核磁共振的发展史及其在医学领域的应用.ppt

核磁共振的发展史及其在医学领域的应用  1930年代，物理学家伊西多·拉比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，而施加无线电波之后，原子核的自旋方向发生翻转。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。由于这项研究，拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖。 核磁共振发展史 1946年两位美国科学家布洛赫和珀塞尔发现，将具有奇数个核子（包括质子和中子）的原子核置于磁场中，再施加以特定频率的射频场，就会发生原子核吸收射频场能量的现象，这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1952年度诺贝尔物理学奖。 1974年科学家罗伯·洛赫尔和他的同事们在荷兰的中心实验室开始了最初的核磁共振研究，并得到了著名的核磁共振图像：“诺丁汉的橙子”。 随着研究队伍的壮大，该实验室在1978年组建了团队开展“质子项目”的研究，并拥有了当时世界上最强大的一台长达1米的0.15T磁体。 1980年12月3号，他们得到了第一幅人类头部核磁共振图像。 后来，在优化了序列设计后，他们又获得了体部图像，放射科医生也第一次看到了可分辨的器官。 1981年，实验室又成功获取到世界上第一张二维傅里叶变换后的图像。 1983年末，美苏核危机愈演愈烈。在这历史背景下，美国放射学会推荐将核磁共振（NMR）改为磁共振（MR）以缓解公众特别是患者对于核医学的担心，磁共振成像的术语也沿用至今。 当时，超导磁体逐渐开始流行。超导拥有更高的场强，更均匀的磁场，可以大幅度提高图像质量。响应时代的潮流，飞利浦于1983年生产出了第一台超导磁共振Gyroscan S5。 当时的超导磁体具有两个明显的缺点：液氦的价格较高，每升价格高达$50；磁体的长度较长（约8.5米），常规的检查室空间往往不够。具有多元化技术优势的飞利浦率先解决了这些问题。 　　该公司生产的低温发生器可以冷却和液化气体，不仅减少了1/3的液氦消耗，同时还将充当隔热层的液氮淘汰出了历史舞台。 同时飞利浦电子部门提出了“穹窿”的设计机构，用来限制外部磁场的干扰，并将所需检查室的大小减小成原来的1/2至1/3。 荷兰的莱顿大学利用这种设计在磁体周围加入多个电缆，诞生了第一个具有主动屏蔽的磁体。 1984年，飞利浦革命性地推出了世界上第一个表面线圈，得到的图像可以显示非常小的细节，再次引起了放射学界的轰动。 早期的磁共振系统大且笨重，长度通常达到250cm, 重量在10吨以上。为了提高病人的舒适度和操作的简易性，业界迫切需要短轻紧凑型磁体的问世。　　在1988年的RSNA上，飞利浦展示了业内第一款紧凑型超导磁体：Gyroscan T5，并在1989年投入商用。T5拥有当时最大的60cm孔径和最轻的磁体重量（2.8吨），从此带起紧凑型磁体全球风潮。 1993年8月，飞利浦再次推出了第一款紧凑型1.5T磁共振Gyroscan NT,长度仅为157cm，业界最短。 第一代3.0T磁共振的磁体较长（超过3m），梯度性能较差，有效视野很小（仅20cm）。为了让3.0T成为人体临床应用的主流系统，飞利浦在2001年4月推出了业界第一款紧凑型3.0T磁体Intera, 其磁体长度为业界最短的157cm。 2004年，Panorama 1.0T问世。该系统具有160厘米宽的开口，使得临床医生能够为任何需要MRI扫描的患者进行成像检查。这种新型MRI系统具有垂直领域设计，信噪比与1.5T圆柱型磁体相似，这能够提供高质量图像，进行更加精确的诊断。 2011年，飞利浦推出旗舰级磁共振Ingenia，它是业界磁场均匀度最高的70厘米孔径3.0T磁共振。高磁场均匀度保证全数字磁共振Ingenia无论对于大FOV、压脂、脑功能与频谱成像等临床应用都拥有业界最佳表现。 核磁共振在医学领域的应用 一.核磁共振在药物研发中的作用 1、药物靶标生物大分子结构的解析 2、生物大分子的动力学研究 3、基于生物大分子与配体小分子相互作用的药物设计和帅选 4、药物代谢中的应用 二、核磁共振在医学诊断中的应用 1、对神经系统方面的检测。三维成像和流空效应使病变定位诊断更为准确，并可观察病变与血管的关系。如对脑干、幕下区、枕大孔区、脊髓与椎间盘的显示明显优于CT。对脑脱髓鞘疾病、多发性硬化、脑梗塞、脑与脊髓肿瘤、血肿、脊髓先天异常与脊髓空洞症的诊断有较高价值。 2、观察纵隔肿瘤及其与血管间的解剖关系。对肺门淋巴结与中心型肺癌的诊断，帮助也较大。 3、心脏大血管的形态学与动力学的研究可在无创伤的检查中完成。 4、可对腹