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文
摘
要
现代医学飞速发展，治疗手段逐步更新，仪器设备迭代变换，总之，人们的生命健康得到了更多的保障。当病人走进医院，总是会有各种各样的仪器进行检查，借助这些仪器，在很短的时间内便可以诊断出人们的健康状态，可以说现代医学是完全离不开这些仪器的，今天介绍的对象就是医院众多仪器之一的核磁共振仪，它的工作原理是怎样的？它为何被誉为现代医学影像技术皇冠上的明珠？以及中国能否自主研发制造核磁共振仪？本期子牙童趣知识局就带领大家揭开关于它的秘密。
什么是核磁共振仪？打开百科，给出的解释是利用核磁共振原理，根据所释放的能量在物质内部的衰减，通过梯度磁场监测发射出来的电磁波，从而得出这一物质原子核的位置和结构，以此来绘制出物体内部的结构图像的一种仪器。简单来说，其实就是利用一个强大的电磁场，让身体中的氢原子先列队整齐再解散，根据这个过程中的电磁波信号，给身体进行画像，达成监测身体状态的目的。
构成物质最小的单位就是原子，人体也不例外，同时每个原子都有自己的震动频率，外面围绕着无数的电子，因此每一个原子都是微型的磁场，加上人体中含量最高的就是水，水分子就是氢和氧这两种元素组成，所以在核磁共振中就是利用氢原子成像的。在平常的状态下，这些原子都是随机无序的排列，虽然每一个原子都有一定的磁场，但是因为方向的原因，磁性会相互抵消，所以人体是不显现磁性的，可是当外部环境是一个强磁场的状态，那么这些氢原子就会变得整齐有序。
这是关于核磁的准备工作，那么如何达到共振效果呢？加入一个射频脉冲，调整它的频率，达成共振的效果，说到共振，相信大家在生活中也一定见到过一个场景，就是洗衣机在转速达到某一个点的时候，会突然很剧烈的抖动，这种现象的产生就是因为共振。那么这个发生了共振的氢原子，就会由整齐的状态变成各个方向都会运动的态势，然后它整体的变化就会逐步回溯到最开始处于自然状态下的样式，即原来的方向和幅度，这样的过程就是需要我们观察记录的重点，也是据此画出人体图像。
这个原理听起来是比较通俗易懂的，但是实际上这也是一个很复杂的过程，就比如，原子的位置变化如何确定和记录呢？其实这里还是利用坐标系来解决这个问题，在每一个区间加上维度坐标，通过X.Y，Z轴构建一个三维坐标，通过这样的方式就是只是运动的轨迹，从而得出想要的图像了。
它的实现原理和技术特点就是这些，但是中国使用的核磁共振仪多半是外国进口，这又是为什么？关于它的难点又是什么呢？
因为是医疗设备，就需要它是高精度的，而核磁共振仪更是高精尖的代表，它是由很多的部件组成，但是最难的部分还是磁体，因为对于磁体的要求就是在整个目标区域内，要保证高磁场和高均匀度，还有诸如调节菌液浓度的射频线圈，主磁体跟匀场线圈相关的低温配套设施等等都是技术实现所要面临的难点。
总之核磁共振成像仪很多的零件都是有着充足的高科技含量，所以他的技术门槛很高，在先进世界上，全球市场主要被西门子、GE和飞利浦这三大巨头垄断，其他公司想要插入也是有心无力。
那么如果真的要有所突破，第一步该是什么方向呢？最基础的超导材料，这是前提必要条件。接下来才是均长线圈，射频线圈等，最后一步就是强大的综合工程技能，这每一步都是极大的挑战，挑战这工艺，材料，技术等等。加上现在对照片的清晰度有着更高的要求，那就需要更高的磁场来实现，那么成本就会更高，所以不仅磁体占整个仪器一半成本是有道理的，更说明整个机器的造价也是十分高昂的，目前，医院中常见的核磁共振仪价格大概是在350万人民币到3500万之间，而这还仅仅是裸机的价格，日常的维护，电费等等也绝对是很大的一笔开销。
现在在医院中，通常见到的就只有1.5T和3T两种，值得说明的是T是磁场的强度单位，中文读作特斯拉，还有另外一个评价磁场强度的单位就是高斯，他们之间的转换就是一特斯拉等于是一万高斯，这都是一个什么样子的概念，我们都知道地球也是一个巨大的磁极，赤道最近的磁场最弱，南极和北极的磁场最强，那么具体的数值是什么呢？赤道是0.3高斯，北极也仅仅是0.7高斯，所以，核磁共振仪的磁场就是地球天然磁场的5万倍，这期间的差距就是叫人很可怕，同时也从其他角度说明了这个机器对技术的要求。
那么知道它这份强大的磁场，有人也会担心，对人体会有怎么样的危害呢？或者说有没有什么影响？实际上，核磁共振并没有任何的放射性，所以也就不用担心，这样的检查对人身有什么危险了。
核磁共振是上个世纪80年代医学发展起来的产物，是和CT一样影响重大的影像检查技术，它是现代医学技术的顶峰之一，虽然市场一直被外国的公司把控，但是我国在探索的路上，从未停止。可还是因为发展时间和起点的原因，国产的高端核磁共振仪和国外的产品相比，有着明显的差距，而市场的表现则会更加直观，据有关数据显示，在中高端的核磁共振仪中，外国进口品牌占到了百分之七十以上。
但是我国在这条道路上依然还是有很大进步的，大家还记得前面我们介绍的核磁共振仪器是由1.5T和3T这个分类嘛？我国目前在1.5T这个级别是实现了覆盖，因为这个磁场强度的核心技术我国以及完全掌握，但是同样的我们知道，要想成像更清晰需要更高的磁场，而3.0T这种高磁场仪器的核心技术， 我国却并没有掌握，这就是中高端市场还说被外国品牌占据的主要原因了，而随着疫情的发生，国家对基础医学和医疗设备的重视及其关注。所以科技部和国家自然科学基金设立重大专项，希望企业和研究院能有所突破。
好在在大环境的 *** 下，好消息也是是有传来，比如练影制造的3.0探索磁共振，就是一次积极的创新，它实现了所有核心零件的自主研发，拥有中国的自主知识产权，这是一次成功的设计，也对我们发展自己的中高端核磁共震仪鼓足了信心。
同样的在市场领域，虽然我国的自主设备的拥有率很低，但是我国的进步也是十分明显的，而且其实在认识到差距，了解了整个制造过程的难度后，选择将难点逐个击破，整个产业链都会有很大的发展空间，加上现在国家的号召，研究所的努力，我国的核磁共振肯定会不断向前发展，朝着掌握核心技术到市场覆盖更高走去。到那时候，关于人民生命安全的仪器，它的检查标准和操作规范都会由我们自己的依据，我们真正掌握了关于健康的这份核心技术。
本期子牙童趣知识局有关核磁共振仪的故事就讲到这里，你觉得中国何时可以设计出更加优秀的核磁共振仪，以及核磁共振仪走向全面国产需要多久？欢迎大家在评论区留言讨论。
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