10月6日,瑞卡罗琳斯卡医学院诺贝尔医学奖评委会宣布,本年度诺贝尔生理或医学奖授予美国的保罗·C·劳特伯(PaulCLauterbur)和英国的皮特·曼斯菲尔德(PeterMansfield),因为他们发明了磁共振成像技术(MagneticResonanceImaging,简称MRI)。这项技术的发明使得人类能够清清楚楚地看清自己或其他生物体内的器官,为医疗诊断和科学研究提供了非常便利的手段。
在得知获得本年度诺贝尔医学奖后,年已74岁的皮特·曼斯菲尔德说,“MRI最初只是一种想法,但是一旦一个人产生了一种想法,许多可能性都会突现出来。在四分之一世纪长的时间内,这个想法一直牢牢地抓着我。”
而在美国伊利诺斯州中部的厄巴纳市,保罗·C·劳特伯在黎明前就被大量的祝贺电话吵醒,这位伊利诺斯大学教授说:“我的生活的确受到了打扰,但是这种感觉实在太妙了!”尽管伊利诺斯大学此前曾提醒劳伯特有可能成为诺贝尔奖的获得者,但是当推测一旦成为现实,还是让劳特伯感到惊喜不已。劳特伯是伊利诺斯大学医学院生物医学磁共振实验室主任。
劳特伯说他还没有时间决定如何使用他与皮特·曼斯菲尔德所分享的130万美元奖金。“我想还有许多其他的事更值得我去考虑。”
■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,以治疗剧烈疼痛和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CT、B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等有机物的含量不同,同一组织中正常与病变环境下质子的分布密度不同,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。 (张田勘 )
《北京青年报》