近日，我国自主研发的核磁共振仪在中科院深圳先进技术研究院研制成功并量产，打破了国外对该技术的长期封锁。
那么，你知道核磁共振机是怎么发明的吗？核磁共振仪器研发制造有何难点？这项技术将如何影响未来人类的生活？
因对世界的好奇而诞生
核磁共振技术的起源始于物理学家，名叫奥托·斯特恩。
奥托·斯特恩1888年出生于德国。1912年获得物理化学博士学位后，跟随爱因斯坦来到瑞士苏黎世。
1914年，他到法兰克福大学任教，结识了当时担任该大学理论物理学教授的玻恩。 1919年，斯特恩观察到注入高真空室的原子或分子沿直线移动，产生了在某些方面类似于光束的粒子流。出于对物理世界本质的好奇，他和助手一家开始进行分子束实验。
斯特恩和盖拉赫“发现”电子自旋的实验示意图
当时，第一次世界大战刚刚结束，法兰克福大学物理系面临着资金短缺的问题。系主任·玻恩开始向公众收费介绍爱因斯坦的广义相对论，总共筹集了约7000马克。正是这些手段，保证了斯特恩实验的连续性。
到 1920 年，实验取得了重大进展。斯特恩和助手观察到，在外部非均匀磁场的影响下，原子的空间取向被量子化，并测量了亚原子粒子质子的磁矩。
然而，斯特恩当时并没有意识到这个实验将对人类未来的生活产生多大的影响。
1927年，美国科学家拉比找到斯特恩，建议改进分子束实验。后来，拉比发明了一种精确测量核磁特性的方法，并将这项技术带到了美国。
第二次世界大战期间，布洛赫和珀塞尔通过与拉比·物理学家等人的合作和互动，为核磁共振研究奠定了基础。二战结束后，布洛赫和珀塞尔前往斯坦福和哈佛大学，利用新方法在精确测量物质核磁特性方面取得了突破。
1946年，斯坦福大学的助手·瓦里安深知核磁共振技术在化学分析领域的广阔应用前景。因此，他说服布洛赫和其他人开始将核磁共振商业化。 1952年，瓦里安研制出世界上第一台商用核磁共振波谱仪，并将其用于石油勘探。
1976年，英国科学家曼斯菲尔德结合计算机技术、电子电路技术和超导技术，获得了世界上第一张人体断层图像。此后，磁共振成像（MRI）技术迅速扩展到临床医学应用和其他更广泛的领域。如何克服生产困难
与传统的X射线和CT扫描成像技术不同，MRI具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高、图像更清晰等优点。它不仅无放射性，而且还能有效诊断实体器官、心脏和大血管。足够准确。
那么 MRI 是如何做到这一点的呢？这主要取决于超强磁场环境。
众所周知，人体中的水约占体重的2/3，不同组织器官中水的比例差异很大。因此，H（氢元素）不仅含量高，而且能够满足共振条件。
正常情况下，H（氢元素）一般处于不规则运动状态。然而，在核磁装置产生的强磁场环境中，射频场可以将能量辐射到人体内的氢原子中。氢原子吸收和释放能量并产生核磁共振。收集信号，然后使用计算机将其处理成图像。
因此，核磁共振装置的主要部分由超导磁体组成。
目前，市场上常见的核磁共振机至少需要1.5吨的磁场，相当于地球磁场的5万倍。产生强磁场需要使用来自超导线圈的强电流，这必然需要超导磁体在极低的温度下工作（温度通常低于-260°C）。
核磁共振装置要实现-260℃以下长期运行，不仅需要强大的性能支撑，还需要相关技术和完整的生产产业链。此外，其他部件的技术要求也很高，例如磁信号到图像的转换、芯片、射频能量的接收和释放等。因此，我国核磁共振仪器市场过去长期被GE、飞利浦、西门子等公司垄断，核磁共振设备和维护成本也非常高。
现在，在深圳北大医院，我国自主研发的核磁共振仪已投入运行。它不仅具有更高的分辨率，而且还加快了显示速度。
据了解，家用核磁共振仪的核心部件由我国自主研发，拥有124项先进专利。价格门槛也从3000万元下降到260万元。这将逐步降低相关检查的费用，对于普通民众来说，医疗费用也会降低。
全球首创5.0T超高场全身磁共振
这一成功的背后，是我国科研机制的创新。在中科院深圳先进技术研究院，所有科研项目从一开始就必须紧密结合产业需求，以核心需求为驱动，着力解决瓶颈。市场的问题点成为该单位研发攻克的主要目标。
行业的早期反馈也使研发机构能够及时调整路径并取得突破。以第一批家用核磁共振仪为例，其合作研发单位之一的联影医疗在仪器上市后不久就向科研团队提供了临床反馈，并与科研机构合作共同解决针对重点问题，切实落实产学研结合。 。不同场景，美好未来
在今年6月的国际医学磁共振成像学会年会上，人工智能与医学影像结合的进展受到广泛关注。有专家认为，随着人工智能在各个领域的出现，MRI将在各个领域变得更加普及和有效。
近年来，人工智能在磁共振领域的应用有了新的发展，在效率、有效性、流程优化等多方面支撑了磁共振的加速发展。
其中，神投医疗将人工智能与医学影像数据相结合，从头开始，即图像生成过程，可以将MRI成像过程加快4-10倍，并保证诊断级的准确性。
此外，MRI也在进一步升级和整合。未来“一站式影像中心”的混合PET/MRI成像将避免患者接受多次影像检查，费时、费力、复杂。
5.0T超高视场高清成像效果（左：血管成像；右：脑神经纤维束成像）
事实上，经过半个多世纪的深入研究和快速发展，核磁共振技术不断取得突破，创建了一门理论基础完整、应用广泛的新学科。
在化学工程和高分子材料研究领域，核磁共振有着广泛的应用。例如，在填充火箭燃料时，核磁共振可以准确地检测固体燃料中的缺陷以及填料、推进剂和增塑剂的分布。
在地质勘探领域，核磁共振可以对矿区岩石进行快速无损检测，达到快速、经济、连续评价油气矿床物性的目的。而且，类似于石油和天然气勘探，它可以帮助我们解决水资源短缺的问题。
不过，一些科学家认为，就目前而言，核磁共振技术的发展仍在不断上升。例如，它在量子信息处理、测试分子结构和有机合成反应、心理学和心理健康等多个领域具有技术创新潜力和巨大前景。
