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【MR技术】磁共振实习导引——写给即将实习或正在实习的你

前言

现在开设医学影像技术的医学院校越来越多,那么每年将都将会有好多的影像技术的学生从学校毕业。在毕业前,都会先去某医院进行为期一年或半年的实习。实习,是一个将院校学习的理论知识与临床医技工作中实践相结合的过程,充满感性与理性。但好多同学将实习期间作为一个最放松的时间,要么玩不去实习、要么准备考研(或转本)、要么就是干嘛干嘛,反正实习不认真,不用心,等实习结束了才幡然醒悟,好像什么都没有留下~有的甚至结束了还没悔悟,或许觉得等工作了再去学,或者觉得我以后不干磁共振,不用学。就算你以后想干X线,那你会好好学X线吗?态度都是一样的,态度决定一切。

实习这个阶段,一靠自觉,二靠带教老师指导与督促。医学影像技术内容众多,包含了X线、CT、磁共振等,而且实习时间安排的也比较紧,因此,在轮转每一个科室时,可能刚刚有点感觉或者还没有什么感觉~就要去下一个科了。那么如何将在磁共振实习的这段时间(三个月或一个月)将时间利用好,认真实践实习大纲的要求?我上班时间内也有接触过实习同学,有的还好,来了,学习病人准备、摆位,还有的直接拿考研或转本的书在旁边看,我都不好意思让他们去摆位~我经常问他们问题,鲜有人能答上来的。一问,就说考试时背过,考完就忘了。其实根本就没有理解其意义,只是纯粹地靠记忆。也许实习不比进修,进修是有目的的学习,而实习有一种漫无目的的意味。那么今天就是写一些想对实习同学说的话。

在一个科实习,最好有一个好的制度,我推崇“导师制”,固定老师带教,这样有利用学生的全面系统地学习,老师也能了解其掌握的程度。好了,话不多说,进入正题。

在讲磁共振之前,有必要先全面了解下医学影像检查大家庭,及医学影像学的发展历史:1895年伦琴发现了X线……然后有了各种各样的……上述列的影像检查的图像可分三种,一为重叠影像,二为断层影像,三为融合影像。按成像过程有无电离辐射分为有电离辐射和无电离辐射。要了解每一种影像检查的成像原理,检查技术,临床应用,适应症与禁忌症,优点与缺点,图像特点等。学习时不要孤立地看某一个,而是要相互比较着学习,看看哪里有相通的地方,哪里有不同的地方。诊断的有比较影像学,我们有比较检查原理、技术学(我瞎编的),但学习就得要这样。除了上述的,还有红外成像。By the way, 看到没有,我所列的都是英文,没有中文,什么意思呢?这些都是西医的,技术一开始都是人家的!所以学习时,要注意加强英文的学习,要习惯看英文机器界面,习惯看英文相关资料,这得苦下功夫!什么是CT,C是什么?T是什么?有几人能说得上来?什么是MRI?M是什么?R是什么?I是什么?或许有人都说出其代表的单词,并能说出其中文意思,那么你知道它背后的意思吗?比如,R是Resonance共振的意思,那么共振在磁共振成像这个背景下到底是什么意思,怎么解释?这就需要理解其成像的物理原理。所以,多问自己几个为什么,就会不断促进你去学习。

谈到磁共振,就不得不说说它的历史,就好比你新谈一个对象,你总想要去了解他/她的过去。那么学习磁共振又何尝不是如此呢(坏笑)上图磁共振发展年史就是摘自我正在翻译的那本书。磁共振现象于1946年才首次被发现,后来三十年一直被用来作为探测物质的工具。直到1973年,保罗·劳特堡才突发奇想,想要将NMR波谱信息转换成图像,才促使了MRI的诞生!(这像不像A型超声发展成B型超声?其实,很多东西是相通的)多么年轻的一个学科啊!而且,磁共振集结了全人类智慧的结晶,涉及各个学科,数学、物理、化学、工程、医学、数据处理等等等等,就与它相关的诺贝尔奖都有好几个!最近很热的压缩感知(CS)就是一群数学家搞出来的,而且已经开始商用了。你是不是也想试试了呢?或许就能搞出个Nobel!

NMR和MR有什么区别?还有MRI呢?请戳下面链接:【MR科普】 MR 和 NMR 有什么不同?

核磁共振的核是什么意思?有哪些可产生共振的磁性原子核?它们每一个的应用领域是什么?比如,氢核,硅,磷。在一开始,核磁共振都被用于化学物质的探测等,现在也用。但现在最普遍的是在医学上的应用,即基于人体内的氢原子核的磁共振成像仪。

好了,我们暂不管核磁共振在工业、矿业、化学、药学、农业等领域的应用,我们就看我们医学影像领域的应用。

看它原来的波谱信息的有氢谱、磷谱。并不是磁共振成像好,核磁共振波谱就不好了,波谱还是很有用的!并没有被淘汰好吧,人家是定量的,很厉害的。氢谱主要用于颅脑、前列腺、乳腺、肝脏等。磷谱主要用于心肌方面的研究。

现在用的最广的成像的磁共振基本都是基于氢原子核进行成像的,可用于人体各个部位!什么?不对!?我怎么听有人说,磁共振不能做肺?这种说法对也不对!首先,如果是基于氢原子核进行肺部成像的确不好,因此肺里都是气体,氢原子核很少。但还是可以做的,比如可以调整参数看到一些肺纹理,如果肺部、纵隔有占位性病变,磁共振看还是很好的,可以定性地给出某些结论。但说如果用磁共振来进行肺部体检,那么肯定不如CT好。还有,其实磁共振也能做肺!!只是它不是基于氢原子核来做了,而是借助于外源性的超极化氙气或氦气。即,吸一口氙(仙)气,点亮你的肺!而且在某些疾病诊断方面比CT看的还好,比如COPD。但这个机器普及的医院不多,只有个别医院购买。

说了那么多,是不是应该说说磁共振成像仪本身了呢?就像有些小伙伴买了个新iPhone,非要拆开看看,苹果手机里面到底有什么!是时候来看看磁共振成像仪它包含哪些东西了。其实,在刚入科实习时,带教老师就应该带着你走一圈,逛逛,看看,说说。

磁共振成像仪主要包含三个部分,磁体间、设备间和操作间。磁体间有啥?如上图。首先映入眼帘的总是一个桶状机器,它是封装好的一整套磁体和成像所需的各种部件。如果把外面衣服脱了,一层一层扒了就能看到里面其实很丑,有超导线圈、杜瓦容器、梯度线圈、体线圈、匀场线圈、冷头压缩机等等杂七杂八的东西绕在一起。还有检查床、各式各样的采集线圈。墙上有观察窗、人工失超开关、机房的门,还有灯光音响,好像没有音响,不是KTV……,如果要与病人通讯的话,机器都有自己的通讯系统。

我们主要在磁体间对病人进行摆位,做什么部位,用什么线圈,有专用的用专用的,没用专用的线圈用通用的线圈。然后摆好位将检查部位进床到磁体中心。为什么不同部位不同线圈?为什么要送到中心?自己思考。

设备间主要放置一些幕后功臣,各种相关设备,支持磁共振进行成像,要对各个大的部件进行了解,比如梯度柜、冷却系统等。因为有时我们需要对机器进行关机、重启操作,要熟识其流程。

操作间就不用多说了,就是平时干活的地方。有主机、电脑、通讯系统、网络传输系统、高压注射器等,用来对病人进行检查,图像的打印、传输等。在检查时,要注意通过观察窗口观察病人的情况,不能定好位就去干其他事了。

好,上面了解些能看得见的,下面我们来聊聊我们看不见的东西——磁共振成像的原理,即磁共振是怎么进行成像的。

在这里只示意性地讲一下。我们可以先回顾下照相机的成像原理、X线、CT、超声、ECT等等的成像原理。在这里我们以熟知的照相机拍照原理来进行类比。

要对树进行拍照的话,首先得要有一个大环境——树在地球上,即要有一个重力场!没有这个大环境,树都不知道跑去哪了……好了,那么还得有太阳光照射到树上,然后阳光经过树的反射,其反射光被照相机镜头接收,进而进行成像(要么胶片成像,要么CCD等数字成像)。那么磁共振成像是怎样的呢?我们也有一个大前提,就是要有一个强大的磁场!没有磁场,就没有成像。然后发射线圈就好比太阳,发射电磁波穿过人体,太阳光照到树上发生的是反射,而磁共振发射线圈发射的电磁波穿过人体发生的是共振;然后共振完往外辐射电磁波,就好比树木反射的太阳光。最后往外辐射的电磁波被接收线圈接收,就好比照相机的镜头,然后经过数据采集系统DAS和计算机处理得到所扫描的图像。X线、CT、超声等的成像原理都可以与照相机进行类比。

事实上,磁共振成像的原理十分复杂,上面只是简单地描述下其过程,那么难的就是其中每一个过程到底发生了什么,要想搞清是很艰难的,这得要下苦功夫。主要涉及三个方面原理,一是物理原理、二是空间定位原理、三是图像重建原理。欢迎前往该公众号MR原理栏目阅读相关内容。啃磁共振原理,就好比吃压缩饼干,太难下咽了。。。但若你吃下去了,那么很抗饿!以后看到磁共振就再也不害怕了。

上面多次提到主磁体、强磁场,那么它到底是怎么产生的呢?到底有多强?

现在医院临床应用的磁共振成像仪的场强一般都是1.5T和3.0T,部分规模小的医院可能还有0.5T、1.0T磁共振成像仪等。一些科研机构、科研医院还有更高场强的MR,如4.7T、7T等。

那么这个T到底是什么概念?!这么说吧,地球本身也有磁场即地磁场,约0.6G,它能让指南针转向。10000G=1T,即1.5T的磁共振的磁场是地球磁场的两万五千倍!那么3.0T的磁场就是地磁场的五万倍!这么高的磁场是怎么得来呢?这里只讲讲现在应用广泛的超导磁体,它都是圆柱形磁体;低场的磁体可以是开放型的,但它大多都是永磁体和常导磁体(这部分内容自己去了解)。

超导磁体的原理是基于通电线圈产生磁场,将磁体线圈通以强大的电流,那么它将产生强大的磁场,那么有个问题,就是线圈它有电阻,有电阻那么在会发热,产生大量的热,这是线圈和机器所承受不住的。那么科学家就发现,若将线圈置于零下200多摄氏度的时候,线圈的电阻消失了,这就是超导Superconduct,也称低温超导,若将温度单位换为开尔文,那么就是几K,那是接近绝对零度的呀!那么也就没有热量产生了,只留下强大的磁场了。那么问题来了,你这么低的温度是怎么来的呢?这么低的温度是液氦提供的!液氦就是空气中稀有气体氦气的液态形式,其沸点特别低。工业用的液氦都是从矿物质中提取的,所以它很稀缺,用一点少一点,价格也十分昂贵!温度这么低的液氦是贮存在上面提到的杜瓦容器内的,然后将磁体线圈浸泡在里面,再进行密封,同时还通过冷却系统不断降温,从而给磁体线圈提供超低温的环境,从而达到超导状态。

那么失超是什么?失超就是失超超导能力,怎么会失去超导条件呢?肯定是没有超低温环境了啊,即液氦消耗的太多了,快挥发完了,不足以满足低温需求了!一个是正常的消耗,还有就是异常的导致液氦快速挥发,比如机器故障、地震、人工失超等。失超是磁共振最大的事故!失超了怎么办?如果还在做着病人,当然是紧急救援、向工程师汇报!!向病人喊话保持冷静,配合救援。现在一般都有失超管,但也为了防止氦气溢入磁体间对病人造成伤害,所以救援要尽快。一是防止窒息,二是防止冻伤。刚才说了失超管,它是个管道,当失超时,挥发的氦气就是通过失超管排到机房外面的大气中。因为挥发的氦气温度仍然是极低的,所以要合理放置失超管的出口,防止冻伤其他人。同时还能看到大量雾气生成。最近网上流行很火的,液氮冰淇淋,这东西真的不能随便吃,真的能把人冻伤,何必为了一时的炫酷而伤害了自己!

提到了失超,那么就来再整体看下磁共振检查中的各种安全事项。我分为五个部分,一为一般人身安全,二为主磁场安全,三为射频磁场安全,四为梯度磁场安全,五为造影剂使用安全。

不管什么时候,如果发现病人(或其他人)晕厥,那么都要上前去救助、帮助,必要进行急诊抢救。还有就是病人摔倒问题,我们在准备病人、摆位时,一定要帮助上下床,必要时准备家属让其进来帮忙。

由于主磁场具有吸收各类铁磁性物质的属性,那么一定不能让推床、轮椅、铁制氧气罐等金属物品进行磁体间!虽然已经强调了一遍又一遍,但这类现象事故还是屡见不鲜。如上图左,为之前印度某家医院发生的事故,造了成人身的伤害;上图右,为上海某家医院,患者家属不听劝告,将轮椅推进磁体间而被吸附在磁体上,幸好没有人员伤亡。所以,再说第一万遍,严令禁止推床、轮椅、氧气瓶等金属物品带进检查间,真的会死人的!被吸引的过程中其速度之快,力量之大是你无法想像的!所以,要对患者及其家属进行强调强调再强调,说明其危害性。而且,磁场一旦生成,那么就一直存在着,不存在什么说,检查结束了,磁场就消失了;也不存在什么说现在不是关机吗?怎么还会有磁场?!你可以怼回去——你家吸铁石吸一下就不吸了啊?!如果检查室门口有安全保护措施的,一定要好好利用,谨防事故的发生。那么,若真的不幸发生了怎么办?比如上图所示的。一、如果没有人员被伤害,那么就让它吸着吧,立即撤离所有人,汇报工程师来处理。这时,如果情况不是很严重的话就可以不用人工失超,而是进行去磁处理。让磁场消失有两种办法,一是没有液氦——人工失超(没有了超低温环境,就不会超导也就不会有强磁场了,浪费了液氦,同时这可能对磁体线圈产生一定的损害,那么就会造成相当大的经济损失),二是磁体线圈没有电流——去磁(即是将磁体线圈的电流撤去,那么也就没有磁场了,但这样可以保证液氦不被影响,从而将损失降到最小)。二、如果有人员被“钉”在了磁体上,且对他的生命有严重影响了,那么就必须果断地进行人工失超,挽救生命放在第一位。所以要了解失超开关的位置,一般位于磁体间的墙壁上。如上图分别是Philips磁共振系统和Siemens磁共振系统的失超开关。

还有一点也是重中之重!植入心脏起搏器的患者、植入神经刺激器的患者、植入除颤仪、眼球金属异物、人工关节置换、心脏机械瓣膜等植入的患者严禁进入磁体间,严禁超过5高斯线,也就不能执行磁共振相关检查了。一是强磁场会对植入式材料有吸引作用产生扭矩发生移位可能,二是强磁场对植入式电子器材有电磁干扰作用,影响其正常工作。但现在好多植入的材料是无磁的,或是弱磁的,即磁共振兼容的(磁共振安全或条件磁共振安全),那么就需要严格把关植入式材料的性质,及是否磁共振兼容!

Last but not least,松散金属!进入检查室前一定要将患者、进入陪同的家属的身上的松散金属都去掉。如手机、钥匙、硬币、钱包、腰带、手机、打火机、发夹、假牙等金属能拿的都得要拿掉。不然进入磁体会产生投射效应(或称导弹效应),对人体造成严重伤害!也会影响整个磁场均匀性,影响检查。

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【MR科普】什么是磁共振检查?

——“大夫,做检查,怎么感觉这么热啊,后背都出汗了!”

——“没事,这是正常的!做磁共振检查是会出汗的,到外面歇会,擦擦汗,注意别感冒!”

在前面我们讲了磁共振成像的原理,并与照相机照相进行了类比。那么体温升高这一点也是可以进行类比的。射频线圈发出的电磁波与太阳光是一个性质,都是电磁波,只是频段不同。

上图摘自

https://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm

可以看到磁共振所使用的电磁波频段还是比可见光少不少数量级的,但道理是一样的。太阳光照射到你身上,你也会觉得热,那么磁共振检查时也是不时的会有电磁波传播到你身上,那么也会产生能量的沉积,就导致了体温升高出汗现象。在磁共振有专门的术语来描述能量沉积问题,即SAR(Specific Absorption Ratio,特别吸收率),单位为W/kg。

射频脉冲RF的发射是不可避免的,那么我们怎么能缓解下呢。一是严格正确输入患者身高体重;二是控制工作模式,Normal,First Level,Low SAR。三是修改参数降低SAR;四是打开磁体孔洞的通风系统。摆完位可告知患者可能会有身体发热的表现,请不要随意乱动。

既然做磁共振会发热,那么应严格禁止高烧患者进行磁共振检查。

——“大夫,刚才我在外面怎么听里面声音这么响啊?”

——“嗯,做磁共振检查声音是很想的,放心,我会给你做好听力保护的!”

那么磁共振检查的声音是哪里来的呢?主要是梯度线圈极性来回切换导致的。我们知道,通电导线在磁场中会受力的作用,那么当导线中的电流由正向变为反向时,其运动方向也会变化,那么就导致梯度线圈在自己的基座上不断地来回振荡,那么就会发出响声。梯度线圈在磁共振成像中一个很重要的作用就是进行空间定位,而且每采集一个信号都要用到它,因此声音一直响就是因为这个,而且梯度线圈还有其他好多的作用。那么有响声不怕,而且其响度都是在国际标准范围内的,因此不要太害怕损伤你的听力,而且我们也会对你进行一定的听力保护,比如配戴降噪耳机,耳塞等。实在不能耐受,还可以调整参数使分贝小点。而且各厂家也都有自己的降噪技术,比如Philips的Soft Tone和Comfort Tone,GE 的Silent序列,西门子也有静音序列。尤其是在检查小孩时,由于不能够配合,那么就需要镇静后再行磁共振检查,同时进行听力保护和序列、参数降噪,保护听力是其一,也防止吵醒小孩。

——“大夫,刚才做检查时,怎么感觉好像有人摸我手似的?”

——“嗯,有的时候会有这种感觉,不用担心,没事的。”

这就是所谓的周围神经刺激,是因为梯度线圈的正负极性不断切换,在人体内产生诱导电流,刺激神经,这个过程持续越长,出现的可能性越大。尤其是使用EPI相关序列进行采集信号时会出现。这种感觉是一过性的,扫完了就好了,不用太过担心。为了防止PNS,我们可以相对修改下参数,使用尽量少的EPI factor,同时梯度场强也降小点。

——“啊!大夫,救命啊!我被烫着了!”

——“快下来,去治疗室处理!”

灼伤!我干磁共振三年了,一例没遇到过。灼伤,是因为梯度线圈的不断正负切换,在人体内产生诱导电流,如果人体某个部位产生了电流回路,比如双手交叉、双脚靠拢,手搭着大腿等,那么在使用高强度的梯度切换下可能发生灼伤;还有人体触碰到了磁体壁、碰触到了采集线圈的导线,都有可能发生灼伤。还有如果患者身上配带的玉制品不够纯净,含有一些顺磁性杂质时,在检查时也可能发生灼伤。因此,认真准备病人、认真摆位,将一切可能的回路给切开,用好厂家配给的软垫,理顺线圈导线,不缠绕,不打绊,并与人体用软垫隔开,将危险消除在摇篮里。

磁共振增强用的对比剂与CT的不同,磁共振用的对比剂是基本都是含钆对比剂,也有不是含钆的。这部分内容我不想多写,以及其不良反应及处理等。对比剂产生作用的原理是什么?请参考相关资料及药品说明书。X线和超声有对比剂吗?原理是什么?请自己寻找答案。

还有,安全方面要注意病人是否有幽闭恐惧症,这也分轻微与严重之分。严重有幽闭恐惧症的人,一进行狭小的磁体孔洞时就会憋喘,有种濒死感。那么这类人是不能进行磁共振检查的,若非要做那么必须进行镇静或麻醉。而对于轻微幽闭的人,我们适当给予一些措施是可以顺利检查的,比如将磁体灯光都打开、风口打开、播放音乐,缓解其情绪,还可以配置小镜子增强其空间感。但检查时,也要时时观察患者情况。

话不多说,看图。多问自己几个为什么?!

话不多说,都是每天在重复的东西。

这得要说两句。一入医门,学似海。干了医生这个行业,即使不是医生,而只是与医生挂个小钩,那么要求都是一样的,因为同样参与医疗了,容不得半点马虎。那么努力提高自己专业知识,相关专业知识是必须的。同时,要加强专业英语的学习,将会使你事半功倍。

说多少遍了,不说了。自己看。

每一种成像方法的优点与缺点都是相互比较而得来的,那么就需要我们了解每一种检查方法的特点。磁共振成像,跟超声一样,是无电离辐射的,因此不会造成一定的心理压力。而且磁共振成像是多参数成像,什么意思呢?首先X线和CT都是基于组织对X线的衰减,它是一个参数,即衰减系数(不同的千伏值下,其值会有所不同,那么得到的CT值也就不同,即所谓的能谱技术);超声呢,它是基于不同组织的声阻抗不同,在界面形成反射,由此来进行成像的,也比较单一。而磁共振成像就厉害了,各种不同形式的图像,耳熟能详的就有质子密度加权图像、T2加权图像、T1加权图像,还有好多其他的,如扩散加权图像、T2 star 加权图像,T2/T1加权图像,磁敏感加权图像,渗透率成像……还有好多其他功能成像方法。你看,是不是十分丰富!还有波谱,分子成像,Mapping定量,脂肪定量……磁共振的应用真是“罄竹难书”!想要都搞懂的话,难,很难。还有磁共振能够多方位成像,就像一个西瓜,随便你怎么切,想怎么切怎么切。有没有想过,为什么?说了那么好处,轮到你来说说它有哪些缺点了。

什么是预饱和技术?其原理是什么?怎么实现的?

什么是匀场?其原理是什么?怎么实现的?

解剖方位,人体标准解剖,以器官为参照的解剖?

成像序列类型有哪些?激发原理是什么?采集的信号类别?

加权像有哪些?如何控制?给你一幅图像能否区分开来,不同加权像上不同组织的信号表现是怎么样的?正常结构与病变信号一样吗?

为什么要进行脂肪抑制?如何抑制?有哪些方法?怎么实现的?

什么是相位编码方向?设置不同方向有什么影响?

成像部位的各个体素是如何区分开的?即空间定位方法原理是怎么样的?

什么是相位编码?什么是频率编码?什么是层厚?如何实现的?跟CT层厚一样吗?还有层间距?

视野大小无所谓吗?越小越好?

回波链是什么概念?可以任意设置吗?对图像有什么影响?

加速因子是什么概念?如何进行加速的?对图像质量有影响吗?

激励次数是什么?什么原理?对图像质量有怎么样的影响?

什么是重复时间、回波时间?请用各不同的序列来说明?TR一定比TE长吗?

认识各种不同的线圈,通道数,有什么影响?

调节了各种参数,如何保证图像质量?即图像质量的控制!!

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你的实习应该充满各种问题,而你却总是保持沉默,玩手机。。。

推荐学习以部位为标准一个一个学习。比如,颈椎MR平扫,那么首先是摆位、线圈的选择、体位的设计、序列的设计、扫描范围的选择、参数的调整、扫描方位的选择、图像的判读、伪影的识别与抑制(或消除)等等。学完一个学下一个,认真学了第一个,那么下一个学起来将相对容易些,因为这些都是相通的,你理解了这个,那么接下来的就是触类旁通、举一反三!当接受些新的东西能也能欣然接受。所以,第一个,一定要折磨下自己,努力学好。

最后,祝愿每一位同学都能够在实习期间满时满载而归,不仅MR,其他科的实习也可以类似地要求自己!相信自己,相信未来将因你而精彩!

来源:CTMRI技术园

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