核磁共振成像（MRI） [ 4 ] 倾听回波

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核磁共振成像（mri）

[ 4 ] 倾听回波

    二十世纪四十年代末期，rutgers大学的henry torrey和伊利诺依州立大学的erwin hahn分别在核磁共振成像领域跨出了新的一步。他们在实验样品上施加强无线电波脉冲而非传统的单一的持续波。他们首先观察到了在长脉冲条件下的瞬间核磁共振信号。在hahn观察到瞬间核磁共振信号可以通过施加短脉冲测量之后，脉冲技术成为物理学家和化学家探索原子和分子的秘密的首要选择。

    另外，hahn发现一种后来被称为“旋转回波”的现象，这后来被证明对于测量张弛时间是非常重要的。第一次，他将这些看起来具有欺骗性的信号归因于他的电子设备的问题。在多次研究后，他认识到这些信号是由于在不同的本地磁场中的原子核旋转加速和减慢而造成的。通过施加两或三次短波脉冲并听到回波后，hahn发现他可以在这样的条件下获得比单脉冲条件下更详细的关于原子核旋转张弛的具体信息。

    20年后，脉冲核磁共振和旋转回波在核磁共振的发展中起到至关重要的作用。但是当时，使用核磁共振技术成像的想法还是没有让那些在物理和化学领域使用核磁共振波谱的科学家们产生更多灵感。因为在当时的情况下，在核磁共振可以成为一种有效的成像工具前，仍有一些必要的工作需要完成。一个重要的成果是一种被称为fourier转换核磁共振的新式脉冲方法，这种方法首先由varian联合会的rusesell varian在50年代末期提出。几乎同时，在位于圣路易斯的华盛顿大学的richard e. norberg和irving lowe从实验的角度和理论的层面上展示了如何通过精确处理在脉冲实验中产生的信号从一个持续波实验中获得多组数据。但是，当时的精确步骤需要分析脉冲数据(一种被称为fourier转换的技术)，这由于当时的计算机条件限制而不可行。

    二十世纪六十年代末期，当时为varian联合会工作的richard ernst和weston anderson从化学的角度研究复杂的多线核磁共振波谱。通过反复实验和校对误差寻找产生所有多线光谱的频率是一个缓慢的过程。他们开始意识到向样品中的原子持续播发一段无线频率，然后对产生的脉冲信号进行fourier分析可以获得持续波方法所有的结果。这种技术比传统的方法快了上千倍，而且可以让研究人员观察在仅有十分之一强度下的信号。那时计算机技术的发展让fourier转换也成为可行。而现在使用核磁共振分析非常小的物体样品或区分一大堆样品中的非常少的原子也是可能的了。在1991年，ernst由于他在高分辨率核磁共振波谱学领域的贡献而获得诺贝尔化学奖。

    图解下图：不同的化学环境中(例如ch3、ch2和oh)的质子以不同的化学频率共振。ch3和ch2中质子的共振之所以不同是由于临近的碳原子中的质子共振与其自旋产生了交互性影响。(改编自“1h核磁共振波谱数据选集”，得克萨斯州a&m大学，热动力研究中心，1982年。现在，热动力研究中心是科罗拉多州国家标准技术协会的物理和化学产业分部的一部分。)