网站建设宀金手指花总十五,网站建设网站,网站域名注册规则,wordpress olam来源#xff1a;中国科学院苏州生物医学工程技术研究所编者按#xff1a;核磁共振是一种常见的影像检查方式。全球首次为病人做核磁共振检查是在1977年7月3日。该技术是基于物理学家拉比有关测量原子核在磁场中性质的研究发展而来的。拉比在1988年去世前不久#xff0c;也使… 来源中国科学院苏州生物医学工程技术研究所编者按核磁共振是一种常见的影像检查方式。全球首次为病人做核磁共振检查是在1977年7月3日。该技术是基于物理学家拉比有关测量原子核在磁场中性质的研究发展而来的。拉比在1988年去世前不久也使用核磁共振机器进行了检查他说“我在那部机器中见到了自己我从未想到我的研究会变成这样。”磁共振成像MRIMagnetic Resonance Imaging是利用射频脉冲对磁场中特定原子核通常为氢核进行激励在此基础上利用感应线圈采集信号并傅里叶变换进行图像重建的方法。早在20世纪30年代物理学家伊西多·艾萨克·拉比就发现在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图1b而施加无线电波之后原子核的自旋方向发生翻转图1c。这是人类关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。1946年物理学家费利克斯·布洛赫和爱德华·米尔斯·珀塞耳发现位于磁场中的原子核受到高频电磁场激发会倾斜。而当高频场关闭后原子核将释放吸收的能量并且回归到原始状态图1b至图1d过程。因其在磁共振成像理论基础方面的杰出贡献伊西多·艾萨克·拉比获1944年诺贝尔物理学奖费利克斯·布洛赫和爱德华·米尔斯·珀塞耳则分享了1952年诺贝尔物理学奖。 图1 磁共振原理示意图在磁共振现象被发现之初因成像条件苛刻、成像时间长等缺陷应用范围受到较大限制虽然在1950年欧文·哈恩就发现了双脉冲下磁共振自旋回波现象但直到1968年理查德·恩斯特团队改进激发脉冲序列和分析算法大大提高信号的其灵敏度以及成像速度后磁共振技术才逐步成熟理查德·恩斯特本人也因此荣获1991年的诺贝尔化学奖。现代核磁共振成像技术在欧洲和美国以独立的技术路线分别开展。欧洲方面1973年化学家保罗·克里斯琴·劳特伯和物理学家彼得·曼斯菲尔德爵士在荷兰的中心实验室搭建完成了最初的磁共振成像系统图2并对充满液体的物体进行了成像得到了著名的核磁共振图像“诺丁汉的橙子”图3拔得磁共振技术成像领域的头筹。 图2 磁共振成像系统 图3 磁共振成像结果“诺丁汉的橙子”受到成像结果的鼓舞荷兰中心实验室于1978年组建“质子项目”研究团队图4该团队研制出了0.15T的磁共振系统并于1980年12月3日得到了第一幅人类头部核磁共振图像图5和第一幅第二维傅里叶变换后的图像1981年7月30日图6。保罗·克里斯琴·劳特伯教授与彼得·曼斯菲尔德爵士教授因其在磁共振医学成像领域的贡献共同获得了2003年的诺贝尔医学奖。 图4 质子项目研究员 图5 第一幅人类头部MRI成像 图6 第一张二维傅里叶变换后的头部图像在美国纽约大学的雷蒙德·达马迪安教授团队则在医学成像方面拔得头筹他们研制的医用核磁共振设备图7于1977年7月3日到了第一幅人体磁共振图像——胸部轴位质子密度加权图像图8标志着MRI技术在医学领域应用的开始因此7月3日也被学界认为是医学磁共振成像技术的“生日”。图7 第一个医用核磁共振设备 图8 第一幅人体磁共振图像在短短50年的时间内磁共振成像技术获得了长足的发展已成为影像学四大常规检查手段之一四大常规手段磁共振成像X射线成像超声成像与核医学成像。相比而言磁共振成像对软组织分辨能力高无辐射损伤的优势使其在婴幼儿发育和骨骼韧带劳损等方面获得了无可替代的应用。在发展方向上磁共振系统不断追求极限工作条件与更有针对性的励磁序列。在高磁场强度方面目前医院主流的磁共振设备场强已超过1.5T7T的磁共振系统也已商业化并在脑神经疾病检查、脑功能与脑科学研究方面获得广泛的应用在低场强方面部分科研机构开展了主磁场μT量级的超低场磁共振设备研究工作以满足牙齿种植装有心脏起搏器等特殊患者的检查需求在体积极限方面目前基于霍尔巴赫Halbach磁体的小型磁共振检测设备已经把体积缩小到桌面大小重量可控制在40Kg以内在食品检测与地质探测等领域获得广泛的应用在励磁序列方面功能磁共振fMRI序列弹性成像序列波谱成像序列已在部分商用机型上配置以满足医学诊断方面的特殊需求。近年来中国科学院苏州生物医学工程技术研究所在磁共振理论研究与应用研发方面不断取得新突破研发的开源磁共振波谱成像模拟平台Spin-Scenario填补领域空白登上国际磁共振学会的官方期刊JMR封面图9并获包括荷兰乌得勒支大学、德国慕尼黑工业大学在内的多家国内外研究机构使用研发的小型高均匀度Halbach阵列磁体技术水平达到国内领先已成功应用于桌面式核磁波谱仪图10研发完成超低场磁共振成像系统实现对含磁性植入物的组织高质量成像图11联合苏州儿童医院研发完成儿童发育性髋关节发育脱位磁共振定量评估系统实现疾病的早期诊断、术前规划与术后评估和长期动态监测等环节的完整覆盖。希望通过我们的不懈努力能为国产高端磁共振系统产业化做出一点微薄的贡献。 图9 Spin-Scenario仿真结果与JMR封面 图10 霍尔巴赫磁体仿真设计与实物 图11 超低场磁共振系统与实验测试界面未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
