國際視點(diǎn)：科學(xué)拒絕“例行公事”---失控原子對(duì)核磁共振成像影響背離以往經(jīng)驗(yàn)
2008-12-22 來源：科技日?qǐng)?bào)
近日，在美國俄亥俄州立大學(xué)進(jìn)行的一次絕熱實(shí)驗(yàn)中，意外的發(fā)現(xiàn)促使研究員進(jìn)行了有別以往的探索，進(jìn)而提出一種新方法來解釋原子行為，產(chǎn)生了比以往任何一次都要清晰的核磁共振圖像。
這一成果的應(yīng)用性，體現(xiàn)在獲取復(fù)雜生物分子的更精確圖像，推進(jìn)便攜式核磁共振成像儀的誕生。更重要的是，這次背離以往經(jīng)驗(yàn)做法的行為導(dǎo)致了全新科學(xué)論調(diào)的產(chǎn)生。
關(guān)于MRI與原子特性
核磁共振成像（MRI）利用核磁共振原理，依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中的差異性衰減，通過外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電磁波，即可得知構(gòu)成這一物體原子核的位置和種類，據(jù)此繪制出物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
通往核磁共振成像技術(shù)的道路，一直伴隨著對(duì)原子特性的探索。核磁共振中的“核”指的即是氫原子核，原子核帶正電并有自旋運(yùn)動(dòng)，其自旋必將產(chǎn)生磁矩，這是核磁共振成像的數(shù)學(xué)運(yùn)算基礎(chǔ)，因此，核磁共振成像也被稱為自旋成像。
人體約70%%都是由水組成，核磁共振成像便可依賴于水中的氫原子，以非入侵性方式探測(cè)液體和固體的微觀構(gòu)造及相互作用，因而這是一項(xiàng)能用于人體內(nèi)部成像的革命性醫(yī)學(xué)手段。目前的核磁共振技術(shù)已能在不損傷細(xì)胞的前提下，直接探究溶液和活細(xì)胞中相對(duì)分子質(zhì)量較。20000道爾頓以下）的蛋白質(zhì)、核酸以及其他分子的結(jié)構(gòu)。
意外的發(fā)現(xiàn)
然而，在以往對(duì)復(fù)雜物體成像時(shí)，核磁共振圖片還存在著令人不滿意之處———例如對(duì)人體大腦的成像。當(dāng)把腦體置于磁場(chǎng)中時(shí)，以適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈洌a(chǎn)生共振并分析所釋放的電磁波，就可以得到腦體內(nèi)部原子核相關(guān)情況。但當(dāng)原子之間發(fā)生反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其最終成像會(huì)被抵消，圖片會(huì)表現(xiàn)為在細(xì)節(jié)上有所缺失。
為應(yīng)付這種情況，經(jīng)常采取的手法是絕熱實(shí)驗(yàn)，其是用絕熱快速通道來控制原子或分子的布居數(shù)和相干性的原理，對(duì)原子自旋進(jìn)行嚴(yán)格控制。但美國俄亥俄州大學(xué)化學(xué)教授菲利普·葛蘭帝內(nèi)提與其同事在最近一次絕熱實(shí)驗(yàn)中，卻發(fā)現(xiàn)原子并非完全按其意愿行動(dòng)。
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（責(zé)任編輯：蔚藍(lán)）
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