2003诺贝尔奖：将医学影像推向当代医学研究的前沿

    2003年10月6日，瑞典卡罗林斯卡医学院将2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德，以表彰其在核磁共振成像技术领域的突破性成就。

     “太令人振奋了１中华医学会放射学会顾问、北京大学第一医院放射科主任医师高玉洁教授从广播中听到这个消息时兴奋地表示，“这表明医学影像诊疗系统是与内科诊疗系统、外科诊疗系统并列的当代医学的三大诊疗系统。这项颁奖必将鼓舞医学影像向更前沿的方向发展。”两位获奖者在如何用核磁共振技术拍摄不同结构的图像上获得了关键性发现。这些发现导致了在临床诊断和医学研究上获得突破的核磁共振成像仪的出现。而正是核磁共振成像仪改变了人们认识自身结构的方法，使医学诊疗由原来的影像学评价疾病步入现在的功能性评价。“使人对身体的认识从影像发展到人体组织成分的分析上。”

     两位获奖者有着不同的教育背景：劳特布尔在化学方面造诣颇深，１９５１年获凯斯理工学院理学士，１９６２年获费城匹兹堡大学化学博士。１９６３年至１９８４年间，劳特布尔作为化学和放射学系教授执教于纽约州立大学石溪分校。在此期间，他致力于核磁共振光谱学及其应用的研究。劳特布尔还把核磁共振成像技术推广应用到生物化学和生物物理学领域。１９８５年至今，他担任美国伊利诺伊大学生物医学核磁共振实验室主任。1９７３年，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。曼斯菲尔德则出身伦敦大学物理系科班，１９５９年获伦敦大学玛丽女王学院理学士，１９６２年获伦敦大学物理学博士学位。１９６２年到１９６４年担任美国伊利诺伊大学物理系助理研究员，１９６４年到英国诺丁汉大学物理系担任讲师，现为该大学物理系教授。曼斯菲尔德进一步验证和改进了劳特布尔的方法，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矗他进一步发展了有关在稳定磁场中使用附加的梯度磁场的理论，为核磁共振成像技术从理论到应用奠定了基矗

     人类认识自身结构的进程是逐步深入的。西医讲望、触、叩、听，中医讲望、闻、问、切是基本功，但都只是从医学现象的表面来猜测、认识人体内部结构。X射线通过其穿透人体时因各组织结构密度不一而产生的不同衰减、产生不同的影像来判断内部构造的变化。在此基础上，CT机通过计算机取得人体断层图像，这些都是影像差别判断。而对于脂肪、软组织等却只能得到类似的图像。核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。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，氢原子核暴露于一个强磁场时便会停止，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。也就是说，人们可以通过核磁共振成像根据人体内部各器官含水万分的不同获悉其化学物质成分，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。

     核磁共振成像技术主要应用于医学诊断和研究。但很长时间以来，医学影像只被认为是医学领域中的辅助门类。在医院里，放射科只被认为是辅助科室，“过去的医学影像确实有局限，只作用于诊断，但随着影像技术的进一步发展，有了介入放射学之后，便慢慢从诊断领域突破至治疗领域，此外，还可以进行由神经系统的语言、运动、视觉、听觉的功能性采集。”高玉洁教授解释说，虽然诺贝尔奖颁给了劳特布尔和曼斯菲尔德，但只是为了表彰他们在这一技术上所直到的开拓性的作用。现在的核磁共振成像技术发展已经远远超出他们二人当时研究的水平了。

     当然核磁共振成像技术目前也有其缺陷，由于是磁场效应，因此所有金属医疗器械不能进入诊断区域，国外也有用钛等材料制作器械，但代价昂贵。在国内，目前还不能将其自由运用于危重病人。此外，在空间分辨上、速度上，核磁共振成像目前都不及CT，现在做一次CT要一、两分钟即可，而最快的核磁共振也要十来分钟。软件方面，核磁共振成像还期待更多针对不同疾病设计的不同程序的软件产生，探讨如何更有效地利用计算机进行辅助诊断。“今天，可以穿透人体的核磁共振成像技术已经是独立的医学研究门类，并在人认识自身内部构造方面越来越推向前进。”高玉洁说。


    转自《北大新闻网》
(责任编辑：泉水)

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