學史明理同進步。科學史上許多革命性的突破與發明常常充滿著神奇的偶然性,核磁共振的發明就是有趣的一個例子。從1977年人類第一次使用核磁共振檢查人自己的身體并得到圖像至今,核磁共振(MRI)為人類健康保障做出了巨大貢獻。近十年來核醫學領域因PET/MRI不斷裝機應用于臨床,為學科保持領先創造了奇跡。我們核醫學界對PET的發明發展應用熟稔在心,但對于MRI的發展歷史、特別是早期發展歷史,了解甚少。達馬迪安博士對自己當年發明MRI并作為人類歷史上第一次使用MRI檢查的往事進行了回憶,許多細節流淌著探索與發現、發明與應用、信仰與謎思、創世與進化等對生命起源終極實踐與追問,對我們了解MRI科學史并思考未來學科發展,特別是PET/MRI未來的方向很有借鑒意義。
達馬迪安:神助MRI早期跨越式發展
2021年5月,MRI先驅雷蒙德·達馬迪安博士在參加國際磁共振醫學學會(ISMRM)年會爐邊聊天中談到早年發展MRI時說,第一次用MRI采集到人類圖像是MRI發展最具里程碑意義的大事之一,這可能源于神的恩賜。
長期以來達馬迪安就是MRI領域里一個富有爭議的人物。1977年,他在紐約州立大學(SUNY)州立健康科學大學實驗室中第一次為人進行MRI掃描,因此廣受贊譽。但是許多人認為,達馬迪安對MRI的貢獻被忽略了,特別是2003年諾貝爾生理或醫學獎授予美國科學家保羅·勞特伯(PaulLauterbur)博士和英國科學家彼得·曼斯菲爾德(PeterMansfield)博士以表彰他們將MRI技術醫學診斷和研究領域所取得的成就,達馬迪安明顯受到諾貝爾獎評選委員會的冷落。
實際上,有達馬迪安的支持者認為諾貝爾委員會冷落他的原因在于他對創世科學(creationscience)的支持,2003年他在《Smithsonian雜志》上發表的一篇文章里對創世論(creationism)進行了詳細闡述,其所為旨在為圣經創世論進行科學解釋。
十八年前達馬迪安創立的FONAR公司花了29萬美元在《華盛頓郵報》、《紐約時報》、《洛杉磯時報》等全美有影響力的報紙以及瑞典報紙上刊登題圖為上下顛倒的諾貝爾獎章的整版廣告,以譴責諾貝爾委員會未授予其諾獎的決定,并稱諾貝爾評獎委員會犯了“必須糾正的可恥錯誤”。
如今的達馬迪安行事低調。在ISMRM2021會議上,他重點對早期MRI發展及具有里程碑意義的首次對人MRI掃描進行交流。
達馬迪安與會議主持人格里格·赫斯特(GregHurst)博士交流時指出,核磁共振成像(MRI)對醫學最大的貢獻在于提升了圖像像素對比度,在應用于人體重要組織成像時“幾近纖毫畢現(almostlimitlessdetail)”。格里格·赫斯特(GregHurst)博士為紐約州錫拉丘茲市放射影像學名譽教授。
達馬迪安說:“我們創造了奇跡:在整個醫學史上破天荒第一回幾近毫無羈絆地看到人體所有重要組織。”
達馬迪安1936年紐約出生,1960年在阿爾伯特·愛因斯坦醫學院獲得醫學學位,后在紐約州立大學州立健康科學大學實習。
上世紀70年代,他與研究生助理勞倫斯·明科夫(LawrenceMinkoff)博士和米歇爾·戈德史密斯(MichaelGoldsmith)博士合作研發了第一臺命名為Indomitable的MRI掃描儀,然后于1977年用該掃描儀采集了人類第一張MRI圖像,即勞倫斯·明科夫(LawrenceMinkoff)博士的胸部圖像。達馬迪安在1978年創立了Fonar公司并于1980年制造了第一臺商用MRI機。
圖片源自雷蒙德·達馬迪安博士的原始MRI專利:“用于檢測組織中癌癥的設備和方法”
在ISMRM演講中,達馬迪安回顧了他在研究生命電起源的生物物理學和生物化學時如何開始參與MRI研發的往事。他的一位同事建議用一下名為核磁共振(NMR)用于死海細菌樣本測量化學信號的新技術。已有資料顯示該成像技術或許能使人體組織的活化學成分實現可視化。
達馬迪安說:“我們發現癌組織中的NMR信號與正常組織顯著不同,這意味著從原理上講您可以……檢測到人體任何部位的癌。”
盡管達馬迪安在繼續努力開發人體成像掃描儀時遭到懷疑,但他還是堅持了下來。因鈮-鈦金屬絲具有超導性,他和戈德史密斯(Goldsmith)和明科夫(Minkoff)將大圓形鈮-鈦金屬絲線圈用于磁體,但購買該金屬絲可稱之為一項壯舉:他需要30英里長的鈮-鈦金屬絲。
達馬迪安起初計劃將不同長度的電線接成研發所需的30英里長的電線,但他開始擔心接頭可能會破壞超導效果,于是他聯系了電線供應商西屋公司學習如何制作接頭。
達馬迪安說:“我和他講,我正在造一個服務人類的大磁鐵,……但沒有我需要的電線。”“[這位工程師和我說,西屋公司將不再生產這種超導線材,[倉庫中正好有30英里長的電線,他擬以10美分的價格賣給我。”
達馬迪安簡直不敢相信自己的耳朵:他有足夠的資金以此價錢買電線,第二天就去運了回了。
“我向岳父母講了這個無巧不成書獲得電線的故事。”他說:“但是我的岳母告訴我,'自從我和你爸得知你要造機器后,我倆一直在為你本人和你的成功祈禱。電線不是偶得,歸因虔誠的祈禱。”
達馬迪安是第一個掃描儀成像的自愿者。他說:“沒有人會進入那里,”但是當團隊開始給他采集圖像時,他們沒接收到任何信號。
“(史密斯先生)說那是因為我太胖了不匹配線圈,”達馬迪安說。
明科夫(Minkoff)這才最終接受機器掃描。1977年,他的胸部圖像成為人類的第一張MRI掃描圖像。
數十年后,MRI使無數患者受益。于達馬迪安而言,他研發的設備確實是個奇跡。
“我覺得機器不是我做的-她是上帝的禮物。”他說:“在我需要電線時,我得到了價格僅為10美分的30英里長的電線,這足以證明:此乃上帝的旨意,造出這種福耀人類的掃描儀。”
達馬迪安(DAMADIAN)
明科夫(Minkoff)