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2003年诺贝尔生理学或医学奖

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1 拼音

2003 nián nuò bèi ěr shēng lǐ xué huò yī xué jiǎng

2 注解

2003年诺贝尔生理学或医学奖由美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德获得,以表彰他们在核磁共振成像技术领域的突破性成就诺贝尔奖评选委员会认为,用一种精确的、非入侵的方法人体内部器官进行成像,对于医学诊断、治疗和康复非常重要。这两位科学家的成果对核磁共振成像技术的问世起到了奠基性的作用

英国科学家曼斯菲尔德1933年出生于英国伦敦,1962年获伦敦大学物理学博士学位。1964年开始一直在英国诺丁汉大学物理系任教,现为该大学物理系名誉教授。1972年,英国诺丁汉大学的彼德·曼斯菲尔德进一步发展了核磁共振技术,1976年,他率先将核磁共振成像技术应用于临床,拍摄下了第一个人体核磁共振成像照片,即一个人的手指的成像,包括检测到的骨头、骨髓神经以及血管等。后来,他又开发出一种快速扫描核磁共振成像技术,即回波平面成像技术。这种技术在几微秒内便可扫描整个大脑。这种技术对于中风诊断中和脑部功能的研究都是至关重要的。

美国科学家劳特伯1929年生于美国俄亥俄州小城悉尼,1985年至今一直担任美国伊利诺斯大学生物医学核磁共振实验室主任。1971年,他开始致力于发明一种使用核磁共振技术制图的方法。到1974年,他已经可以使用大型核磁共振成像设备对活老鼠的胸腔进行成像了。10月6日凌晨4点,他被从睡梦中被叫醒。得知获奖喜讯后,他对记者说:“核磁共振成像技术最初只是一个想法,但随着各种可能性的浮现,这个想法就紧紧抓住了我,让我为之奋斗了20多年,我一直相信这项技术可以帮助许多人,我很高兴瑞典科学院现在也这么认为。”

正确而及时的诊断对于患者而言至关重要。核磁共振成像技术的普及挽救了很多患者的生命。这种方法精确度高,可以获得患者身体内部结构的立体图像。根据现有实验结果,它对身体没有损害。

原子是由电子和原子核组成的。原子核带正电,它们可以在磁场中旋转。磁场的强度和方向决定原子核旋转的频率和方向。在磁场中旋转的原子核有一个特点,即可以吸收频率与其旋转频率相同的电磁波,使原子核的能量增加,当原子核恢复原状时,就会把多余的能量以电磁波的形式释放出来。这一现象如同拉小提琴时琴弓与琴弦的共振一样,因而被成为核磁共振。1946年美国科学家费利克斯·布洛赫和爱德华·珀塞尔首先发现了核磁共振现象,他们因此获得了1952年的诺贝尔物理学奖。

核磁共振现象为成像技术提供了一种新思路。物质是由原子组成的,而原子的主要部分是原子核。如果把物体放置在磁场中,用适当的电磁波照射它,然后分析它释放的电磁波就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类,据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。如果把这种技术用于人体内部结构的成像,就可获得一种非常重要的诊断工具。

然而从原理到实际应用往往有漫长的距离。20世纪70年代初期,核磁共振成像技术研究才取得了突破。1973年,美国科学家保罗·劳特布尔发现,把物体放置在一个稳定的磁场中,然后再加上一个不均匀的磁场(即有梯度的磁场),再用适当的电磁波照射这一物体,这样根据物体释放出的电磁波就可以绘制成物体某个截面的内部图像。随后,英国科学家彼得·曼斯菲尔德又进一步验证和改进了这种方法,并发现不均匀磁场的快速变化可以使上述方法能更快地绘制成物体内部结构图像。此外,他还证明了可以用数学方法分析这种方法获得的数据,为利用计算机快速绘制图像奠定了基础。

在这两位科学家成果的基础上,第一台医用核磁共振成像仪于20世纪80年代初问世。后来,为了避免人们把这种技术误解为核技术,一些科学家把核磁共振成像技术的“核”字去掉,称为其为“磁共振成像技术”,英文缩写即MRI

核磁共振成像技术的最大优点是能够在对身体没有损害的前提下,快速地获得患者身体内部结构的高精确度立体图像。利用这种技术,可以诊断以前无法诊断的疾病,特别是脑和脊髓部位的病变;可以为患者需要手术的部位准确定位,特别是脑手术更离不开这种定位手段;可以更准确地跟踪患者体内的癌变情况,为更好地治疗癌症奠定基础。此外,由于使用这种技术时不直接接触被诊断者的身体,因而还可以减轻患者的痛苦。

目前核磁共振成像仪在全世界得到初步普及,已成为最重要的诊断工具之一。2002年,全世界使用的核磁共振成像仪共有2.2万台,利用它们共进行了约6000万人次的检查

在全世界每年有6000多万例检查和研究采用MRI技术

卫生领域中的第一台MRI设备是上世纪80年代初研发出来的。到了2002年,全球已经大约有2.2万台MRI照相机在使用,而且完成了6000多万例MRI检查。

与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X光线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机X线断层照相术相比,MRI的最大优点是无伤害性。然而,体内有磁金属或起搏器的病人却不可能用MRI检查,因为他们的磁场太强。

今天MRI已用于检查几乎所有的人体器官。它的特殊价值在于提供大脑和骨髓清晰的图像,以帮助对这些部位疾病的确诊,如肿瘤。几乎所有大脑疾病都导致大脑水含量的变化,这就可能在MRI图像中表现出来。

MRI还是外科手术的重要工具。由于MRI可以产生清晰的三维图像,便可以用来查清受损部位的位置,这样的信息在手术前弥足珍贵。MRI图像清晰得足以让电极置入中枢大脑神经核,以治疗剧烈疼痛帕金森氏疾病的运动障碍

MRI可以精确地揭示肿瘤的范围,由此指导更为精确的手术和放射治疗。在手术前知道肿瘤是否浸润周围组织也相当重要。MRI比其他方式能够更精确地判断组织之间的界线,因此能改进手术质量。MRI还可能区分肿瘤的发展程度,这对选择治疗方式同样至关重要。

MRI还可以替代以前的侵入性检查,因而能减轻许多病人的痛苦。一个突出的例子是,注射对比物用内窥镜检查胰腺和胆道,会在不同程度上导致严重的并发症。而今天情况就大不同了,用MRI就可以获得相关的准确信息。同样,MRI也可以替代关节镜检查,后者是用光学仪器插入关节中诊断。用MRI可以获得关节软骨和十字韧带的清晰图像,由于没有侵入性仪器的介入,感染的危险也随之消失。在全世界每年有6000多万项检查和研究采用MRI技术。MRI一直优于其他成像技术,大量减少了病人的危险和痛苦。

1973年,保罗描述了他怎样把梯度磁体添加到主磁体中,然后能看到沉浸在重水中的装有普通水的试管的交叉截面。除此之外没有其他图像技术可以

在普通水与重水之间区分图像

今年的诺贝尔生理或医学奖实质上是物理学与医学的结合。一个强磁场中的原子核会以一定的频率转动,如果该磁场吸收了相同频率的无线电波,它们的能量就会大大增强。当原子核返回到以前的能量水平时,无线电波就会发射出来。这一发现曾获得1952年诺贝尔物理学奖。在随后的几十年中,磁共振主要用于研究物质的化学结构。

保罗·C·劳特伯于1929年出生于美国伊利诺斯州的厄巴纳市。他发现了磁共振运用的另一种可能性,即通过在磁场中加入(磁力)梯度而创造二维图像,而其他方式建立的图像是不可视的。1973年,保罗描述了他怎样把梯度磁体添加到主磁体中,然后能看到沉浸在重水中的装有普通水的试管的交叉截面。除此之外没有其他图像技术可以在普通水与重水之间区分图像。

皮特·曼斯菲尔德1933年出生于英格兰的诺丁汉。他进一步开拓了磁场梯度的应用,利用磁场中的梯度更为精确地显示出共振中的差异。他证明,如何有效而迅速地分析探测到的信号,并且把它们转化成图像。曼斯菲尔德的研究是这种技术转化成应用成果的关键一步。他同时证明,通过极其快速的梯度变化可以获得转瞬即逝的图像,这在今天又称为平面反射波扫描。

水构成了人体体重的约三分之二,在人体中不同的组织和器官所含的水分是不一样的。有趣的是,许多疾病会导致这种水分的变化,这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。

水是由氢和氧原子构成的,氢原子核能够起到类似指南针的作用。当它暴露于一个强磁场时,氢原子核便得到指令:注意啦,站住!当无线电波的脉冲到达后,原子核的能量开始改变。在

脉冲之后,当原子核返回到先前的状态时,一个共振波便发射出来。这样,原子核振荡的微小变化就可以被探测到。通过先进的计算机程序,可以创建一个反映组织化学结构的三维图像。

如此一来,用这种方法就可以观察到身体内的组织和器官,从而观察发病部位的变化。

什么是MRI

核磁共振成像(英文为NuclearMagneticResonanceImaging,简称NMRI),现称为磁共振成像(英文为MagneticResonanceImaging,简称MRI)。磁共振成像的临床应用是医学影像学中的一场革命,是继CTB超等影像检查手段后又一新的断层成像方法,与CT相比,MRI具有高组织分辨力和无放射损伤等优点。

1924年科学家发现电子除对原子核绕行外,还可高速自旋,有角动量和磁矩。1946年科学家发现磁共振现象并接收到核子自旋的电信号,同时将该原理最早用于生物实验,在物理学、化学方面作出了较大的贡献。1971年科学家发现组织的良、恶性细胞的MRI信号有所不同。1972年保罗·C·劳特伯用共轭摄影法产生一幅试管的MRI图像,1974年作出第一幅动物的肝脏图像。随后MRI技术在此基础上飞速发展,继而广泛地应用于临床。

由于人体内各种不同组织,如骨、软骨、软组织和其他器官的水和脂肪有机物的含量不同,同一组织中正常与病变环境质子分布密度不同,因此对人体中氢原子分布状态进行研究,以组织的二维、三维高分辨力图像加以显示,在医学上具有重要的意义。

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  • 评论总管
    2021/10/25 11:38:01 | #0
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