诺贝尔奖与核磁共振的不解之缘.ppt

诺贝尔奖与核磁共振的不解之缘 核磁共振 中国科学院电工学院研究员张一鸣介绍 所谓核磁共振 NuclearMagneticResonance 就是处于某个静磁场中的自旋核系统受到相应频率的射频磁场作用时 在它们的磁能级之间发生的共振现象 简而言之 磁场的强度和方向决定了原子核旋转的频率和方向 在磁场中旋转时 原子核可以吸收频率与其旋转频率相同的电磁波 使自身的能量增加 而一旦恢复原状 原子核又会把多余的能量以电磁波的形式释放出来 不解之缘 2002年 世界各地的医生进行了超过6千万次的核磁共振成像检测 这使得劳特布尔和曼斯菲尔德的获奖成为自然而然的事情 2003年10月6日 瑞典卡罗林斯卡医学院宣布74岁的美国科学家保罗 劳特布尔和70岁的英国科学家彼得 曼斯菲尔德为本届诺贝尔医学奖的得主 这两位科学家的研究成果终于得到了认可 诺贝尔奖对这二人的垂青绝非一时兴起 自从上个世纪70年代起 劳特布尔和曼斯菲尔德就各自独立地工作 为将一项初生的 仍然很麻烦的关于高能磁场和电磁波的研究技术 最终转换成实际应用的无痛诊断仪器 核磁共振成像仪奠定了基础 据统计 仅仅在过去的一年中 世界各地的医生就进行了超过6千万次的核磁共振成像检测 核磁共振在生物学领域特别有用 因为它能非常精确地记录水分子中氢原子内的原子核的行动 水占了人体体重的2 3 而不同组织中水的百分比组成各有不同 核磁共振成像可以探测器官与器官之间 甚至是一个器官的不同部分之间的分界 哪怕是疾病造成的水量的1 的变动 都能轻易被核磁共振成像检测到 但是核磁共振本身不能展示样体的内部结构 要得到内部的图像 就要将不同梯度的磁场加以结合 即改变穿过样本的磁场强度 这样就有无数二维的图像 彼此重叠后就得到样本内部空间的三维图像 这正是劳特布尔和曼斯菲尔德的研究成果 把物体放置在一个稳定的磁场中 再加上一个不均匀的磁场 即有梯度的磁场 用适当的电磁波照射物体 这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制出内部图像了 作为对探测外科手术的安全替代 核磁共振成像仪在今天特别受欢迎 已经被用于扫描关节 脑部和其它重要器官 与将人体暴露在电离辐射的潜在危险下的X光检测 即CT 不同 核磁共振成像只通过磁场和电磁波脉冲研究人体 在生物学上是无害的 此外 X射线虽然能提供极好的骨骼和牙齿图片 但却在检测身体其它部位遇到麻烦 相比之下 核磁共振成像能提供包括脑部和脊髓在内的软组织的高清晰度的图像 这些组织均藏在头骨和脊椎骨以及位于关节内表面的软骨下 目前核磁共振成像仪在全世界得到初步普及 2002年 全球使用的核磁共振成像仪共有2 2万台 而在北京天坛医院 最早引起核磁共振成像仪的单位之一 已从最初的一台 发展到现在拥有4台成像仪的规模 天坛医院的神经影像中心主任高培毅指出 目前核磁共振成像仪的需求量很大 每天平均接受诊断的患者大概有80人左右 经过半个多世纪的深入研究 核磁共振已经发展成为一门具有坚实理论基础的综合性学科 并被广泛应用于工业 农业 化工 生物科技和医疗等诸多领域 一大批在核磁共振研究领域中作出杰出贡献的科学家相继获得了至高无上的荣誉 诺贝尔奖 诺贝尔遗嘱 一份奖给在物理界有最重大的发现或发明的人 一份奖给在化学上有最重大的发现或改进的人 一份奖给在医学和生理学界有最重大的发现的人 一份奖给在文学界创作出具有理想倾向的最佳作品的人 最后一份奖给为促进民族团结友好 取消或裁减常备军队以及为和平会议的组织和宣传尽到最大努力或作出最大贡献的人 物理奖和化学奖由斯德哥尔摩瑞典科学院颁发 医学和生理学奖由斯德哥尔摩卡罗琳医学院颁发 文学奖由斯德哥尔摩文学院颁发 和平奖由挪威议会选举产生的5人委员会颁发 对于获奖候选人的国籍不予任何考虑 也就是说 不管他或她是不是斯堪的纳维亚人