当你翻看特殊的“生命初记录”——

或许是胎儿在母体中的“踢腿”影像

或是医生凭借影像从身体信号里揪出早期病变的蛛丝马迹

这些“看透身体”的能力

都来自一台白色的“生命守护者”

核磁共振仪

它无需开刀、没有辐射

却能穿透皮肤

清晰呈现大脑神经纤维、心脏跳动节拍、血管细微变化

可谁能想到

这项改变世界的技术

中国曾整整落后了40年

 

很多人听到“核磁共振”会担心有“核辐射”

其实是个误区

要搞懂核磁共振技术

我们可以将其拆分开来理解

“核”指的是原子核

“磁”即强磁场

“共振”的原理类似摆钟

当外界施加的振动频率与摆钟的固有频率一致时

摆钟的摆动幅度就会变大

因此，核磁共振的核心

就是让原子核在强磁场中发生“共振”并产生信号

人体约70%的结构由水构成

水中的氢质子就像一个个杂乱无章的小磁针

平时因方向混乱而不表现出磁性

而核磁共振仪相当于一个“超级大磁铁”

其强磁场会让这些氢质子整齐“列队”

当设备发射射频信号，使氢质子“共振偏转”

当射频信号停止后，氢质子会逐渐“归队”

这个过程中会发出微弱信号

这些信号就是医生看到的影像来源

不同组织如肌肉、脂肪、肿瘤中的氢质子

“归队”速度不同

由此产生的信号差异

最终会勾勒出能呈现人体内部情况的“内部地图”

磁共振技术堪称诺贝尔奖的“大赢家”

从1944年到2003年

先后有6位科学家因相关研究

获得物理学、化学和医学奖

见证这项技术从微观理论

到生命科学应用的伟大跨越

1977年，当国外拍出世界首张人类核磁图像时

中国在这个领域还是一片空白

此后的数十年间

国外核磁共振技术飞速发展

从实验室走向医院

从黑白图像升级到高清彩色

从单一功能拓展到多元化应用

而那个年代

中国医院想要拥有一台核磁共振设备

只有一条路可走——进口

国外巨头牢牢控制着技术和市场

彼时的中国，不仅要斥巨资采购设备

更要被动承受技术依赖带来的种种不便

设备坏了，只能等外国工程师维修

零配件断货，只能被迫停机

维修价格，完全由对方说了算

 

这种被动局面的根源在于核磁共振的核心技术

超导材料、精密制造、复杂算法等关键环节

每一步都有着极高的技术门槛

形成了难以突破的技术壁垒

 

核磁共振是个极其复杂的系统

核心的超导磁体如同设备的“心脏”

内部多根超导线需要浸泡在零下270摄氏度的液氦中

才能稳定产生成像所需的强磁场

射频系统是信号的“收发站”

既要发射能激发氢质子的射频信号

也要接收氢质子共振后产生的微弱信号

梯度系统则像“定位仪”

精准区分信号来自人体的哪个部位

为成像提供关键的空间定位

谱仪堪称系统的“中枢神经”

能精准控制射频系统与梯度系统协同工作

最后由计算机系统将接收的信号重建、拼接

最终形成医生可清晰解读的临床影像

20世纪80年代起

中国科研团队踏上自主研发之路

第一步就面临关键选择：

做多大磁场强度的设备？

场强单位“T”（特斯拉）决定了成像清晰度

以地球磁场为例，其场强约为0.00005T

微弱如黑夜里萤火虫的微光

医院里常见的1.5T核磁设备

磁场强度如同家用探照灯

3T设备就像户外搜救用的专业搜索灯

5T设备的场强更是地球磁场的10万倍，堪比强光探照灯

磁场越强，“照”得越清

能捕捉到的人体细微变化就越多

研发初期

1.5T核磁的市场最大、技术难度较低

成为中国核磁技术突破的“起点”

而后，3T核磁也成功落地

团队相继推出全球最大孔径的75厘米Omega3T

 

随着核心技术逐步攻克

科研团队萌生出一个大胆想法

既然已经掌握了核心技术

为什么不能超越国外

做出更先进的设备呢

 

于是，一个看似“疯狂”的目标被提出来

直接跨越到5T

这在当时几乎是一项不可能完成的任务

因为全世界都没有成熟的5T全身核磁共振设备

中国科研团队决定闯一条新路

 

从超导磁体的液氦控制

射频信号的精准接收

梯度系统的定位精度优化……

工程师们反复调试参数、优化算法

攻克了一个又一个的技术难关

2021年，联影医疗推出全球首台5T全身核磁共振仪

它的优势肉眼可见

一天可完成约100个部位检查

效率是传统设备的2-3倍

成像分辨率大幅提升

为患者争取了宝贵的治疗窗口期

从1977年世界首张核磁图像诞生

到2021年中国5T设备领跑世界

近半个世纪里

中国从技术空白到自主研发世界领先设备

不仅是科研人员的日夜攻坚

更见证着民族医疗科技的崛起

磁场强度的每一次升级

都是疾病早期预警能力的突破

设备的每一次迭代

都可能改写患者的生命轨迹

未来，这台高磁“透视眼”

将成为守护大众健康的“先知者”

让疾病无所遁形

 

　　《智造未来》系列科普视频每集聚焦一项近年来我国进行科研攻关的关键核心技术，通过专家访谈、实地拍摄、动画演绎等多种形式，结合多样化的表现手法，以技术的演进路线为主轴，通俗阐释其对产业变革、经济发展、社会进步的深远影响，呈现一堂永不落幕的“科学公开课”，吸引更多年轻人奔赴科技的“星辰大海”。

出品｜中国科学技术馆

摄制｜光明网

特别鸣谢｜上海联影医疗科技股份有限公司