MRI:Μια Επαναστατική Ιατρική Ανακάλυψη - Ιστορία &Αντίκτυπος

Vladislav Stepanov/Getty Images

Ο καρκίνος, οι καρδιακές παθήσεις, οι εγκεφαλικοί τραυματισμοί, οι λοιμώξεις των οστών… όλα είναι τρομακτικές ανησυχίες για την υγεία που επηρεάζουν το σώμα με δραματικά διαφορετικούς τρόπους, ωστόσο υπάρχει μια ιατρική τεχνολογία που αναζητούν οι γιατροί για όλα αυτά:η μαγνητική τομογραφία, πιο γνωστή ως MRI. Κάθε χρόνο, πραγματοποιούνται πάνω από 100 εκατομμύρια μαγνητικές τομογραφίες σε όλο τον κόσμο, καθιστώντας την μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες διαγνωστικές πρακτικές στη σύγχρονη ιατρική, και ωστόσο, η πρώτη τομογραφία πλήρους σώματος ολοκληρώθηκε πριν από λιγότερα από 50 χρόνια.

Η βάση για τη μαγνητική τομογραφία ήρθε μερικές δεκαετίες πριν από την κυκλοφορία των πρώτων μηχανών. Το 1952, οι φυσικοί Felix Bloch και Edward Purcell κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψη του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR), ο οποίος είναι η ιδιότητα ορισμένων ατομικών πυρήνων να απελευθερώνουν μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας όταν εκτίθενται σε μαγνητικό πεδίο. Καταγράφοντας αυτή την ακτινοβολία, οι επιστήμονες μπορούν να αναγνωρίσουν τη δομή και την αλληλεπίδραση των μορίων μέσα σε ένα υλικό δείγματος. Ωστόσο, ο Bloch και ο Purcell δεν σκέφτηκαν να εφαρμόσουν την ανακάλυψή τους στην απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος. Αυτή η ιδέα προήλθε από τον Δρ Raymond Damadian, καθηγητή στο Κέντρο Υγείας και Επιστήμης του Κρατικού Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης.

Το 1971, ο Damadian δημοσίευσε μια εργασία στο περιοδικό Science, αποδεικνύοντας ότι το NMR μπορούσε να ανιχνεύσει μια διαφορά μεταξύ υγιών ανθρώπινων κυττάρων και καρκινικών. Τα μόρια του νερού στον καρκινικό ιστό κινούνται πιο ελεύθερα, δημιουργώντας μια ασυμφωνία στην ακτινοβολία. Ήταν μια σημαντική ανακάλυψη, αλλά θα χρειαζόταν μέχρι το τέλος της δεκαετίας για να μετατραπεί αυτή η ανακάλυψη σε λειτουργική ιατρική τεχνολογία για καθημερινή χρήση.

Οι πρώτοι πρωτοπόροι της τεχνολογίας MRI

Bettmann/Getty Images

Όταν ο Damadian δημοσίευσε τα ευρήματά του για το NMR το 1971, δεν είχε καταλάβει πώς να μετατρέψει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παρήγαγε σε πραγματική εικόνα. Μπορούσε να ανιχνεύσει καρκίνους μέσα σε δείγματα κυττάρων, αλλά δεν μπορούσε να τους εντοπίσει στο ευρύτερο πεδίο του ανθρώπινου σώματος. Θα χρειαζόταν το μεγαλύτερο μέρος της υπόλοιπης δεκαετίας για να γεφυρωθεί αυτό το χάσμα.

Εκείνη την εποχή, δύο άλλοι επιστήμονες με επιρροή άρχισαν να εργάζονται με τη σάρωση NMR. Ο πρώτος ήταν ο Αμερικανός Paul Lauterbur, ο οποίος ήταν ο πρώτος που δημιούργησε δισδιάστατες εικόνες χρησιμοποιώντας ακτινοβολία NMR. Δημιούργησε έναν ηλεκτρομαγνήτη με δύο πηνία και τον χρησιμοποίησε για να δημιουργήσει παλμούς μαγνητισμού με διαφορετική ισχύ. Με αυτόν τον τρόπο, μπόρεσε να δημιουργήσει διαβαθμίσεις μαγνητικού πεδίου που ποικίλλουν σε όλο τον σαρωμένο χώρο, δημιουργώντας μια σειρά μοναδικών σημείων δεδομένων που επέτρεψαν τον εντοπισμό μεμονωμένων περιοχών του σώματος στο σύνολο.

Ο δεύτερος επιστήμονας που ενεπλάκη στη διαδικασία ήταν ο Άγγλος Peter Mansfield, ο οποίος το 1974 εφηύρε μια πολύ πιο γρήγορη μέθοδο απεικόνισης αυξάνοντας κατά πολύ τη συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών παλμών σε σχέση με αυτό που είχε κάνει ο Lauterbur. Το 1977, τα πράγματα επανήλθαν στον Damadian, ο οποίος δημιούργησε την πρώτη εικόνα MRI όλου του σώματος σαρώνοντας τον βοηθό του. Η διαμάχη θα προέκυπτε δεκαετίες αργότερα, όταν, το 2004, στους Lauterbur και Mansfield απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ ιατρικής για το έργο τους, αλλά ο Damadian αποκλείστηκε με την προϋπόθεση ότι, ενώ η έρευνά του έθεσε τις βάσεις για μαγνητική τομογραφία, είχε λιγότερο ρόλο στην πραγματική τεχνολογία.

Τεχνολογία MRI σήμερα

Gorodenkoff/Shutterstock

Μετά το πρωτοποριακό έργο της δεκαετίας του 1970, μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας όπως η Siemens και η GE άρχισαν να παράγουν εμπορικά μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας και γρήγορα έγιναν στήριγμα στα νοσοκομεία. Σήμερα, οι μαγνητικές τομογραφίες είναι μια πρακτική μέθοδος διάγνωσης και παρακολούθησης εσωτερικών καταστάσεων και τραυματισμών και εξακολουθούν να χρησιμοποιούν την ίδια θεμελιώδη τεχνολογία που αναπτύχθηκε από τους πρώτους πρωτοπόρους. Στην πραγματικότητα, αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά πηνία που επινόησε ο Lauterbur και η τεχνολογία ταχείας παλμών που πρωτοστάτησε ο Mansfield μπορούν πραγματικά να ακουστούν σε κάθε μαγνητική τομογραφία. Όποιος έχει ξαπλώσει ποτέ σε ένα μηχάνημα μαγνητικής τομογραφίας γνωρίζει τον εκκωφαντικό θόρυβο που κάνουν, ο οποίος προέρχεται από τα πηνία που δονούνται καθώς ενεργοποιούνται και σβήνουν γρήγορα.

Ίσως αναρωτιέστε γιατί η τεχνολογία μαγνητικής τομογραφίας ήταν τόσο απαραίτητη, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η εσωτερική απεικόνιση ήταν ήδη δυνατή μέσω ακτινογραφιών και αξονικών τομογράφων στο παρελθόν. Ωστόσο, οι ακτίνες Χ είναι ένας από τους πιο διεισδυτικούς τύπους ακτινοβολίας και η επανειλημμένη έκθεση σε αυτές μπορεί να είναι επικίνδυνη. Οι ασθενείς που χρειάζονται συχνή απεικόνιση για την παρακολούθηση μακροχρόνιων συνθηκών μπορούν να αποφύγουν τον κίνδυνο έκθεσης σε ακτινοβολία κάνοντας αντ' αυτού μαγνητική τομογραφία. Στην πραγματικότητα, ο μόνος σημαντικός κίνδυνος της μαγνητικής τομογραφίας είναι ότι το μαγνητικό πεδίο μπορεί να τραβήξει μέταλλα, κάτι που είναι επικίνδυνο για άτομα με συγκεκριμένα ιατρικά εμφυτεύματα ή σκάγια από τραυματισμούς κάτω από το δέρμα τους. Ευτυχώς, υπάρχουν ορισμένα μέταλλα που είναι ασφαλή για μαγνητική τομογραφία και τα περισσότερα ιατρικά εμφυτεύματα τα χρησιμοποιούν, καθιστώντας τη μαγνητική τομογραφία μια πολύ ασφαλή διαδικασία για τους περισσότερους ασθενείς.