本篇文章给大家谈谈剖面图是谁发明的,以及几何图是谁发明的对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
文章目录:
- 1、电影里的回旋镖是真的吗?就是那种掷出去伤人之后有能转回来的武器
- 2、人工清除冰的缺点?
- 3、简答题什么是体的投影?
- 4、CT,MRI的发明人是物理学家,工程专家说明了什么
- 5、比利时发明专利申请需要的资料是?
- 6、发明专利申请需要提交哪些材料?
电影里的回旋镖是真的吗?就是那种掷出去伤人之后有能转回来的武器
当然会飞回来了!
回旋镖原理与实作
谈起回旋镖,通常一般人的心中便会浮起一幕动画∶原始的土著(或者是传说中的泰山)目视远方的猎物,举起回旋镖朝右前方(假如他是右撇子的话)用力一掷,回旋镖便以优美的曲线飞行,击中猎物后,回旋镖持续这优美的曲线回转至心爱的主人身边,此时主人只需一伸手便能将镖接住.这麼神奇的工具,它到底是谁发明的 是甚麼原因让它自动飞回来的
历史:
可溯至一万五千年以前的石器时代.也许是当时人类常用石棒或骨头丢掷猎物,在无意间发现某些特殊形状的石棒或骨头具有回旋的能力,……………
使用回旋镖:
澳洲的原住民,古埃及人,南美原住民…
——但最古老出土的回旋镖:波兰发现,年代约距今两万年前!
分类:
回旋镖的英文名称为"Boomerang",分为两种:
(1)可回旋(即所谓的回旋镖)
旋转镖通常较重且较长,以增加杀伤猎物的能力.
(2)不可回旋(姑称之"旋转镖")
为什麼回旋镖可以飞回来呢
——螺旋桨与陀螺仪的混合体
仔细观察两翼面的厚薄,发现两翼并非以中心线镜面对称的.一般称较厚的一端为前缘,而较薄的一端为尾端.由剖面图知,(右手)回旋镖的厚薄配置为:右翼外缘及左翼内侧为前缘,右翼内侧及左翼外缘为尾端.故右手掷镖后,如图回旋镖将逆时针旋转,此时较厚一端将永远在前,而较薄一端则是永远追随其后.
若将回旋镖弯曲的两翼拉直,中心钻个小洞,再插入一根竹棒竹蜻蜓
—直升机螺旋桨旋镖想像成竹蜻蜓的翼面.的螺旋桨或飞机翼的剖面皆如同图三的剖面图,当翼面穿过空气时,上面的空气流被排挤偏离较远,但又与下端空气流同时於尾端结合,如图四所示.以相对於翼面静止的观察者而言,这意味著上面的空气流流速较快,而下面的空气流流速较慢.通常流速快的气压较流速面的气压来得低,此即所谓的"白努利原理 (Bernoulli's principle )"[3],因此翼面感受到一向上的净提升力(lift force).
不过我们都只有见过掉下来的竹蜻蜓,从未见过回转一圈回来的竹蜻蜓,可见此一类比只能解释回旋镖的漂浮能力,而无法完全说明其回转的动力.与回旋镖相似,本身自转而且同时绕著某个中心轴回转的例子,其实大家应不陌生,陀螺(gyroscope)便是这样的典范:当陀螺的中心轴不是铅直而是倾斜时,我们不是常见陀螺整体绕著通过支点的铅直线打转吗 这便是所谓的"进动(precession)"[3],如图五所示.又若陀螺本身没有自转,则当陀螺倾斜时,重力不再与中心轴平行,陀螺便会有倾倒的趋势.另一
图五,陀螺的进动
方面,重力所造成的倾倒运动又可视为陀螺质心以支点为圆心的转动,故我们又可称此时有一转动的趋势,物理学则将此趋势量化为所谓的"力矩(torque)".此转动方向以右手四指圈住,则拇指的方向即为力矩的方向.一般而言,力矩与物体的转动轴平行,其所驱动的转动会与物体原转动同向或反向,故使转动加速或减速.然而如图五的情况,力矩与物体的转动轴垂直,则自转转速不变,取而代之的是自转轴的方向改变.由於无论自转轴方向做多少改变,力矩方向始终与之保持垂直,故自转轴不断地改变方向,最终绕一圈回来,而有所谓的进动产生 [3].
了解白努利原理让直升机螺旋桨产生的提升力以及力矩垂直於陀螺转动轴所造成的进动后,将二者混合为一,即成回旋镖的飞行原理.不
图六,白奴利原理对回旋镖的影响
过此时的螺旋桨不是水平摆置而是垂直放置,而其相对应的陀螺自转轴与铅直线成九十度角.如图六左边之侧视图所示,由於回旋镖一边飞行一边自转,故上半边的速率较下半边快.根据白奴利原理,上半边会有大於下
半边的侧向力,如图六右边之后视图所示.若回旋镖没有自转,则此力会图七,垂直於自转轴的力矩产生回旋动力
造成镖体侧向翻转,即有一力矩作用於回旋镖.然而回旋镖具有自转,且自转轴与此力矩垂直,如图七所示,故自转轴会不断地转动,回旋镖则是相对地绕圆圈回转.由於丢掷者即位於回转的圆圈上,故回旋镖必飞回丢掷者.
回旋镖DIY
由上一节的讨论知,回旋镖之所以能够回旋的重点是在於:其翼面是否具有如机翼一般,能使两侧流动的气流流速不平衡,进而产生侧向转动的力矩.今日回旋镖的设计相当多样,图八即是一些有别於传统式的回旋镖.
这里我们要介绍的方法,是由国立高雄师范大学周建和教授实验室所发展的,一种适於室内飞行的回旋镖制作方法[5]:
如图九,将500磅以上的灰纸板裁成长13.7 cm,宽2.7 cm大小三张.
每一张长方形纸板的一端,由中央剪一道长约1cm,宽约0.1 cm的细缝.
各翼的夹角尽量为120o,以钉书针组合如图九的形状.
图九,简易三翼型回旋镖
稍微将翼面凹折,以增加其回转的动力.
试射时请按下列原则进行:
射回旋镖时必先确保没有任何人会位於飞行路径上.
手持镖体使其面垂直.惯用右手者,凸面向左;惯用左手者,凸面向右.
以腕力水平射出即可.
若场地有风,请面向风吹来的方向.惯用右手者,以偏右45o射出;惯用左手者,以偏左45o射出.
试著在翼面外缘均匀地增加重量(如贴上胶带),再试射一次并与先前的飞行路径比较.
回旋镖高尔夫大赛
据说,澳洲原住民曾将回旋镖抛出近 100 m远,高度亦近50 m高,并且来回绕了五圈之多![6] 虽然这里所示范的回旋镖不可能飞得这麼神奇,但其短射程的特性适於室内及较小场地里飞行.这里介绍一种有趣的回旋镖玩法:在几个适当距离上摆置一些标竿,分令竞赛者掷镖回旋过杆,每过一杆便算进洞得分.此种玩法颇类似於高尔夫比赛,因此称之为回旋镖高尔夫.另一种回旋镖过关的方式,则是选取枝叶茂密之灌木作为标竿,将回旋镖射入树中即算进洞得分.由於回旋镖具有曲线飞行的能力,若在标竿之间适当选取一些障碍物,可提高过关的难度及增加趣味性.
回旋镖 [/b]
顾名思义就是飞出去以后会再飞回来。它的形状有三叶型、“十”字型、多叶型,以及其它的各种造型。我国早在新石器时代便已出现了用硬木片削制成的十字型猎具,原始部落的猎手们常用这种回旋前进的武器打击飞禽走兽,在不断的抛掷中他们发现不同的十字交叉,在风力的影响下能够回旋来去。杂技学术界认为中国最早的杂技节目便是回旋镖。相信你们很多人在电视中曾见过杂技表演者将回旋镖飞出去以后绕观众的头顶盘旋一圈在一片惊呼声中又飞回表演者的手中并获得满堂喝彩。(其实只要多加练习你们也可以做得到)猎手向猎物发出回旋镖以后,如果没有击中目标飞去来器会神奇般的返回发出者的手中。现在回旋镖成了今日澳洲人的宠儿,人们把它看作玩具和运动器械开展投掷比赛,这项运动已风行欧美,在德国北部城镇基尔定期的举行世界性的回旋镖锦标赛。不仅如此,它甚至深入到澳洲的主流文化中,于是出现了一种特殊的风俗,当客人离别时主人买一个回旋镖作为临别赠品。礼物含有祝福的意思,即祝他飞去了再飞回来。
回旋镖非常适合现代人作为一种户外休闲健身运动,在飞行的过程中可充份体会那种独特的飞行乐趣。当飞行水平日趋提高后会更加产生浓厚的兴趣,令人久玩不厌。
澳洲土著人
大约在四万年前,土著人就在澳洲定居。
在欧洲移民到达之前,土著部落分散居住在澳洲大陆的大部分地区,他们善于适应环境,富于创造性,掌握简朴而有效的技术。他们的物质文化虽然比较简单,但是他们已经创造、保存和传播了许多翔实的知识和技能,“回旋镖”即是其中一种。
“回旋镖”专利属于澳洲土著人,它是土著人在漫长的狩猎实践中最伟大的发明之一。早先,土著人只会用木制的棍棒狩猎或捕获飞禽,棍棒种类很多,有粗细、长短、尖钝之分,但大致分为两种:一类是打击用的,另一类是投掷用的,,土著人在使用这些棍棒的过程中,逐步进行发明创造,以适应生存需要,使土著人生存质量迈上一个新台阶。“回旋镖”因而成为土著人的标志,在土著人的历史上大放光辉。
1770年,英国皇家海军的“努力号”船长詹姆斯.库克在澳大利亚约克岛附近的一个岛屿登陆,升起了英国国旗,1788年,阿瑟.菲力普船长率领1500人组成的第一舰队在悉尼湾登陆,开始了英国新殖民地的历史,遭到当地土著人的拼死抵抗,在残酷血腥的战争中,落后的土著人无法跟文明人的枪炮火药相抗衡,但是,土著人手中一种神秘的、极具杀伤力的武器-------“回旋镖”,却使欧洲人付出了惨重代价,他们对这种神秘武器仔细研究,发现这种神秘之物竟然也利用了非常先进的空气动力学原理,酷爱体育的欧洲人开始对这种神秘之物进行精心改造,于是,有了今天风行欧美的大众户外健身玩具-----回旋镖。
人工清除冰的缺点?
人工除冰的缺陷是除冰期间,很容易增加安全事故发生的概率,同时线路处于停电状态;而直流融冰的缺陷是除冰期间会导致线路处于停电状态。为了进一步保障在线路带动运作的情况下,能够顺利开展除冰作业,已然成为现阶段电力系统研究的重点工作。
1人工智能除冰技术在输电线路中的具体应用
随着人工智能技术的日益完善,以下三种技术得均到了电力系统的高度重视:一是无人机除冰技术;二是机器人除冰技术;三是机械震动除冰技术。由此可见,这几种人工智能模式,都能够在输电线路运作期间开展除冰工作。
1.1无人机除冰技术
从当前的发展趋势来看,无人机技术在最近几年里得到了前所未有的进步,并在巡线以及清除异物等方面得到了普遍的认可与推崇。但针对无人机智能巡检技术来说,其往往处于发展时期,在实用化方面依然存在很多技术有待研究,特别是就安全技术开发方面而言,现阶段还没有出现具体的试验方式以及精确结论。相关人员使用无人机开展除冰作业时,可以在充分借助于无人机的基础上搭载以下两种设备:一种是激光设备;另一种是喷火设备,这样做的目的是为了全面除去输电线路覆冰,通常涵盖以下几点:一是无人机;二是任务设备;三是地面控制模块;四是综合保障模块等,之所以这样说是因为激光拥有很多优势,如可以单项远距离传输、存在高能量密度等,同时激光能够将一定深度的冰块击穿,以此来加快冰块融化的角度。结合相关调查可以得知,Nd:YAG激光器形成的波长是1.064μm,能够以最快的速度击穿冰块,而CO2激光产生的波长是10.6μm,只能将表面的冰块击穿。基于单位面积之下,激光功能密度,除冰效果就会越好一些。此时此刻无人机喷火对输电线路表面温度进行加热,可以快速融化冰块,起到除冰的作用。
现阶段,相关人员对覆冰绝缘子多使用停电以后用竹竿、木棍等相关工具对其进行敲击,显然这样不但会增加工作量,还会对正常供电带来不利影响。倘若采取无人机对输电线路绝缘子进行红外带电除冰的技术不单单可以将作业环节加以完善,而且还不能对电力设备的正常运作带来不利影响。因为红外激光存在一定的热效应,所以可以及时将冰块融化,结合相关调查可以看到,当红外激光波长越短的情况下,冰的吸热效果就越明显;同时波长越长,冰块往往汇集到表面吸收热量,当波长慢慢变短以后,冰块的吸热性就会不断上升。显而易见的是,
简答题什么是体的投影?
题目:简答题什么是体的投影?
回答:剖面图是体的投影,剖切面之后应该画出结构全部的投影。
CT,MRI的发明人是物理学家,工程专家说明了什么
我先说几句,CT成像是在X射线的基础上运用计算机技术,使平面重叠的X像可以清晰一个平面一个平面的扫描.磁共振是原子核在强磁场中共振所得到的信号,然后经过图象重建得到的,它可以在人体的各个平面成像.说白了,它的成像和扫描部位质子的多少有关.他们的区别主要是原理,设备,其成像特点,检查技术,图象的分析与诊断,及他们在临床的应用.
CT的基本原理一、CT成像过程
X线成像是利用人体对X线的选择性吸收原理,当X线透过人体后在荧光屏上或胶片上形成组织和器官的图像,CT的成像也与之相仿。
CT扫描的过程是由高度准直的X线束环绕人体某一检查部位作360度的横断面扫描的过程。检查床平移时,X线从不同方向照射病人,穿过人体的X线束因有部分光子被人体吸收而发生衰减,未被吸收的光子穿透人体再经后准直由探测器接收。探测器接受了穿过人体以后的强弱不同的X线,转换为自信号由数据采集系统(data acquisition system,DAS)进行采集。大量接收到模拟信号信息通过模数(A/D)转换器转换为数字信号输入电子计算机进行处理运算。经过初步处理的成为采集的原始数据(raw data),原始数据经过卷曲、滤过处理,其后称为滤过后的原始数据(6lteredrawdata)。由数模(D/A)转换器通过不同的灰阶在显示屏上显像从而获得该部位横断面的解剖结构图象,即CT横断面图象。
因此,CT检查得到的是反应人体组织结构分布的数字影象,从根本上克服了常规X线检查图像前后重叠的缺陷,使医学影像诊断学检查有了质的飞跃。
二、CT成像的基本原理
通常,探测器所接受到的射线信号的强弱,取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织,例如骨骼吸收X线较多,探测器接收到的信号较弱;密度较低的组织,例如脂肪、空腔脏器等吸收X线较少,探测器获得的信号较强。这种不同组织对X线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数μ来表示,所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的μ值。而CT正是利用X线穿透人体后的衰减特性作为其诊断疾病的依据。
X线穿透人体后的衰减遵守指数衰减规律I=I0e-μd。
式中:I为通过人体吸收后衰减的X线强度;I0为入射X线强度;μ为接收X线照射组织的线性吸收系数;d为受检部位人体组织的厚度。
通过电子计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数,并将之分布在合成图象的栅状阵列即矩阵的方格(阵元)内。矩阵上每个阵元相当于重建图象上的一个图象点,称为像素(pixel)。CT的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程。如果像素越小、探测器数目越多,计算机所测出的衰减系数就越多、越精确,重建出的图象也就越清晰。目前,CT机的矩阵多为256×256,512×512,其乘积即为每个矩阵所包含的像素数
核磁共振成像
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人脑纵切面的核磁共振成像核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging,简称NMRI),又称自旋成像(spin imaging),也称磁共振成像、磁振造影(Magnetic Resonance Imaging,简称MRI),是利用核磁共振(nuclear magnetic resonnance,简称NMR)原理,依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减,通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波,即可得知构成这一物体原子核的位置和种类,据此可以绘制成物体内部的结构图像。
将这种技术用于人体内部结构的成像,就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用,大大加快了核磁共振成像的速度,使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实,极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。
从核磁共振现象发现到MRI技术成熟这几十年期间,有关核磁共振的研究领域曾在三个领域(物理、化学、生理学或医学)内获得了6次诺贝尔奖,足以说明此领域及其衍生技术的重要性。
目录 [隐藏]
1 物理原理
1.1 原理概述
1.2 数学运算
2 系统组成
2.1 NMR实验装置
2.2 MRI系统的组成
2.2.1 磁铁系统
2.2.2 射频系统
2.2.3 计算机图像重建系统
2.3 MRI的基本方法
3 技术应用
3.1 MRI在医学上的应用
3.1.1 原理概述
3.1.2 磁共振成像的优点
3.1.3 MRI的缺点及可能存在的危害
3.2 MRI在化学领域的应用
3.3 磁共振成像的其他进展
4 诺贝尔获奖者的贡献
5 未来展望
6 相关条目
6.1 磁化准备
6.2 取像方法
6.3 医学生理性应用
7 参考文献
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物理原理
通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画,由头顶开始,一直到基部。[编辑]
原理概述
核磁共振成像是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。医生考虑到患者对“核”的恐惧心理,故常将这门技术称为磁共振成像。它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生章动产生射频信号,经计算机处理而成像的。
原子核在进动中,吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲,即外加交变磁场的频率等于拉莫频率,原子核就发生共振吸收,去掉射频脉冲之后,原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来,称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。
核磁共振成像的“核”指的是氢原子核,因为人体的约70%是由水组成的,MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中,用适当的电磁波照射它,使之共振,然后分析它释放的电磁波,就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类,据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
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数学运算
原子核带正电并有自旋运动,其自旋运动必将产生磁矩,称为核磁矩。研究表明,核磁矩μ与原子核的自旋角动量S 成正比,即
式中γ 为比例系数,称为原子核的旋磁比。在外磁场中,原子核自旋角动量的空间取向是量子化的,它在外磁场方向上的投影值可表示为
m为核自旋量子数。依据核磁矩与自旋角动量的关系,核磁矩在外磁场中的取向也是量子化的,它在磁场方向上的投影值为
对于不同的核,m分别取整数或半整数。在外磁场中,具有磁矩的原子核具有相应的能量,其数值可表示为
式中B为磁感应强度。可见,原子核在外磁场中的能量也是量子化的。由于磁矩和磁场的相互作用,自旋能量分裂成一系列分立的能级,相邻的两个能级之差ΔE = γhB。用频率适当的电磁辐射照射原子核,如果电磁辐射光子能量hν恰好为两相邻核能级之差ΔE,则原子核就会吸收这个光子,发生核磁共振的频率条件是:
式中ν为频率,ω为角频率。对于确定的核,旋磁比γ可被精确地测定。可见,通过测定核磁共振时辐射场的频率ν,就能确定磁感应强度;反之,若已知磁感应强度,即可确定核的共振频率。
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系统组成
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NMR实验装置
采用调节频率的方法来达到核磁共振。由线圈向样品发射电磁波,调制振荡器的作用是使射频电磁波的频率在样品共振频率附近连续变化。当频率正好与核磁共振频率吻合时,射频振荡器的输出就会出现一个吸收峰,这可以在示波器上显示出来,同时由频率计即刻读出这时的共振频率值。核磁共振谱仪是专门用于观测核磁共振的仪器,主要由磁铁、探头和谱仪三大部分组成。磁铁的功用是产生一个恒定的磁场;探头置于磁极之间,用于探测核磁共振信号;谱仪是将共振信号放大处理并显示和记录下来。
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MRI系统的组成
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磁铁系统
静磁场:当前临床所用超导磁铁,磁场强度有0.5到4.0T,常见的为1.5T和3.0T,另有匀磁线圈(shim coil)协助达到高均匀度。
梯度场:用来产生并控制磁场中的梯度,以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈,产生x、y、z三个方向的梯度场,线圈组的磁场叠加起来,可得到任意方向的梯度场。
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射频系统
射频(RF)发生器:产生短而强的射频场,以脉冲方式加到样品上,使样品中的氢核产生NMR现象。
射频(RF)接收器:接收NMR信号,放大后进入图像处理系统。
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计算机图像重建系统
由射频接收器送来的信号经A/D转换器,把模拟信号转换成数学信号,根据与观察层面各体素的对应关系,经计算机处理,得出层面图像数据,再经D/A转换器,加到图像显示器上,按NMR的大小,用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。
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MRI的基本方法
选片梯度场Gz
相编码和频率编码
图像重建
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技术应用
3D MRI[编辑]
MRI在医学上的应用
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原理概述
氢核是人体成像的首选核种:人体各种组织含有大量的水和碳氢化合物,所以氢核的核磁共振灵活度高、信号强,这是人们首选氢核作为人体成像元素的原因。NMR信号强度与样品中氢核密度有关,人体中各种组织间含水比例不同,即含氢核数的多少不同,则NMR信号强度有差异,利用这种差异作为特征量,把各种组织分开,这就是氢核密度的核磁共振图像。人体不同组织之间、正常组织与该组织中的病变组织之间氢核密度、弛豫时间T1、T2三个参数的差异,是MRI用于临床诊断最主要的物理基础。
当施加一射频脉冲信号时,氢核能态发生变化,射频过后,氢核返回初始能态,共振产生的电磁波便发射出来。原子核振动的微小差别可以被精确地检测到,经过进一步的计算机处理,即可能获得反应组织化学结构组成的三维图像,从中我们可以获得包括组织中水分差异以及水分子运动的信息。这样,病理变化就能被记录下来。
人体2/3的重量为水分,如此高的比例正是磁共振成像技术能被广泛应用于医学诊断的基础。人体内器官和组织中的水分并不相同,很多疾病的病理过程会导致水分形态的变化,即可由磁共振图像反应出来。
MRI所获得的图像非常清晰精细,大大提高了医生的诊断效率,避免了剖胸或剖腹探查诊断的手术。由于MRI不使用对人体有害的X射线和易引起过敏反应的造影剂,因此对人体没有损害。MRI可对人体各部位多角度、多平面成像,其分辨力高,能更客观更具体地显示人体内的解剖组织及相邻关系,对病灶能更好地进行定位定性。对全身各系统疾病的诊断,尤其是早期肿瘤的诊断有很大的价值。
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磁共振成像的优点
与1901年获得诺贝尔物理学奖的普通X射线或1979年获得诺贝尔医学奖的计算机层析成像(computerized tomography, CT)相比,磁共振成像的最大优点是它是目前少有的对人体没有任何伤害的安全、快速、准确的临床诊断方法。如今全球每年至少有6000万病例利用核磁共振成像技术进行检查。具体说来有以下几点:
对人体没有游离辐射损伤;
各种参数都可以用来成像,多个成像参数能提供丰富的诊断信息,这使得医疗诊断和对人体内代谢和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值变大,而肝癌的T1值更大,作T1加权图像,可区别肝部良性肿瘤与恶性肿瘤;
通过调节磁场可自由选择所需剖面。能得到其它成像技术所不能接近或难以接近部位的图像。对于椎间盘和脊髓,可作矢状面、冠状面、横断面成像,可以看到神经根、脊髓和神经节等。能获得脑和脊髓的立体图像,不像CT(只能获取与人体长轴垂直的剖面图)那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位;
能诊断心脏病变,CT因扫描速度慢而难以胜任;
对软组织有极好的分辨力。对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT;
原则上所有自旋不为零的核元素都可以用以成像,例如氢(1H)、碳(13C)、氮(14N和15N)、磷(31P)等。
人类腹部冠状切面磁共振影像[编辑]
MRI的缺点及可能存在的危害
虽然MRI对患者没有致命性的损伤,但还是给患者带来了一些不适感。在MRI诊断前应当采取必要的措施,把这种负面影响降到最低限度。其缺点主要有:
和CT一样,MRI也是解剖性影像诊断,很多病变单凭核磁共振检查仍难以确诊,不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;
对肺部的检查不优于X射线或CT检查,对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,但费用要高昂得多;
对胃肠道的病变不如内窥镜检查;
扫描时间长,空间分辨力不够理想;
由于强磁场的原因,MRI对诸如体内有磁金属或起搏器的特殊病人却不能适用。
MRI系统可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面:
强静磁场:在有铁磁性物质存在的情况下,不论是埋植在患者体内还是在磁场范围内,都可能是危险因素;
随时间变化的梯度场:可在受试者体内诱导产生电场而兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下,可以产生外周神经兴奋(如刺痛或叩击感),甚至引起心脏兴奋或心室振颤;
射频场(RF)的致热效应:在MRI聚焦或测量过程中所用到的大角度射频场发射,其电磁能量在患者组织内转化成热能,使组织温度升高。RF的致热效应需要进一步探讨,临床扫瞄仪对于射频能量有所谓“特定吸收率”(specific absorption rate, SAR)的限制;
噪声:MRI运行过程中产生的各种噪声,可能使某些患者的听力受到损伤;
造影剂的毒副作用:目前使用的造影剂主要为含钆的化合物,副作用发生率在2%-4%。
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MRI在化学领域的应用
MRI在化学领域的应用没有医学领域那么广泛,主要是因为技术上的难题及成像材料上的困难,目前主要应用于以下几个方面:
在高分子化学领域,如碳纤维增强环氧树脂的研究、固态反应的空间有向性研究、聚合物中溶剂扩散的研究、聚合物硫化及弹性体的均匀性研究等;
在金属陶瓷中,通过对多孔结构的研究来检测陶瓷制品中存在的砂眼;
在火箭燃料中,用于探测固体燃料中的缺陷以及填充物、增塑剂和推进剂的分布情况;
在石油化学方面,主要侧重于研究流体在岩石中的分布状态和流通性以及对油藏描述与强化采油机理的研究。
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磁共振成像的其他进展
核磁共振分析技术是通过核磁共振谱线特征参数(如谱线宽度、谱线轮廓形状、谱线面积、谱线位置等)的测定来分析物质的分子结构与性质。它可以不破坏被测样品的内部结构,是一种完全无损的检测方法。同时,它具有非常高的分辨本领和精确度,而且可以用于测量的核也比较多,所有这些都优于其它测量方法。因此,核磁共振技术在物理、化学、医疗、石油化工、考古等方面获得了广泛的应用。
磁共振显微术(MR microscopy, MRM/μMRI)是MRI技术中稍微晚一些发展起来的技术,MRM最高空间分辨率是4μm,已经可以接近一般光学显微镜像的水平。MRM已经非常普遍地用作疾病和药物的动物模型研究。
活体磁共振能谱(in vivo MR spectroscopy, MRS)能够测定动物或人体某一指定部位的NMR谱,从而直接辨认和分析其中的化学成分。
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诺贝尔获奖者的贡献
2003年10月6日,瑞典卡罗林斯卡医学院宣布,2003年诺贝尔生理学或医学奖授予美国化学家保罗·劳特布尔(Paul C. Lauterbur)和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield),以表彰他们在医学诊断和研究领域内所使用的核磁共振成像技术领域的突破性成就。
劳特布尔的贡献是,在主磁场内附加一个不均匀的磁场,把梯度引入磁场中,从而创造了一种可视的用其他技术手段却看不到的物质内部结构的二维结构图像。他描述了怎样把梯度磁体添加到主磁体中,然后能看到沉浸在重水中的装有普通水的试管的交叉截面。除此之外没有其他图像技术可以在普通水和重水之间区分图像。通过引进梯度磁场,可以逐点改变核磁共振电磁波频率,通过对发射出的电磁波的分析,可以确定其信号来源。
曼斯菲尔德进一步发展了有关在稳定磁场中使用附加的梯度磁场理论,推动了其实际应用。他发现磁共振信号的数学分析方法,为该方法从理论走向应用奠定了基础。这使得10年后磁共振成像成为临床诊断的一种现实可行的方法。他利用磁场中的梯度更为精确地显示共振中的差异。他证明,如何有效而迅速地分析探测到的信号,并且把它们转化成图像。曼斯菲尔德还提出了极快速的梯度变化可以获得瞬间即逝的图像,即平面回波扫描成像(echo-planar imaging, EPI)技术,成为20世纪90年代开始蓬勃兴起的功能磁共振成像(functional MRI, fMRI)研究的主要手段。
雷蒙德·达马蒂安的“用于癌组织检测的设备和方法”值得一提的是,2003年诺贝尔物理学奖获得者们在超导体和超流体理论上做出的开创性贡献,为获得2003年度诺贝尔生理学或医学奖的两位科学家开发核磁共振扫描仪提供了理论基础,为核磁共振成像技术铺平了道路。由于他们的理论工作,核磁共振成像技术才取得了突破,使人体内部器官高清晰度的图像成为可能。
此外,在2003年10月10日的《纽约时报》和《华盛顿邮报》上,同时出现了佛纳(Fonar)公司的一则整版广告:“雷蒙德·达马蒂安(Raymond Damadian),应当与彼得·曼斯菲尔德和保罗·劳特布尔分享2003年诺贝尔生理学或医学奖。没有他,就没有核磁共振成像技术。”指责诺贝尔奖委员会“篡改历史”而引起广泛争议。事实上,对MRI的发明权归属问题已争论了许多年,而且争得颇为激烈。而在学界看来,达马蒂安更多是一个生意人,而不是科学家。
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未来展望
人脑是如何思维的,一直是个谜。而且是科学家们关注的重要课题。而利用MRI的脑功能成像则有助于我们在活体和整体水平上研究人的思维。其中,关于盲童的手能否代替眼睛的研究,是一个很好的样本。正常人能见到蓝天碧水,然后在大脑里构成图像,形成意境,而从未见过世界的盲童,用手也能摸文字,文字告诉他大千世界,盲童是否也能“看”到呢?专家通过功能性MRI,扫描正常和盲童的大脑,发现盲童也会像正常人一样,在大脑的视皮质部有很好的激活区。由此可以初步得出结论,盲童通过认知教育,手是可以代替眼睛“看”到外面世界的。
快速扫描技术的研究与应用,将使经典MRI成像方法扫描病人的时间由几分钟、十几分钟缩短至几毫秒,使因器官运动对图像造成的影响忽略不计;MRI血流成像,利用流空效应使MRI图像上把血管的形态鲜明地呈现出来,使测量血管中血液的流向和流速成为可能;MRI波谱分析可利用高磁场实现人体局部组织的波谱分析技术,从而增加帮助诊断的信息;脑功能成像,利用高磁场共振成像研究脑的功能及其发生机制是脑科学中最重要的课题。有理由相信,MRI将发展成为思维阅读器。
20世纪中叶至今,信息技术和生命科学是发展最活跃的两个领域,专家相信,作为这两者结合物的MRI技术,继续向微观和功能检查上发展,对揭示生命的奥秘将发挥更大的作用。
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相关条目
核磁共振
射频
射频线圈
梯度磁场
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磁化准备
反转回复(inversion recovery)
饱和回覆(saturation recovery)
驱动平衡(driven equilibrium)
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取像方法
自旋回波(spin echo)
梯度回波(gradient echo)
平行成像(parallel imaging)
面回波成像(echo-planar imaging, EPI)
定常态自由进动成像(steady-state free precession imaging, SSFP)
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医学生理性应用
磁振血管摄影(MR angiography)
磁振胆胰摄影(MR cholangiopancreatogram, MRCP)
扩散权重影像(diffusion-weighted image)
扩散张量影像(diffusion tensor image)
灌流权重影像(perfusion-weighted image)
功能性磁共振成像(functional MRI, fMRI)
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参考文献
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别业广、吕桦〈再谈核磁共振在医学方面的应用〉《物理与工程》, 2004, (02):34, 61
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刘东华、李显耀、孙朝晖〈核磁共振成像〉《大学物理》, 1997, (10):36-39, 29
阮萍〈核磁共振成像及其医学应用〉《广西物理》, 1999, (02):50-53, 28
Lauterbur P C Nature, 1973, 242:190
黄卫华〈走近核磁共振〉《医药与保健》, 2004, (03):15
叶朝辉〈磁共振成像新进展〉《物理》, 2004, (01):12-17
田建广、刘买利、夏照帆、叶朝辉〈磁共振成像的安全性〉《波谱学杂志》, 2002, (06):505-511
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樊庆福〈核磁共振成像与诺贝尔奖〉《上海生物医学工程》, 2003, (04):封三
比利时发明专利申请需要的资料是?
1、发明专利的名称;
2、发明专利所属技术领域和背景技术;
3、完成本发明的目的;
4、达到本发明目的的技术方案;
5、附图(机械领域的发明一定要求有附图):能清楚看到产品的结构,分清各零部件的连接关系,可是分解图、剖面图等;
6、具体实施例(完成本发明的具体的实施方式);
7、本发明能够达到的最佳效果;
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9、申请人为单位的需要营业执照复印件;申请人为个人的需提供个人身份证复印件;
10、提供清楚的申请人名称、详细地址、电话、邮编、设计人名称等材料。
发明专利申请需要提交哪些材料?
申请发明或者实用新型专利的,应当提交请求书、说明书及其摘要和权利要求书等文件。请求书应当写明发明或者实用新型的名称,发明人的姓名,申请人姓名或者名称、地址,以及其他事项。说明书应当对发明或者实用新型作出清楚、完整的说明,以所属技术领域的技术人员能够实现为准;必要的时候,应当有附图。摘要应当简要说明发明或者实用新型的技术要点。
权利要求书应当以说明书为依据,清楚、简要地限定要求专利保护的范围。
依赖遗传资源完成的发明创造,申请人应当在专利申请文件中说明该遗传资源的直接来源和原始来源;申请人无法说明原始来源的,应当陈述理由。
最后拓展一点法律规定:
第二十六条 申请发明或者实用新型专利的,应当提交请求书、说明书及其摘要和权利要求书等文件。请求书应当写明发明或者实用新型的名称,发明人的姓名,申请人姓名或者名称、地址,以及其他事项。说明书应当对发明或者实用新型作出清楚、完整的说明,以所属技术领域的技术人员能够实现为准;必要的时候,应当有附图。摘要应当简要说明发明或者实用新型的技术要点。权利要求书应当以说明书为依据,清楚、简要地限定要求专利保护的范围。依赖遗传资源完成的发明创造,申请人应当在专利申请文件中说明该遗传资源的直接来源和原始来源;申请人无法说明原始来源的,应当陈述理由。
第二十七条 申请外观设计专利的,应当提交请求书、该外观设计的图片或者照片以及对该外观设计的简要说明等文件。申请人提交的有关图片或者照片应当清楚地显示要求专利保护的产品的外观设计。
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