הדמיית תהודה מגנטית (המכונה בדרך כלל "MRI") היא שיטה להסתכלות בגוף ללא שימוש בניתוחים, צבעים מזיקים, או צילומי רנטגן. במקום זאת, סורקי MRI משתמשים במגנטיות ובגלי רדיו כדי לייצר תמונות ברורות של האנטומיה האנושית.
קרן לפיזיקה
MRI מבוסס על תופעה בפיזיקה שהתגלתה בשנות השלושים המכונה "תהודה מגנטית גרעינית" - או NMR - בה שדות מגנטיים וגלי רדיו גורמים לאטומים להעביר אותות רדיו זעירים. פליקס בלוך ואדוארד פרסל, שעבדו באוניברסיטת סטנפורד ובאוניברסיטת הרווארד בהתאמה, היו אלה שגילו את ה- NMR. משם שימש ספקטרוסקופיה של NMR כאמצעי לחקר ההרכב של תרכובות כימיות.
פטנט ה- MRI הראשון
בשנת 1970 גילה ריימונד דמדיאן, רופא ומדען מחקר, את הבסיס לשימוש בהדמיית תהודה מגנטית ככלי לאבחון רפואי. הוא מצא שסוגים שונים של רקמות מן החי פולטים אותות תגובה שמשתנים באורך, ועוד חשוב, שרקמה סרטנית פולטת אותות תגובה שנמשכים זמן רב הרבה יותר מאשר לא סרטניים רקמה.
פחות משנתיים לאחר מכן, הוא הגיש את הרעיון שלו לשימוש בהדמיית תהודה מגנטית ככלי לאבחון רפואי במשרד הפטנטים האמריקני. זה היה תחת הכותרת "מכשירים ושיטה לגילוי סרטן רקמות." בשנת 1974 ניתן פטנט שהפיק את הראשון בעולם
פטנט שהונפק בתחום MRI. בשנת 1977 סיים ד"ר דמדיאן את בניית סורק ה- MRI הראשון בגוף כולו, אותו כינה "בלתי ניתן להעלות על הדעת".התפתחות מהירה בתחום הרפואה
מאז הונפק הפטנט הראשון, השימוש הרפואי בהדמיית תהודה מגנטית התפתח במהירות. ציוד ה- MRI הראשון בבריאות היה זמין בתחילת שנות השמונים. בשנת 2002 השתמשו בכ- 22,000 מצלמות MRI ברחבי העולם, ונערכו למעלה מ- 60 מיליון בדיקות MRI.
פול לאוטרבור ופיטר מנספילד
בשנת 2003, פול סי. לאוטרבר ופיטר מנספילד הוענק פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה על תגליותיהם הנוגעות להדמיית תהודה מגנטית.
פול לאוטרבור, פרופסור לכימיה באוניברסיטה הממלכתית של ניו יורק בסטוני ברוק, כתב מאמר על טכניקת הדמיה חדשה שכינה אותה "זאוגמטוגרפיה" (מיוונית) zeugmo כלומר "עול" או "חיבור יחדיו"). ניסויי ההדמיה שלו העבירו את המדע מהממד היחיד של ספקטרוסקופיית ה- NMR למימד השני של האוריינטציה המרחבית - בסיס של MRI.
פיטר מנספילד מנוטינגהאם, אנגליה, פיתח עוד יותר את השימוש בשיפועים בשדה המגנטי. הוא הראה כיצד ניתן לנתח את האותות באופן מתמטי, מה שאיפשר לפתח טכניקת הדמיה שימושית. מנספילד הראה גם כיצד ניתן להשיג הדמיה מהירה במיוחד.
איך MRI עובד?
מים מהווים כשני שליש ממשקל גופו של האדם, ותכולת מים גבוהה זו מסבירה מדוע הדמיית תהודה מגנטית הפכה ליישומה נרחב ברפואה. במחלות רבות התהליך הפתולוגי מביא לשינויים בתכולת המים בין רקמות ואיברים וזה בא לידי ביטוי בתמונת ה- MR.
מים הם מולקולה המורכבת ממנה מימן אטומי חמצן. גרעיני אטומי המימן מסוגלים לפעול כמחטי מצפן מיקרוסקופית. כאשר הגוף חשוף לשדה מגנטי חזק, גרעינים של אטומי המימן מופנים לסדר - לעמוד "בתשומת לב." כאשר מועברים לפולסים של גלי רדיו, תוכן האנרגיה של הגרעינים משתנה. לאחר הדופק הגרעינים חוזרים למצבם הקודם ונפלט גל תהודה.
ההבדלים הקטנים בתנודות הגרעינים מתגלים בעזרת עיבוד מחשב מתקדם; ניתן לבנות תמונה תלת מימדית המשקפת את המבנה הכימי של הרקמה, כולל הבדלים בתכולת המים ובתנועות של מולקולות המים. התוצאה היא תמונה מאוד מפורטת של רקמות ואיברים באזור הנחקר של הגוף. באופן זה ניתן לתעד שינויים פתולוגיים.