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什么是“磁共振”？磁共振成像(MRI)也称为磁共振成像技术。这是继CT之后医学影像学的又一重大进步。自20世纪80年代应用以来，发展速度极快。其基本原理：将人体置于特殊磁场中，通过射频脉冲激发人体内的氢核，使氢核产生共振并吸收能量。氢核在停止射频脉冲后，以特定频率发射无线电信号，并释放吸收的能量，由外部接收器记录下来，经电子计算机处理后得到图像，称为核磁共振成像。

磁矩是由许多原子核的内部角动量或自旋引起的。自1940年以来，研究磁矩的技术得到了发展。物理学家所从事的核理论基础研究为这项工作奠定了基础。1933年，G . O .斯特恩和I .埃斯特曼首次粗略地测量了核粒子的磁矩。哥伦比亚拉比一世(生于1898年)的实验室在这一领域取得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。

当被强磁场加速的原子束受到一个已知频率的弱振荡磁场时，原子核会吸收一些频率的能量，跳到更高的磁子层中。通过测量原子束在频率渐变的磁场中的强度，可以确定原子核的吸收频率。起初，这项技术被应用于气态物质，后来通过斯坦福大学的F . Bloch(生于1905年)和哈佛大学的E M Puccell(生于1912年)的工作，这项技术被扩展到液体和固体。Bloch小组首次测量了质子在水中的共振吸收，purcell小组首次测量了质子在固体石蜡中的共振吸收。自从1946年开展这些研究以来，这一领域发展迅速。物理学家利用这种技术研究原子核的性质，化学家利用这种技术识别和分析化学反应，并研究复合物、受阻旋转和固体缺陷。1949年，W . D . Knight证实了原子核在外磁场中的共振频率有时是由原子的化学形式决定的。例如，可以看到乙醇中的质子显示出三个独立的峰，对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓的化学位移与价电子对外加磁场的屏蔽作用有关。

(1)20世纪70年代以来，核磁共振在阐明有机物结构，尤其是天然产物结构方面发挥了极其重要的作用。目前，利用化学位移、分裂常数、H-' H-' HCosy光谱等来获取有机化合物的结构信息，已经成为一种常规的测试方法。近20年来，核磁共振技术在谱仪性能和测量方法上取得了很大的进步。在光谱仪硬件方面，由于超导技术的发展，磁体的磁场强度平均每五年增加1.5倍。到80年代末，600兆周的谱仪已经投入使用。由于各种先进复杂的射频技术的发展，核磁共振的激发和检测技术有了很大的提高。此外，随着计算机技术的发展，不仅可以对核共振的脉冲序列和数据采集进行严格精细的控制，还可以对大量数据进行各种复杂的转换和处理。分光计软件最突出的技术进步是2D核磁共振方法的发展。它从根本上改变了核磁共振技术解决复杂结构问题的方式，大大提高了核磁共振技术提供的有关分子结构的信息的质量和数量，使核磁共振技术成为解决复杂结构问题的最重要的物理方法。

2D核磁共振技术可以提供分子中各种原子核之间的各种相关信息，如原子核之间通过化学键的自旋耦合关联、通过空间的偶极耦合关联(NOE)、同质核之间的耦合关联、异质核之间的耦合关联、原子核之间的直接关联和远程关联等。根据这些相关信息，分子中的原子可以通过化学键或空间关系相互连接，这不仅大大简化了分子结构的分析过程，而且使其成为一种直接可靠的逻辑推理方法。

2D-核磁共振的发展不仅大大提高了大量共振信号的分离能力，减少了共振信号之间的重叠，而且可以提供很多1D-核磁共振谱所不能提供的结构信息，如每组重叠共振信号的精细分裂形状、准确的耦合常数、确定耦合常数的符号、区分直接和远程耦合等。

2D-核磁共振技术分析分子结构的过程就是核磁共振信号的归属过程，分析过程的完成也就完成了核磁共振信号的归属。完整准确的数据归属不仅为分子结构测定的可靠性提供了基础，也为复杂生物大分子的高级结构测定奠定了基础。

2D核磁共振的发展导致了X-NMR，特别是13C-NMR谱的广泛研究和应用。异核种多为低丰度、低灵敏度的核种，由于灵敏度低、信号归属困难，过去没有使用。然而，X-NMR谱包含许多有用的结构信息。新型异核相关谱(HET—Cosy)提供的异核(如H-C，C-C，H-P，H-N)之间的相关信息，不仅为这些异核的信号归属提供了依据，而且提供了H-NMR无法提供的重要结构信息。

2D核磁共振技术的发展也促进了NOE研究和应用的发展。NOE反映了空间中原子核之间的密切关系，因此它不仅可以提供原子核(或质子自旋耦合链)之间通过空间的联系，还可以用来研究原子核在空间中的相互排列，即分子的构型和构象。

由于其突出的优势和巨大的潜力，2D核磁共振技术在谱仪硬件能够满足2D核磁共振实验要求后的短短几年内(即上世纪80年代)，就产生了1000多篇论文和数十篇评论及专著。

(2)核磁共振中新的实验和应用几乎每天都在出现。核磁共振技术本身在如何获得更多相关信息、简化谱图、改善和提高检测灵敏度方面将在未来继续发展，其中最有前景的新技术有：

选择性和多选择性激发技术，进一步发展多量子技术，采用先进的射频技术，激发出正常情况下被禁止的极其微弱的多量子跃迁。选择性检测分子核与核之间的特定关联。或者通过成形脉冲和软脉冲有选择地激发一些特定的原子核，聚焦一些有趣的结构问题。

“逆向”和“接力”检测技术。在异核相关谱方面，采用反向探测(称为inverseNMR，即H探测代替以前异核探测的测试方法)可以大大提高异核相关谱的探测灵敏度(大约一个数量级)。在同核相关谱方面，中继相干转移(RCT-1)、多重中继相干转移(RCT-2)和各向同性混合相干转移技术(如HOHAHA)可用于解决复杂分子(包括生物大分子)的自旋耦合分析和信号归属。

发展和应用频谱编辑技术，在激发和接收中利用核磁共振本身的各种选择和抑制技术，使非常复杂的核磁共振信号得以分类和编辑。

三维核磁共振技术的发展。随着核磁共振的研究对象向生物大分子转移，核磁共振技术提供的结构信息的数量和复杂程度呈几何级数增长。最近，3D-NMR技术已经被用来代替2D-NMR方法用于生物大分子的结构测定。初步结果表明，3D-NMR方法不仅进一步提高了信号分离能力，而且提供了许多2D-NMR方法无法提供的结构信息，大大简化了结构分析过程。3D-NMR测量方法的广泛应用需要进一步完善和计算机技术的进步。

结合分子力学计算发展分子模型技术。在NNR信号完全归属的基础上，NOE提供的利用分子内质子间距离信息计算分子三维结构的技术，近年来在多肽和蛋白质小分子的研究中取得了巨大成功。基于距离几何算法和分子动力学的分子模拟技术逐渐应用于其他生物分子的溶液构象。然而，在大分子与小分子相互作用或小分子与小分子相互作用的系统中，仍有许多问题需要解决，如如何获得距离信息，以及在运动条件不利的系统中距离信息的准确性等。

(3)3)核磁共振波谱在未来最有前途的应用领域如下：

继续帮助有机化学家从自然界中寻找具有生物活性的新型有机化合物，今后这方面的研究重点将是结构与活性的关系。即研究这些物质参与生命过程时与生物大分子(如受体)或其他小分子相互作用的结构和动力学特征。

更多用于溶液中多肽和蛋白质的高级结构分析，已成为蛋白质工程和分子生物学中研究蛋白质构效关系的重要工具。稳定同位素标记光学CIDNP方法正朝着与2D核磁共振和三维核磁共振技术相结合的方向发展。

核磁共振技术将广泛应用于核酸化学中，以确定DNA的螺旋结构类型及其序列特异性。研究课题将围绕核酸与配体的相互作用展开，其中核酸与蛋白质分子、核酸与小分子药物的相互作用是最重要的方面。

核磁共振技术在糖化学的应用中将显示出越来越大的潜力。确定寡糖的序列、连接方式和连接位置，确定糖的构型，寡糖在溶液中的立体化学，及其与蛋白质相互作用的结构和动力学特征，将是一个重要的研究领域。

核磁共振技术将更多地用于研究动态分子结构和快速平衡中的变化。为了深入了解分子结构，描述结构的动力学特征，了解化学反应的中间状态和它们相互匹配时能量的变化。

核磁共振技术将进一步深化生命科学和生物医学的研究领域，研究生物细胞和活组织各种生理过程的生化变化。

这些都是与溶液核磁共振研究相关的领域。近年来，固体核磁共振成像技术的研究取得了很大进展，并将继续在材料科学和生物医学研究中发挥重要作用。

回答者

什么是核磁共振成像？核磁共振？核磁共振？

核磁共振

核磁共振成像(NMRI)，也称为磁共振成像(MRI)，

核磁共振(MRI)的全称是核磁共振成像(NMR)，是磁矩非零的原子核在外加磁场的作用下，在自旋能级上发生塞曼分裂，共振吸收一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振谱是光谱学的一个分支，它的共振频率在无线电频段，对应的跃迁是核自旋在核塞曼能级的跃迁。

核磁共振(NMR)是一种物理现象，处于静态磁场中的原子核受到另一个交变磁场的作用。一般来说，核磁共振是指利用核磁共振的技术

不是所有的原子核都能产生这种现象。核磁共振能产生是因为核自旋。原子核的自旋产生磁矩，当原子核的磁矩处于静态外磁场中时，进动核和能级分裂发生。在交变磁场的作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低能级跃迁到较高能级。这个过程被称为核磁共振。

磁共振成像(MRI)也称为磁共振成像技术。这是继CT之后医学影像学的又一重大进步。自20世纪80年代应用以来，发展速度极快。其基本原理：将人体置于特殊磁场中，通过射频脉冲激发人体内的氢核，使氢核产生共振并吸收能量。氢核在停止射频脉冲后，以特定频率发射无线电信号，并释放吸收的能量，由外部接收器记录下来，经电子计算机处理后得到图像，称为核磁共振成像。

核磁共振是一种物理现象。作为一种分析方法，它被广泛应用于物理、化学和生物等领域。直到1973年才用于医学临床检测。为了避免与核医学中的放射成像混淆，它被称为磁共振成像(MRI)。

MRI是一种生物磁自旋成像技术，它利用核自旋运动的特性，在外磁场中被射频脉冲激发后产生信号，用探测器探测，输入计算机，经过处理和转换后在屏幕上显示图像。

MRI不仅比医学成像中的许多其他成像技术提供更多的信息，而且也不同于现有的成像技术。因此，它在疾病诊断方面具有巨大的潜在优势。可以直接做出横断面、矢状面、冠状面以及各种斜面的断层图像，在CT检测中不会产生伪影。无需注射造影剂；无电离辐射，对身体无不良影响。MRI对脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症、脑积水等常见脑部疾病的检测非常有效，对腰椎间盘突出、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

核磁共振也有缺点。它的空间分辨率不如CT。有心脏起搏器或部分有金属异物的患者，核磁共振检查不出来，价格也比较贵。

核磁共振技术的历史

20世纪30年代，物理学家伊西多尔拉比(isidor rabi)发现磁场中的原子核会沿着磁场方向以正或负的顺序平行排列，施加无线电波后原子核的自旋方向会反转。这是原子核与磁场和外加射频场相互作用的最早知识。由于这项研究，拉比获得了1944年的诺贝尔物理学奖。

1946年，两位美国科学家Bloch和purcell发现，如果将奇数个原子核(包括质子和中子)置于磁场中，然后施加特定频率的射频场，原子核会吸收射频场的能量。这是对核磁共振的最初理解。为此，他们两人获得了1952年的诺贝尔物理学奖。

人们发现核磁共振现象后，它开始实际应用。化学家利用分子结构对氢原子周围磁场的影响，发展出核磁共振谱，用于分析分子结构。随着时间的推移，核磁共振谱技术不断发展，从最初的一维氢谱到13C谱、二维核磁共振谱等高级谱，核磁共振技术分析分子结构的能力越来越强。90年代以后，人们甚至发展到通过核磁共振信息来确定蛋白质分子。

1946年，哈佛大学的purcell和斯坦福大学的Bloch宣布他们发现了核磁共振NMR。他们获得了1952年的诺贝尔奖。核磁共振(NMR)是指原子核的磁矩同时受到恒定磁场和高频磁场(在无线电波段)的作用。当满足一定条件时，就会发生共振吸收。核磁共振很快成为探索和研究物质微观结构和性质的高新技术。目前，核磁共振已广泛应用于物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。

原子核由质子和中子组成，两者都有固有磁矩。一般来说，它们的行为就像磁场中的微型磁针。在外磁场的作用下，核磁矩与磁场的相互作用导致能级分裂，能级差与外磁场的强度成正比。如果同时加上与能级区间相对应的交变电磁场，可以引起原子核的能级跃迁，产生核磁共振。可见其基本原理类似于原子的共振吸收现象。

早期的核磁共振主要用于研究核的结构和性质，如测量核磁矩、电四极距、核自旋等。后来广泛应用于分子组成和结构分析、生物组织和活组织分析、病理分析、医学诊断、产品无损监测等。对于一个孤立的氢核(即质子)，当磁场为1.4T时，共振频率为59.6MHz，对应的电磁波为波长为5米的无线电波。但在化合物分子中，这个共振频率也与氢核所处的化学环境有关。不同化学环境中的氢核共振频率不同，称为化学位移。这是核外电子云对磁场的屏蔽效应、感应效应、共城效应等原因造成的。同时，由于分子间原子的相互作用，也会发生自旋耦合分裂。化合物，尤其是有机化合物的分子结构，可以从化学位移和裂解数推断出来。这是核磁共振的光谱分析。20世纪70年代，脉冲傅里叶变换核磁共振仪的出现，使得C13谱的应用越来越多。核磁共振分析物质成分和结构具有准确度高、对样品限制少、不损伤样品等优点。

最早的核磁共振实验由劳特伯格于1973年发表，随即引起广泛关注。短短10年就进入了临床应用阶段。有一个稳定的磁场和一个交变的电磁场作用在样品上。去掉电磁场后，处于激发态的原子核可以跃迁到一个低能级，辐射出电磁波，同时在线圈中可以感应出一个电压信号，称为核磁共振信号。由于存在大量的水和碳氢化合物，人体组织中含有大量的氢核。一般氢原子核获得的信号比其他原子核大1000倍以上。正常组织的电压信号不同于患病组织的电压信号。结合CT技术，也就是计算机断层成像技术，可以得到人体组织的任意断层图像，尤其是对于软组织的诊断，显示了它的优势。而且对病变部位非常敏感，图像清晰。

在磁共振成像的研究中，一个前沿学科是功能磁共振成像，它研究人脑的功能和高级思维活动。人们已经对脑组织有了很多了解，但对大脑如何工作以及为什么它有如此高级的功能却知之甚少。贝尔实验室于1988年开始了这方面的研究，美国政府也将20世纪90年代定为“大脑的十年”。核磁共振技术可以直接观察活的生物体，被测对象是有意识的。它还具有无辐射损伤、成像速度快、时空分辨率高(分别可达100m和几十ms)、能探测多种核素、化学位移选择性等优点。美国威斯康辛医院已经拍摄了数千张人类b

如果将核磁共振的频率变量增加到两个或两个以上，就可以实现二维或多维核磁共振，从而获得比一维核磁共振更多的信息。目前，核磁共振成像的应用仅限于氢核。然而，根据实际应用的需要，需要其他原子核如C13、N14、P31、S33、Na23和I127来执行NMR成像。C13已进入实用阶段，但仍需进一步拓展和深化。核磁共振与穆斯堡尔效应(射线无反冲共振吸收效应)、电子自旋共振等其他物理效应相结合，可以获得更有价值的信息，无论在理论上还是在实际应用中都具有重要意义。核磁共振具有广阔的应用前景。随着脉冲傅里叶技术的突破，C13谱已进入应用阶段。有理由相信其他原子核的光谱应该很快进入应用阶段。

另一方面，医学科学家发现水分子中的氢原子可以产生核磁共振(NMR)现象，利用核磁共振可以获得水分子在人体内分布的信息，从而精确绘制人体内部结构图。在这个理论的基础上，1969年，纽约州立大学南方医学中心的医学博士达马迪安通过测量核磁共振的弛豫时间，成功地将小鼠的癌细胞与正常组织细胞区分开来。受达马迪新技术的启发，纽约州立大学石溪分校的物理学家保罗劳特鲍尔(Paul Lautball)于1973年开发了一种基于核磁共振现象的成像技术(MRI)，并用他的设备成功绘制出了一只活蛤蜊的内部结构图像。在罗伯特之后，磁共振成像技术日益成熟和广泛应用，已经成为一种常规的医学检测手段，广泛应用于帕金森病、多发性硬化等脑和脊髓疾病以及癌症的治疗和诊断。2003年，保罗劳特佩尔(Paul Lauterpel)和英国诺丁汉大学教授彼得曼斯菲尔德(Peter Mansfield)因在核磁共振成像技术方面的贡献获得诺贝尔生理学或医学奖。其基本原理：将人体置于特殊磁场中，通过射频脉冲激发人体内的氢核，使氢核产生共振并吸收能量。氢核在停止射频脉冲后，以特定频率发射无线电信号，并释放吸收的能量，由外部接收器记录下来，经电子计算机处理后得到图像，称为核磁共振成像。

核磁共振原理

核磁共振现象来源于原子核在外磁场作用下自旋角动量的进动。

根据量子力学原理，原子核和电子一样，也有自旋角动量，具体数值由原子核的自旋量子数决定。实验结果表明，不同类型的原子核具有不同的自旋量子数：

质量和质子数都是偶数的原子核，自旋量子数为0。

自旋量子数为半整数的奇数核。

具有偶数质量和奇数质子的原子核具有整数个自旋量子。

到目前为止，自旋量子数等于1/2的原子核的核磁共振信号只能被人使用。常用的原子核有1H、11B、13C、17O、19F和31P。

因为原子核带有电荷，当原子核自旋时，自旋会产生磁矩。这个磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，其大小与原子核的自旋角动量成正比。把原子核放在外磁场中，如果原子核的磁矩与外磁场的方向不同，原子核的磁矩就会绕外磁场的方向旋转。这种现象类似于陀螺在旋转时转轴的摆动，称为进动。进动有能量，有一定的频率。

原子核进动的频率是由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定的。也就是说，对于特定的原子，在一定的外加磁场强度下，核自旋进动的频率是固定的。

核进动的能量与磁场、核磁矩、磁矩与磁场的夹角有关。根据量子力学原理，核磁矩与外加磁场的夹角不是连续分布的，而是由核磁量子数决定的。核磁矩的方向只能在这些磁量子数中跳跃，而不能平滑变化，从而形成一系列能级。当原子核在外磁场中接受其他来源的能量输入时，会发生能级跃迁，即原子核的磁矩与外磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获得核磁共振信号的基础。

为了使原子自旋的进动发生能级跃迁，需要提供原子核跃迁所需的能量，通常由外加射频场提供。根据物理学原理，当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同时，射频场的能量可以被原子核有效吸收，为能级跃迁提供动力。因此，特定的原子核，在给定的外磁场中，只吸收特定频率射频场提供的能量，从而形成核磁共振信号。

核磁共振的应用

核磁共振技术

核磁共振光谱学

核磁共振波谱(NMR)是一种将NMR现象应用于分子结构测定的技术。核磁共振波谱在确定有机分子结构中起着非常重要的作用，与紫外光谱、红外光谱、质谱一起被有机化学家称为“四大著名光谱”。目前，对核磁共振的研究主要集中在1H和13C原子核的光谱上。

对于孤立核，同种核只对相同强度的外磁场中某一频率的射频场敏感。但由于分子中电子云分布等因素的影响，分子结构中的原子核实际感受到的外磁场强度往往会有一定程度的变化，分子结构中不同位置的原子核感受到的外磁场强度也是不同的。电子云对分子内外部磁场强度的影响，会导致分子内不同位置的原子核对不同频率的射频场的敏感度不同，从而导致核磁共振信号的差异。这种差异是核磁共振分析分子结构的基础。原子核附近化学键和电子云的分布称为原子核的化学环境，化学环境引起的核磁共振信号频率位置的变化称为原子核的化学位移。

耦合常数是核磁共振谱提供的除化学位移以外的另一个重要信息。所谓耦合，是指相邻原子核的自旋角动量的相互作用。原子核自旋角动量的这种相互作用会改变外磁场中原子核自旋进动的能级分布，导致能级分裂，进而改变核磁共振谱中信号峰的形状。通过分析这些峰形，可以推断出分子结构中原子之间的连接关系。

最后，信号强度是核磁共振波谱的第三个重要信息。相同化学环境中的原子核在核磁共振谱中将显示相同的信号峰。通过分析信号峰值强度，可以知道这些核的数量，从而为分子结构分析提供重要信息。信号峰强度由信号峰曲线下的面积积分来表征，这对于1H-NMR谱图尤其重要，而对于13C-NMR谱图，峰强度不是很重要，因为峰强度和核数之间的对应关系不显著。

早期的核磁共振谱主要集中在氢谱上，这是由于自然界中能产生核磁共振信号的1H原子丰度极高，1h原子产生的核磁共振信号非常强，容易被探测到。随着傅里叶变换技术的发展，核磁共振仪可以在短时间内同时发射不同频率的射频场，从而可以重复扫描样品，实现对弱核核磁共振成像

近年来，人们发展了二维核磁共振波谱技术，使人们能够获得更多关于分子结构的信息。目前，二维核磁共振波谱已经能够分析小分子量蛋白质分子的空间结构。

磁共振成像技术

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核磁共振成像技术是核磁共振在医学领域的应用。人体富含水分，不同组织含水量不同。如果能检测出这种水的分布信息，就能画出比较完整的人体内部结构图。核磁共振成像技术是通过识别水分子中氢原子信号的分布来预测人体内水分子的分布，进而检测人体内部结构的技术。

与用于识别分子结构的核磁共振谱(NMR)不同，NMR适应的是外部磁场的强度，而不是射频场的频率。核磁共振成像仪会提供两个垂直于主磁场的梯度磁场，这样人体内的磁场分布会随着空间位置的变化而变化，每个位置都会有一个强度和方向不同的磁场，这样人体不同部位的氢原子就会对不同的射频信号产生反应。通过记录这种反应并进行计算和处理，我们可以获得水分子在空间上的分布信息，从而获得人体内部结构的图像。

核磁共振成像还可以与X射线断层成像(CT)结合，为临床诊断、生理和医学研究提供重要数据。

核磁共振成像(MRI)是一种无创检测技术。与X线透视和放射照相相比，MRI对人体无辐射影响。相比超声检测技术，MRI更清晰，能显示更多细节。此外，与其他成像技术相比，MRI不仅可以显示有形的实体病变，还可以准确判断大脑、心脏和肝脏等功能反应。磁共振在帕金森病、老年痴呆症、癌症等疾病的诊断中起着非常重要的作用。

MRS技术

核磁共振探测

核磁共振探测是核磁共振技术在地质勘探领域的延伸。通过探测某一地层中的水分布信息，可以确定某一地层中是否有地下水，地下水位的高度，含水层的含水量和孔隙度等地层结构信息。

目前，核磁共振探测技术已成为传统钻探探测技术的补充手段，并已应用于滑坡等地质灾害的防治。然而，与传统的钻井探测相比，核磁共振探测设备的购置、运行和维护成本非常高，严重限制了MRS技术在地质科学中的应用。

核磁共振的特征

共振频率取决于核外的电子结构和核邻体的构型；共振峰的强度取决于这种构型在合金中所占的比例；谱线的分辨率极高。

磁共振成像的优势

与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X射线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机断层扫描(CT)相比，磁共振成像最大的优势在于它是为数不多的对人体无伤害的安全、快速、准确的临床诊断手段。今天，全世界每年至少有6000万病例接受核磁共振检查。具体来说，有以下几点：

对人体无游离辐射伤害；

各种参数均可用于成像，多种成像参数可提供丰富的诊断信息，使医学诊断和研究人体内的代谢和功能变得方便有效。比如肝炎、肝硬化的T1值变大，肝癌的T1值变大，T1加权图像可以用来区分肝脏肿瘤的良恶性。

通过调节磁场可以自由选择所需的轮廓。可以获得其他成像技术无法接近或难以接近的部分的图像。对于椎间盘和脊髓，矢状、冠状和横截面成像可以

出色的软组织分辨率。膀胱、直肠、子宫、阴道、骨骼、关节、肌肉等部位的检查优于CT；

原则上，所有自旋非零的核元素都可以用于成像，如氢(1H)、碳(13C)、氮(14N和15N)、磷(31P)等。

临床意义：适应症：

神经系统的病理变化，包括肿瘤、梗塞、出血、变性、先天畸形、感染等。几乎成了诊断的手段。特别是脊髓、脊柱的病变，如脊柱肿瘤、萎缩、退变、创伤性椎间盘疾病等，成为首选的检查方法。

心脏大血管的病理变化；肺内纵隔病变。

盆腔器官检查；胆道系统和泌尿系统明显优于CT。

对于关节软组织病变；它对骨髓和骨的无菌性坏死非常敏感，病变的发现早于X线和CT。

[编辑本段]核磁共振和CT的区别

计算机断层扫描(CT)可以在一个横断面解剖平面上准确地检测出不同组织间密度的微小差异，是观察骨、关节和软组织病变的理想检查方法。在关节炎的诊断中，主要用于检查脊柱，尤其是骶髂关节。CT优于传统的X线检查，因为它具有高分辨率，还可以进行轴向成像。由于CT的高密度分辨率，软组织、骨骼和关节都可以看得很清楚。另外，CT可以做轴位扫描，一些传统X线影像难以分辨的关节可以在sting影像中“原形毕露”。例如，由于骶髂关节的关节面天生是倾斜弯曲的，且有其他组织的重叠，虽然大多数情况下骶髂关节的X线片可能符合要求，但有时X线检查很难发现骶髂关节关节炎，然后可以对有问题的患者进行CT检查。

磁共振成像(MRI)是基于辐射波和氢原子核在强磁场中的相互作用。磁共振一问世，就迅速成为包括肌肉骨骼系统在内的多种疾病诊断的有用影像工具。肌肉骨骼系统最适合磁共振成像，因为它的组织密度对比度范围宽。在骨、关节和软组织疾病的诊断中，磁共振成像(MRI)具有数倍于CT的成像参数和较高的软组织分辨率，使其对软组织的对比度明显高于CT。磁共振成像具有多方位平面成像的功能，高分辨率有毒线圈的应用可明显提高各关节的成像质量，使神经、肌腱、韧带、血管、软骨等其他影像检查无法分辨的细微结果得以显示。骨关节系统磁共振成像的缺点是对骨和软组织疾病的定性诊断没有特异性，成像速度慢。患者的自主或不自主活动会引起运动伪影，影响诊断。

x光片、CT、磁共振可以称为三驾马车。三者的有机结合使得现在的影像学检查不仅扩大了检查范围，而且提高了诊断水平。

核磁共振是什么？核磁共振扫描(NMR)，现在俗称MRI(磁共振影像)，是为了避免人们因对“核”的恐惧而产生的误解，而使用磁性物质进行成像的一种医学影像检查设备。最常用的物质是氢质子，其他一些可用的物质包括碳、氧、磷等元素的同位素。它们的共同特点是质子数为奇数(这种MRI具有多参数、多角度成像、无创等优点，可用于全身各系统，包括MR血管造影、MR胰胆管造影、MR尿路造影、MR内耳血管造影等。它还可以检查心脏和大脑的功能。虽然核磁共振有这么多优点，但也不是万能的。它对金属物质、钙化、密质骨等显示不佳。而且它的空间分辨率和时间分辨率都不如现在的螺旋CT，价格昂贵，检查时间长。

什么是核磁共振核磁共振

核磁共振成像(NMRI)，也称为核磁共振

核磁共振(MRI)的全称是核磁共振成像(NMR)，是磁矩非零的原子核在外加磁场的作用下，在自旋能级上发生塞曼分裂，共振吸收一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振谱是光谱学的一个分支，它的共振频率在无线电频段，对应的跃迁是核自旋在核塞曼能级的跃迁。

核磁共振(NMR)是一种物理现象，处于静态磁场中的原子核受到另一个交变磁场的作用。总的来说，核磁共振是指利用核磁共振现象获取人体分子结构和内部结构信息的技术。

不是所有的原子核都能产生这种现象。核磁共振能产生是因为核自旋。原子核的自旋产生磁矩，当原子核的磁矩处于静态外磁场中时，进动核和能级分裂发生。在交变磁场的作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低能级跃迁到较高能级。这个过程被称为核磁共振。

磁共振成像(MRI)也称为磁共振成像技术。这是继CT之后医学影像学的又一重大进步。自20世纪80年代应用以来，发展速度极快。其基本原理：将人体置于特殊磁场中，通过射频脉冲激发人体内的氢核，使氢核产生共振并吸收能量。氢核在停止射频脉冲后，以特定频率发射无线电信号，并释放吸收的能量，由外部接收器记录下来，经电子计算机处理后得到图像，称为核磁共振成像。

核磁共振是一种物理现象。作为一种分析方法，它被广泛应用于物理、化学和生物等领域。直到1973年才用于医学临床检测。为了避免与核医学中的放射成像混淆，它被称为磁共振成像(MRI)。

MRI是一种生物磁自旋成像技术，它利用核自旋运动的特性，在外磁场中被射频脉冲激发后产生信号，用探测器探测，输入计算机，经过处理和转换后在屏幕上显示图像。

MRI不仅比医学成像中的许多其他成像技术提供更多的信息，而且也不同于现有的成像技术。因此，它在疾病诊断方面具有巨大的潜在优势。可以直接做出横断面、矢状面、冠状面以及各种斜面的断层图像，在CT检测中不会产生伪影。无需注射造影剂；无电离辐射，对身体无不良影响。MRI对脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症、脑积水等常见脑部疾病的检测非常有效，对腰椎间盘突出、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

核磁共振也有缺点。它的空间分辨率不如CT。有心脏起搏器或部分有金属异物的患者，核磁共振检查不出来，价格也比较贵。

核磁共振现象来源于原子核在外磁场作用下自旋角动量的进动。

根据量子力学原理，原子核和电子一样，也有自旋角动量，具体数值由原子核的自旋量子数决定。实验结果表明，不同类型的原子核具有不同的自旋量子数：

质量和质子数为偶数，自旋量子数为零，质量为奇数，自旋量子数为半整数，质量为偶数，质子数为奇数，自旋量子数为整数的原子核。到目前为止，核磁共振信号只有在自旋量子数等于1/2的情况下才能被人使用。人们常用的原子核有：1H、11B、13C、17o、17O。因为原子核带有电荷，当原子核自旋时，自旋会产生磁矩。这种磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，其大小成正比

原子核进动的频率是由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定的。也就是说，对于特定的原子，在一定的外加磁场强度下，核自旋进动的频率是固定的。

核进动的能量与磁场、核磁矩、磁矩与磁场的夹角有关。根据量子力学原理，核磁矩与外加磁场的夹角不是连续分布的，而是由核磁量子数决定的。核磁矩的方向只能在这些磁量子数中跳跃，而不能平滑变化，从而形成一系列能级。当原子核在外磁场中接受其他来源的能量输入时，会发生能级跃迁，即原子核的磁矩与外磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获得核磁共振信号的基础。

为了使原子自旋的进动发生能级跃迁，需要提供原子核跃迁所需的能量，通常由外加射频场提供。根据物理学原理，当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同时，射频场的能量可以被原子核有效吸收，为能级跃迁提供动力。因此，特定的原子核，在给定的外磁场中，只吸收特定频率射频场提供的能量，从而形成核磁共振信号。

适应症：

神经系统的病理变化，包括肿瘤、梗塞、出血、变性、先天畸形、感染等。几乎成了诊断的手段。特别是脊髓、脊柱的病变，如脊柱肿瘤、萎缩、退变、创伤性椎间盘疾病等，成为首选的检查方法。

心脏大血管的病理变化；肺内纵隔病变。

盆腔器官检查；胆道系统和泌尿系统明显优于CT。

对于关节软组织病变；它对骨髓和骨的无菌性坏死非常敏感，病变的发现早于X线和CT。

什么是核磁共振量子计算量子计算量子计算最早是由IBM的科学家R. Landauer和C. Bennett在20世纪70年代提出的。他们主要讨论了计算过程中自由能、信息量和可逆性之间的关系。20世纪80年代初，阿冈国家实验室的P. Benioff首先提出可以用二能级量子系统来模拟数字计算；后来，费曼对这个问题产生了兴趣，开始研究。1981年，他在麻省理工学院举行的首届计算物理学会议上发表了演讲，概述了用量子现象实现计算的愿景。1985年，牛津大学的D. Deutsch提出了量子图灵机的概念，量子计算开始有了数学的基本形式。而上述量子计算研究大多局限于讨论计算的物理本质，还停留在相当抽象的层面，还没有步入开发算法的阶段。

1994年，贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出[3]，与传统的电子计算器相比，量子计算可以在更短的时间内将一个大整数分解成品质因子的乘积。这个结论开启了量子计算的新阶段：不同于传统算法的量子算法确实有其实用性，绝不是科学家口袋里的小把戏。此后，新的量子算法相继被提出，物理学家面临的下一个重要问题是如何构建一个真正的量子计算器来实现这些量子算法。许多量子系统被命名为量子计算器的基础设施，如光子极化、腔量子电动力学(CQED)、离子阱、核磁共振(NMR)等。根据目前的技术，离子阱和核磁共振是最可行的。事实上，核磁共振(NMR)在这场竞赛中早已捷足先登：2002年春，以I. Chuang为首的IBM研究团队成功地用NMR完成了一个合成分子(含7个量子位)中N=15的因式分解。

好了，《核磁共振》到此结束，希望对你有所帮助。

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