1973年,全世界最权威的学术期刊——英国《自然》杂志收到了一位名叫保罗·劳特布尔的科学家的投稿。然而,《自然》杂志拒绝了这篇论文。不知他们是否会为自己做出的决定感到后悔,但可以肯定的是,他们几乎错过了一场革命。因为这篇论文,第一次提到了磁共振技术在医学上的应用。这个在当时还无法被认同的科学设想,在短短十几年后的未来,将成为医学史上最重要的发明之一。
我们来看看磁共振成像(MRI)的基本原理。人体里70%的组成部分是水,每个水分子都有两个氢原子,原子里的原子核如果置身于稳定的强磁场中,就会按照平行或反平行于外磁场两个方向上排列。排列规则基本上是一个朝南一个朝北,还有极少数不成对的。在这个基准上,用电磁波照射人体,那些不成对的原子核吸收电磁波能量后会改变状态(比如自旋方向)。如果停止电磁波照射,原子核会跳回原来的状态,并释放出相应能量的电磁波。包含在电磁波里的各种物理量反映了各种人体组织的性质(比如病理变化),这些信息通过计算机计算,成为人体内部的精确图像。
磁共振成像尚未诞生之时,在传统医学的解剖实验缓慢发展的大背景下,已有物理学家通过初步试验发现小白鼠的癌细胞核磁共振后和正常组织细胞有明显的差异。美国化学家保罗·劳特布尔开始萌生了用磁共振技术完成人体的精细扫描的大胆想法。劳特布尔相继攻克了一个个难关,并获得了初步的成功。而为了进一步推动这项技术的发展,性格豁达的劳特布尔将自己的实验室开放给了许许多多来自不同国家和专业的访问者,而其中,来自英国诺丁汉大学的教授彼得·曼斯菲尔德为核磁共振成像技术的发展做出了非常突出的贡献,并与劳特布尔共同分享了2003年的诺贝尔生理学与医学奖。
这项技术发明的影响是巨大而广泛的。前面讲到的CT扫描,对软组织分辨力不高,而核磁共振成像对软组织有较好的分辨力,如肌肉、脂肪、软骨、筋膜等。有了核磁共振成像技术,人们不必通过手术就能检测身体各个部位的病变。而且,核磁共振成像技术没有X射线辐射,理论上讲对人体是无害的。目前,核磁共振成像技术发展迅速,不断有更具突破性的技术运用到其中,科学家在医学领域里取得的成果也越来越丰富。