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    核磁共振的發(fā)展歷程

    2016/9/26 14:57:13


          1930年代,伊西多·拉比發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)中的原子核會(huì)沿磁場(chǎng)方向呈正向或反向有序平行排列,而施加無(wú)線電波之后,原子核的自旋方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)。這是人類關(guān)于原子核與磁場(chǎng)以及外加射頻場(chǎng)相互作用的最早認(rèn)識(shí)。由于這項(xiàng)研究,拉比于1944年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1946年,費(fèi)利克斯·布洛赫和愛德華·珀塞爾發(fā)現(xiàn),將具有奇數(shù)個(gè)核子(包括質(zhì)子和中子)的原子核置于磁場(chǎng)中,再施加以特定頻率的射頻場(chǎng),就會(huì)發(fā)生原子核吸收射頻場(chǎng)能量的現(xiàn)象,這就是人們最初對(duì)核磁共振現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。為此他們兩人獲得了1952年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

    人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象之后很快就產(chǎn)生了實(shí)際用途,化學(xué)家利用分子結(jié)構(gòu)對(duì)氫原子周圍磁場(chǎng)產(chǎn)生的影響,發(fā)展出了核磁共振譜,用于解析分子結(jié)構(gòu),隨著時(shí)間的推移,核磁共振譜技術(shù)從最初的一維氫譜發(fā)展到13C譜、二維核磁共振譜等高級(jí)譜圖,核磁共振技術(shù)解析分子結(jié)構(gòu)的能力也越來(lái)越強(qiáng),進(jìn)入1990年代以后,發(fā)展出了依靠核磁共振信息確定蛋白質(zhì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)的技術(shù),使得溶液相蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的精確測(cè)定成為可能。

    另一方面,醫(yī)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)水分子中的氫原子可以產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象,利用這一現(xiàn)象可以獲取人體內(nèi)水分子分布的信息,從而精確繪制人體內(nèi)部結(jié)構(gòu),在這一理論基礎(chǔ)上1969年,紐約州立大學(xué)南部醫(yī)學(xué)中心的達(dá)馬迪
    安通過(guò)測(cè)核磁共振的弛豫時(shí)間成功地將小鼠的癌細(xì)胞與正常組織細(xì)胞區(qū)分開來(lái),在達(dá)馬迪安新技術(shù)的啟發(fā)下紐約州立大學(xué)石溪分校的物理學(xué)家保羅·勞特伯爾于1973年開發(fā)出了基于核磁共振現(xiàn)象的成像技術(shù)(MRI),并且應(yīng)用他的設(shè)備成功地繪制出了一個(gè)活體蛤蜊地內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。勞特伯爾之后,MRI技術(shù)日趨成熟,應(yīng)用范圍日益廣泛,成為一項(xiàng)常規(guī)的醫(yī)學(xué)檢測(cè)手段,廣泛應(yīng)用于帕金森氏癥、多發(fā)性硬化癥等腦部與脊椎病變以及癌癥的治療和診斷。2003年,保羅·勞特伯爾和英國(guó)諾丁漢大學(xué)教授彼得·曼斯菲爾德因?yàn)樗麄冊(cè)诤舜殴舱癯上窦夹g(shù)方面的貢獻(xiàn)獲得了當(dāng)年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

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