MRI成像基礎(1)--MRI發展簡史

2021-01-20 磁共振之家

1882年，塞爾維亞裔美籍科學家尼古拉·特斯拉在匈牙利布達佩斯發現了旋轉磁場。

1896年，荷蘭科學家塞曼發現了塞曼效應，利用磁力將光譜分開。由於這項重點的發現，塞曼與提供相關理論依據的荷蘭物理學家和數學家亨得裡克·安頓· 洛倫茲獲得了1902年度諾貝爾物理學獎。

1922年，德裔美國核物理學家奧託·斯特恩（獲1942年度諾貝爾物理學獎）和德國物理學家瓦爾特·蓋拉赫發現某些原子可以在磁場內平行或者反平行排列，並發明了用穿過磁場的分子束研究磁矩的方法，並發現了質子的核磁矩。

1924年，Pauli發現電子除了對原子核的繞行外，還可高速自旋現象，有角動量和磁矩。

1930年，物理學家伊西多·艾薩克·拉比發現，在磁場中的原子核會沿磁場方向呈正向或反向有序平行排列，施加無線電波之後，原子核的自旋方向發生翻轉，發明了測量原子核內核磁矩量級的方法。（1944年諾貝爾物理學獎）

1946年，物理學家費利克斯·布洛赫（史丹福大學）和愛德華·米爾斯·珀塞耳（哈佛大學）發現位於磁場中的原子核受到高頻電磁場激發會傾斜。而當高頻場關閉後，原子核將釋放吸收的能量，並且回歸到原始狀態，並可接收到核子自旋電信號，該現象就是著名的核磁共振（NMR）。兩位科學家因此獲得1952年諾貝爾物理學獎。

1950年，美國物理學家歐文·哈恩發現了雙脈衝下磁共振自旋迴波現象。

1952年，美國科學家赫曼（Herman Y. Carr）論文發表，描述了在磁場中使用梯度的第一個技術，是磁共振成像的第一個例子，並獲得了第一幅一維MR圖像。

1958年，穆斯堡爾發現了Ir原子核在低溫下的r射線的共振吸收，即原子核基態與激發態之間發生的核共振現象。穆斯堡爾在1961年獲諾貝爾物理學獎。

1968年，理察·恩斯特團隊改進激發脈衝序列和分析算法，大大提高信號的靈敏度以及成像速度後，磁共振技術才逐步成熟。在1975 年使用相位和頻率編碼以及傅立葉變換引入了二維核磁共振法。理察·恩斯特本人也因此榮獲1991年的諾貝爾化學獎。

20世紀70年代後，MRI的研究主要以歐洲和美國為中心，都分別取得了巨大的成就。

1971年，美國物理學家雷蒙德·達馬迪安證實核磁共振波譜技術可以用於區分體內惡性腫瘤和正常組織。1977年7月3日，該團隊完成人類歷史上第一臺全身醫用MRI設備首次為病人做MRI檢查，獲得了第一幅人體磁共振圖像——胸部軸位質子密度加權圖像，標誌著MRI技術在醫學領域應用的開始。

雷蒙德·達馬迪安MRI掃描設備設計手稿


1973年，化學家保羅·克裡斯琴·勞特伯和物理學家彼得·曼斯菲爾德爵士在荷蘭的中心實驗室搭建完成了最初的磁共振成像系統，並對充滿液體的物體進行了成像，得到了著名的核磁共振圖像「諾丁漢的橙子」；1976年首次成功地對活體進行手指的MRI成像。

1980年12月3日，荷蘭中心實驗室得到了第一幅人類頭部核磁共振圖像和第一幅二維傅立葉變換後的圖像。

諾丁漢的橙子，第一幅人類頭部核磁共振圖像，第一幅二維傅立葉變換後的圖像


保羅·克裡斯琴·勞特伯教授與彼得·曼斯菲爾德爵士教授因其在磁共振醫學成像領域的貢獻，共同獲得了2003年的諾貝爾醫學獎。


1977 年，瑞士科學家庫爾特·維特裡希發明了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構的方法，並在2002 年獲得諾貝爾化學獎。

1983 年，美蘇核危機愈演愈烈，美國放射學會推薦將核磁共振（NMR）改為磁共振（MR），以此緩解民眾尤其是患者對於核醫學的擔憂，磁共振成像的術語也便沿用至今。

1984 年，FONAR 公司製造的第一臺MRI 系統獲得 FDA 認證(1980年第一臺可用於臨床的的全身MRI在FONAR 公司誕生)，MRI 設備走向商業化。隨後GE、飛利浦、西門子等國際醫療設備廠家紛紛推出了自己的MRI商用產品，MRI設備逐漸成為重要的醫療診斷設備之一。特別是在90年代後由於計算機、新材料、製造工藝等的發展，可以說MRI的發展是飛速的。



1982年，由原國家科委組織MRI技術開發研究課題，開啟了中國MRI事業發展的新篇章。

1985年，我國引進首臺常導型（0.282T）MRI。

1986年，我國引進首臺超導型（0.6T）MRI。

1986年，安科公司成立，標誌著自主研發MRI設備的開始。

1987 年，我國第一臺 1500 高斯永磁體磁共振儀（安科公司）問世。1988 年，安科 0.15T 永磁型磁共振成像系統正式進入市場。

我國第一臺 1500 高斯永磁體磁共振儀


1988年，7月3日我國首臺MRI獲得了清晰的人體頭部斷層圖像。

1992 年，安科公司開發出了中國首臺超導磁共振（0.6T）系統。

2007 年，由奧泰公司自主研發生產、具有核心智慧財產權的 1.5T 超導磁共振Centauri 1.5T 問世，成為中國 1.5T 超導磁共振的破冰者。

奧泰 Centauri 1.5T


2014年，聯影公司成功研製出中國首臺全核心技術自主智慧財產權的 3.0T 超導磁共振。

聯影公司自主研發設計中國首臺3.0T超導磁體


2017年，聯影公司研發的我國首臺國產正電子發射計算機斷層顯像（PET/MR）問世。

聯影自主研發的業界首臺「時、空一體」超清TOF PET/MR


2017年，全球首臺可用於臨床的7.0T磁共振取得CE認證，標誌著磁共振進入7T時代。


雖然我國醫用MRI設備產業起步較晚，但隨著近幾年自主品牌對研發的加大投入，我國自主MRI設備已逐漸崛起。

以上內容整理自網絡，錯誤之處，望指正！


參考資料

楊文暉. 磁共振成像發展與超高場磁共振成像技術[J]. 物理, 2019, 48(4):227-236.

核磁共振成像原理. 科學出版社 , 熊國欣, 2007.

倪萍. 磁共振發展趨勢及高場磁共振性能比較[J]. 現代醫用影像學, 1997(04):184-185.

核磁共振成像-物理原理和方法. 北京大學出版社 , 俎棟林，高家紅, 2014.

陳豔萍, 彭學齡, 何凌冰. 磁共振行業發展概況[J]. 中國醫療器械信息, 2014(12):16-20.

維基百科

金宗達, 朱建民. 醫用核磁共振及其發展[J]. 生物醫學工程學進展, 1993(3):60-61.

馮曉源.MRI技術發展十年回顧[J].上海生物醫學工程,2006,27(2):119-123.



相關焦點

  • [The Basics of MRI 5.5] 磁共振成像基本原理5.5
    網站：https://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/index.html原著：Joseph P. Hornak, Ph.D.在此給出了一些在磁共振成像中非常有用的傅立葉變換對。由於磁共振成像與傅立葉變換對的振幅係數相關不大，因此在示例中我們暫且忽略傅立葉變換對的振幅係數。
  • AI讓MRI成像快了4倍,核磁檢查再也不用排隊了
    fastMRI目前的臨床研究是向前邁出的非常重要的一步，但它可以有更多的發展空間。接下來，Facebook人工智慧和紐約大學Langone的研究人員希望證明，fastMRI對其他重要器官，如大腦，也同樣有效。FastMRI還在GitHub公布了它的數據、模型和代碼，以便其他研究人員可以在他們的工作基礎上，貢獻新的想法。
  • EEG vs MRI vs fMRI vs fNIRS簡介
    什麼是MRI(磁共振成像)？MRI(磁共振成像)提供了提供了大腦圖譜-在設定的時間點它的外觀。這種結構信息可用於確定某些大腦區域的大小如何在人與人之間進行比較或者特定大腦（例如腫瘤）是否存在異常。MRI如何工作？
  • 2019年我國磁共振成像(MRI)行業發展研究
    磁共振成像是一種較新的醫學成像技術，國際上從1982年才正式用於臨床。在近40年的時間裡，磁共振成像技術獲得了長足的發展，已與X線成像、超聲成像、核醫學成像並列構成影像學四大檢查手段。一、MRI概述磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是利用特定頻率的射頻脈衝對置於磁場中含有自旋不為零的特定原子核的物質進行激發，從而產生核磁共振現象，在此基礎上利用感應線圈採集信號，並按一定數學方法進行處理而建立數字圖像的成像方法。
  • 磁共振成像(MRI)系統
    概述本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/199806.htm　　磁共振成像(MRI)系統能夠提供清晰的人體組織圖像
  • 核磁共振MRI成像原理
    前面我們所討論的是處在均勻恆定磁場B0中的樣品，在射頻脈衝的作用下產生核磁共振，此時接收到的信號來自整個樣品，並沒有把它們按空間分布區分開來，無法用來成像。為了實現核磁共振成像，必須把收集到的信號進行空間定位。定位方法常用的主要有3種：投影重建法、二維傅立葉變換法(2DFT)和三維傅立葉變換法(3DFT)。以下主要介紹2DFT法。
  • MRI成像生物標誌物:如何落實實踐,精準管理慢性腎臟病_MRI成像生物...
    因此，臨床亟需診斷、預後特異性更高的檢測方法，提高生物標誌物的檢測，明確病因或病理生理過程。而腎臟功能性核磁共振成像（MRI）技術的進展可很好的彌補這些缺陷。MRI可生成定量成像生物標誌物，對腎臟血流量，組織灌注，氧合和微結構（包括炎症和纖維化）的變化十分敏感。
  • 醫學影像學資料:MRI血管成像
    磁共振引起無創性和良好的軟組織分辨力在臨床上得到了廣泛的應用，因其成像原理複雜，核磁相關題目難度普遍偏高，要求我們掌握的知識也是相對偏難，偏多。除去需要我們掌握的基礎理論，如成像原理、成像序列等，我們還需要了解MRI的功能成像，其中血管成像是我們需要重點掌握的內容，磁共振血管成像具有兩種形式，第一種不用對比劑即可顯像，第二種是利用毒性小的釓對比劑成像，因其獨特優勢在臨床獲得了廣泛應用。今天老師就帶大家一起學習一下MRI血管成像。
  • MRI系列|(三)磁共振成像原理及參數
    往期磁共振系列推送請參閱：MRI系列｜（一）磁共振原理MRI系列｜（二）彌散張量成像原理1.磁共振成像原理簡介組織間弛豫時間上的差別，是磁共振成像的成像基礎。磁共振成像的過程：與CT 相似，把檢查層面分成Nx，Ny，Nz……一定數量的小體積，即體素 ，用接收器收集信息，數位化後輸入計算機處理，獲得每個體素的T1值（或T2值），進行空間編碼。用轉換器將每個T值轉為模擬灰度，而重建圖像。圖1 實現整個人體成像的步驟是：首先用數學方法將整個人體分成若干個體積單元、然後在每個體積單元內進行信號累加，從而得到一系列呈現不同灰度的體素。
  • 中國MRI(核磁共振成像裝置)市場現狀調研與發展前景分析報告(2020...
    《中國MRI（核磁共振成像裝置）市場現狀調研與發展前景分析報告（2020-2026年）》內容嚴謹、數據翔實，通過輔以大量直觀的圖表幫助MRI（核磁共振成像裝置）行業企業準確把握MRI（核磁共振成像裝置）行業發展動向、正確制定企業發展戰略和投資策略。
  • [The Basics of MRI 6.5~6.6] 磁共振成像基本原理 6.5~6.6
    網站：https://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/index.html原著：Joseph P. Hornak, Ph.D.磁共振成像中的選層是指選擇被成像物體的一個層切面（有一定的厚度）內的所有自旋塊。選層的原理可以用共振方程來解釋。選層的獲得是通過在施加射頻脈衝 RF 時同時施加一個一維線性梯度磁場。一個 90o 脈衝與一個梯度磁場協同作用將可以使被成像物體的某一特定層面內的自旋塊偏轉 90o 。這一過程可以用下圖來描繪。
  • MRI原理(1)
    M指的是磁，R指的是共振，I指的是成像，那麼簡單來說就是利用磁來進行共振從來獲得圖像。     那麼我們今天主要先和大家分享什麼叫做磁共振現象即MR。我們知道我們的人體由無數的分子所構成，而分子又由原子構成，那麼我們人體中所以的物質可以分為無機物（主要是水）和有機物（蛋白質、脂肪等），那麼只要有一定化學基礎的同仁們應該都知道，這些物質裡最不可獲取的元素就是氫原子。
  • MRI學習系列之四-擴散加強成像(DWI)
    超急性腦梗塞的診斷急性腦缺血缺氧造成的細胞毒性水腫，在DWI表現為高信號其他一些腦組織病變：部分腫瘤（例如淋巴瘤）、血腫、膿腫、表皮樣囊腫體部的應用彌散張量成像（DTI：Diffusion Tensor Imaging）
  • 2020年全球磁共振成像(MRI)設備行業發展現狀及趨勢分析 三大巨頭...
    從上世紀50年代誕生以來，磁共振成像(MRI)技術經過了不同的發展階段。1984年，美國FDA批准醫用磁共振成像設備用於臨床，醫用磁共振設備市場開始迅速發展。目前，MRI技術已經成為醫學影像技術中一種不可或缺的重要診斷手段，全球市場規模約60億美元。
  • 核磁共振成像(MRI)的系統架構
    圖2 MRI的數字轉換　　針對無線基礎設施所做的數據轉換器改進同樣能簡化這項工作。蜂窩基站對更好的噪聲與失真性能的需求，推動了能夠實現高中頻(IF)頻率採樣的高性能16位ADC的發展，而這正好也符合MRI的需求，在主流的1.5 T及3 T系統中，信號的中心頻率約為64MHz和128MHz。
  • MRI原理
    .htm1.MRI原理--簡介　　MRI是Magnetic Resonance Imaging的簡稱，中文名稱為磁共振成像。它是斷層成像的一種，主要是通過利用磁共振現象從人體中獲得電磁信號,並重建出人體信息。