生理学研究进展课件

郭树攀

二零零七年十月

2003 年诺贝尔生理医学奖

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003

Summary

人的内部器官成像的精确性和非干扰性对医学诊断，治疗和疗效追踪非常重要。 Paul Lauterbur 和 Peter Mansfield在关于使人体不同的结构通过核磁共振成象作出了开创性的发现，这些发现导致了现代磁共振成像技术的发展，它代表在医疗诊断和研究领域的一个突破！

原子核在强磁场中以同一个频率转动，依赖于该磁场的强度。如果他们吸收具有相同的频率的无线电波，他们的能量可以增加。当原子核返回他们先前的能量水平时，无线电波被释放。这些发现被授予1952年诺贝尔物理学奖。在接下来的几十年，核磁共振是主要用于物质化学结构的研究。今年的诺贝尔奖获得者在70年代初做出了开拓性的贡献，后来导致了核磁共振在医学成像的应用。

Prize-winner introduction

Paul Lauterbur

Peter Mansfield

Reasons for winning

MRI

核磁共振成像（英文为 Nuclear Magnetic Resonance Imaging, 简称 NMRI ），现称为磁共振成像（英文为 Magnetic Resonance Imaging, 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。

核磁共振成像技术的基本原理

基本原理 : 是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器记录，经计算机处理获得图像

The Use Of MRI

今天，磁共振成像是用来检测几乎人体所有的器官。该技术对脑部和脊髓的细节成像尤为重要 .通过核磁共振图像发现几乎所有的脑部疾病都是由水容量的变化导致。水容量不到 1％的差别 ，足以检测出其病理变化。

磁共振成像在许多疾病的检测诊断，治疗计划和并发症是非常重要的。例如，图像可以揭示一个肿瘤的界限，对于一个更加精确的外科手术和放射治疗是很有帮助的。磁共振成像在过去几十年中，已成为一种常规方法，而且该方法仍处于快速发展的阶段。这一技术通常优于其它成像技术。磁共振成像已经取代了几种创伤性性方式的检测，从而为许多病人减少了不适及出现并发症的危险。

对有长期背部疼痛的病人 , 磁共振检测对于病因是由神经的压制还是脊髓的压制造成是很重要的。 MRI 检测代替了原先的诊断方法 。

MRI 在细胞生理上的应用

核磁共振法 (NMR) 核磁共振法是一种新的非光学技术的二价钙离子的检测方法。其中 4-F 衍生物在 19F-NMR 中有一个共振 ,在和钙离子结合时光谱移动 ,这种光谱移动和结合钙离子的量有线性关系 ;在 pH4.5-7.5 范围内不受影响

MRI 的最大优点：对生物样品没有损伤 ,此法有望推广到体内大量组织 ,显示完整有机组织的钙离子，这是其它方法无法办到的。

MRI的缺点：成本较高，不宜广泛使用。

The MRI of significance

经过反复的临床实践,成为一种有用技术

重要的术前定位手段

提高了癌症的诊断 治疗 和疗效追踪

取代创伤造影 , 减少了病人的痛苦

Photo Gallery

MRI 的前景

磁共振成像，现在在医疗诊断方面是一种常规方法。世界范围内，调查显示每年有超过 6000万的磁共振成像，而且仍在快速发展。磁共振成像通常优于其他成像技术，这大大提高了许多疾病的诊断，核磁共振成像已经取代了其它几种对人体有侵害的检测方式，对许多病人而言，降低了风险和不适。

给我们的启发

知识的渊博性持之以恒的科学探究精神精益求进的执著精神对待成功的泰然处之

Paul Lauterbur （生于 1929 年） 美国伊利诺斯州。发现通过引入梯度磁

场以建立一个二维图像的可能性。通过分析所释放的无线电波的特征，他能确定其来源。这使人们有可能建立起两维的画面结构，却不能用别的方法使其可视化。

Peter Mansfield (born 1933)

诺丁汉，英格兰，进一步开发利用了梯度磁场。他显示了如何用数学的方法分析信号，这使我们开发一个有用的成像技术成为可能。他描述了如何极为快速成像是可以做到的。这项技术在医学上成为可行是在十年之后。

Discoveries of importance to medicine

今年的诺贝尔生理学或医学奖得主是在发展应用医学领域取的了至关重要的成果。在 70 年代初，他们在有关不同结构的显像技术开发方面取得了开创性的发现。这些研究结果为开发磁共振成一个有用的成像方法提供了基本依据。

保罗发现，发现通过引入梯度磁场以建立一个二维图像的可能性，却没有方法使其可视化。 在 1973年，他论述了如何增加梯度磁体到主磁体使人们有可能显现出截面管图像通过普通水包围重水。没有其他成像方法可以区分普通和重水

彼得曼斯菲尔德利用梯度磁场，在共振方面更准确地显示其差异。他描述了如何迅速有效检测信号分析并转化为图象。这是获的实际方法的一个重要的步骤。曼斯菲尔德，也描述了如何以非常快速的梯度变化获的快速成像（即所谓的回波平面扫描）。在临床实践十年后，这成为有用的一项技术。

今天，磁共振成像是用来检测几乎人体所有的器官。该技术对脑部和脊髓的细节成像尤为重要。通过核磁共振图像技术发现几乎所有的脑部疾病都是由水容量的变化导致。水容量不到 1％的差别 ,足以检测出其病理变化。

磁共振成像检测对多发性硬化症诊断及追踪治疗是比较好的。多发性硬化症的症状是由脑和脊髓的局部炎症引起的。运用磁共振成像，是有可能看到中枢神经系统局部炎症的 , 是如何激烈 ,又是怎样的影响治疗效果的。

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由于磁共振成像能产生精细的三维立体图像，因此是有可能得到局部病变的清楚信息。手术之前这些资料是很有价值的。比如，在某些大脑的外科手术中，外科医生可以从磁共振成像结果中获得手术上的指导。该图像足够清晰，能让电极放置在中央脑细胞核中，用以治疗帕金森氏症中的剧烈疼痛或运动失调。

磁共振成像对癌症的医学诊断，治疗和追踪治疗非常重要。该图像可以准确地显示一个肿瘤的界限，这有助于更精确的外科手术和放射治疗。在手术前，知道是否有肿瘤细胞已经渗透到周围组织是非常重要的。磁共振成像能较其他方法更确切地区分组织，从而有助于改善手术。

磁共振成像同样也提高了确定肿瘤阶段的可能性，这对选择治疗方法是很重要的。举例来说，磁共振成像能确定结肠癌患者组织渗透有多深，和整个淋巴结是否受到影响。

磁共振成像能取代原先使用的创伤性检查，从而为许多病人减少了痛苦，。其中一个例子是对胰腺和胆管中体液经内窥镜注射造影剂。这可以在某些情况下会导致严重的并发症。今天，通过核磁共振成像可以得到相应的信息。

核磁共振成像将代替内窥镜的诊断。在膝关节，有可能对关节软骨和十字韧带进行详细的磁共振成像的研究。由于核磁共振成像中没有侵入性手段，感染的风险被消除。