國際視點：科學拒絕“例行公事”---失控原子對核磁共振成像影響背離以往經(jīng)驗
2008-12-22 來源：科技日報
近日，在美國俄亥俄州立大學進行的一次絕熱實驗中，意外的發(fā)現(xiàn)促使研究員進行了有別以往的探索，進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。
這一成果的應用性，體現(xiàn)在獲取復雜生物分子的更精確圖像，推進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)驗做法的行為導致了全新科學論調(diào)的產(chǎn)生。
關于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，通過外加梯度磁場檢測所發(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的道路，一直伴隨著對原子特性的探索。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動，其自旋必將產(chǎn)生磁矩，這是核磁共振成像的數(shù)學運算基礎，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液體和固體的微觀構(gòu)造及相互作用，因而這是一項能用于人體內(nèi)部成像的革命性醫(yī)學手段。目前的核磁共振技術已能在不損傷細胞的前提下，直接探究溶液和活細胞中相對分子質(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，在以往對復雜物體成像時，核磁共振圖片還存在著令人不滿意之處———例如對人體大腦的成像。當把腦體置于磁場中時，以適當?shù)碾姶挪ㄕ丈，產(chǎn)生共振并分析所釋放的電磁波，就可以得到腦體內(nèi)部原子核相關情況。但當原子之間發(fā)生反方向運動時，其最終成像會被抵消，圖片會表現(xiàn)為在細節(jié)上有所缺失。
為應付這種情況，經(jīng)常采取的手法是絕熱實驗，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，對原子自旋進行嚴格控制。但美國俄亥俄州大學化學教授菲利普·葛蘭帝內(nèi)提與其同事在最近一次絕熱實驗中，卻發(fā)現(xiàn)原子并非完全按其意愿行動。
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（責任編輯：蔚藍）
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