Opfindelsen af ​​magnetisk resonansafbildning (MRI)

Magnetisk resonansafbildning (ofte kaldet "MRI") er en metode til at kigge inde i kroppen uden at bruge kirurgi, skadelige farvestoffer eller Røntgenstråler. I stedet bruger MR-scannere magnetisme og radiobølger til at producere klare billeder af den menneskelige anatomi.

MR er baseret på et fysikfenomen, der blev opdaget i 1930'erne kaldet "nukleær magnetisk resonans" - eller NMR - hvor magnetfelter og radiobølger får atomerne til at give fra sig små radiosignaler. Felix Bloch og Edward Purcell, der arbejdede på henholdsvis Stanford University og Harvard University, var dem, der opdagede NMR. Derfra blev NMR-spektroskopi anvendt som et middel til at undersøge sammensætningen af ​​kemiske forbindelser.

I 1970 opdagede Raymond Damadian, en læge og forsker, grundlaget for at bruge magnetisk resonansbillede som et værktøj til medicinsk diagnose. Han fandt, at forskellige slags dyrevæv udsender responssignaler, der varierer i længde og mere vigtigt, at kræftvæv udsender responssignaler, der holder meget længere end ikke-kræftfremkaldende væv.

Mindre end to år senere indgav han sin idé om at bruge magnetisk resonansafbildning som et værktøj til medicinsk diagnose hos U.S. Patent Office. Det havde titlen "Apparat og metode til påvisning af kræft i væv." Et patent blev tildelt i 1974, hvilket producerede verdens første patent udstedt inden for MR-området. I 1977 afsluttede Dr. Damadian konstruktionen af ​​den første MR-scanner til hele kroppen, som han kaldte "Ukuelig."

Siden det første patent blev udstedt, har den medicinske brug af magnetisk resonansafbildning udviklet sig hurtigt. Det første MR-udstyr inden for sundhed var tilgængeligt i begyndelsen af ​​1980'erne. I 2002 blev ca. 22.000 MR-kameraer brugt over hele verden, og mere end 60 millioner MR-undersøgelser blev udført.

I 2003, Paul C. Lauterbur og Peter Mansfield blev tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medicin for deres opdagelser vedrørende magnetisk resonansafbildning.

Paul Lauterbur, professor i kemi ved State University of New York i Stony Brook, skrev et papir om en ny billeddannelsesteknologi, som han kaldte "zeugmatografi" (fra det græske zeugmo betyder "åg" eller "en sammenføjning"). Hans billeddannelseseksperimenter flyttede videnskab fra den enkelte dimension af NMR-spektroskopi til den anden dimension af rumlig orientering - et fundament for MR.

Peter Mansfield i Nottingham, England videreudviklede anvendelsen af ​​gradienter i magnetfeltet. Han viste, hvordan signalerne kunne analyseres matematisk, hvilket gjorde det muligt at udvikle en nyttig billeddannelsesteknik. Mansfield viste også, hvor ekstremt hurtig billeddannelse kunne opnås.

Vand udgør cirka to tredjedele af et menneskes kropsvægt, og dette høje vandindhold forklarer, hvorfor magnetisk resonansafbildning er blevet vidt anvendelig inden for medicin. I mange sygdomme resulterer den patologiske proces i ændringer i vandindholdet mellem væv og organer, og dette afspejles i MR-billedet.

Vand er et molekyle sammensat af hydrogen og iltatomer. Hydrogenatomernes kerner er i stand til at fungere som mikroskopiske kompasnåle. Når kroppen udsættes for et stærkt magnetfelt, vil kerner af brintatomerne ledes i rækkefølge - stå "opmærksom." Når de underkastes pulser af radiobølger, ændres kerneernes energiindhold. Efter pulsen vender kernerne tilbage til deres tidligere tilstand, og der udsendes en resonansbølge.

De små forskelle i kernernes svingninger detekteres ved avanceret computerbehandling; det er muligt at opbygge et tredimensionelt billede, der reflekterer den kemiske struktur i vævet, herunder forskelle i vandindholdet og i vandmolekylernes bevægelser. Dette resulterer i et meget detaljeret billede af væv og organer i det undersøgte område af kroppen. På denne måde kan patologiske ændringer dokumenteres.