談「核」論「磁」,核磁共振成像的真面目

2021-02-12 中科院心理所雙生子研究平臺

核磁共振成像儀是醫院必備的一種檢查設備,也常被用於心理學研究。一提到「核」,很多人首先會想到原子核以及各種所謂的「射線」,甚至還會關聯到切諾爾貝利核電站事故,從而對之產生莫名的恐懼和牴觸心理。所以即便是在核磁共振成像技術越來越來越普及的今天,也常常聽到有人問,「做核磁共振成像輻射大麼?」 「做核磁共振成像對身體有損害麼?」「做核磁共振成像疼麼?」

為幫助大家解除這些顧慮,我們首先澄清2個基本事實。

第一:在地球上,處處都有輻射存在,天然來源的如宇宙射線、紫外線、裝修用的石材(所謂的地殼物質)釋放出的射線;人造來源的如收音機電波、手機電腦的輻射波等等。但是我們在日常情境下接觸到的輻射基本都在正常範圍內,不會對我們的身體造成危害。

第二,依據照射後的效應的不同,輻射可以分為電離輻射和非電離輻射兩種,而按照世界衛生組織的標準,只有「電離輻射」才是致癌因素

核磁共振成像和「核」及「輻射」又有什麼關係呢?

答案是,核磁共振成像其實有「核裂變」,沒有「電離輻射」

核磁共振成像的「核」其實指的是氫原子核,與核裂變、核聚變沒有一丁點關係。人體的70%是由水組成的,而水是由氫原子以及氧原子構成的。氫原子核帶正電,具有自旋,會形成電流,從而產生磁場,因此每一個原子核都像一個小磁鐵。

把物體放置在磁場中,原子核與外磁場發生相互作用,處於不同自旋狀態的原子具有不同的能量;用適當頻率的電磁波(這種波,本質上也是輻射,但並非電離輻射)去激發它,當這種波的能量等於不同狀態的原子核的能量差時,原子核與外加的電磁波發生共振,從低能狀態「跳躍」到高能狀態;去掉外加的電磁波後,處於高能狀態的原子核又會回到它的原始狀態,剛才獲得的能量,又以電磁波的形式發射出去。通過對發射返回的電磁波的檢測,就可以得到磁共振圖像啦。

                  

因為「核」字容易引發使用核素材料的錯誤聯想,為了打消大眾的顧慮,早在1984年,為了突出這一檢查技術不產生電離輻射的優點,同時與使用放射性元素的核醫學相區別,放射學家和設備製造商便把核磁共振成像術簡稱為磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)」。

磁共振成像採用靜態磁場和射頻場對人體組織進行成像,全過程沒有放射性元素的參與因此確實是沒有電離輻射危險的。


那,做磁共振成像會「疼」麼?

磁共振成像中高頻梯度磁場振幅轉換速度非常快,這可能在神經中產生感應電流,從而在身體外圍產生周圍神經刺激症狀(peripheral nerve stimulation, PNS),有些人因此會在皮膚的某些部位出現輕微的「刺痛」,程度大概相當於被小螞蟻夾一下。而在掃描過程中,保持雙手雙腳平放的姿勢,能大大減少周圍神經刺激症狀的出現。順便說,這種刺痛,可能是磁共振掃描中唯一的「傷害」了。

所以,就本質來講,磁共振成像儀其實是一臺超大型照相機。不過,它使用的工具不是可見光,而是磁場和電磁波。既然是拍照,那麼在拍攝的過程中,我們就需要儘量保持被拍攝的部位不動,不然會導致成像模糊,就可能需要重新做一遍了。

最後,送上一組用磁共振成像儀拍攝的「照片」,以不一樣的視角審視我們身邊的普通事物,大家一起來猜猜看這些都是什麼吧~

磁共振成像中心實物拍攝

答案如下,您猜對了麼?

    圖片來自網絡

                   

 文章來源:中科院心理所雙生子研究平臺

           

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