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核磁共振的发展简史
发布时间:2022-10-10   点击次数:585次
核磁共振成像 (NMRI,Nuclear Magnetic Resonance Imaging),也称磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging),是一种核物理现象,MRI的物理基础是核磁共振(NMR,Nuclear Magnetic Resonance)理论。
 
所谓NMR,是指与物质磁性和磁场相关的共振现象。也可以说,它是低能量电磁波,即射频波与既有角动量又有磁矩的核系统在外磁场中相互作用所表现出的物理特性。利用这一现象不仅能研究物质的成分,还可观察其微观结构。据此,人们以各种射频脉冲序列对生物体进行激励,并用检测线圈记录组织的弛豫、质子密度、流动、化学位移、扩散、灌注、血液氧合状态和组织温度等信息,就出现了MRI 技术。从 NMR 的发现到 MRI 装置的诞生,这中间经历了几代物理学家及医学家长达数十年的辛勤努力。
 
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1(b)),而施加无线电波之后,原子核的自旋方向发生翻转(图1(c))。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,美国物理学家费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)和爱德华·珀塞尔(Edward Purcell)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1(b)至图1(d)过程)。由此核磁共振(N MR)现象被发现,早先它仅被用在化学分析中。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。
 
1958年,穆斯堡尔发现了Ir原子核在低温下的r射线的共振吸收,即原子核基态与激发态之间发生的核共振现象。穆斯堡尔在1961年获诺贝尔物理学奖。
 
1968年,理查德·恩斯特团队改进激发脉冲序列和分析算法,大大提高信号的灵敏度以及成像速度后,磁共振技术才逐步成熟。在1975 年使用相位和频率编码以及傅立叶变换引入了二维核磁共振法。理查德·恩斯特本人也因此荣获1991年的诺贝尔化学奖。
 
20世纪70年代后,MRI的研究主要以欧洲和美国为中心,都分别取得了巨大的成就。

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