諾貝爾獎與核磁共振的不解之緣課件

諾貝爾獎與核磁共振的不解之緣核磁共振中國科學院電工學院研究員張一鳴介紹，所謂核磁共振(NuclearMagneticResonance)，就是處于某個靜磁場中的自旋核系統(tǒng)受到相應頻率的射頻磁場作用時，在它們的磁能級之間發(fā)生的共振現(xiàn)象。簡而言之，磁場的強度和方向決定了原子核旋轉的頻率和方向，在磁場中旋轉時，原子核可以吸收頻率與其旋轉頻率相同的電磁波，使自身的能量增加。而一旦恢復原狀，原子核又會把多余的能量以電磁波的形式釋放出來。不解之緣2002年，世界各地的醫(yī)生進行了超過6千萬次的核磁共振成像檢測。這使得勞特布爾和曼斯菲爾德的獲獎成為自然而然的事情。2003年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院宣布74歲的美國科學家保羅·勞特布爾和70歲的英國科學家彼得·曼斯菲爾德為本屆諾貝爾醫(yī)學獎的得主，這兩位科學家的研究成果終于得到了認可。核磁共振在生物學領域特別有用，因為它能非常精確地記錄水分子中氫原子內的原子核的行動。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器官與器官之間、甚至是一個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，都能輕易被核磁共振成像檢測到。但是核磁共振本身不能展示樣體的內部結構。要得到內部的圖像，就要將不同梯度的磁場加以結合，即改變穿過樣本的磁場強度。這樣就有無數(shù)二維的圖像，彼此重疊后就得到樣本內部空間的三維圖像。這正是勞特布爾和曼斯菲爾德的研究成果：把物體放置在一個穩(wěn)定的磁場中，再加上一個不均勻的磁場(即有梯度的磁場)，用適當?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部圖像了。作為對探測外科手術的安全替代，核磁共振成像儀在今天特別受歡迎，已經被用于掃描關節(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下的X光檢測(即CT)不同，核磁共振成像只通過磁場和電磁波脈沖研究人體，在生物學上是無害的。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節(jié)內表面的軟骨下。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2.2萬臺。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，發(fā)展到現(xiàn)在擁有4臺成像儀的規(guī)模。天壇醫(yī)院的神經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。諾貝爾遺囑一份獎給在物理界有最重大的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人；一份獎給在化學上有最重大的發(fā)現(xiàn)或改進的人；一份獎給在醫(yī)學和生理學界有最重大的發(fā)現(xiàn)的人；一份獎給在文學界創(chuàng)作出具有理想傾向的最佳作品的人；最后一份獎給為促進民族團結友好、取消或裁減常備軍隊以及為和平會議的組織和宣傳盡到最大努力或作出最大貢獻的人。物理獎和化學獎由斯德哥爾摩瑞典科學院頒發(fā)；醫(yī)學和生理學獎由斯德哥爾摩卡羅琳醫(yī)學院頒發(fā)；文學獎由斯德哥爾摩文學院頒發(fā)；和平獎由挪威議會選舉產生的5人委員會頒發(fā)。對于獲獎候選人的國籍不予任何考慮，也就是說，不管他或她是不是斯堪的納維亞人，誰最符合條件誰就應