諾貝爾獎(jiǎng)與核磁共振的不解之緣課件

諾貝爾獎(jiǎng)與核磁共振的不解之緣核磁共振中國(guó)科學(xué)院電工學(xué)院研究員張一鳴介紹，所謂核磁共振(NuclearMagneticResonance)，就是處于某個(gè)靜磁場(chǎng)中的自旋核系統(tǒng)受到相應(yīng)頻率的射頻磁場(chǎng)作用時(shí)，在它們的磁能級(jí)之間發(fā)生的共振現(xiàn)象。簡(jiǎn)而言之，磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向決定了原子核旋轉(zhuǎn)的頻率和方向，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，原子核可以吸收頻率與其旋轉(zhuǎn)頻率相同的電磁波，使自身的能量增加。而一旦恢復(fù)原狀，原子核又會(huì)把多余的能量以電磁波的形式釋放出來(lái)。不解之緣2002年，世界各地的醫(yī)生進(jìn)行了超過(guò)6千萬(wàn)次的核磁共振成像檢測(cè)。這使得勞特布爾和曼斯菲爾德的獲獎(jiǎng)成為自然而然的事情。2003年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院宣布74歲的美國(guó)科學(xué)家保羅·勞特布爾和70歲的英國(guó)科學(xué)家彼得·曼斯菲爾德為本屆諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的得主，這兩位科學(xué)家的研究成果終于得到了認(rèn)可。核磁共振在生物學(xué)領(lǐng)域特別有用，因?yàn)樗芊浅＞_地記錄水分子中氫原子內(nèi)的原子核的行動(dòng)。水占了人體體重的2/3，而不同組織中水的百分比組成各有不同。核磁共振成像可以探測(cè)器官與器官之間、甚至是一個(gè)器官的不同部分之間的分界。哪怕是疾病造成的水量的1%的變動(dòng)，都能輕易被核磁共振成像檢測(cè)到。但是核磁共振本身不能展示樣體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。要得到內(nèi)部的圖像，就要將不同梯度的磁場(chǎng)加以結(jié)合，即改變穿過(guò)樣本的磁場(chǎng)強(qiáng)度。這樣就有無(wú)數(shù)二維的圖像，彼此重疊后就得到樣本內(nèi)部空間的三維圖像。這正是勞特布爾和曼斯菲爾德的研究成果：把物體放置在一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)中，再加上一個(gè)不均勻的磁場(chǎng)(即有梯度的磁場(chǎng))，用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈湮矬w，這樣根據(jù)物體釋放出的電磁波就可以繪制出內(nèi)部圖像了。作為對(duì)探測(cè)外科手術(shù)的安全替代，核磁共振成像儀在今天特別受歡迎，已經(jīng)被用于掃描關(guān)節(jié)、腦部和其它重要器官。與將人體暴露在電離輻射的潛在危險(xiǎn)下的X光檢測(cè)(即CT)不同，核磁共振成像只通過(guò)磁場(chǎng)和電磁波脈沖研究人體，在生物學(xué)上是無(wú)害的。此外，X射線雖然能提供極好的骨骼和牙齒圖片，但卻在檢測(cè)身體其它部位遇到麻煩，相比之下，核磁共振成像能提供包括腦部和脊髓在內(nèi)的軟組織的高清晰度的圖像，這些組織均藏在頭骨和脊椎骨以及位于關(guān)節(jié)內(nèi)表面的軟骨下。目前核磁共振成像儀在全世界得到初步普及。2002年，全球使用的核磁共振成像儀共有2.2萬(wàn)臺(tái)。而在北京天壇醫(yī)院——最早引起核磁共振成像儀的單位之一，已從最初的一臺(tái)，發(fā)展到現(xiàn)在擁有4臺(tái)成像儀的規(guī)模。天壇醫(yī)院的神經(jīng)影像中心主任高培毅指出，目前核磁共振成像儀的需求量很大，每天平均接受診斷的患者大概有80人左右。諾貝爾遺囑一份獎(jiǎng)給在物理界有最重大的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人；一份獎(jiǎng)給在化學(xué)上有最重大的發(fā)現(xiàn)或改進(jìn)的人；一份獎(jiǎng)給在醫(yī)學(xué)和生理學(xué)界有最重大的發(fā)現(xiàn)的人；一份獎(jiǎng)給在文學(xué)界創(chuàng)作出具有理想傾向的最佳作品的人；最后一份獎(jiǎng)給為促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)友好、取消或裁減常備軍隊(duì)以及為和平會(huì)議的組織和宣傳盡到最大努力或作出最大貢獻(xiàn)的人。物理獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)由斯德哥爾摩瑞典科學(xué)院頒發(fā)；醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)由斯德哥爾摩卡羅琳醫(yī)學(xué)院頒發(fā)；文學(xué)獎(jiǎng)由斯德哥爾摩文學(xué)院頒發(fā)；和平獎(jiǎng)由挪威議會(huì)選舉產(chǎn)生的5人委員會(huì)頒發(fā)。對(duì)于獲獎(jiǎng)候選人的國(guó)籍不予任何考慮，也就是說(shuō)，不管他或她是不是斯堪的納維亞人，誰(shuí)最符合條件誰(shuí)就應(yīng)