核磁共振

上周，韩国量子能源中心（Q-Centre）爆出一个大新闻，他们宣布发现了首个常温常压下的超导材料LK-99。而且这一材料的制造方法非常简单，甚至可以在中学的化学实验室中完成制备。   就在两天前，华中科技大学常海欣课题组宣布合成并验证了LK-99的迈斯纳效应，并在视频网站哔哩哔哩上上传了相关试验视频。只是由于目前的样本量过少，尚无法完成电阻率的测定。常温常压下的超导可能真的要来了。   这项物理学上的突破看似离我们普通人还十分遥远，但其实与每个人都密切相关，因为现在应用超导技术最多的就是医疗领域。现在已经普及的MRI检查，以及价格高昂的质子重离子治疗，都可能因此降价。   MRI和质子重离子治疗或能降价   核磁共振（MRI）和质子重离子治疗都是医疗领域的尖端技术，一个是检查软组织的利器，一个是治疗肿瘤的神器（参考文章：30万的质子重离子放疗 vs. 5万的常规放疗，差异在哪？），而他们都要用到超导磁体： ● MRI通过超导磁体产生的强磁场让氢原子核发生磁共振，以此对软组织成像； ● 质子重离子治疗则要用超导磁体完成质子、重离子的加速、聚焦和定向。   质子重离子治疗仪结构，图中蓝色的都是超导磁体。1是加速器，2和3是治疗室 而这两项技术也都受到了当前超导技术的限制。以MRI为例，我们看到的MRI仪那个巨大的“空心圆筒”，就是真空隔热罩里先套一层液氮罐，再套一层液氦罐，超导线圈则在液氦里面保持4K（-269℃）的低温。 这种结构下，MRI仪的“筒壁”难以做薄，中间留给患者的空间也十分有限，胖一些的人或有幽闭恐惧症的人都很难做MRI检查。   MRI仪的机构 而且，用来给超导线圈降温的液氦是一种非常昂贵的不可再生资源，一台MRI一年运行下来，仅液氦的成本就要10~20万元。 更关键的是，中国还是一个极度贫氦国家，对液氦的进口依赖度高达97.5%，美国则掌握全球接近一半的氦气资源。如果国际形势发生变化，国内的MRI、质子重离子治疗等需要液氦的仪器设备恐怕都会受到影响。 如果能用常温常压超导材料制作MRI仪、质子重离子治疗仪所需的超导磁体，不但可以省掉每年消耗液氦的费用，超导线圈外厚厚的保温制冷结构也都可以去掉。届时MRI仪和质子重离子治疗仪的制造和使用都将更为方便。 悬浮病床预防褥疮 在魔术领域，人体悬浮术可以说是一个经典的魔术，魔术师绞尽脑汁通过各种隐藏的支撑制造出悬浮的假象。但如果有了室温超导材料，人体悬浮将不再是魔术，而成为现实。 这是因为组成人体70%的水分子是一种抗磁性分子，在磁场中无论是靠近N极还是S极都会受到微弱的排斥。 在1994年，物理学家Andre Geim就用一块20特斯拉的电磁铁（一般MRI中的磁场强度为1.5~3特斯拉）实现了青蛙的悬浮，并因此获得了2000年的搞笑诺贝尔物理学奖。（PS：10年后，Andre Geim凭借胶带撕石墨烯获得了真正的诺贝尔物理学奖）   青蛙磁悬浮   当然，人体比青蛙要沉的多，悬浮人体所需的磁场也比青蛙要大得多。但如果使用超导磁体的话，由于超导体本身也有完全的抗磁性，预计仅需2~3特斯拉的磁场强度就能实现人体的悬浮。 要是用这一技术制造一张病床，患者可以直接悬浮在上面，没有压迫，也不会长褥疮，这对长期卧床的患者及其护理人员来说，都将是一大福利。 其实，医学的每一次进步都和科学技术的发展密不可分。19世纪物理学家对放射性的研究，为医学带来了放疗和x光片，二战时对化学武器的研究为医学带来了化疗，近年来计算机技术的发展也让药物的筛选方便了很多。 这次的LK-99是否真的是常温常压超导材料，它又能给医学领域带来哪些改变，我们拭目以待。    

X射线、CT、PET-CT、核磁共振，请问哪一种检查没有辐射呢？ 对于各种检查，“辐射”的强大威力让人不寒而栗。患者也常常会有这样的困惑，看病就看病，为什么总让我拍片呢？   拍片到底有没有辐射、有多少辐射？辐射伤害有多严重？   即使不是生病就医，一年一度体检时，当你抱着机器拍胸片时，是否也会惴惴不安，担心到底“吃进去”多少射线？ 今天，就让我们来详细讲讲，医学影像辐射那些事，别嫌枯燥哦，一定用得到。 辐射真的那么可怕吗？ 辐射大致可以分为两种：电离辐射和电磁辐射。 电离辐射 电磁辐射 特点 ◆能量较高 ◆可以电离物质 ◆可以对细胞甚至是DNA造成损害 ◆比较危险 ◆日常生活中接触到的能量较低 ◆没有电离物质的能力 ◆很难对人产生直接伤害 ◆比较安全 代表 α、β、γ射线、X射线、中子射线 电磁炉，微波炉等，主要产生热能 医院的常规检查中，B超、核磁共振（MRI），是非电离辐射检查手段，没有辐射。而X线、CT、PET-CT，则会产生电离辐射。 我们每天都在接受辐射 先不要“谈辐射色变”。请牢记一句话——“离开剂量谈辐射伤害的都是耍流氓！” 我们一般采用毫西弗（mSv）来衡量辐射危害性，只有遭受100mSv以上的辐射量，人体患癌的概率才会明显增加。 日常生活中我们也会遇到电离辐射，只是辐射剂量极其微小。 这是来自宇宙射线和自然界天然放射性核素发出的射线。每人每年接受的剂量约为2.4mSv，称为本底辐射。 世界上某些地方地表放射性物质含量较高（比如铀/钍矿床以及伴生放射性稀土矿床地区附近），就成了高本底地区。如我国广东省阳江地区（6.0mSv），又如巴西瓜拉帕里（5.5 mSv）等。 大量调查表明，本底辐射水平对健康没有影响。 医学影像学检查都有辐射吗？ 在医院，我们经常发现下列标志“远在天边，近在眼前”。 在医院，临床医生为了明确发病器官、所在部位、病灶大小以便于精准治疗，常常需要患者到放射科做各种影像检查，包括超声、X线拍片、CT、MRI（磁共振）等。这些检查对患者的健康影响大吗? 下面让我们来具体分析： 磁共振成像（MRI） 辐射：无   磁共振成像(MRI)有时也被称作“核磁共振”，它没有“核”，更没有辐射！！！ 它的显影原理，就是将身体里的水分子“摇一摇”振动，然后再平静下来，以此来探测水分子的变化。 水多的地方就是磁共振成像信号最强的地方，大脑、脊髓、椎间盘、关节软骨是磁共振最爱的部位。 B超 辐射：无   B超的原理是用超声波穿透人体，当声波遇到人体组织时会产生反射波，通过计算反射波呈像。就像挑西瓜一样，边敲边看显示病灶情况，完全没有辐射。 X光摄影（平片）  辐射：很小，0.1mSv   能看出这是“喵星人”的爪子吗？ 一次胸部X光检查，大致相当于日常生活10天所受的辐射，或者是单程坐飞机从东京飞往纽约所受的辐射。 X光会穿过人体，遇到被遮挡的部位，底片上不会曝光，洗片后这个部位成为白色。 核医学检查SPECT  辐射：有，不大，0.1-5.2mSv 大家不要谈“核”色变！SPECT全称“单光子发射计算机断层成像术”，它是针对人体内组织血流、功能代谢及生理生化成像。 它的检查原理是借助于微量核素药物、现代医学影像技术与分子生物学相结合的新技术，高灵敏反映人体内组织器官的血流灌注、功能代谢及生理生化的成像方法。 SPECT 检查的用途非常广泛，主要用于早期推断脑、心脏、肾脏、肝、肺、甲状旁腺等人体各脏器的功能改变，血液供给和代谢改变等。如： […]

于黑暗处寻找光明