利用光学原理测定人脑内部活动

为开发核磁共振扫描仪所付出的辛苦

(选自：小泉英明《脑科学与教育入门》北京.高等教育出版社社会学习事业部)

 日立制作所真正开始核磁共振图像扫描仪（MRI：Magnetic Resonance Imaging）的研发项目是在20多年前，那时候的研发工作可是相当的辛苦。现在医院里进行健康诊断和大脑全面检查时常常会用到核磁共振仪。当初日本计划研发核磁共振仪，日立制作所承担这个项目的十年期间，我是研发工作的负责人。

    上世纪70年代，美国纽约大学的罗塔巴教授发表了核磁共振扫描仪的最基本的原理模型。到了80年代，以此为基础的研究认为，用核磁共振扫描仪测量人体内部是确有可能的，那是20多年前的事情，在英国进行测试实验时首次意外地观测到了人体内部，但当时的图像特别模糊。

    核磁共振扫描仪的原理非常复杂，能否向一般化普及我们也是持有疑问的，就这个问题询问日本的医生时，九成医生都说“不可能”。但是20多年前的日立制作所为计测器材事业部设定了一个准备期，并从1983年开始正式组建大规模项目团队，开始了正式的研发工作。项目组从最初的30多人起步，最多时达到70～80人，有一个阶段因为人员太多，我都变成了杂务工作者，无法专心致志做研究了，可见研发工作需要众多的劳力。

    我不喜欢做项目管理工作，而是最喜欢做实验的。在管理人员的协助下我有时在深夜里做实验，有一次便偶然发现了磁共振血管造影技术（MRA）的原理（1985年申请了专利）。现在，血管造影检测已经得到了广泛普及，经常用于大脑检查等健康诊断。血管造影仪的原理不是使血管本身成像，而是将血管中流动的血液、血液流动速度的分布情况呈现出来，是对血流即血管功能的成像，所以属于功能扫描技术之一。这也是后面要讲到的脑功能成像技术的萌芽。

    我们研发核磁共振仪的时代还没有现在这样简便的计算机，必须用非常庞大的计算机才能完成图像处理工作，而且要高速大量运行各种参数变换，每幅图像需要30分钟才能扫描出来。现在医院里做核磁扫描一个人就要出20～50张片子，如果用当时的电脑处理的话，一个人的测试就要花很多时间，必须等{yt}才行，所以感觉核磁扫描离普及使用还相当遥远，当时面临的课题是计算机必须实现高速化。恰好日立制作所有很多计算机专家，得到了他们的协助。当时还没有高速影像处理计算机，我们实际上使用的是非常昂贵的xx模拟飞机上的、用来训练战斗机飞行员的装置。现在市面上就销售着很多计算机用的模拟游戏软件，可是当时处理高速动作所必需的并列处理技术和高速垂直处理技术也才刚刚问世。

    有关我们做过的无数个错误试验的过程这里就省略不谈了。如今核磁扫描仪的速度可以高达每1%秒扫描一幅图像，而这正是得益于这些年来计算机技术的发展进步。现在大家使用的计算机的功能早些年是只有非常大型的计算机才能完成的，而我们的研发工作就是在那个时代进行的。

   上述内容只是我们在研发核磁共振仪、想要探测人体内部时遇到的计算机方面的一个例子而已，可见研发工作需要下工夫改良各种各样的技术，如今我们使用的核磁共振仪是集中了当今各种{jd0}科技精髓的组合体。而且，我们现在研发成功的光学大脑扫描仪与美国最早发表的核磁共振仪的原理又不相同，它是我们独自开发的利用光学原理测定人脑内部活动的装置，它不需要核磁共振仪那么庞大，实现了任何人在任何地方都可以对大脑内部进行测量的目标。

    20多年前是核磁共振扫描仪的黎明期，那时只是为了出一幅扫描图也需要三四间大屋子，为使电磁石冷却水保持一定温度就需要一个厂房那么大的屋子，零配件的装卸则必须用建造楼房时用的那种大吊车才行。电磁石非常沉重，即使现在经过改良每台仪器的重量也有20吨，要想从根本上减轻重量是不可能的。这么庞大沉重的装置放在哪儿用起来也不方便，于是我们从根本上改变了研发思路，打算开发出一种与核磁共振仪功能类似的光学测试装置，就是下面要讲到的光导脑地图仪。我确信这个光学仪器将来还能够进一步发展成为半导体芯片装置，那么就不再需要大型设备，可以很方便地测试了。随着研发思路的整体改变，我期待着数年以后在我们面前展开一个xx不同的研究世界。

下期预告:

用光导脑地图仪探测人的“心灵”