Vynález magnetickej rezonancie (MRI)

Zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie (bežne sa nazýva „MRI“) je metóda pohľadu do tela bez použitia chirurgického zákroku, škodlivých farbív alebo röntgenové lúče. Namiesto toho MRI skenery používajú magnetizmus a rádiové vlny na vytváranie jasných obrázkov ľudskej anatómie.

MRI je založená na fenoméne fyziky objavenom v tridsiatych rokoch minulého storočia, ktorý sa nazýva „jadrová magnetická rezonancia“ (NMR), v ktorej magnetické polia a rádiové vlny spôsobujú, že atómy vydávajú malé rádiové signály. Felix Bloch a Edward Purcell, pracujúci na Stanfordskej univerzite a Harvardskej univerzite, boli objaviteľmi NMR. Odtiaľ bola ako prostriedok na štúdium zloženia chemických zlúčenín použitá NMR spektroskopia.

V roku 1970 Raymond Damadian, lekár a vedecký pracovník, objavil základ pre použitie magnetickej rezonancie ako nástroja na lekársku diagnostiku. Zistil, že rôzne druhy živočíšneho tkaniva vysielajú signály odozvy, ktoré sa líšia v dĺžke a ďalšie dôležité je, že rakovinové tkanivo vysiela signály odozvy, ktoré vydržia oveľa dlhšie ako nerakovinové tkanivo.

O necelé dva roky neskôr prišiel na americký patentový úrad so svojím nápadom na použitie magnetickej rezonancie ako nástroja na lekársku diagnostiku. Bola nazvaná „Prístroje a metódy na detekciu rakoviny v tkanivách“. Patent bol udelený v roku 1974 a bol prvý na svete patent vydané v oblasti MRI. V roku 1977 dokončil Dr. Damadian výstavbu prvého celotelového MRI skenera, ktorý nazval „Nezvratný“.

Od vydania prvého patentu sa medicínske využitie zobrazovania magnetickou rezonanciou rýchlo rozvíja. Prvé zariadenie MRI v zdravotníctve bolo k dispozícii na začiatku 80. rokov. V roku 2002 sa na celom svete používalo približne 22 000 MRI kamier a vykonalo sa viac ako 60 miliónov vyšetrení MRI.

V roku 2003 Paul C. Lauterbur a Peter Mansfield získali Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu za svoje objavy týkajúce sa zobrazovania magnetickou rezonanciou.

Paul Lauterbur, profesor chémie na Štátnej univerzite v New Yorku v Stony Brook, napísal dokument o novej zobrazovacej technike, ktorú nazval „zeugmatografia“ (z gréčtiny) Zeugma čo znamená „jarmo“ alebo „spojenie sa“). Jeho zobrazovacie experimenty posunuli vedu z jednej dimenzie NMR spektroskopie do druhej dimenzie priestorovej orientácie - základ MRI.

Peter Mansfield z Nottinghamu v Anglicku ďalej rozvíjal využitie gradientov v magnetickom poli. Ukázal, ako sa signály dajú matematicky analyzovať, čo umožnilo vyvinúť užitočnú zobrazovaciu techniku. Mansfield tiež ukázal, ako sa dá dosiahnuť extrémne rýchle zobrazovanie.

Voda predstavuje asi dve tretiny telesnej hmotnosti človeka a tento vysoký obsah vody vysvetľuje, prečo sa zobrazovanie magnetickou rezonanciou v medicíne stalo široko uplatniteľným. Pri mnohých ochoreniach vedie patologický proces k zmenám v obsahu vody v tkanivách a orgánoch, čo sa odráža na obrázku MR.

Voda je molekula zložená z vodík a atómy kyslíka. Jadrá atómov vodíka sú schopné pôsobiť ako mikroskopické ihly kompasu. Keď je telo vystavené silnému magnetickému poľu, jadra atómov vodíka je nasmerovaných do poriadku - stojí "v pozore". Keď sa podrobia impulzom rádiových vĺn, energetický obsah jadier sa zmení. Po impulze sa jadrá vrátia do svojho predchádzajúceho stavu a je emitovaná rezonančná vlna.

Drobné rozdiely v kmitaní jadier sa zisťujú pomocou pokročilého počítačového spracovania; je možné vytvoriť trojrozmerný obraz, ktorý odráža chemickú štruktúru tkaniva, vrátane rozdielov v obsahu vody a pohyboch molekúl vody. Výsledkom je veľmi podrobný obraz tkanív a orgánov v skúmanej oblasti tela. Týmto spôsobom je možné dokumentovať patologické zmeny.