿特拉斯的AIT是基于DOLL几何因子的电磁感应原理，通过对单一发射线圈供三种不同频率交流使其在周围的介质中产生电磁场，用共用一个发射线圈的8对接收线圈检测感应电流，从而可以求出介质的电导率。ARI是斯伦贝谢基于侧向测井技术推出的，可以有效的进行薄层、裂缝、储层饱和度等地层评价。长庆近年来均采用四米电阻率测井系。主要用于定性划分岩石类型和判定砂岩的含油、含水性能。

2声波测井技术

声波测量能揭示许多储层与井眼特性，可以用来推导原始和次生孔隙度、渗透率、岩性、孔隙压力、各向异性、流体类型、应力与裂缝的方位等。声成像测井是换能器发射超声窄脉冲，扫描井壁并接收回波信号，采用计算图像处理技术，将换能器接受的信号数字化、预处理及图像处理转换成像。斯伦贝谢的Sonic Scanner将长源距与井眼补偿短源距相结合，在6英尺的接收器阵列上有13个轴向接收点，每个接收点有个以45°间隔绕仪器放置的8个接收器，仪器总计有104个传感器，在接收器阵列的两端各有一个单极发射器，另一个单极发射器和两个正交定向偶极发射器位于仪器下部较远处，可接收在径向、周向和轴向上纵波和横波慢度。1990年，以斯伦贝谢公司的dsi为代表的偶极子横波测井仪已投入市场，偶极子横波测井仪不断在现场获得良好资料。使用多极子声波测井仪器可以直接测量而不是估算出地层的横波波速，这对于地层评价和地层应力分析都具有十分重要的意义[2]。另外，利用正交偶极子声波测井技术可以评价地层的各向异性，这成为在井眼中评价地层水平主应力和垂直裂缝的最直接、最准确的技术手段。因此可以说，偶极子和四极子声波测井技术的出现是声波测井技术的一次重大技术进步。

3核磁测井技术

核磁共振是磁场中的原子核对电磁波的一种响应，处于热平衡的自旋系统，在外磁场的作用下磁化矢量偏离静磁场方向，外磁场作用完后，磁化矢量试图从非平衡状态恢复到平衡状态，恢复到平衡态的过程叫做驰豫。核磁共振NMR信号的驰豫时间与氢核所处的周围环境密切相关，水的纵向恢复时间比烃快得多。根据核磁共振特性间的差异指示含氢密度的高低来识别油层。共振测井仪主要有哈里伯顿和阿特拉斯采用NUMAR专利技术推出的MRIL、斯伦贝谢的CMR及俄罗斯的大地磁场型MK923。斯伦贝谢公司最近推出了下一代电缆核磁共振（NMR）测井仪-核磁共振专家（MRX）测井仪，在一次测井中以多个探测深度进行测量。其先进的设计和易于应用的计算简化了地层评价，测量结果可以给出储层流体的剖面。

4随钻测井技术

随钻测井仪帮助作业者进行重要的钻井决策以及用于确定井眼周围的应力状态，提供地质导向，在完井和增产作业中用于地层评价。随钻测井数据传输有泥浆脉冲遥测、电磁传输速率、钻杆传输及光纤遥测技术，泥浆脉冲遥测是普遍使用的一种数据传输方式为4～16bit/s;电磁传输与泥浆脉冲传输速率相当是双向传输的，不需要泥浆循环，有精确钻井康谱乐公司的EMMWD系统、斯伦贝谢的E脉冲电磁传输系统，通过钻杆来传输声波或地震信号达到100bit/s，不需要泥浆循环;光纤遥测技术传输速率1Mbit/s。某井是一口直井，为欠平衡钻井，CWR的测量点距钻头5.1in，钻速4m/h，钻头破岩后1.25h就可以记录到地层的电阻率，实时记录的所有4条电阻率曲线，不同岩性参数处均为重合状，说明地层几乎未被钻井液侵入。

测井新技术较常规测井在信息量、精确性等方面具有独特的优势，但我们不难发现许多测井新方法的大量信息尚未得到充分提取与利用，对于复杂储集层测井解释与评价的当务之急是基于测井新技术基础上发展测井解释、评价新理论与新方法。

参考文献

核磁共振技术的基本原理篇9

【关键词】 金属材料； 磁共振成像； 伪影

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2014.06.061

磁共振成像对软组织的解剖结构和形态以及有关的病理改变有较强的分辨能力，现已广泛应用于临床，是目前诊断颅脑和头颈部疾病最有效的影像学诊断方法。金属材料在口腔科应用也已非常普遍。很多学者就两者之间的关系已进行了相关的研究，本文作一简单综述。

1 磁共振成像

1.1 磁共振成像基本原理 磁共振扫描仪是目前影像科应用十分广泛的设备。在外加磁场的作用下，人体的生物氢质子群发生某种变化，使这种变化产生相应的电流，再将其放大并转换成数字信号，经过计算机处理获得特定的图像即为磁共振成像[1]。

磁共振成像具有高对比度、高分辨力、任意断层扫描等优点，它可以做横断面、矢状面以及冠状面等多方位的断面扫描，具有很高的组织对比度和很强的分辨力。磁共振图像不仅可以反映解剖学结构和形态的改变，还可以提供有关机体代谢、器官功能等方面的信息[1]。对于口腔科而言，磁共振成像对于肿瘤、创伤、先天畸形以及颞下颌关节疾病等有重要的诊断价值，它可以提供直观详细的软硬组织的图像[2-3]。

1.2 伪影的定义 伪影是指发生的失真影像，产生与实际解剖学结构和形态不相符的异常信号，主要表现为图像变形、重叠、缺失、模糊。根据伪影产生的原因可以将MRI伪影大致分为四组：第一组是固有伪影，为源于磁共振本身的伪影；第二组是运动伪影，其发生是由于患者移动和血流变化；第三组是化学和物理伪影，主要是由于金属材料的磁化率较大所形成；第四组是设备发生错误产生的伪影[4]。

2 口腔科常用的金属材料

口腔科金属材料具有良好的物理、机械与生物性能，目前已普遍应用于牙体牙列缺损的修复，嵌体的制作，颌面外科骨折固定的钛板，种植体，口腔医疗设备等的制作[5]。口腔科常用的金属材料大致有4类：（1）牙体牙髓科材料，其中应用最普遍的是银汞合金，其应用于临床的时间也最久。（2）修复科材料，常用的金属材料包括贵金属材料和非贵金属材料，贵金属材料主要有金钯合金、金合金、银钯合金等；非贵金属材料主要有镍铬合金、钴铬合金、钛合金、纯钛等[6]。（3）颌面外科金属材料，包括种植体、骨折固定的钛板等。（4）正畸科金属材料，如金属托槽﹑镍钛丝等。

3 MRI伪影形成的影响因素

金属伪影的形成主要存在以下几个方面的原因[7]：（1）金属材料固有的磁化率；（2）金属材料的形态、大小、数量及位置；（3）磁共振系统的参数，如磁场强度与梯度等；（4）核磁共振检查时所选择的扫描序列和参数，如频带宽度（bandwidth，BW）、扫描重建方式（imaging reconstruction method）等。金属材料所产生伪影的大小和范围同磁化率的关系最为密切[8-9]。金属材料磁化率越大，其对应的伪影就越大[10]。

金属伪影在磁共振图像中主要以3种形式出现：物体边界上的图像畸变较为显著；物体周围信号流空明显；临近的物体会产生清晰的高信号区域[11]。

3.1 金属材料的磁化率 金属材料按照磁化率大小一般可分为3类：第1类为顺磁性金属材料，磁场与磁化方向相同，如铝、铬等。第2类为抗磁性金属材料，磁场与磁化方向相反，如铜、铅等。第3类为铁磁性金属材料，其磁性很强，包括镍、钴和铁的合金。镍铬合金在磁共振扫描时会产生很严重的金属伪影[12]。镍铬合金伪影的范围可波及到上颌窦底部、对应的牙槽骨、舌体、舌下腺等部位，影响相关部位疾病的诊断。有相关文献指出，金、钛、银汞合金在磁共振扫描时不产生伪影[13-15]。也有一些研究指出纯钛对磁共振成像的影响很小[16-17]。同时也有研究显示，钛合金和纯钛在磁共振扫描时会产生中度甚至严重的伪影[18]。Patal等[19]、Okano等[20]和Harris等[21]的研究显示，金属托槽在磁共振成像中会产生伪影，条件允许时需换用不产生伪影的全瓷托槽。金属材料磁化率越大，对磁场的影响就越大，相应产生的伪影就越大[22]。

3.2 MRI的扫描序列和固定参数 有关学者[23-25]对磁共振检查所选择的序列不同所产生的伪影进行了比较，得出同种金属材料中自旋回波序列（spin echo，SE）扫描时所产生的伪影最小，该序列比较适合口腔内有金属材料的需做磁共振检查的患者。应用梯度回波序列扫描时产生的伪影最为严重，主要表现为蘑菇状[26]。磁场强度和梯度越大，金属材料对磁共振成像的影响相应也就越大[27]。除此之外，产生的图像伪影大小还与图像权重有关[28]。

3.3 修复体的体积、形态和数量 相关研究显示，对于口腔修复科患者来说，伪影大小与金属修复体的大小，数目以及形态密切相关[29-30]。修复体体积增大，磁场不均匀的面积也相应增加，导致修复体与组织之间的磁敏感性增大，相应产生的伪影就大一些。修复体数量增加，伪影面积也随之加大，数量增加与伪影增大呈正比例关系，具体比值尚不太清楚。修复体形态改变也会使产生的伪影形态发生变化。

关于金属材料与伪影的关系，各文献给出的结论有所差别，可能与各实验中所选择的不同序列和参数，不同公司的修复体材料纯度及成分的差异以及不同的投照角度有关。

4 预防和减小伪影的途径

临床上应该如何选择，要具体情况具体分析，尽量避免形成较大的伪影，影响医生诊断和临床诊治。有学者建议，在进行核磁共振检查前对口腔内金属材料处理方法如下：对可摘除的口腔内金属材料，无论是否影响核磁共振的检查，应在之前一律摘除。对不可摘除的不产生伪影的金属材料可不予拆除，如银汞合金充填物、贵金属修复体等。对不可摘除的可产生伪影的金属材料，需要口腔医生拆除有关部位的金属材料，不易拆除的有时可能需要拔除相关部位的牙齿，在临床上选择治疗方案时要根据具体情况进行详细全面的分析。口腔医生在对患者进行临床修复前，应提醒患者非贵金属材料会产生金属伪影，影响相关部位的核磁共振检查，建议尽量选择贵金属材料。但由于贵金属材料费用较高，患者的经济水平参差不齐，还是会有不少人选择非贵金属修复材料。

掌握磁共振中不同扫描序列的差异可有利于减少伪影的形成。不同的检查部位应选择相应较合适的扫描序列，如进行头颈部检查时应选择FSE序列，尽量避免选用GRE序列。有时也可通过改变频率编码方向尽量避开伪影的感兴趣区域，适当倾斜扫描层面增大角度，避开金属材料从而使形成的伪影降低。

现在核磁共振检查时，如有必要可应用一种美国GE 公司研发的能有效去除金属伪影的技术-螺旋桨成像（periodically rotated overlapping parall EL lines enhanced reconstruction，PROPELLER）技术[31-32]。经过PROPELLER技术处理后，仍然可以获得足够的数据来重建1幅完整的图像，有利于临床医生的诊断和治疗。

参考文献

[1]李月卿.医学影像成像原理[M].北京：人民卫生出版社，2002：1-4.

[2] Gray C F，Redpath T W，Smith F W，et al.Advanced imaging：magnetic resonance imaging in implant dentistry[J].Clin Oral Implants Res，2003，14（1）：18-27.

[3] Hubalkova H，Hora K，Seidl Z，et al.Dental materials and magnetic resonance imaging[J].Prosthodont Restor Dent，2002，10（3）：125.

[4]霍沃德里.颅脑MR和CT诊断学[M].西安：世界图书出版西安公司，2001：75-99.

[5]陈治清.口腔材料学[M].第3版.北京：人民卫生出版社，2003：1-4.

[6]张富强.口腔修复基础与临床[M].上海：科学技术文献出版社，2004：11-229.

[7] Burtscher I M，Owman T，Romner B，et al.Aneurysm clip MR artifacts：titanium versus stainless steel and influence of imaging parameters[J].Acta Radiologica，1998，39（1）：70-76.

[8] New P F，Rosen B R，Brady T J，et al.Potential hazards and artifacts of ferromagnetic and nonferromagnetic surgical and dental materials and devices in nuclear magnetic resonance imaging[J].Radiology，1983，147（1）：139-148.

[9] Laakman R W，Kaufman B，Han J S，et al.MR imaging in patients with metallic implants[J].Radiology，1985，157（3）：711-714.

[10]金玲燕.口腔金属材料对磁共振图像的影响[J].浙江大学学报：医学版，2009，38（3）：328-331.

[11]刘怀军，赵磊.MRI临床应用基础学[M].石家庄：河北科学技术出版社，2007：514-516.

[12]施生根，金真，包博，等.镍铬合金铸造冠对磁共振成像影响的研究[J].口腔颌面修复学杂志，2002，3（4）：205-207.

[13] Finn E J，Di Chiro G，Brooks R A，et al.Ferromagnetic materials in patients： detection before MR imaging[J].Radiology，1985，156（1）：139-141.

[14] Shellock F G.MR imaging of metallic implants and materials： a compilation of the literature[J].AJR，1988，151（4）：811-814.

[15] Lissac M，Metrop D，Brugirard J，et al.Dental materials and magnetic resonance imaging[J].Invest Radiol，1991，26（1）：40-45.

[16] Bui F M，Bott K，Mintchev M P.A quantitative study of the pixel-shifting， blurring and nonlinear distortions in MRI images caused by the presence of metal implants[J].J Med Eng Technol，2000，24（1）：20-27.

[17] Thomsen M，Schneider U，Breusch S J，et al.Artefacts and ferromagnetism dependent on different metal alloys in magnetic resonance imaging.An experimental study[J].Der Orthop?de，2001，30（8）：540.

[18] Shafiei F，Honda E，Takahashi H，et al.Artifacts from dental casting alloys in magnetic resonance imaging[J].J Dent Res，2003，82（8）：602-606.

[19] Patel A，Bhavra G S，O’Neill J R S.MRI scanning and orthodontics[J].Journal of Orthodontics，2006，33（4）：246-249.

[20] Okano Y，Yamashiro M，Kaneda T，et al.Magnetic resonance imaging diagnosis of the temporomandibular joint in patients with orthodontic appliances[J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Racliol Endod，2003，95（2）：255-263.

[21] Harris T M J，Faridrad M R，Dickson J A S.The benefits of aesthetic orthodontic brackets in patients requiring multiple MRI scanning[J].J Orthod，2006，33（2）：90-94.

[22] Hubálková H，Serna P，Linetskiy I，et al.Dental alloys and magnetic resonance imaging[J].Int Dent J，2006，56（3）：135-141.

[23] Blankenstein F H，Truong B，Thomas A，et al.Signal loss in magnetic resonance imaging caused by intraoral anchored dental magnetic materials[J].Rofo，2006，178（8）：787.

[24]赵海涛，陆军，魏梦琦，等.口腔金属材料磁共振成像伪影的实验研究[J].医疗卫生装备，2003，6（3）：5.

[25] Kaneda T，Minami M，Curtin H D，et al.Dental bur fragments causing metal artifacts on MR images[J].AJNR Am J Neuroradiol，1998，19（2）：317-319.

[26] Kazuyuki Minowa D D S，Satoru A B E，Sawamura T，et al.A method of reducing susceptibility artifacts in MRI of the head and neck region[J].Oral Radiology，1997，13（1）：45-49.

[27]王威，姜波，金阳，等.镍铬合金对3.0 T与1.5 T磁共振成像的伪影分析[J].中国医药导报，2007，4（7）：124-125.

[28] Gray C F，Redpath T W，Smith F W.Pre-surgical dental implant assessment by magnetic resonance imaging[J].Oral Implantol，1996，22（2）：147.

[29] Dai Y Y，Gao P Y.A preliminary study of the ghost with metal materials on M R imaging[J].Mudem Stomatol，2002，16（1）：24-25.

[30]孙樱林，刘玉华.镍铬合金固定修复体对MRI影像的影响[J].现代口腔医学杂志，2007，21（1）：72-74.

[31] Glover G H，Pauly J M.Projection reconstruction techniques for reduction of motion effects in MRI[J].Magn Reson Med，1992，28（2）：275-289.

核磁共振技术的基本原理篇10

湖北省恩施州中心医院 设备科，湖北恩施 445000

[摘要] 由于核磁设备的特殊性与重要性，故在核磁机房的建设中应充分考虑每一个细节，才能确保核磁设备的后续安装及今后的正常运行。本文从机房的土建、环境、电源、电磁屏蔽等方面入手进行了论述。

[

关键词 ] 环境要求；机房土建；电磁屏蔽；质量保证

[中图分类号] RTH789

[文献标识码] A

[文章编号] 1672-5654（2014）02（c）-0175-02

核磁共振成像技术（MRI）是CT机之后在医院影像学方面的又一重大进步，自上世纪80年代以来开始进入临床应用，得到了飞速发展。MRI机房防护状态的优劣，直接关系到操作人员的身体健康、工作质量，是放射诊断质量的基本保证。我院是武陵山区的一家三甲医院，近年来发展迅速，至今已有3台核磁投入使用。其中最新购置的一台GE optix 1.5T超导核磁，它采用光纤射频技术，整体图像质量达到了2.0T的水平。机房于2012年10月竣工完成，为确保设备的正常安装运行，从机房设计之初我们就从细节入手，建设过程中严格按照国家标准实施。本文作者做为设备科管理人员，全程参与，严把质量关，设备安装运行至今，各方面表现良好。下面就以GE optix 1.5T超导核磁为例，阐述MRI机房建设对环境、电源、电磁屏蔽等方面的要求。

1环境要求

因为核磁检查是利用人体内氢原子被射频脉冲激发后释放出射电信号的原理，而这个电信号非常微弱，易受到外界干扰，因此机房对环境的要求就非常高。通常离磁体中心点一定范围内不得有电梯、汽车等大型运动金属物体。尽量远离发电机、泵站、停车场、大型电机等震动源。我院核磁机房周围除人行通道外，就是一圈绿化带，方圆15m 范围内没有停车场、电梯、高压线、变压器等隐患设施。

若医院有两台以上核磁共振设备，其3G线不能交叉。而由于MR磁体的强磁场性，故应限制带心脏起搏器、生物刺激器等植入金属物体的病人进入磁场强度大于5G的区域，以免引起人身伤害。

失超管安装时需注意：①失超管由内向外缓低，保证冷凝水顺利流出。②安装防雨罩，防止雨雪等倒灌进房间。③安装失超管时仔细检查，确保无杂物。我院失超管出口处是一片绿化带，在此我们设置了防护栏和警示标志，防止磁体失超时造成人员意外灼伤。

由于MRI对环境温度、湿度的要求非常严格，温度应长期保持在18℃~22℃，湿度在60%左右。机房专用空调及水冷机上下水与配电系统应分离，防止使用过程中造成漏电或短路，造成设备故障或人身危险。而操作间内因专用空调不适宜长期使用，故另配了一台家用空调。GE optix 1.5T核磁标配是一台空调，但是我院考虑到高精尖设备的重要性，为给主机提供一个安全、良好的运行环境，选择了安装两台空调，杜绝因空调故障导致停机的现象。对于其它各项，我们也都依次落实。

2 土建要求

考虑到磁体自重很大，应先做好受力分析，以确保安全。磁体基座单独浇筑成块，3M水平差保持在3mm内。磁体间、操作间、设备间墙体为240mm砖混结构，墙体需密封到顶，防止设备工作时的噪声对操作人员的影响。操作间、设备间的墙面需保持平整度和光洁度，地面平整度误差小于5mm。干燥后要做SRS防潮处理。SRS材料不但有良好的防水作用，同时绝缘效果也非常理想。如果SRS防潮未做仔细，一旦磁体间进水，不但成像质量会大受影响，而且在恶劣天气条件下，设备的自身安全也将受到威胁。所以在SRS防潮处理过程中，我们设备科人员全程监督，保证了后续工作的顺利开展。

3 电源要求

电源要符合国家规范的三线五相制的供电要求，电压380V，最大偏差不超过10%。频率50HZ，不得超过±3%HZ。1.5T核磁最大瞬时功率54.4KVA，平均功率29KVA，要求专线供电，配置独立变压器，容量为75KVA。为防范突然停电和电网波动给设备带来不可估量的损害，所以我们专门配备了稳压电源和UPS。接地系统要求采用设备专用PE线(保护接地线)，接地电阻小于2Ω。在接地电阻符合要求的前提下，需做好与激光相机、工作站等于设备有线缆连接的等电位连接。进入磁体间的电源加装了电源滤波器，磁体间内使用直流照明，避免交流电产生的交变磁场，导致成像质量下降。配电柜的紧急按钮安装在操作台旁的墙面上，以备在发生紧急情况时操作人员能迅速切断系统电源。

4 屏蔽要求

机房屏蔽是必须做好的一项重要的工作。MRI系统中发射器与接收器组成的射频单元是重要的组成部分。发射器工作时产生处于电磁波谱的米波段的RF脉冲，对邻近的无线电设备进行干扰。另一方面线圈接受的为纳瓦级的共振信号功率，易受干扰。所以磁体室必须安装有效的RF屏蔽。

屏蔽工程上所有的金属材料（含辅助材料），需采用对磁场、电场和平面波都具有良好的屏蔽效能，同时又具有一定刚性的非导电材料（多采用铜、铝或不锈钢等），严禁使用磁性材料。观察窗口上加装了一层铜网，一层不锈钢网的双层网状屏蔽体。凡进入磁体室的电源线、信号线均经过滤板进出，送、回风口等通过相应的波导管。屏蔽工程完工后请专业机构的技术人员按国家标准进行了检测，验收合格。

5 后期装修

由于磁共振检查的特殊性，室内空间应遵循简洁、明快、舒适的宗旨，强调实用性，摒弃娇柔的装饰，使操作人员进入机房后心情平静，有利于尽快投入及长时间的工作。

结束语

科学的、因地制宜的防护设计与施工是非常重要的。施工方应严格按照国家《电磁屏蔽室工程施工及验收标准SJ31470-2002》作业，设备科应组织人员现场监督、协调、初检，确保设备顺利安装运行。总而言之，机房的高标准建设既能保证机器有满意的图像质量，还能保证设备长期正常运行，是设备正常运行的基础。

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参考文献]

[1] 胡家灯.核磁共振成像扫描装置的机房设计[J].医疗装备，2000，13（4）.

[2] 赵喜平.磁共振成像系统的原理及其应用[M].北京:科学出版社，2000：612.

[3] 毛存南，张太生，吴前芝.1.5T超导型磁共振扫描装置的安装及机房设计[J].医疗设备信息，2004,2。

[4] 吴汉曦.王国宏.磁共振装置在安装在中应注意的问题[J].医疗设备信息，2007，11.

[5] 邢建国 .核磁机房的屏蔽要求和检测条件 [C].材料物理与化学（专业）博士论文，2000.

[6] 李银凯.核磁机房空调设计、施工中的问题分析[J]. 中国校外教育,2012, 33.

[7] 张亚萍.谈核磁共振MR机房的设计已山西建筑，2013，3(31).