擴散磁振造影

擴散核磁造影，全名水分子擴散核磁造影，是一種更進步的核磁共振技術。

1980年代中期擴散核磁造影的理論已被提出，1986年 Le Bihan 提出擴散磁振造影臨床套用的潛在可能性。1990年Moseley的論文提到偵測貓的大腦局部缺血情況。1994年Basser推導出擴散張量磁振造影（Diffusion Tensor Imaging, DTI）的理論，2000年Wedeen成功發展擴散譜影像的技術。擴散核磁造影結合了PGSE測量擴散磁振訊號與擴散磁振造影技術的概念，可套用於早期診斷缺血性腦中風，可以準確評估腦部、肝臟腫瘤的治療效果。

基本介紹

• 中文名：擴散磁振造影
• 外文名：Diffusion MRI
• 領域：圖像，醫學

簡介

擴散核磁造影，全名水分子擴散核磁造影，是一種更進步的核磁共振技術。

1980年代中期擴散核磁造影的理論已被提出，1986年 Le Bihan 提出擴散磁振造影臨床套用的潛在可能性。1990年Moseley的論文提到偵測貓的大腦局部缺血情況。1994年Basser推導出擴散張量磁振造影（Diffusion Tensor Imaging, DTI）的理論，2000年Wedeen成功發展擴散譜影像的技術。擴散核磁造影結合了PGSE測量擴散磁振訊號與擴散磁振造影技術的概念，可套用於早期診斷缺血性腦中風，可以準確評估腦部、肝臟腫瘤的治療效果。

核磁共振成像

核磁共振成像（英語：NuclearMagneticResonanceImaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（英語：spin imaging），也稱磁共振成像（MagneticResonanceImaging，簡稱MRI），台灣又稱磁振造影，香港又稱磁力共振成像，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的結構圖像。

將這種技術用於人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的套用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的套用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。

從核磁共振現象發現到MRI技術成熟這幾十年期間，有關核磁共振的研究領域曾在三個領域（物理學、化學、生理學或醫學）內獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領域及其衍生技術的重要性。

技術套用

MRI在醫學上的套用

檢查目的

• 偵測及診斷心臟疾病、腦血管意外及血管疾病
  
• 胸腔及腹腔的器官疾病的偵測與診斷
  
• 診斷及評價、追蹤腫瘤的情況及功能上的障礙
  

MRI被廣泛運用在運動相關傷害的診斷上，對近骨骼和骨骼周圍的軟組織，包括韌帶與肌肉，可呈現清晰影像，因此在脊椎及關節問題上，是極具敏感的檢查。

因MRI沒有輻射暴露的危險，因此經常被使用在生殖系統、乳房、骨盆及膀胱病的偵測及診斷上。

原理概述

氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特徵量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數的差異，是MRI用於臨床診斷最主要的物理基礎。

當施加一射頻脈衝信號時，氫核能態發生變化，射頻過後，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。

人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術能被廣泛套用於醫學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分並不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化，即可由磁共振圖像反應出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細，大大提高了醫生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術。由於MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內的解剖組織及相鄰關係，對病灶能更好地進行定位定性。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

MRI在化學領域的套用

MRI在化學領域的套用沒有醫學領域那么廣泛，主要是因為技術上的難題及成像材料上的困難，目前主要套用於以下幾個方面：

1. 在高分子化學領域，如碳纖維增強環氧樹脂的研究、固態反應的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；
   
2. 在金屬陶瓷中，通過對多孔結構的研究來檢測陶瓷製品中存在的沙眼；
   
3. 在火箭燃料中，用於探測固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進劑的分布情況；
   
4. 在石油化學方面，主要側重於研究流體在岩石中的分布狀態和流通性以及對油藏描述與強化採油機理的研究。
   

磁共振成像的其他進展

核磁共振分析技術是通過核磁共振譜線特徵參數（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質的分子結構與性質。它可以不破壞被測樣品的內部結構，是一種完全無損的檢測方法。同時，它具有非常高的分辨本領和精確度，而且可以用於測量的核也比較多，所有這些都優於其它測量方法。因此，核磁共振技術在物理、化學、醫療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的套用。

• 磁共振顯微術（MR microscopy, MRM/μMRI）是MRI技術中稍微晚一些發展起來的技術，MRM最高空間解析度是4μm，已經可以接近一般光學顯微鏡像的水平。MRM已經非常普遍地用作疾病和藥物的動物模型研究。
  
• 活體磁共振能譜（in vivo MR spectroscopy, MRS）能夠測定動物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認和分析其中的化學成分。