理论教育 医学核磁共振成像技术的发展历程及实战案例

医学核磁共振成像技术的发展历程及实战案例

时间:2023-08-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:医用核磁共振成像技术是应用效应链不断实现突破创新的典范之一。图10-15 医用核磁共振成像技术诞生历程的效应链图10-16 医用核磁共振成像技术诞生历程的因果链当有了基于属性的因果链的分析结果后,SAFC模型也就基本上有了整体框架。在每一层的因果关系中,加入下层两个物质属性相互作用的功能结果,即可形成如图10-17所示的医用核磁共振成像技术的SAFC分析模型。图10-17 医用核磁共振成像技术的SAFC分析模型

医学核磁共振成像技术的发展历程及实战案例

【作者注:技术系统进化是由科学效应驱动的。效应的组合与更替驱动了技术系统的升级换代。SAFC分析模型可以较好地表示这种效应组合与更替关系。】

科学效应是在科学理论的指导下,实施科学现象的技术结果,即在效应物质中,按照科学原理将输入量转化为输出量,并施加在作用对象上,以实现相应的功能。

在实际应用中,单一效应往往只支持实现某些组件/零部件级的功能,不足以实现整个技术系统(整机)的功能,而多个效应的组合(效应链)会使技术系统的功能更强大。效应应用模式有多种形式,请参见第六章。作者发现,技术系统的进化,从技术系统的角度看,是系统内部矛盾发展与克服的结果,而从物质相互作用的本质看,实际上是效应驱动的结果——效应的组合与更替驱动了技术系统的升级换代。强大的系统功能,由多种效应串接而成的效应链来实现。SAFC分析模型可以较好地表示这种效应组合与更替关系。

医用磁共振成像技术是应用效应链不断实现突破创新的典范之一。在该项技术的研发过程中,先后有多位科学家获得了5个诺贝尔奖。新效应的发现与应用让医用核磁共振成像技术和设备不断升级换代。

美国哥伦比亚大学教授Isidor Isaac Rabi发现,磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列,而施加无线电波后,原子核的自旋方向发生翻转。这是人类对原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识。Rabi于1944年获得了诺贝尔物理学奖。

旅美瑞士物理学家Felix Bloch和美国物理学家Edward Purcell共同开发了通过检测无线电频率磁场中的能量来检测核磁共振的精密测量的新方法,并由此发现了核磁共振效应,于1952年获得了诺贝尔物理学奖。

瑞士物理化学家R.R.Ernst在发展高分辨核磁共振波谱学方面做出了杰出贡献——包括脉冲傅里叶变换核磁共振谱、二维核磁共振谱核磁共振成像,于1991年获得了诺贝尔化学奖。

瑞士科学家Kurt Wüthrich、美国科学家John B.Fenn和日本科学家田中耕因发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”,于2002年共同获得诺贝尔化学奖。

美国科学家Paul Lauterbur和英国科学家Peter Mansfield凭借在核磁共振成像技术领域的突破性成就,于2003年共同获得诺贝尔生理学和医学奖。

图10-15所显示的是医用核磁共振成像技术诞生与进化历程中的效应链。(www.daowen.com)

上图中的效应链其实也是该项技术发展的因果链,在每一层的因果关系中,有了下层原因(物质属性),才有上层的结果(新状态的物质)。如图10-16所示的效应因果链。

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图10-15 医用核磁共振成像技术诞生历程的效应链

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图10-16 医用核磁共振成像技术诞生历程的因果链

当有了基于属性的因果链的分析结果后,SAFC模型也就基本上有了整体框架。在每一层的因果关系中,加入下层两个物质属性相互作用的功能结果,即可形成如图10-17所示的医用核磁共振成像技术的SAFC分析模型。

从下图看出,这是一个典型的“叠加型”的SAFC分析模型。通过多次的模型迭代与转换,让此前功能稍差的衍生物质,不断地利用新的效应物质和属性,改变为功能增强的衍生物质,最终形成较为完善的产品功能。

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图10-17 医用核磁共振成像技术的SAFC分析模型

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