Izum magnetske rezonancije (MRI)

Snimanje magnetskom rezonancom (obično se naziva "MRI") metoda je gledanja u tijelo bez upotrebe operativnih zahvata, štetnih boja ili Rendgenski zraci. Umjesto toga, MRI skeneri koriste magnetizam i radio valove za stvaranje jasnih slika ljudske anatomije.

MRI se temelji na fizickom fenomenu otkrivenom tridesetih godina 20. stoljeća nazvanom "nuklearna magnetska rezonanca" - ili NMR - u kojem magnetska polja i radio valovi uzrokuju da atomi ispuštaju sitne radio signale. Felix Bloch i Edward Purcell koji su radili na Sveučilištu Stanford i Sveučilištu Harvard bili su ti koji su otkrili NMR. Odatle je NMR spektroskopija korištena kao sredstvo za proučavanje sastava kemijskih spojeva.

Raymond Damadian, 1970., liječnik i znanstvenik, otkrio je osnovu za korištenje magnetske rezonancije kao alata za medicinsku dijagnozu. Otkrio je da različite vrste životinjskog tkiva emitiraju reakcijske signale koji se razlikuju u duljini i, na više Važno je da rak tkivo emitira reakcijske signale koji traju mnogo duže nego nekancerogeni tkivo.

Manje od dvije godine kasnije, podnio je svoju ideju o korištenju magnetske rezonancije kao alata za medicinsku dijagnozu američkom patentnom uredu. Pod nazivom "Aparat i metoda za otkrivanje karcinoma u tkivu". Patent je odobren 1974, proizvodeći prvi na svijetu patent izdana u području MRI. Do 1977, dr. Damadian je dovršio izgradnju prvog MRI skenera za cijelo tijelo, kojeg je nazvao "neuništivim".

Od izdavanja prvog patenta, medicinska primjena magnetske rezonancije brzo se razvijala. Prva MRI oprema u zdravstvu bila je dostupna početkom 1980-ih. U 2002. godini se širom svijeta koristilo oko 22 000 MRI kamera, a obavljeno je više od 60 milijuna MRI pregleda.

2003. godine Paul C. Lauterbur i Peter Mansfield dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu za svoja otkrića koja se odnose na snimanje magnetskom rezonancom.

Paul Lauterbur, profesor kemije na Državnom sveučilištu u New Yorku u Stony Brooku, napisao je rad o novoj tehnici oslikavanja koju je nazvao "zeugmatografija" (s grčkog zeugmo što znači "jaram" ili "spajanje zajedno"). Njegovi slikovni eksperimenti premjestili su znanost iz jedne dimenzije NMR spektroskopije u drugu dimenziju prostorne orijentacije - temelj MRI.

Peter Mansfield iz Nottinghama, Engleska dalje je razvijao korištenje gradijenata u magnetskom polju. Pokazao je kako se signali mogu matematički analizirati, što je omogućilo razvijanje korisne tehnike snimanja. Mansfield je također pokazao kako se mogu postići vrlo brzi snimci.

Voda čini otprilike dvije trećine čovjekove tjelesne težine, a taj visoki udio vode objašnjava zašto je snimanje magnetskom rezonancom postalo široko primjenjivo u medicini. Kod mnogih bolesti patološki proces rezultira promjenama sadržaja vode u tkivima i organima, a to se odražava i na MR slici.

Voda je molekula sastavljena od vodik i atomi kisika. Jezgre atoma vodika mogu djelovati kao mikroskopske igle za kompas. Kad je tijelo izloženo jakom magnetskom polju, v jezgre vodikovih atoma usmjereni su u red - stoje "pozorno". Kada su podvrgnuti impulsima radio valova, sadržaj energije u jezgrama se mijenja. Nakon pulsa, jezgre se vraćaju u prethodno stanje i emitira se rezonantni val.

Male razlike u oscilacijama jezgara otkrivaju se naprednom računalnom obradom; moguće je izgraditi trodimenzionalnu sliku koja odražava kemijsku strukturu tkiva, uključujući razlike u sadržaju vode i pokretima molekula vode. To rezultira vrlo detaljnom slikom tkiva i organa u istraživanom području tijela. Na taj se način mogu dokumentirati patološke promjene.