开放式核磁共振成像（Open MRI）并不是老式的技术，而是一种相对较新的技术，旨在提高患者的舒适度和检查体验。以下将详细介绍开放式核磁共振成像的历史发展、技术特点、与其他成像技术的比较及其优缺点。

开放式核磁共振成像的历史发展

早期发展

• ​闭合框架结构：核磁共振成像技术最早起源于20世纪70年代，最初的设备采用闭合框架结构，医生无法直接接触患者进行手术。
• ​部分开放式系统：随后，出现了部分开放式核磁共振系统，如C形开放式核磁共振系统，允许医生部分接触患者，但仍然存在一定的局限性。

现代发展

• ​完全开放式系统：现代意义上的开放式核磁共振系统出现在21世纪初，磁体和扫描设计完全不同于传统系统，采用了垂直设计的双面包圈磁体，提供了更大的操作空间。
• ​技术创新：中国科学院在2018年研发出0.7T大开放式磁共振成像系统，突破了高磁场强度和低温恒温器的关键技术瓶颈，达到了国际先进水平。

开放式核磁共振成像的技术特点

设计特点

• ​垂直磁铁设计：开放式核磁共振系统的磁体采用类似双面包圈的垂直设计，超导磁铁间有一个垂直的进入和操作空间，允许医生直接进入并接触病人。
• ​灵活的操作空间：由于摄取影像的空间范围即是手术操作的范围，扫描床可自由进出或完全脱离磁体线圈，手术椅也可置入磁体间。

技术优势

• ​高磁场稳定度：开放式核磁共振系统设计液氦的使用量只有传统设备的十分之一，磁场稳定度和均匀度高，操控性好，运行稳定可靠。
• ​多用途：一台开放式核磁共振设备可以用于多种临床需求，如肿瘤、血管畸形、精准定位病变等。

开放式核磁共振成像与其他成像技术的比较

优势

• ​无辐射：与X射线和CT扫描不同，核磁共振成像不产生电离辐射，对人体无害。
• ​高软组织分辨率：核磁共振成像能够清晰地显示软组织结构，适用于脑部、关节、脊柱等部位的检查。

劣势

• ​扫描时间较长：核磁共振成像通常需要较长时间，可能导致患者不适。
• ​对金属敏感：核磁共振成像设备产生的强磁场可能对植入患者体内的金属物体产生影响，如心脏起搏器。

开放式核磁共振成像的优缺点

优点

• ​提高患者舒适度：开放式核磁共振成像系统提供了更大的开放空间，减少了患者的幽闭恐惧症和不适感。
• ​多体位成像：患者可以在站立位、坐位、弯曲或卧位进行检查，适应不同体型和需求。

缺点

• ​图像质量：与高端封闭式核磁共振设备相比，开放式核磁共振成像的图像质量和清晰度可能较低。
• ​设备成本：尽管开放式核磁共振成像系统的设计和维护成本较低，但其设备价格仍然较高。

开放式核磁共振成像并不是老式技术，而是一种相对较新的技术，旨在提高患者的舒适度和检查体验。它通过垂直设计的磁体和灵活的操作空间，提供了更高的磁场稳定度和多用途性。尽管其图像质量和设备成本存在一定的局限性，但在提高患者舒适度和适应不同体型需求方面具有显著优势。

开放式核磁的工作原理是什么

开放式核磁共振（Open MRI）的工作原理与传统的封闭式核磁共振相似，都是基于核磁共振（NMR）技术。其核心原理包括以下几个方面：

1. ​核自旋：

   • 人体内的水分子和脂肪分子中含有氢原子，氢原子核（质子）具有自旋属性，可以看作是一个微小的磁体。
   • 在没有外磁场的情况下，这些氢原子核的自旋方向是杂乱无章的。
   • 当将这些氢原子核置于一个强磁场中时，它们的自旋方向会倾向于与磁场方向一致，形成两个能级：低能态和高能态。

2. ​进动：

   • 在外磁场的作用下，氢原子核的自旋不仅会在磁场方向上对齐，还会围绕磁场方向做圆锥面运动，这种运动称为进动。
   • 进动的频率与磁场的强度成正比，遵循拉莫尔方程：$\omega = \gamma B_0$，其中$\omega$是进动频率，$\gamma$是旋磁比，$B_0$是磁场强度。

3. ​射频脉冲与共振：

   • 当施加一个特定频率的射频脉冲（RF）时，如果这个频率与氢原子核的进动频率相匹配，原子核会吸收射频脉冲的能量，从低能态跃迁到高能态，发生共振现象。
   • 这个特定频率称为共振频率，对于氢原子核在1.5T的磁场中约为64MHz。

4. ​弛豫过程与信号产生：

   • 射频脉冲停止后，氢原子核会逐渐从高能态返回到低能态，并在这个过程中释放出能量。
   • 这个能量以射频信号的形式被接收线圈捕获，形成核磁共振信号。
   • 弛豫过程分为纵向弛豫（T1弛豫）和横向弛豫（T2弛豫），分别描述了磁矩在磁场方向和横向平面上的恢复过程。

5. ​信号处理与成像：

   • 接收到的核磁共振信号经过放大、滤波和傅里叶变换等处理，转换为图像。
   • 通过计算机重建技术，这些图像可以显示人体内部组织的结构和功能信息。

开放式核磁与现代核磁共振成像技术的比较

开放式核磁共振（Open MRI）与现代核磁共振成像技术（主要是封闭式MRI和高场强MRI）在多个方面存在显著差异，包括空间设计、磁场强度、图像质量、适用范围、患者体验、技术进展等。以下是对这些方面的详细比较：

空间设计与患者体验

• ​开放式核磁共振：

  • 采用三面开放或全开放的设计，提供更大的扫描空间，显著减少患者的幽闭恐惧感和焦虑。
  • 特别适合儿童、老年人、肥胖患者以及患有幽闭恐惧症的患者。
  • 患者可以在更舒适的环境中进行检查，甚至可以选择站立、坐位等多种体位进行检查。

• ​现代核磁共振成像技术（封闭式MRI）​：

  • 传统封闭式MRI设备通常采用狭窄的空间结构，可能导致患者感到不适和焦虑。
  • 尽管一些现代封闭式MRI设备也在努力改善空间设计，但整体上仍然不如开放式MRI舒适。
  • 适用于大多数患者，但在特定人群中可能面临接受度低的问题。

磁场强度与图像质量

• ​开放式核磁共振：

  • 通常具有较低的磁场强度（约0.2-0.5T），图像质量和清晰度相对较低。
  • 随着技术的发展，新型高磁场强度的开放式核磁共振设备已经问世，但整体上仍低于封闭式MRI。
  • 在高清晰度要求的领域（如脑部检查）可能会受到其低磁场强度的限制。

• ​现代核磁共振成像技术（封闭式MRI）​：

  • 通常采用高场强（1.5T至3T甚至更高），提供更高的信号强度和信噪比，图像质量更优。
  • 高场强MRI在软组织成像、神经系统疾病诊断等方面表现优异。
  • 成像速度较快，适用于急诊和其他需要快速诊断的场景。

适用范围

• ​开放式核磁共振：

  • 在骨科、关节、脊柱以及肌肉方面的检查具有较好的应用。
  • 由于其开放的设计，特别适合需要负重成像的检查，如脊柱和关节的直立成像。
  • 在儿童成像和需要患者长时间保持不动的检查中具有优势。

• ​现代核磁共振成像技术（封闭式MRI）​：

  • 广泛应用于全身各部位的检查，包括神经系统、心血管系统、腹部等。
  • 在高分辨率成像和功能成像方面具有显著优势，适用于复杂的临床诊断需求。
  • 适用于需要高场强和高图像质量的检查场景。

技术进展

• ​开放式核磁共振：

  • 近年来，开放式MRI技术取得了显著进展，如MROpen EVO等先进设备的推出，提供了更高的图像质量和多体位扫描功能。
  • 采用新型磁体技术（如高温无氦超导二硼化镁磁体），进一步提升了设备的性能和患者舒适度。
  • 未来，随着技术的不断进步，开放式MRI有望在更多领域得到应用。

• ​现代核磁共振成像技术（封闭式MRI）​：

  • 持续在高场强、快速成像、多参数成像等方面取得突破，如超高场MRI（3.0T、7T甚至更高）的应用。
  • 梯度技术的进步使得MRI成像速度更快，图像分辨率更高。
  • 功能磁共振成像（fMRI）、弥散加权成像（DWI）等高级技术的应用，进一步拓展了MRI的临床应用范围。

开放式核磁在医学诊断中的应用实例

开放式核磁共振（MRI）在医学诊断中具有广泛的应用，特别是在一些特殊情况下，其独特的优势使得它成为不可或缺的诊断工具。以下是一些具体的应用实例：

神经系统疾病诊断

• ​脑梗死超早期诊断：利用弥散加权成像（DWI）序列，敏感度高达95%，能够快速准确地诊断脑梗死。
• ​脑肿瘤定位与癫痫病灶探查：高分辨率成像有助于确定肿瘤的位置和范围，以及癫痫的潜在病灶。

骨关节与运动医学

• ​韧带撕裂与半月板损伤：MRI能够清晰显示韧带和半月板的细微损伤，为运动康复提供重要依据。
• ​隐匿性骨折及骨髓水肿：对于不易察觉的骨折和骨髓水肿，MRI具有极高的诊断价值。

腹部与盆腔疾病

• ​肝脏血管瘤与胰腺病变：MRI能够清晰呈现肝脏和胰腺的病变，支持肿瘤分期与疗效监测。
• ​子宫肌瘤：MRI有助于评估子宫肌瘤的大小、位置和形态，为治疗决策提供信息。

心脏疾病诊断

• ​扩张型心肌病（DCM）​：通过心脏磁共振成像（CMR），可以评估心室大小、心肌纤维化和心功能，为诊断和治疗提供重要信息。

其他疾病诊断

• ​先天性心脏病：MRI在复杂先天性心脏病的诊断中具有高准确率，特别是对于心外大血管异常的诊断。
• ​股骨头坏死：MRI在股骨头坏死的早期诊断中具有高阳性检出率和确诊率，是临床诊治的重要依据。

特殊人群与特殊情况

• ​体型特殊的患者：开放式MRI适用于驼背、头颅巨大等无法进入封闭式MRI的患者，减少了患者的幽闭恐惧感。
• ​术中导航：术中开放式MRI能够实时提供影像学资料，指导神经外科手术，提高手术精确性和安全性。