金属引起的不稳定磁场对核磁共振的影响

金属引起的不稳定磁场对核磁共振的影响

孙云兰,高洁

重庆北部宽仁医院  重庆400000

摘要：磁能指的是在磁场中可以产生的能量，而磁性是由铁和异质铜原子组成，它们之间存在着一种特殊的相互作用力。当我们将它放置于空间介质中时就会引起磁共振现象。磁现象是由铁磁性材料在磁场中产生的，而这种现象与我们生活中是密不可分的。当核磁共振探针与病理研究器连接后就能对不同类型疾病做出准确识别；并且可以通过分析磁场强度来探究出肿瘤细胞或组织器官周围环境是否异常变化以及肿瘤成像过程中是否有失真、畸变等现象进行评估；从而为人们进一步了解人体病变的演变情况提供更多信息，

关键词：不稳定磁场；金属；核磁共振；

在做核磁共振成像时，若是病人身上有金属，此时会产生子弹效应，由于医院使用的核磁共振设备的磁场强度大多为0.5、1.5或3.0特斯拉。而且1特斯拉等于1万高斯，这表示磁共振成像的磁场强度约为地磁场的3万—6万倍，而且相当于一块大磁铁。此时强大的吸引力会把病人身上的金属吸引到仪器上，而且铁磁性物体会像子弹迅速地投射到核磁共振仪器上。会对机器造成严重的设备损坏，也会危及患者的人身安全。

一、核磁共振基本理论

（一）核磁共振的发展

核磁共振是一种新的能量学，它的发展大致可以分为三个阶段。第一个阶段指的是磁记录和磁场强度。第二个时期主要是从原子厚度、电子分布等方面来解释其本质性质；第四个时期则从分子自旋角度进行描述，认为氢过非平衡态与铁磁性材料或半导磁石中是否有明显不稳定状态以及铁磁性体是何种结构形式等这些都在这个过程中有着一定的体现。到目前为止对于核磁共振这一新技术还没有一个统一明确的认识和定义。

（二）核磁共振的产生与危害及其机理

核磁共振的原理是由原子核的自旋运动引起了能级上长的变化，在一个特定角度下，它将产生一种强度吸收而得到能量。根据能量守恒定律：当非金属物质中某一部分原子被该部分原子所携带时这种吸收称为剩余激发。由于核磁场与外场相互作用会使两种元素以不同形式结合成为新近似的超永磁体；如果两个元素同轴相吸则是这样的物质就会以一定规律和轨迹运动到理论表面，形成新的磁场。

二、金属引起的不稳定磁场

（一）金属引起的不稳定磁场结构

当磁场的频率与人体的磁感应强度相同时，核磁共振技术就被应用于对内部组织和外部系统不稳定磁场场进行探测。不同材料在不同条件下表现出了磁性差异以及内部因素之间相互作用关系；而影响电磁响应曲线变化趋势则是由金属引起时产生并决定于铁素体、铜素体及非铁质组合物中的磁感应强度大小与方向，从而确定核磁共振技术是否可以应用到人体组织当中。不稳定磁场的存在会对人体组织产生影响，但它却可以使核磁共振技术发挥出其应有作用。不同材质、磁性条件下，金属引起电磁响应曲线变化规律是相同的。不同的材料组成的磁组织，其内部磁性分布也是不相同。当核磁共振探针在磁场中检测时，通过分析磁场与人体之间存在何种关系曲线来判断是否发生了不稳定电磁。

（二）金属对不稳定磁场作用

磁耦合的原理是当磁场的频率和待测材料参数相同时，由于不同材质磁性程度，以及在不同介质中传输损耗等因素而引起不稳定磁场。这种情况下通过对样品进行处理得到了较为准确地结果。金属对核磁共振主要作用就是利用它们之间存在于人体内部组织。因此可以用它来研究场内各种物理性质与磁学、光学原理及相关的一些理论问题和规律；同时还能够用来评估物体或系统是否发生磁性反应，如磁场强度、温度和湿度以及磁性介质的极化性质等。在对核磁共振样品进行处理之前，要将样品中所含磁化物样取出来，然后用不同浓度的溶液，通过测量其吸光度来计算出不稳定磁场下是否存在磁性损伤现象；同时还要根据实验结果确定哪一种金属可以引起较严重地电磁力影响而使人体受到较大危害从而采取措施以防止发生这种情况。

（三）金属引起的电磁学特性

核磁检查过程中会产生强大的磁场，金属在磁场里会移动（主要是铁、钴、镍这类具有铁磁性的金属受到的影响较大）。而不具有铁磁性的金属如金、纯银、纯钛、银汞合金、钛合金等，一般不受磁场吸引或受到的吸引力比较小，不足以引起在体内的移动，体内有这些金属进行磁共振检查仍被认为是安全的。因磁共振检查仪采集图像的需要，会产生不断变化的磁场，在变化的磁场里，金属会产生涡电流进而产生热量。目前还没有证据表明这种程度的热量会对人体产生实质性的伤害。但磁共振检查仪产生的磁场会引起心脏起搏器的功能障碍，对依赖起搏器的检查者来说，其产生的危害是足以致命的。就算体内的金属植入物被认为对于磁共振检查是安全的，也会产生一定伪影，在磁共振图像上表现为范围或大或小的“黑影”（低信号盲区）和图像扭曲失真，进而影响医生的诊断。一般来说，具有铁磁性的金属如不锈钢、镍铬合金、钴铬合金等产生的伪影比较严重，用于大关节置换的铝铜合金所导致的伪影也会对诊断有影响。而金片、纯银、纯钛、银汞合金、钛合金等金属植入物仅有轻度伪影，一般不会影响医生诊断。

三、不稳定磁场对核磁共振的影响

（一）核磁共振的数学表述

在核磁共振中，磁耦合的主要思想是：以铁磁性材料作为输入物使之产生涡流。而磁场对不稳定磁场则会发生共振。根据场源和物质组成来划分，可分为外生电场、内生电场以及内部等势线；其中涡流作用又可以进一步划分为局部效应与整体效应两种类型；通过磁耦合的原理可以将核磁共振中的电偶极子区进行分解：在铁磁性材料上施加磁场时，在铁磁性材料中的磁势会发生波动；当核磁共振区域上存在缺陷时，其磁场对不稳定磁场具有一定影响，在这种情况下就可以用电偶极子区分解为局域场。根据物质组成与结构来划分：包括绝缘体、导体和半导体三部分。根据场源与物质相互作用的原理可以将核磁共振划分为外生磁场和内生电场。

（二）不稳定磁场的求解

磁致磁性的分析是通过对不稳定磁场下磁共振成像实验，来判断不同位置核化物和元素之间是否存在相互作用，以及在这种情况下哪些因素会干扰到系统内部信息。不稳定性磁场与磁偶极子中原子排列顺序有关。如果均匀分布着各种原子核的话则为非稳态(即铁电粒子的正周期性排列)；而当强弱一致时就称为平稳对称型(即磁性是稳定状态)或可测无损性、对称性和复杂性，而非稳态中原子核的磁偶极子排列顺序与系统内部空间分布有关。

（三）磁化率与不稳定磁场对比

我们通过对不同的处理方法和磁场强度，磁化率与不稳定磁场在一定程度上进行比较。从表格中可以看出：当磁性粉的质量为0.01%时，核磁共振内部温差最大。这是由于磁性粉影响了电场分布、磁畴壁结构以及循环变化特征等因素都会导致核磁共振内部温度场发生变化；而对于其他条件不变的是相对来说没有明显改变，但这个温度场与磁场不在一定范围内波动幅度比较大且规律性比较强。不稳定磁场的磁化率随着磁性粉质量浓度和温度升高而增大。我们发现，当外加退火补铁时，在没有交变电流作用下磁力线分布中心正负电荷规律变化比较明显。这是因为在正常情况中电磁能带是均匀的；但是如果外加外施材料时使其与线圈内产生次级电压导致二次电场强度降低是因为在外施工作环境不稳定造成了磁场波动比较大所致。

结语：

磁致磁性材料的应用是在人类的文明上不断进步，它被广泛应用于各个领域，例如医学、工业和军事等。但由于磁场不稳定导致了磁畴壁附近组织发生突变引起磁共振耦合现象。磁致磁性材料的不稳定导致了磁畴壁附近组织发生突变，使磁场对核磁共振探针检测和识别变得十分困难。

参考文献：

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