一、核磁共振现象是什么时候发现的？

1946年发现核磁共振现象后，到1972年，核磁共振主要被化学家和物理学家用于研究分子的结构。1973年，英国学者劳特布尔在主磁场内附加一个不均匀的磁场，并逐点地诱发核磁共振无线电波，然后对这些一维投影值进行组合，从而获得了一幅二维的核磁共振图像。1974～1978年，英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的物理学家们，在研制核磁共振图像系统方面取得较大进展。1978年5月28日，他们取得了第一幅人体头部的核磁共振图像，1980年下半年取得了第一幅胸、腹部图像。从此，英国、美国、联邦德国、荷兰、日本等国纷纷投入主要技术力量从事核磁共振系统研制。到1982年底，已有许多医院和科研单位，把这种图像技术应用到临床诊断和其他医学领域的研究中去。

二、什么叫核磁共振

核磁共振全名是核磁共振成像，又称自旋成像，也称磁共振成像，是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。

核磁共振即nmr）是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。

并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。

核磁共振(mri)又叫核磁共振成像技术。是继ct后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。

核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(mri)。

mri是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。

mri提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生ct检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。mri对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

mri也存在不足之处。它的空间分辨率不及ct，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作mri的检查，另外价格比较昂贵。

三、什么叫“核磁共振”？？

核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。

磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的，自1940年以来研究磁矩的技术已得到了发展。物理学家正在从事的核理论的基础研究为这一工作奠定了基础。1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的I·I·拉比（Rabi生于1898年）的实验室在这个领域的研究中获得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。

当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。这种技术起初被用于气体物质，后来通过斯坦福的F.布络赫（Bloch生于1905年）和哈佛大学的E·M·珀塞尔（Puccell生于1912年）的工作扩大应用到液体和固体。布络赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收。自从1946年进行这些研究以来，这个领域已经迅速得到了发展。物理学家利用这门技术研究原子核的性质，同时化学家利用它进行化学反应过程中的鉴定和分析工作，以及研究络合物、受阻转动和固体缺陷等方面。1949年，W·D·奈特证实，在外加磁场中某个原子核的共振频率有时由该原子的化学形式决定。比如，可看到乙醇中的质子显示三个独立的峰，分别对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓化学位移是与价电子对外加磁场所起的屏蔽效应有关。

(1)70年代以来核磁共振技术在有机物的结构，特别是天然产物结构的阐明中起着极为重要的作用。目前，利用化学位移、裂分常数、H—′HCosy谱等来获得有机物的结构信息已成为常规测试手段。近20年来核磁共振技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步。在谱仪硬件方面，由于超导技术的发展，磁体的磁场强度平均每5年提高1.5倍，到80年代末600兆周的谱仪已开始实用，由于各种先进而复杂的射频技术的发展，核磁共振的激励和检测技术有了很大的提高。此外，随着计算机技术的发展，不仅能对激发核共振的脉冲序列和数据采集作严格而精细的控制，而且能对得到的大量的数据作各种复杂的变换和处理。在谱仪的软件方面最突出的技术进步就是二维核磁共振（2D—NMR）方法的发展。它从根本上改变了NMR技术用于解决复杂结构问题的方式，大大提高了NMR技术所提供的关于分子结构信息的质和量，使NMR技术成为解决复杂结构问题的最重要的物理方法。

①2D—NMR技术能提供分子中各种核之间的多种多样的相关信息，如核之间通过化学键的自旋偶合相关，通过空间的偶极偶合（NOE）相关，同种核之间的偶合相关，异种核之间的偶合相关，核与核之间直接的相关和远程的相关等。根据这些相关信息，就可以把分子中的原子通过化学键或空间关系相互连接，这不仅大大简化了分子结构的解析过程，并且使之成为直接可靠的逻辑推理方法。

②2D—NMR的发展，不仅大大提高了大量共振信号的分离能力，减少了共振信号间的重叠，并且能提供许多1D—NMR波谱无法提供的结构信息，如互相重叠的共振信号中每一组信号的精细裂分形态，准确的耦合常数，确定耦合常数的符号和区分直接和远程耦合等。

③运用2D—NMR技术解析分子结构的过程就是NMR信号的归属过程，解析过程的完成也就同时完成了NMR信号的归属。完整而准确的数据归属不仅为分子结构测定的可靠性提供了依据，而且为复杂生物大分子的溶液高次构造的测定奠定了基础。

④2D—NMR的发展导致了杂核（X—NMR），特别是13C—NMR谱的广泛研究和利用。杂核大多是低丰度，低灵敏度核种，由于灵敏度低和难以信号归属，以往利用不多。但X—NMR谱包含有大量的有用结构信息，新颖的异核相关谱（HET—Cosy）提供的异核之间的相关信息（如H—C，C—C，H—P，H—N）不仅为这些杂核的信号归属提供了依据，而且能提供H—NMR所不能提供的重要结构信息。

⑤2D—NMR技术的发展也促进了NOE的研究和应用的发展。NOE反映了核与核在空间的相互接近关系，因此它不仅能提供核与核之间（或质子自旋耦合链之间）通过空间的连接关系，而且能用来研究核在空间的相互排布即分子的构型和构象问题。

2D—NMR技术由于其突出的优点和巨大的潜力，在谱仪硬件能够满足2D—NMR实验（即进入80年代）以后的短短几年时间内，已有1000余篇论文和数十种评论和专著出现。

(2)NMR中新的实验和应用几乎每天都在出现，NMR技术本身今后将继续就如何得到更多的相关信息，简化图谱，改善和提高检测灵敏度等几方面进行发展，其中最富有发展前景的新技术有：

①选择和多重选择激励技术，进一步发展多量子技术，通过采用先进的射频技术激发那些在通常情况下禁阻的，极其微弱的多量子跃迁。选择性地探测分子内核与核之间的特定相关关系。或通过特形脉冲（shaped pulse）和软脉冲选择性地激发某些特定的核，集中研究某些感兴趣的结构问题。

②“反向”和“接力”的检测技术，在异核相关谱方面，采用反向检测（称之为inverseNMR，即通过H检测来替代以往的用杂核检测的测试方法）可大大提高异核相关谱的检测灵敏度（约1个数量级）。在同核相关谱方面，通过接力相干转移（RCT—1），多重接力相干迁移（RCT—2）和各向同性混合的相干转移技术（如HOHAHA）可用来解决复杂分子（包括生物大分子）的自旋偶合解析和信号归属问题。

③发展并应用谱的编辑技术，利用NMR本身在激发和接收方面的多种多样的选择和压制技术，可对十分复杂的NMR信号进行分类编辑。

④发展三维核磁共振（3D—NMR）技术，随着NMR的研究对象向生物大分子转移，NMR技术所提供的结构信息的数量和复杂性呈几何级数增加，近来已出现3D—NMR技术来替代2D—NMR方法，用于生物大分子的结构测定。初步探索的结果表明3D—NMR方法不仅进一步提高了信号的分离能力，并且能提供许多2D—NMR方法所不能提供的结构信息，大大简化结构解析过程。3D—NMR测定方法的广泛使用还有待于测定方法进一步改进和计算机技术的进步。

⑤与分子力学计算相结合，发展分子模型技术。在NNR信号完全归属的基础上，利用NOE所提供的分子中质子间的距离信息、计算分子三维立体构造的技术近年来在多肽和小蛋白质分子的研究中取得了巨大的成功。以距离几何算法和分子动力学为基础的分子模型技术（molecular modelling）正在逐步应用于其它各种生物分子的溶液构象问题。但在大分子与小分子或小分子与小分子相互作用的体系还有许多问题有待解决，例如在运动条件不利的体系中如何得到距离信息和距离信息的精度等。

(3)NMR波谱技术今后最富有前景的应用领域有以下几个方面：

①继续帮助有机化学家从自然界寻找具有生物活性的新颖有机化合物，今后这方面的研究重点是结构与活性的关系。即研究这些物质在参与生命过程时与生物大分子（如受体）或其它小分子相互作用的结构特征和动态特征。

②更多地用于多肽和蛋白质在溶液中高次构造的解析，成为蛋白质工程和分子生物学中研究蛋白质结构与功能关系的重要工具。并朝着采用稳定同位素标记光学CIDNP法与2D—NMR，3D—NMR技术相结合的方向发展。

③NMR技术将广泛用于核酸化学，确定DNA的螺旋结构的类型和它的序列特异性。研究课题将集中在核酸与配体的相互作用，其中核酸与蛋白质分子、核酸与小分子药物的相互作用是最重要的方面。

④NMR技术对于糖化学的应用将显示出越来越大的潜力，采用NMR技术来测定寡糖的序列，连接方式和连接位置，确定糖的构型和寡糖在溶液中的立体化学以及与蛋白质相互作用的结构特征和动态特征将是重要的研究领域。

⑤NMR技术将更多地用于研究动态的分子结构和在快速平衡中的变化。以深层理解分子的结构，描示结构的动态特征，了解化学反应的中间态及相互匹配时能量的变化。

⑥NMR技术将进一步深入生命科学和生物医学的研究领域，研究生物细胞和活组织的各种生理过程的生物化学变化。

以上都是与溶液NMR研究有关的领域，近年来固体NMR研究的NMR成象（imaging）技术也取得了巨大的进步，并在材料科学和生物医学研究方面继续发挥重要的作用。

四、中国哪一年引进了核磁共振技术？

1977年，英国首次获得了人手腕部的磁共振剖面图。进入80年代，由于计算机技术、电子技术和超导技术的飞速发展，核磁共振成像术才日臻完善，并在临床上广为应用。1986年，中国引进了核磁共振技术。

五、核磁共振现象是什么时候被发现的？

核磁共振现象是1946年被科学家发现的。起初，它主要被化学家和物理学家用于研究分子的结构。20世纪70年代以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。由于它能对物体作无损伤探测，被誉为是探测某些不可打开的“黑箱”的钥匙。

一位病人感到右手右腿发麻，就到医院就诊。医生说，你得做核磁共振检查。病人到了检查室，躺在一张塑料制的床上。医生按动电钮，于是他被缓缓地移进一个巨型磁体的圆柱形空间中。医生开动机器，他听到一阵“啪啪”的响声。这响声是计算机改变磁场的强度而发出来的。大约经过20分钟，他又被移了出来。这时大夫已经得到了十多张照片。从照片上大夫清楚地看到他的大脑内一层一层的情况。

这些照片是怎么得到的呢?实际上，照片上的每一点都代表着大脑中水分子中氢原子核磁性的强弱。这些氢原子核就像是自然界置于人体内的天然探针。人们用核磁共振成像仪，获得了这些氢原子核探测到的结果，得到了大脑内部结构的图像。

对于磁性，我们并不陌生。我国古代的四大发明之一的指南针就是古人认识和利用磁性的结果。指南针的磁针有一个磁南极和一个磁北极。而我们生存的地球也是一个巨大的磁体，它也有磁南极和磁北极。指南针的磁南极与地球的磁北极互相吸引，指南针的磁北极与地球的磁南极互相吸引，因此指南针总是指示南北方向。研究表明，组成原子核的质子和中子也都有磁南极和磁北极，磁南极和磁北极总在一起不可分离。

科学家把一个磁南极与一个磁北极构成的整体叫磁矩。质子磁矩有两种取向，一种是与磁场平行，另一种是与磁场反平行，两种质子的能量不同，其能量的差与磁场强度成正比。用一束电磁波照射这些质子，当电磁波的能量恰好等于两种质子的能量之差时，能量低的质子(磁矩与磁场平行的质子)就会吸收电磁波的能量而变成能量高的质子(磁矩与磁场反平行的质子)，这种现象就叫核磁共振。

1945年底，珀塞尔的小组成功地观测到固体石蜡中氢核的共振吸收，几乎同时，布洛赫小组也成功地观测到水中氢核的共振。凝聚态物质核磁共振的观测成功之后，许多科学家立即敏锐地感觉到，它可能在化学分析中有重要作用，可能带来巨大的商业利益。于是，很快便注册了第一个关于核磁共振的专利。从此开始了核磁共振研究和应用大发展的时期。1949年第一台商用核磁共振仪问世。

20世纪70年代初以来，核磁共振技术与图像重建技术相结合，形成了核磁共振成像技术。核磁共振成像技术能够给出人体分子结构和生化病理的有关信息，打破了X射线成像技术只能提供有关组织的断层解剖结构信息的局限。现在，这种图像技术已应用到临床诊断和其他医学领域的研究中。