在磁場的作用下，一些具有磁性的原子能夠產(chǎn)生不同的能級，如果外加一個(gè)能量（即射頻磁場），且這個(gè)能量恰能等于相鄰2個(gè)能級能量差，則原子吸收能量產(chǎn)生躍遷（即產(chǎn)生共振），從低能級躍遷到高能級，能級躍遷能量的數(shù)量級為射頻磁場的范圍。核磁共振可以簡單的說為研究物質(zhì)對射頻磁場能量的吸收情況。 　　

定義

　　核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging?，簡稱NMRI?），又稱自旋成像（spin imaging?），也稱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging?，簡稱MRI?），臺灣又稱磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance?，簡稱NMR?）原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。 　　將這種技術(shù)用于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成像，就產(chǎn)生出一種革命性的醫(yī)學(xué)診斷工具?？焖僮兓奶荻却艌龅膽?yīng)用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術(shù)在臨床診斷、科學(xué)研究的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，極大地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展。

物理原理

　　核磁共振成像是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫核（即H+）發(fā)生章動(dòng)產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而成像的。原子核在進(jìn)動(dòng)中，吸收與原子核進(jìn)動(dòng)頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發(fā)生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來，稱為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氫原子核，因?yàn)槿梭w的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當(dāng)把物體放置在磁場中，用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌?，使之共振，然后分析它釋放的電磁波，就可以得知?gòu)成這一物體的原子核的位置和種類，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的精確立體圖像。通過一個(gè)磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個(gè)連續(xù)切片的動(dòng)畫，由頭頂開始，一直到基部。 　　核磁共振成像是隨著電腦技術(shù)、電子電路技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種生物磁學(xué)核自旋成像技術(shù)。醫(yī)生考慮到患者對“核”的恐懼心理，故常將這門技術(shù)稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內(nèi)進(jìn)動(dòng)的氫核（即H+）發(fā)生章動(dòng)產(chǎn)生射頻信號，經(jīng)電腦處理而成像的。 　　原子核在進(jìn)動(dòng)中，吸收與原子核進(jìn)動(dòng)頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率，原子核就發(fā)生共振吸收，去掉射頻脈沖之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來，稱為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過程叫做“核磁共振”。

氫核-首選核種

　　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?xì)浠衔铮詺浜说暮舜殴舱耢`活度高，且氫核的磁旋比大，信號強(qiáng)，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強(qiáng)度與樣品中氫核密度有關(guān)，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，則NMR信號強(qiáng)度有差異，利用這種差異作為特征量，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(shí)間T1、T2三個(gè)參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。 　　當(dāng)施加一射頻脈沖信號時(shí)，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過后，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來。原子核振動(dòng)的微小差別可以被精確地檢測到，經(jīng)過進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)處理，即可能獲得反應(yīng)組織化學(xué)結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng)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(shù)能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的基礎(chǔ)。人體內(nèi)器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會(huì)導(dǎo)致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來。 　　MRI所獲得的圖像非常清晰精細(xì)，大大提高了醫(yī)生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術(shù)。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應(yīng)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(nèi)的解剖組織及相鄰關(guān)系，對病灶能更好地進(jìn)行定位定性。對全身各系統(tǒng)疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價(jià)值。

MRI在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

　　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?xì)浠衔?/a>，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強(qiáng)，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強(qiáng)度與樣品中氫核密度有關(guān)，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數(shù)的多少不同，則NMR信號強(qiáng)度有差異，利用這種差異作為特征量，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(shí)間T1、T2三個(gè)參數(shù)的差異，是MRI用于臨床診斷最主要的物理基礎(chǔ)。 　　當(dāng)施加一射頻脈沖信號時(shí)，氫核能態(tài)發(fā)生變化，射頻過后，氫核返回初始能態(tài)，共振產(chǎn)生的電磁波便發(fā)射出來。原子核振動(dòng)的微小差別可以被精確地檢測到，經(jīng)過進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)處理，即可能獲得反應(yīng)組織化學(xué)結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng)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(shù)能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的基礎(chǔ)。人體內(nèi)器官和組織中的水分并不相同，很多疾病的病理過程會(huì)導(dǎo)致水分形態(tài)的變化，即可由磁共振圖像反應(yīng)出來。 　　MRI所獲得的圖像非常清晰精細(xì)，大大提高了醫(yī)生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術(shù)。由于MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應(yīng)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(nèi)的解剖組織及相鄰關(guān)系，對病灶能更好地進(jìn)行定位定性。對全身各系統(tǒng)疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價(jià)值。

未來展望

　　人腦是如何思維的，一直是個(gè)謎。而且是科學(xué)家們關(guān)注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助于我們在活體和整體水平上研究人的思維。其中，關(guān)于盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個(gè)很好的樣本。正常人能見到藍(lán)天碧水，然后在大腦里構(gòu)成圖像，形成意境，而從未見過世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能“看”到呢？專家通過功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發(fā)現(xiàn)盲童也會(huì)像正常人一樣，在大腦的視皮質(zhì)部有很好的激活區(qū)。由此可以初步得出結(jié)論，盲童通過認(rèn)知教育，手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。 　　快速掃描技術(shù)的研究與應(yīng)用，將使經(jīng)典MRI成像方法掃描病人的時(shí)間由幾分鐘、十幾分鐘縮短至幾毫秒，使因器官運(yùn)動(dòng)對圖像造成的影響忽略不計(jì)；MRI血流成像，利用流空效應(yīng)使MRI圖像上把血管的形態(tài)鮮明地呈現(xiàn)出來，使測量血管中血液的流向和流速成為可能；MRI波譜分析可利用高磁場實(shí)現(xiàn)人體局部組織的波譜分析技術(shù)，從而增加幫助診斷的信息；腦功能成像，利用高磁場共振成像研究腦的功能及其發(fā)生機(jī)制是腦科學(xué)中最重要的課題。有理由相信，MRI將發(fā)展成為思維閱讀器。