Izum slikanja magnetne resonance (MRI)

Slikanje z magnetno resonanco (običajno imenovano MRI) je metoda gledanja v telo brez uporabe kirurških posegov, škodljivih barvil oz. X-žarki. MRI skenerji namesto magnetizma in radijskih valov ustvarjajo jasne slike človeške anatomije.

MRI temelji na fizikalnem pojavu, ki so ga v tridesetih letih prejšnjega stoletja imenovali "jedrska magnetna resonanca" - ali NMR -, v katerem magnetna polja in radijski valovi povzročajo atome, da oddajajo drobne radijske signale. Felix Bloch in Edward Purcell, ki sta delala na univerzi Stanford in univerzi Harvard, sta bila tista, ki sta odkrila NMR. Od tam je bila NMR spektroskopija uporabljena kot sredstvo za preučevanje sestave kemičnih spojin.

Leta 1970 je Raymond Damadian, zdravnik in znanstvenik raziskav, odkril podlago za uporabo slikanja z magnetno resonanco kot orodja za medicinsko diagnozo. Ugotovil je, da različne vrste živalskega tkiva oddajajo odzivne signale, ki se razlikujejo po dolžini in še več kar je pomembno, da rakavo tkivo oddaja odzivne signale, ki trajajo veliko dlje kot nekancerološko tkiva.

Manj kot dve leti pozneje je svojo zamisel o uporabi slik z magnetno resonanco kot orodje za medicinsko diagnozo vložil pri ameriškem patentnem uradu. Imelo je naslov "Aparat in metoda za odkrivanje raka v tkivu." Leta 1974 je bil podeljen patent, ki je bil prvi na svetu patent izdana na področju MRI. Do leta 1977 je dr. Damadian dokončal gradnjo prvega MRI skenerja za celo telo, ki ga je poimenoval "Neuničljivo."

Od izdaje prvega patenta se je medicinska uporaba slik z magnetno resonanco hitro razvila. Prva MRI oprema v zdravstvu je bila na voljo v začetku osemdesetih let prejšnjega stoletja. Leta 2002 je bilo po vsem svetu približno 22.000 MRI kamer, opravljenih je bilo več kot 60 milijonov MRI preiskav.

Leta 2003 je Paul C. Lauterbur in Peter Mansfield sta prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za svoja odkritja o slikanju z magnetno resonanco.

Paul Lauterbur, profesor kemije na Državni univerzi v New Yorku v Stony Brooku, je napisal članek o novi tehniki slikanja, ki ga je poimenoval "zeugmatografija" (iz grščine zeugmo kar pomeni "jaram" ali "združitev skupaj"). Njegovi slikovni eksperimenti so znanost preselili iz enotne dimenzije NMR spektroskopije v drugo dimenzijo prostorske orientacije - temelj MRI.

Peter Mansfield iz Nottinghama v Angliji je nadalje razvil uporabo gradientov v magnetnem polju. Pokazal je, kako je mogoče signale matematično analizirati, kar je omogočilo razvoj uporabne tehnike slikanja. Mansfield je tudi pokazal, kako izjemno hitro je mogoče doseči slikanje.

Voda predstavlja približno dve tretjini človekove telesne teže, zato ta visoka vsebnost vode pojasnjuje, zakaj je slikanje magnetne resonance postalo široko uporabno v medicini. Pri številnih boleznih patološki proces povzroči spremembe vsebnosti vode med tkivi in ​​organi, kar se odraža na MR posnetku.

Voda je molekula, sestavljena iz vodik in atomi kisika. Jedra vodikovih atomov lahko delujejo kot mikroskopske igle za kompas. Kadar je telo izpostavljeno močnemu magnetnemu polju, je jedra atomi vodika so usmerjeni v red - stojijo »pozorni«. Ko so podvrženi impulzom radijskih valov, se vsebnost energije v jedrih spremeni. Po pulzu se jedra vrnejo v prejšnje stanje in oddaja se resonančni val.

Majhne razlike v nihanjih jeder zaznamo z napredno računalniško obdelavo; mogoče je sestaviti tridimenzionalno sliko, ki odraža kemično strukturo tkiva, vključno z razlikami v vsebnosti vode in v gibanju molekul vode. Posledica tega je zelo podrobna slika tkiv in organov na preiskovanem območju telesa. Na ta način je mogoče dokumentirati patološke spremembe.