Magnētiskās rezonanses attēlveidošana (ko parasti sauc par "MRI") ir metode, kas ļauj ieskatīties ķermeņa iekšienē, neizmantojot ķirurģiskas operācijas, kaitīgas krāsvielas vai Rentgenstari. Tā vietā MRI skeneri izmanto magnētismu un radioviļņus, lai iegūtu skaidrus attēlus par cilvēka anatomiju.
Fizikas pamats
MRI ir balstīta uz fizikas parādību, kas tika atklāta pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados un ko sauca par “kodolmagnētisko rezonansi” vai par NMR un kurā magnētiskie lauki un radioviļņi liek atomiem izdalīt sīkus radio signālus. Felix Bloch un Edward Purcell, kas strādā attiecīgi Stenfordas universitātē un Hārvarda universitātē, bija tie, kas atklāja NMR. Pēc tam kā līdzekli ķīmisko savienojumu sastāva izpētei izmantoja KMR spektroskopiju.
Pirmais MRI patents
1970. gadā Raymond Damadian, ārsts un pētnieks, atklāja pamatu magnētiskās rezonanses attēlveidošanas izmantošanai kā medicīniskās diagnozes instrumentu. Viņš atklāja, ka dažāda veida dzīvnieku audi izdala atbildes signālus, kuru garums ir atšķirīgs, un vēl vairāk Svarīgi, lai vēža audi izstaro atbildes signālus, kas ilgst daudz ilgāk nekā bez vēža audi.
Mazāk nekā divus gadus vēlāk viņš ASV patentu birojā iesniedza ideju par magnētiskās rezonanses attēlveidošanas izmantošanu kā medicīniskās diagnozes instrumentu. Tā nosaukums bija "Aparatūra un metode vēža noteikšanai audos". 1974. gadā tika izsniegts patents, kas ražoja pirmo pasaulē patents izdots MRI jomā. Līdz 1977. gadam doktors Damadians pabeidza pirmā visa ķermeņa MR izmeklēšanas skenera izveidi, kuru viņš nodēvēja par “neremdināmu”.
Strauja attīstība medicīnā
Kopš pirmā patenta izdošanas magnētiskās rezonanses attēlveidošana medicīnā ir strauji attīstījusies. Pirmais MRI aprīkojums veselības jomā bija pieejams 80. gadu sākumā. 2002. gadā visā pasaulē tika izmantotas aptuveni 22 000 MRI kameras, un tika veikti vairāk nekā 60 miljoni MRI izmeklējumu.
Pols Lauterburs un Pīters Mansfīlds
2003. gadā Pols Č. Lauterburs un Pīters Mansfīlds tika apbalvoti ar Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā par viņu atklājumiem saistībā ar magnētiskās rezonanses attēlveidošanu.
Pols Lauterburs, Ņujorkas Valsts universitātes Stony Brook ķīmijas profesors, uzrakstīja darbu par jaunu attēlveidošanas paņēmienu, ko viņš sauca par "zeugmatography" (no grieķu valodas zeugmo kas nozīmē "jūgs" vai "savienošanās kopā"). Viņa attēlveidošanas eksperimenti pārcēla zinātni no NMR spektroskopijas vienas dimensijas uz telpiskās orientācijas otro dimensiju - MRI pamatu.
Pīters Mansfīlds no Notingemas, Anglijā, turpināja attīstīt slīpumu izmantošanu magnētiskajā laukā. Viņš parādīja, kā signālus var matemātiski analizēt, kas ļāva izstrādāt noderīgu attēlveidošanas paņēmienu. Mansfīlds arī parādīja, kā var sasniegt ārkārtīgi ātru attēlveidošanu.
Kā darbojas MRI?
Ūdens veido apmēram divas trešdaļas no cilvēka ķermeņa svara, un šis lielais ūdens saturs izskaidro to, kāpēc magnētiskās rezonanses attēlveidošana ir kļuvusi plaši izmantojama medicīnā. Daudzu slimību gadījumā patoloģiskā procesa rezultātā mainās ūdens saturs audos un orgānos, un tas atspoguļojas MR attēlā.
Ūdens ir molekula, kas sastāv no ūdeņradis un skābekļa atomi. Ūdeņraža atomu kodoli spēj darboties kā mikroskopiskas kompasa adatas. Kad ķermenis ir pakļauts spēcīgam magnētiskajam laukam, kodoliem ūdeņraža atomu skaits tiek novirzīts secībā - “pievērsiet uzmanību”. Pakļaujoties radioviļņu impulsiem, kodolu enerģijas saturs mainās. Pēc impulsa kodoli atgriežas iepriekšējā stāvoklī un tiek izstarots rezonanses vilnis.
Nelielas atšķirības kodolu svārstībās tiek atklātas ar modernu datoru apstrādi; ir iespējams izveidot trīsdimensiju attēlu, kas atspoguļo audu ķīmisko struktūru, ieskaitot atšķirības ūdens saturā un ūdens molekulu kustībā. Tā rezultātā tiek iegūts ļoti detalizēts audu un orgānu attēls izmeklētajā ķermeņa zonā. Šādā veidā var dokumentēt patoloģiskās izmaiņas.