【老奇】核磁共振为何知道

鹅鹅我鹅鹅鹅:
我媳妇儿是核磁医生，明年博士毕业，希望能顺利啊。看完这个我想试着和她battle一下，哈哈哈

【回复】别去，你没有freestyle [滑稽]
【回复】别拿自己的兴趣挑战人家的饭碗。[妙啊]
NovaTwinkle:
NMR学生集合！学过核磁的机理的同学应该不难理解MRI的工作原理，尤其是用过DOSY的。up主没有学过核磁，却可以看书两个月速成理解，再做视频，真是厉害。up讲了MRI里面所有的关键点，也就是用xyz的梯度场给氢原子的空间编码。z场一般是一个shaped pulse，可以一次只测一个切面的谱。xy分别用频率和相位来编码，再用傅里叶变换解读。up主没有提到中间的很多细节，我在这里帮忙补充一下。 1.核磁共振表面上看可以用简单的公式描述(Bloch equation)，但实际上所有的解释都要用量子力学描述。把M旋转90度，180度，或者small flip都是要用电磁波磁分量的哈密顿量求解density matrix。MRI的这些结论只是传统电磁学和量子力学碰巧一致而已。想深入学习核磁的同学千万不要偷懒。 2.T1和T2，也就是M在竖直和水平方向上弛豫的速率是很多种机理共同作用的因素，但是基本是个取决于物质状态的常数。水分子和大分子的相互作用在不同的生理条件下是不同的（比如病变组织），就可以用较短的pulse间隔，或者用CPMG的总长度来获得T1或T2加权的信号强度，从而得到加权影像。甚至可以通过注射三价钆的方法人为缩短T1和T2来获得影像。 3.很多医生说的话互相矛盾，或许是因为他们用的不是同一家公司的仪器。我不是做MRI的，但是听说不同公司的仪器用的pulse完全不同。大致的原理都是相似的，但是技术细节确实能差很多。可以说是各有千秋吧。核磁的研究也是这样的，大家想尽办法搞一点有新意的pulse发文章。（毕竟就是写个很小的程序，原理上说得通就行） 4.xy方向上的数据采样点或许只有256个，但是可以用zero filling这种方法来提高图像的分辨率。这样做并不能增加信息量，但是却能一定程度上提高图像的清晰度。现在NMR的数据都是用复数表示的，其实就是x轴和y轴同时记录信号，相当于有了两倍的数据点，两倍的信息量。在傅里叶变换里面出现复数在正常不过了，不必避讳。 后面想到啥再补充，也欢迎私信聊天。核磁博三学生，老板的老板就是up说的那六个人其中之一。溜了(=・ω・=)

【回复】点开空间里的彩虹小马我震惊了[热词系列_知识增加]
【回复】来了来了，同做NMR，我是量子精密测量方向的
【回复】顺便求顶上去让大家都看到,多谢了!
阿柴555666:
帮助理解：玩过或者看人玩过陀螺的，应该有印象，给旋转中的陀螺抽一鞭子，它会来回抖动一下再正常旋转，这种抽完抖一下的效果，在微观里有个类似的反应，叫拉莫尔进动，相当于从磁场把你全身的原子都抽一鞭子，里面的自旋的原子核也会像陀螺那样抖一下，由于身体各处密度不同，呈现出来的图像自然也不一样

【回复】好的，请写出陀螺被抽后的受力分析[doge]
【回复】唯一能看懂的评论！感动地想哭！
柏穆_:
前排提醒，他就是那个只做了一个视频就收获三十万粉丝的男人

【回复】回复 @Liecty :我已经忘了什么时候后关注他了，很久没见他发视频了。
江心洲_:
本来很emo，点开两分钟看懵了，想不起来刚才在难过啥。

【回复】庞大的数据流让你的处理器宕机了[doge]
【回复】懂了，下次emo的时候，就点进这个up主的视频
【回复】数学和物理实在太美了，这样的宇宙不应该emo啊
元气少女SX-Lucky:
[哦呼]47分钟的视频需要课代表吗[惊讶] 估计要3小时起步才能写完笔记[大哭] 大家能否给个赞鼓励一下[笑哭] 我争取今天一次性写完...

【回复】笔记初稿已发，后面会继续完善，请多多指教[冰墩墩]https://b23.tv/wNWvPai
【回复】在群上看到蒋老师说有时候打败你的不是同行，而是外行[笑哭][笑哭][笑哭][笑哭] 看了视频真的惭愧[笑哭]
【回复】跨考且摆烂的心理学研究生在这蹲笔记了[微笑][奋斗]
讓我康康你的_震聲:
核磁共振是真正的高科技，甚至可以称之为黑科技。它的原理是用原子核在磁场中发生共振，从而重建成像。 　　听起来仿佛用一个强磁场就能解决的问题，实际上却包含着至少两个诺贝尔奖。 　　第一个诺奖出自1944年，它奖励给30年代的发现：磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列，而在施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生了翻转。 　　第二个诺奖出自1952年，用于奖励1946年的发现：将具有奇数个核子的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象。 　　而在此之后，还需要一轮轮的基础科研投入，才能缓慢的建立起核磁共振机的基础。 　　1974年的罗波·洛赫尔和他的团队拍出了著名的核磁共振图“诺丁汉的橙子”，且不提在当年徒手造出一台0.15T的核磁共振机需要多少钱，光是十几个人的团队，维持十几年的时间，就是一笔惊人的项目开销了。 　　而在病人们能够在医院里做核磁共振之前，还需要更多的专业名词注入其中。比如傅里叶变换，比如超导，比如表面线圈和主动屏蔽…… 　　可以说，核磁共振是真真正正体现了现代科技的发展的仪器，而且是对现代科学，尤其是基础科学的极大的应用。 　　如果有人问，投那么多钱给科学项目，尤其是看起来没什么用的基础科学有什么？若是以核磁共振举例的话，那就可以礼貌的回答：实不相瞒，它可以用来救你妈。

【回复】“你说的那些没用的机器中有一种叫核磁共振仪。 哪怕还剩下一台，医生就能在我太太死前发现她脑子里的囊肿，而不是在她死后。那么今天跟你们谈话的人就会是她而不是我了。那样会好很多，因为她一直都比我冷静。”——库珀
【回复】不不，它不仅救了我妈，还救了我自己
【回复】突然觉得700块一次的核磁不那么贵了[笑哭]我已经拍了2次了 过段时间害得拍
五谷豐登:
up主您好，我看了您发的核磁共振的视频，视频中关于正交基、傅里叶变换的内容十分有趣。格上困难问题也用到了正交基的概念，基于格上困难问题构建的密码算法对于量子计算机来说也是难以破解的密码算法。目前美国国家标准技术研究院(NIST)正在进行最后的后量子密码算法评估，其中基于格的密码算法Kyber、NTRU很有希望成为后量子密码算法的标准算法。 我想您能不能出一期关于量子计算机的视频，并在其中提到抗量子密码算法（特别是基于格的、基于LWE的密码算法），这样可以为量子计算机的科普工作添砖加瓦，也可以让许多人了解到量子领域和密码学领域。 [冰墩墩]

【回复】up主正在考虑给不给你点赞
【回复】回复 @金色的小刀 :不是 up说熬几个月吧
起那个名字能行:
我，没有加速，没有走神，没有犯困，也没有听懂……但我大受震撼[打call][打call]

【回复】没关系，我学这个专业我也没咋听懂[害羞]
【回复】回复 @GapzY :[脱单doge]同。影像专业，只知道各种组织病灶的T1T2长短，甚至不完全知道T1T2是什么
奥克托布斯:
作为每天和核磁共振搏斗的物理专业学生，我一直在思考如果我做这方面的科普该怎么做、做出来会不会有人看，今天看到这个严谨准确又能深入浅出视频真的备受鼓舞[打call] 本着精益求精的态度添加一些说明： 40:38 “实际工程并不能处理连续信号”改为“实际工程不能采集连续信号”可能会更好。一般都是采集数字信号，所以是离散的数据。 43:22 为什么成像没有头发？头发里虽然没什么水，但是氢元素是大量存在的。我猜是因为头发少且固体NMR信号弱。探测固体的核磁共振需要更复杂的原理。 5:10 相位随机的情况下，横向磁分量Mx或My的期望值是0，但是实际测量的话是一个随机的值，在0上下波动。因此理论上不需要射频脉冲，直接看这个非0的磁分量就可以了。但是这个信号太小所以一般的仪器探测不到。 这里对横向磁分量有两种解释。第一种是传统的解释：没有射频脉冲的情况下横向磁分量沿主磁场进动，但没有一致的相位所以互相抵消，总和几乎为0；第二种的量子力学的解释：在没有射频脉冲的情况下，横向磁分量，例如My，有50%的概率在+y方向，有50%在-y方向（处于叠加态）。如果进行一次测量，+-y的测量结果互相抵消，总和几乎为0。 从这一点发散，你会发现核磁共振中，传统的、经典的解释和量子力学是冲突的。如果有人知道怎么处理这个冲突请务必留言回复。

【回复】1.核磁确实采集的是离散的数据，每个数据点之间间隔了一个dwell time，大概几个微秒。 2.（光头）固态物质的因为不能进行热运动，没法平均掉各向异性的那一项，导致峰非常的宽，会被baseline直接当成背景处理掉。参见solid-state NMR 3.量子力学解释是对的，传统电磁学甚至没办法解释，只能接受“核有自旋”这种量子力学的结论搞一些半量子半传统的解释。看一下二维的NMR，就知道了。
【回复】我看不懂，但我大为震惊[脱单doge]
【回复】回复 @Cloudssssss :那家伙，那是相当震惊[妙啊]
江鸟说早上没有翅膀:
这就是我喜欢B站的原因，up主因好奇心去探索某一领域，然后用自己的知识去制作精良的视频，从而吸引到该领域专业的人士来视频下评论，up主又从评论中吸取知识或补充不足，这种良性循环吸引着我，即使大多数我都看不懂也让我感受到科研人员的世界，严谨，客观，聪慧，世界有了你们才更加美好，为所有在科研领域拼搏奋斗的人致敬！

【回复】回复 @dongghv :知乎硬核的问答还是不错的，只是要自己去搜索
飘渺孤鸿影ccc:
磁共振室大夫路过，没想到自己专业也能上热门，外行讲内行，讲的很好，另外杨正汉老师超级厉害，专科毕业，一步一步念到博士，去了帝都医院

【回复】我是医学影像学生 五年制大专（初中上的那种）一步步研究生 如今准备考博
【回复】以前专科，可不像现在的专科哦[doge]
【回复】回复 @大象和拉面 :你很优秀，加油，未来可以走得更远
PCR幽灵:
Up针对磁共振信号的解析做了非常精彩的阐述，可能是我近几年来见到过的最清晰的解释。 作为影像专业的在此补充一些内容： 1）磁共振成像还有很多重要的前置技术由于出现的比磁共振成像技术更早、在其他领域有更重要应用等原因往往在相关资料中不被列出。例如，提高著磁场强度是提高磁共振成像质量的重要手段，当前实用化的高畅高场磁共振基本只能通过液氦冷却的超导线圈实现，而液氦的制取与超导现象的发现获得了1913年的诺贝尔物理学奖（远早于磁共振成像的出现时间）。 2）个人倾向于认为“相位编码”与“频率编码”这一相对不严谨的表述存在的好处是可以较便捷的理解卷褶伪影为什么往往发生在相位编码方向，否则可能还要去学习Nyquist-Shannon 采样定理。 3）视频中展示的2D采集依然是当前最常见的采集方法，但其致命缺陷在于层厚不能太薄、否则信噪比不足，这导致z方向空间分辨率不足。而随着计算机技术及各种扫描加速技术的进展，3D采集已在某些对空间分辨率较高的成像中得到普遍应用，例如MRA、MRCP等。 4）“加权”这一概念在磁共振中极为重要，因为它直接决定了为什么采集如此的情况下我们还要做磁共振。个人推荐的理解方式是：XX加权指的是XX因素对图像对比起主导作用。例如质子密度加权（PDWI）指的就是图像对比主要取决于质子密度的不同（但各软组织中质子密度一般较接近、且大部分病变中质子密度变化也不大，因此7：48所说“效果并不乐观”），T1WI指的是图像对比主要取决于T1的不同，依此类推。实现不同权重的方法在于脉冲序列设计，可以通过调整序列结构、各种参数的方式实现不同权重，例如TR与TE就是最常见的两个参数，长TR短TE就得到PDWI，中等TR短TE就是T1WI，长TR中长TE就得到T2WI。除此以外还可以添加各种模块实现一些特殊功能，例如9：32讲到的FLAIR就是一个抑制脑脊液信号、以防其对水肿及肿瘤的观察产生干扰的模块。因此，磁共振可以得到多种不同权重的图像，带来的好处是它可以通过不同的序列检测疾病带来的多种物理量变化，而能检测到的物理量越多、对疾病的检测能力近似越强（然而扫描时间也就越长，因此不可能全扫完，一个部位一般只会扫相应部位常见疾病相关的序列）。例如，所谓“T1看解剖”，但在黑色素瘤、皮样囊肿等疾病的诊断中T1WI的价值还是很大的。

【回复】其他碎碎念： 1）T1-FLAIR并不是一个严谨的表述，详情可参见以下链接：https://mp.weixin.qq.com/s/50PIoNxODiZXuiXBwaZPNw。 2）9：49 如果怀疑心脑血管疾病，很有可能还做了DWI，即弥散加权成像，这一序列可以比T2WI更早发现脑梗死。
【回复】所以优秀的人总会相遇 给我上去[滑稽]
【回复】回复 @阌乡书生 :卷褶伪影是指扫描框外的组织在扫描出的图像中出现在图像的反方向。按照相位编码，特定的相位对应特定的空间位置，但三角函数以360°为周期，超出范围的编码会导致重复（比如，361°等价于1°），导致扫描框外的信号被误认为来自扫描框内与其相位编码一致的区域，也就是图像对侧。
即即_足足:
我被这段视频震撼到了。 注意力高度集中，调动所有恼细胞与UP主的表达衔接；近50分钟一个姿势观看完，脑神经拉扯到撕碎，手心一阵阵出汗。虽然没有听懂，但被这种态度的严谨，表述的客观，材料的充实，逻辑的缜密，学习的热情所感动。这样做事多好，这是人类智慧的闪耀！ “这是一个跨领域多学科的庞然巨物，它在等待，等待量子力学，凝聚态物理，磁场工程和计算机处理等基础技术的突破，等待某个微小的进步，搅动整个未来。”喜欢劳特伯的“它在等待”未来可期。

【回复】哈哈哈哈哈，你突然来一句没有听懂，哈哈哈，没绷住，sorry
【回复】然后我去贡献了首次充电[奋斗]
【回复】回复 @叫我xh :我被这段视频震撼到了。 注意力高度集中，调动所有恼细胞与UP主的表达衔接；近50分钟一个姿势观看完，脑神经拉扯到撕碎，手心一阵阵出汗。虽然没有听懂，但被这种态度的严谨，表述的客观，材料的充实，逻辑的缜密，学习的热情所感动。这样做事多好，这是人类智慧的闪耀！ “这是一个跨领域多学科的庞然巨物，它在等待，等待量子力学，凝聚态物理，磁场工程和计算机处理等基础技术的突破，等待某个微小的进步，搅动整个未来。”喜欢劳特伯的“它在等待”未来可期。
吃天空的树:
悄咪咪说一句，其实可以在首医研究生院官网上找到杨教授的联系方式，或者从论文的通讯作者那里找邮箱，给教授们发邮件他们都会看哒~

【回复】教授会拿这个视频让研究生自己自习的！[OK]
【回复】想必教授要是知道有这样的视频会很高兴的
【回复】回复 @猫头猫头不是鹰 :教授笑哈哈 研究生也笑哈哈[doge]
吃个大苹果阿:
我是维修磁共振设备的工程师，设备结构和核磁原理都要精通[呲牙]

【回复】回复 @少年多喝六个核桃 :我是上海医疗器械高等专科学校毕业的，学的专业就是 医学影像设备管理与维护。其实这种高精尖机器的维修思路都一样，只是设备结构比较复杂，英语也得过得去，否则维修手册资料都看不懂。
【回复】回复 @寂夜丨心中有爱 :100万不100万的我不知道，我是在医院工作的，我只知道像层主这种人出门修这种设备的工时费是从出公司那一刻就开始计时的，所以。。。
【回复】朋友，干这个有什么课程/教材/培训的地方么？我是做计算成像的，我们很多实验因为不会拆和自己改机子，都是做计算模拟。。。但我还是想拆机子玩。。
捌型手电筒:
我是心理学博士，MRI除了用来发现肿瘤救人之外，还可以用来研究心理活动，比如语言，决策，学习甚至是审美活动(比如发现康德的美学定义是体现在大脑活动中的)。我现在做的研究就是研究为什么人能够切换语言系统)。 我一直相信比MRI更强，更便携，更便宜的脑成像设备出现之后，心理学就能更进一步，改变整个世界。

【回复】你好！我现在是语言学研究生，我们老师在研一提的最多最多的一句话就是：人类目前对语言功能的理解还需要深入，而深入到生理机能层面，靠的就是MRI以及更多数学和逻辑推导 我真的对语言功能这一方面非常非常有兴趣！！
【回复】这个技术的场景太多了，生物医学、化学分析、能源地矿、食品科学、文物保护，能够激发核磁共振现象的大部分都可以用，只不过需要一些特定的外部手段和奇奇怪怪的序列。
【回复】回复 @西风塞马 :那我们大胆的想一下吧 终究是庄周梦了蝶 还是蝶梦了庄周 假如意识已经被完全解析 那么最终走向就是开放 就想潜意识海一样 所有意识都是一个整体中的不同端口 集群中的一个容器 也就是单个能连接整体 整体也是所有意识的海洋 其实本应该如此 就想你想拿起一块石头或者书本一样 我们本就在一个大的整体内 书和石头和人本身就是在这个整体内 实际上意识也和量子现象一样 在低纬度空间上虽然有距离但实际能无视低纬度距离的限制 我的最终猜想就电影中的情节一样 我们即是个体也是整体 就想水中的气泡一样 两个气泡意识能容易联通在一起
故事贩售员:
小科普：T1读作T one ，区别TE，T2读作T two，区别TR

【回复】其实很多老医生还是会读T1（yī）和T2（èr）[喜极而泣]
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【回复】回复 @咕咚-秦 :别说老同志了，新同事也这么念。年年想给实习生纠偏！