Vynález magnetické rezonance (MRI)

Zobrazování magnetickou rezonancí (běžně nazývané „MRI“) je metoda pohledu do těla bez použití chirurgického zákroku, škodlivých barviv nebo Rentgenové paprsky. Místo toho skenery MRI využívají magnetismus a rádiové vlny k vytváření jasných obrázků lidské anatomie.

MRI je založeno na fenoménu fyziky objeveném ve třicátých letech minulého století nazvaném „jaderná magnetická rezonance“ - neboli NMR -, ve kterém magnetická pole a rádiové vlny způsobují, že atomy vydávají malé rádiové signály. Ti, kteří objevili NMR, byli Felix Bloch a Edward Purcell, kteří pracují na Stanfordské a Harvardské univerzitě. Odtud byla jako prostředek ke studiu složení chemických sloučenin použita NMR spektroskopie.

V roce 1970, Raymond Damadian, lékař a vědecký pracovník, objevil základ pro použití magnetické rezonance jako nástroje pro lékařskou diagnostiku. Zjistil, že různé druhy zvířecí tkáně vysílají signály odezvy, které se liší délkou a další důležité je, že tato rakovinná tkáň vysílá signály odezvy, které vydrží mnohem déle než nerakovinové tkáň.

Méně než o dva roky později podal u US Patent Office svůj nápad na použití magnetické rezonance jako nástroje pro lékařskou diagnostiku. To bylo s názvem "Přístroje a metoda pro detekci rakoviny v tkáni." Patent byl udělen v roce 1974 a byl první na světě patent vydané v oblasti MRI. V roce 1977 dokončil Dr. Damadian výstavbu prvního celotelového MRI skeneru, který označil jako „Nezkrotný“.

Od doby, kdy byl první patent vydán, se medicínské využití zobrazování magnetickou rezonancí rychle rozvíjelo. První zdravotnické zařízení MRI bylo k dispozici na začátku 80. let. V roce 2002 bylo na celém světě používáno přibližně 22 000 MRI kamer a bylo provedeno více než 60 milionů vyšetření MRI.

V roce 2003 Paul C. Lauterbur a Peter Mansfield získali za objevy týkající se zobrazování magnetickou rezonancí Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu.

Paul Lauterbur, profesor chemie na Státní univerzitě v New Yorku ve Stony Brooku, napsal referát o nové zobrazovací technice, kterou nazval „zeugmatografie“ (z řečtiny) zeugmo znamenat „jho“ nebo „spojení“). Jeho zobrazovací experimenty posunuly vědu z jediné dimenze NMR spektroskopie do druhé dimenze prostorové orientace - základ MRI.

Peter Mansfield z Nottinghamu v Anglii dále rozvíjel využití gradientů v magnetickém poli. Ukázal, jak lze signály matematicky analyzovat, což umožnilo vyvinout užitečnou zobrazovací techniku. Mansfield také ukázal, jak lze dosáhnout extrémně rychlého zobrazování.

Voda tvoří asi dvě třetiny tělesné hmotnosti člověka a tento vysoký obsah vody vysvětluje, proč je v medicíně široce použitelné zobrazování magnetickou rezonancí. U mnoha onemocnění vede patologický proces ke změnám v obsahu vody v tkáních a orgánech, což se odráží v MR obrazu.

Voda je molekula složená z vodík a atomy kyslíku. Jádra atomů vodíku jsou schopna fungovat jako mikroskopické jehly kompasu. Když je tělo vystaveno silnému magnetickému poli, jádra atomů vodíku je nasměrováno do pořádku - stojí „v pozoru“. Když je podroben pulzům rádiových vln, mění se energetický obsah jader. Po pulzu se jádra vrátí do svého předchozího stavu a je vydána rezonanční vlna.

Malé rozdíly v kmitání jader jsou detekovány při pokročilém počítačovém zpracování; je možné vytvořit trojrozměrný obraz, který odráží chemickou strukturu tkáně, včetně rozdílů v obsahu vody a pohybech molekul vody. Výsledkem je velmi podrobný obraz tkání a orgánů ve vyšetřované oblasti těla. Tímto způsobem lze dokumentovat patologické změny.