2003年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)簡(jiǎn)介

1、· 188·進(jìn)展 2009年第 40卷第 2期獎(jiǎng)工作回顧·核 磁 共 振 成 像生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)介紹及研究進(jìn)展2003 年洪遠(yuǎn)凱醫(yī)學(xué)部生物,北京 100191)現(xiàn)代物質(zhì)理論的基本前提是物質(zhì)由原子組成 ,獎(jiǎng)時(shí) ,曾幽默地說(shuō)“我聽(tīng)到過(guò)各種猜原子由原子核和子核又是由質(zhì)子其運(yùn)動(dòng)的核外電子組成 ,而原。原子是極小的粒子 ,測(cè) ,但現(xiàn)實(shí)仍令我驚訝 ”。更坦率地說(shuō)“每個(gè)科學(xué)家都希望有一天 ,他們可以被挑選其半徑以 ! ( 10 - 10 m )表示。如此之小的原子 ,以前出來(lái)獲得這樣一個(gè)榮譽(yù)。但我必須承認(rèn) ,就個(gè)人而言 ,幾年前我就很想得到它了 ,但總是擦肩而過(guò) ”。是無(wú)法直接觀

2、察的。不過(guò) ,四年前 ,的(Paul C. Lauterbur)1929年美國(guó)橡樹(shù)嶺以創(chuàng)電子顯微鏡研究小組的研究的分辨率清楚地觀察到了原子世界 ,() 。5月 6 日出生于美國(guó)俄亥俄州小城其觀察原子的圖像分辨率已達(dá)到 0. 6! 。利用他們研究出的電子顯微鏡能夠分辨出硅晶體的單個(gè)啞鈴形狀的原子 1 (圖 1) 。1951年獲凱斯理工學(xué)院化學(xué)理學(xué)學(xué)士 , 1962 年 ,獲費(fèi)城匹茲堡大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位。1963 年至 1984 年間 ,作為化學(xué)和放射學(xué)系教授執(zhí)教于紐約州立大學(xué)石溪分校。在此期間 ,他致力于核磁共振光譜學(xué)及其應(yīng)用的研究。還把核磁共振成像技術(shù)推廣應(yīng)用到生物化學(xué)和生物物理學(xué)領(lǐng)域。1985

3、年至今 ,他擔(dān)任美國(guó)伊利諾伊大學(xué)生物醫(yī)學(xué)核磁共振。( Peter Mansfield)1933年10月 9日出生于英國(guó)倫敦。1959 年獲倫敦大學(xué)瑪圖 1 硅晶體原子成像麗學(xué)院理學(xué)學(xué)士; 1962 年獲倫敦大學(xué)物理學(xué)博物質(zhì)世界中的基本主要是由原子組成的各士學(xué)位; 1962 年到 1964 年擔(dān)任美國(guó)伊利諾伊大學(xué)物理系助理研究員; 1964年到英國(guó)諾丁漢大學(xué)物理類。這些都很小 ,屬微觀范疇。不管是有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物 ,其各類具有不同的結(jié)構(gòu)和不系擔(dān)任講師 ,后擔(dān)任該校磁共振。同的性質(zhì)。人們可以通過(guò)各種技術(shù)方法研究它們。原子的諸多性質(zhì)吸引了包括物理學(xué)家在內(nèi)的廣大科學(xué)工作者的研究,其研究結(jié)果不僅推動(dòng)和發(fā)

4、展了領(lǐng)域 ,而且應(yīng)用到包括生命科學(xué)在內(nèi)的廣泛領(lǐng)域。其中 , 基于核磁共振 ( nuclear magnetic resonance, NMR )而發(fā)展的核磁共振成像技術(shù) (mag2 netic resonance im aging, MR I) 就是一個(gè)范例。目前 ,核磁共振成像技術(shù)日趨成熟 , 應(yīng)用范圍日益廣圖 2 兩位 2003年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者泛 ,已經(jīng)成為一項(xiàng)常規(guī)的臨床醫(yī)學(xué)檢測(cè),廣泛應(yīng)一、核磁共振成像技術(shù)的(一 )原子核的磁特性:磁矩 “運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的 , 靜止是相對(duì)的 ”。對(duì)于原子核而言 ,其同樣處于不停的運(yùn)動(dòng):自旋 (包括原子核中帶正電荷的質(zhì)子和不帶電荷的中子 ) 之中 ,該運(yùn)動(dòng)

5、的結(jié)果賦予原子核以磁特性:磁矩。原子核似一小磁鐵沿著 (外 )磁場(chǎng)用于腦和脊椎病變以及的治療和診斷等領(lǐng)域。2003 年 10 月 6 日 ,瑞典卡羅林斯卡宣布 ,當(dāng)年的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家 ( Paul C. Lauterbur) 和英國(guó)科學(xué)家( Peter Mansfield) (圖 2 ) ,以表彰他們?cè)?MR I領(lǐng)域的性成就。在獲息被授予諾進(jìn)展 2009年第 40卷第 2期· 189·方向排列。該現(xiàn)象于 19世紀(jì) 30年代由美國(guó)紐約州峰亦發(fā)生變化 ,這被稱為化學(xué)位移 , 例如乙醇的1 H 2NMR 譜 (圖 4 ) 。乙醇由甲基、次甲基和羥基·拉比

6、( Ra2物理學(xué)獎(jiǎng)。類似于小磁鐵紐約市哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家bi)發(fā)現(xiàn) ,為此拉比于 1944年獲得(二 )原子核的核磁共振現(xiàn)象。在這三個(gè)基團(tuán)中氫原子核 (質(zhì)子 )三個(gè)基團(tuán)所處的化學(xué)環(huán)境不同 ,因此,其化學(xué)位移不同,從而,表現(xiàn)出三個(gè)1 H 2NMR 峰。從圖中可進(jìn)一步看出 ,乙的原子核在 (外 )磁場(chǎng)中會(huì)沿著磁場(chǎng)方向正向或反向排列。該排列方向取決于原子核本身的能量狀態(tài):能量低 (L 2state)時(shí)與 (外 )磁場(chǎng)正向;能量高 ( H 2 state)時(shí)與 (外 )磁場(chǎng)反向 ,此時(shí)是不穩(wěn)定的狀態(tài) (圖3) 。原子核通過(guò)被稱為弛豫 ( relaxation)的過(guò)程 (用醇的甲基、次甲基還分別由 3

7、、4 條線的峰組成。這是由于被稱為自旋 2自旋偶合 ( J 2偶合 ) 的作用造成的。由于各基團(tuán)中的氫原子核相互影響而使基團(tuán)中的質(zhì)子具有不同的表現(xiàn) ,成為更加精細(xì)的化學(xué)位移。正是這種標(biāo)志著原子核化學(xué)環(huán)境變化的化學(xué)位移 ,奠定了核磁共振技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。弛豫時(shí)間表示 )能量而松弛到低能量狀態(tài)。如果低能量的原子核吸收了外界能量而使其處于高能量狀態(tài) ,那么 ,原子核的排列方向就將從正向轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪?,反之亦然。微觀世界中的原子核所能吸收的外界能量是量子化的 ,而且與原子核本身的特性有關(guān)。事實(shí)上 , 1946年美國(guó)哈佛大學(xué)的爾 ( EdwardM ills Purcell) 和斯坦福大學(xué)的·珀塞

8、克圖 4 乙醇質(zhì)子的 NMR譜 表 1 原子核的共振頻率 (MHz)受磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響 磁場(chǎng)強(qiáng)度 ( T)( Felix B loch ) 發(fā)現(xiàn) , 將具有奇數(shù)核子)的原子核置于磁場(chǎng)中 ,再施加特斯 ·(包括質(zhì)子原子核定頻率的射頻場(chǎng) ,就會(huì)發(fā)生原子核吸收射頻場(chǎng)能量的現(xiàn)象 ,這就是人們最初對(duì)核磁共振現(xiàn)象的認(rèn)識(shí) ,為4. 69711. 74414. 0921 H2 H13 C200500600此他們獲得了 1952年度物理學(xué)獎(jiǎng)。此后 ,布30. 70176. 75392. 102和在各自研究中開(kāi)始用核磁共振光譜學(xué)50. 288125. 721150. 864(Magnetic Resona

9、nce Spectro scopy, MRS) 技術(shù)研究物質(zhì)的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu) ,所用方法之一就是測(cè)定物質(zhì)的弛豫系數(shù)。隨著自旋回波 ( sp in echo) 與脈沖NMR 等技術(shù)的出現(xiàn) ,MRS技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。(四 )核磁共振應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域 核磁共振現(xiàn)象一經(jīng)發(fā)現(xiàn)很快就獲得在物理、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。尤其是在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。早期研究核磁共振的先驅(qū)者 ,曾迫不及待地拿者的身體作實(shí)驗(yàn)。核磁共振的發(fā)現(xiàn)( E. M. Purcell)曾把的頭放置在 NMR 的線圈和磁鐵中 ,試圖得到大腦在不同情況下 (如 : 聚精會(huì)神思考和放松 )的 NMR 信號(hào)的區(qū)別。還有其他

10、研究者也用的頭做了類似的實(shí)圖 3 處于外磁場(chǎng)中的原子核(三 )核磁共振的特點(diǎn) 具有磁矩的原子核能夠發(fā)生核磁共振吸收 ,其大小不僅與原子核本身有關(guān) ,而且與所受的磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。如表 1所示 ,不同原子核 (即使是同位素原子核 )的特征核磁共振吸收峰 (核磁共振信號(hào) )相差很大。通常一次觀察中只能得到某特定核的核磁共振信號(hào) ,例如氫核、碳核等 ,而不能同時(shí)得到所有原子核的 NMR 信號(hào)。其中 ,氫原子核的核結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單 ,對(duì)其核磁共振譜 ,目前已有比較清楚的研究。同一種原子核 ,若其所處化學(xué)環(huán)境不同 ,其實(shí)際受到的磁場(chǎng)作用亦不同 ,即磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小是不同的。因此其特征核磁共振吸收驗(yàn)。但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在兩種

11、情況下 NMR 的信號(hào)的差異。早在 1959 年 ,伯克利加州大學(xué)的就提出,將 NMR 作為非介入性年 ,美國(guó)醫(yī)生 R. V. 達(dá)檢查體內(nèi)血流。1969( Raymond V. D am adi2an)設(shè)想用 NMR 進(jìn)行腫瘤的早期診斷。,達(dá)首次用 NMR 技術(shù)檢測(cè)鼠肝臟的腫瘤 ,發(fā)現(xiàn)正常組織與瘤組織能提供不同的 NMR 信息。這是因?yàn)樗芯康脑雍嗽谡＝M織與瘤組織中的化學(xué)環(huán)境不同。因此 ,必然產(chǎn)生和化學(xué)環(huán)境的改變相關(guān)的標(biāo)識(shí)性化學(xué)位移 ,即變化的核磁共振信號(hào)。二、核磁共振成像發(fā)展簡(jiǎn)史(一 )核磁共振成像原理簡(jiǎn)介 核磁共振技術(shù)· 190·進(jìn)展 2009年第 40卷第 2期被

12、發(fā)現(xiàn)以后 ,醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)工作者進(jìn)一步設(shè)想 ,能神經(jīng)或了中 ,還是在指骨中 (圖 6 ) 。因此 ,為否與 X2射線成像技術(shù)一樣 ,借助于核磁共振觀組織 ,就需要標(biāo)定組織的空間坐標(biāo)。察組織 ,從而實(shí)現(xiàn)核磁共振成像 ? 要想得到組如何標(biāo)定 ? 這要追溯核磁共振現(xiàn)象的本身特點(diǎn)。由于 NMR 信號(hào)與原子核本身和其所受的實(shí)際磁場(chǎng)(強(qiáng)度 )有關(guān) ,因此 ,通常一次觀察中只能得到某特定核的核磁共振信號(hào)。因此 ,只能利用磁場(chǎng) (強(qiáng)度 )織的核磁成像 ,它需要滿足下述兩個(gè)基本要素。第一 ,空間差異性:即反映出不同環(huán)境和不同位置的差異。如圖 (圖 5 )所示 ,只有得到手指與手掌的 NMR 差異信號(hào) ,可能獲得

13、手掌的 MR I影像。的特性。換言之 ,如果已知特定原子核在組織不同的空間位置所受到的磁場(chǎng) (強(qiáng)度 ) ,即磁場(chǎng) (強(qiáng)度 )的空間分布 ,就可知核磁共振信號(hào)的空間分布,原子核的化學(xué)位移特性滿足了這個(gè)要求。由于核磁共振成像的目的就是通過(guò)原子核的共振吸收而得到體內(nèi)組織的影像。因此 ,為了得到高效的核磁共振成像圖 ,首先要求所研究的原子核 , 在體內(nèi)分布廣泛。這是為了得到較全面的圖象 , 不至于有“盲點(diǎn) ”。以圖 5 中的手掌為例 ,分布廣泛的意思是指所研究的原子核在手掌的各處都有 ,而不是只有指即實(shí)現(xiàn)空間。其次是密度 (或含量 )高 ,可以使尖或指根處大量的原子核產(chǎn)生共振吸收 ,從而獲得較強(qiáng)的 N

14、MR 信號(hào)。此外 ,還需要對(duì)環(huán)境敏感 ,使圖像靈敏度高。由于原子核的核磁共振信號(hào)簡(jiǎn)單 ,有利于對(duì)信號(hào)的處理。能夠滿足上述條件的原子核首選氫原子核 ,即質(zhì)子 (當(dāng)然根據(jù)不同的需要 ,也可選31 P、23 Na 等原子核 ) 。因?yàn)樵谏锵到y(tǒng)中 ,水具有重要而不圖 6 手指截面示意圖(二 )實(shí)現(xiàn)核磁共振成像的夢(mèng)想1973年 ,保羅通過(guò)在恒定的均勻強(qiáng)磁場(chǎng)中附加線性梯度弱磁場(chǎng)巧妙地解決了核磁成像的第二個(gè)要素,即實(shí)現(xiàn)了空間的,從而首次實(shí)現(xiàn)了核磁共振成像的愿望。不過(guò) ,當(dāng)年巧用梯度磁場(chǎng)并根可替代的作用。組織所含的占體重的55% ,且一個(gè)水含有兩個(gè)氫原子。此外 ,氫原子據(jù)重水與水的差別從而得到其 MR I圖

15、像的被Nature退稿 ,理由是缺乏應(yīng)用前景。但后來(lái)還與碳、氮、氧等原子各種生物大,如蛋白 2 。當(dāng)時(shí) , 除服文章得以所用方法質(zhì)、脂質(zhì)與核酸等等。由于內(nèi)氫原子的化學(xué)微環(huán)境不同 ,因此其核磁共振特征也不同。而且不同組織中質(zhì)子的數(shù)目不同 , 即質(zhì)子的自旋密度不同。更為重要的是 ,在生物組織中 ,水?dāng)y帶著有關(guān)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的信息 ,即同一組織在病變前后 ,會(huì)引起水的 狀態(tài)發(fā)生改變。所以 ,組織所產(chǎn)生的病變自然也會(huì)改變氫原子的核磁共振特征。由此看來(lái) ,通過(guò)氫原子核的核磁共振信號(hào) ,可以靈敏、高效、全息地“看外 ,沒(méi)有其他成像技術(shù)能夠?qū)?H2 O 和 D2 O。( Graunell)也分別此時(shí)和了文章

16、,并認(rèn)識(shí)到“磁場(chǎng)梯度 ”有助于獲得核磁共振成像的高空間分辨率 ,這為 MR I從理論到應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),不均勻磁場(chǎng)的快速變化可以使上述方法更快地繪制物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。后來(lái) ,他將核磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于臨床實(shí)踐而獲得了巨大 3 。1974 年 ,用較大的 NMR 設(shè)備獲得了活鼠胸腔的 MR I圖像。見(jiàn)組織的狀況 ,這是核磁共振成像的基礎(chǔ)。1976 年 ,獲得了首張手指圖像。同( echo p lanerim ag2年 ,他發(fā)展了平面回波成像技術(shù)ing, EP I) 。緊接著 , 1977 年達(dá)用研制的被稱為“ Indom itable”的 MR I儀獲得了首張胸部圖像。在這兩位科學(xué)

17、家成果的基礎(chǔ)上 , 1978 年英國(guó)第一臺(tái)頭部 MR I儀投入臨床使用。1980 年全圖 5 手掌模式圖第二 ,空間的性:即能夠準(zhǔn)確間進(jìn)行身的 MR I儀研制。隨后 , MR I技術(shù)飛速發(fā)展,分辨和。組織不是一個(gè)平面 ,而是立體的。NMR 磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng) , 因此整個(gè)樣品中性質(zhì) (NMR化學(xué)位移或弛豫時(shí)間 ) 相同的原子核同時(shí)發(fā)生共并廣泛應(yīng)用于臨床。為此 ,和共同獲得了 2003 年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) ,以表彰他們?cè)诤舜殴舱癯上窦夹g(shù)領(lǐng)域的性成就。瑞典振 ,但不能區(qū)別這些核所在的位置 ,即它們是在進(jìn)展 2009年第 40卷第 2期· 191·卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院評(píng)委團(tuán)在解釋兩人獲獎(jiǎng)理

18、由時(shí)指出:“他們用核磁共振發(fā)現(xiàn)潛在性的疾病 ,這代表了利用這種技術(shù) ,可以診斷以前無(wú)法診斷的疾病 ,特別是腦和脊髓的病變?？梢詼?zhǔn)確手術(shù)的部位 ,尤醫(yī)學(xué)診斷和研究領(lǐng)域的一個(gè)。核磁共振技術(shù)應(yīng)其是腦手術(shù)的精確準(zhǔn)確跟蹤患者體內(nèi)。核磁共振成像技術(shù)還可以病變的變化。此外 ,這種技用于腦和脊髓的成像 ,可以獲得很有價(jià)值高分辨的圖像 ,它對(duì)于的診斷、治療十分重要 ”。兩位科術(shù)無(wú)需直接接觸患者身體 ,因而可以減輕痛苦。目前核磁共振成像儀在全世界得到初步普及,已成為學(xué)家的成果奠定了核磁共振成像技術(shù)的基礎(chǔ)。這一成像技術(shù)繪制了的三維圖像。核磁共最重要的診斷工具之一。據(jù)卡羅林斯卡公布振成像檢查已經(jīng)取代了很多過(guò)去使用穿刺

19、的檢的數(shù)字 , 2002年 ,全世界使用的核磁共振成像儀共有 2. 2萬(wàn)臺(tái) ,共進(jìn)行了約 6000萬(wàn)人次的檢查。自第一臺(tái)核磁共振成像儀問(wèn)世的 30年來(lái) ,該項(xiàng)技術(shù)得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用 ,目前主要應(yīng)用于查 ,從而大大降低了檢查帶來(lái)的和不便。值得一提的是 , 核磁共振成像技術(shù)的發(fā)展不是一件孤立的,它的發(fā)展離不開(kāi)其他技術(shù)的進(jìn)展。首先 ,運(yùn)算量大且能完成復(fù)雜運(yùn)算任務(wù)的高性能計(jì)算機(jī)的問(wèn)世 ,是 MR I發(fā)展的前提。此外 ,計(jì)算機(jī)斷以下面。(一 )形態(tài)學(xué)觀察 第一張手指的 X2射線影像圖打開(kāi)了 X2射線攝影應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的層掃描成像技術(shù) (其主要貢獻(xiàn)者 G.德與生理學(xué)或醫(yī)學(xué)A. M.了 1979

20、年大門。第一張的 ,是的。首張NMR 影像也是在手指獲得獎(jiǎng) )應(yīng)用于 NMR ,也是獲得清晰圖像所必需的 ,1976 年通過(guò)有線掃描技術(shù)產(chǎn)生NMR 影像不僅顯示手指橫斷面的一成為 MR I技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。(三 )核磁共振成像與 X2CT的差別 MR I的成般輪廓 ,更顯示出其骨髓、肌腱、皮膚與皮下的筋膜 , 甚至還能辨出指動(dòng)脈和指神經(jīng)的分支。后來(lái) ,人們又相繼嘗試得到了腕部、前臂、胸廓、腹部、頭部等活體部位的 NMR 影像 47 。其中第一張頭部 NMR 的成像 ,具有特別重要的意義。從這張影像中可分辨出眼窩的形態(tài)結(jié)構(gòu) ,不僅能看見(jiàn)部分腦中線及腦側(cè)室前角 ,還能看見(jiàn)腦回。這些早期 NMR

21、影像的成功 ,激勵(lì)了人們開(kāi)發(fā)和完善 MR I技術(shù)。(二 )生理學(xué)研究 核磁共振成像應(yīng)用于組織像原理與 X2CT不同。CT是用 X射線束照射,X射線穿過(guò)不同的斷層組織后會(huì)發(fā)生不同程度的衰減 ,通過(guò)測(cè)定衰減數(shù)值的大小并將其轉(zhuǎn)化成像 ,從而獲得斷層的掃描圖像。而 MR I則是通過(guò)對(duì)靜磁場(chǎng)中的施加某種特定頻率的射頻脈沖 ,使機(jī)體組織中的質(zhì)子 (即氫原子核 ) 受到激發(fā)而發(fā)生NMR ,當(dāng)中止射頻脈沖后 ,質(zhì)子在弛豫過(guò)程中發(fā)射出 MR I信號(hào)而成像。因此 ,與 X 射線或 CT等成像技術(shù)相比 ,MR I不是利用電離輻射成像 ,因此性和的形態(tài)學(xué)研究 ,只是其最基本的功能。從核小 ,這是其最顯著的優(yōu)點(diǎn)。MR

22、I圖像對(duì)腦和軟組織分辨率極佳 , 能進(jìn)行多方位、多參數(shù)成像也是 MR I 的顯著特點(diǎn)。最后, MR I除了能進(jìn)行形態(tài)學(xué)研究外 ,還能進(jìn)行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)等方面的研究。然而 ,由于 MR I儀工作中產(chǎn)生的磁場(chǎng)非常強(qiáng) ,磁共振成像的原理看 ,核磁共振成像所獲取的信息是檢測(cè)組織和 中質(zhì)子 2水 (或其它核素 )的含量和狀態(tài)。因此 ,只要能夠引起這兩個(gè)特征的改變 ,就會(huì)獲得 NMR 影像的變化。核磁共振成像應(yīng)用于生理學(xué)的研究 ,具有特殊重要的意義。以下兩方面的研究 ,從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明核磁共振成像技術(shù)在這方面的應(yīng)用價(jià)值。因此體內(nèi)有磁金屬或起搏器的不能用 MR I檢查。另外 ,患有幽閉也不能進(jìn)行 M

23、R I檢查。癥 ( claustrop hobia) 的1. 心系統(tǒng)研究:內(nèi)水分約占體重的 2 /三、核磁共振成像技術(shù)的應(yīng)用核磁共振成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 ,也廣泛應(yīng)用于物理和化學(xué)等材料科學(xué)領(lǐng)域 , 是一種綜合性的高科技技術(shù)。核磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床和科研領(lǐng)域 ,不僅能提供體內(nèi)組織器官的形態(tài)學(xué)信息 ,而且能提供諸如組織代謝、血流灌注、神經(jīng)系統(tǒng)興奮等多方面的生理信息。MR I技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠在對(duì)身體沒(méi)有損害的前提下 ,快速地獲得患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高精確度立體圖像。3,不同組織和中水的分布是不同的。血液中水的含量約占 90%以上 , 心臟、肌肉、骨骼分別含有80%、75%

24、、20%的水分。在不同生理和病理?xiàng)l件下 ,會(huì)發(fā)生不同的變化。例如在某一組織或產(chǎn)生缺血時(shí) ,可以通過(guò) NMR 影像來(lái)分析缺血后的生理反映。2. 新陳代謝及生長(zhǎng)發(fā)育:隨著新陳代謝的不斷進(jìn)行 ,細(xì)胞內(nèi)環(huán)境也在不斷變化 , NMR 影像就會(huì)反映出環(huán)境變化。例如通過(guò)對(duì)顱腦主MR I· 192·進(jìn)展 2009年第 40卷第 2期信號(hào)分析 ,可以觀察不同孕期研究腦的發(fā)育過(guò)程 8 。(三 )在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用不同腦區(qū)的變化 ,神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域 9 。參考文獻(xiàn)MR I的最大優(yōu)點(diǎn)D irect sub2ang2在于它是目前少有的對(duì)沒(méi)有任何的、快速1Nellist PD , Chisholm FM

25、 , Dellby N,strom im aging of a crystal lattice. Science, 2004, 305 1741.Laubertur PC. Im age form ationby induced local interactions: examp les emp loying nuclear magnetic resonance. Nature,1973, 242190191.而準(zhǔn)確的臨床診斷方法。另外 ,其靈活和無(wú)可比擬的成像質(zhì)量是核磁共振成像的最大優(yōu)勢(shì)。目前 MR I 在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用幾乎遍布各科室 ,包括對(duì)的無(wú)損檢查;對(duì)疾病的動(dòng)態(tài)檢測(cè);外科手術(shù)前的診斷

26、;腫瘤的診斷及治療跟蹤;腦溢血患者的早期診斷;腦和脊髓疾病的診斷 ,等等。四、核磁共振成像技術(shù)的應(yīng)用展望核磁共振成像技術(shù)的應(yīng)用前景 ,一方面是盡量發(fā)揮這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì) ,擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。另一方面是核磁共振成像技術(shù)改造和發(fā)展。在應(yīng)用過(guò)程中 ,2. 2003 年醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)給科學(xué)界的多重3,啟示. 醫(yī)學(xué)H inshaw W S, 2004, 252643.Bottom ley PA , Holland GH. Radiographic4thin2section im age of the human wrist by nuclear magnetic resonance. Nature, 1977, 27

27、0722723.5H inshaw W S, Andrew ER, Bottom ley PA ,Internalstructural mapp ing by nuclear magnetic resonance. Neuro ra2 dio logy, 1978, 16607609.Damadian R, Go ldsm ith M , M inkoff L. NMR in cancer XV1 FONAR im age of the live hum an body. Physiol Chem Phys, 1977, 997100.Holland GN , Moore W S, Hawke

28、s RC. Nuclear magneticresonance tomography of the brain. J Comput A ssist To2 mogr, 1980, 413.將會(huì)出這一技術(shù)的不足之處 ,從而促進(jìn)對(duì)這一技術(shù)的改造和發(fā)展。2001 年 , 世界第一MR I儀在美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)中心梯度地完成了6臨床測(cè)試 ,隨后開(kāi)始用于醫(yī)學(xué)影像診斷和相關(guān)學(xué)術(shù)研究。雙梯度 MR I儀與常用的 MR I儀的主要區(qū)別在于前者擁有兩套梯度磁場(chǎng)系統(tǒng) , 既滿足了神經(jīng)、7心臟等的小視野快速信號(hào)的,又能勝任腹部及全身的大視野掃描。8王中秋 ,等.顱腦主MR I信核磁共振成像技術(shù)可以到血氧水平的變號(hào)的生理意義. 第二Peyk P, Schupp HT,學(xué)報(bào) , 1997, 18241.化 ,從而可以觀察腦的功能活動(dòng)。結(jié)合其成像技術(shù) ,9Elbert T,Emo tion p rocessing inB rain Topogr, 2008,the visual brain: a MEG analysis.