De uitvinding van Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Beeldvorming met magnetische resonantie (gewoonlijk "MRI" genoemd) is een methode om in het lichaam te kijken zonder chirurgie, schadelijke kleurstoffen of röntgenstralen. In plaats daarvan gebruiken MRI-scanners magnetisme en radiogolven om duidelijke afbeeldingen van de menselijke anatomie te produceren.

MRI is gebaseerd op een natuurkundig fenomeen dat in de jaren 1930 werd ontdekt, genaamd "nucleaire magnetische resonantie" - of NMR - waarbij magnetische velden en radiogolven ervoor zorgen dat atomen kleine radiosignalen afgeven. Felix Bloch en Edward Purcell, respectievelijk werkzaam aan Stanford University en Harvard University, waren degenen die NMR ontdekten. Van daaruit werd NMR-spectroscopie gebruikt als een middel om de samenstelling van chemische verbindingen te bestuderen.

In 1970 ontdekte Raymond Damadian, een arts en onderzoekswetenschapper, de basis voor het gebruik van magnetische resonantiebeeldvorming als hulpmiddel voor medische diagnose. Hij ontdekte dat verschillende soorten dierlijk weefsel responssignalen uitzenden die in lengte variëren, en meer nog belangrijker, dat kankerweefsel reactiesignalen afgeeft die veel langer meegaan dan niet-kanker zakdoek.

Minder dan twee jaar later diende hij zijn idee voor het gebruik van beeldvorming met magnetische resonantie als een hulpmiddel voor medische diagnose in bij het Amerikaanse octrooibureau. Het heette 'Apparaten en methode voor het opsporen van kanker in weefsel'. Een patent werd verleend in 1974 en produceerde 's werelds eerste octrooi uitgegeven op het gebied van MRI. Tegen 1977 voltooide Dr. Damadian de bouw van de eerste MRI-scanner voor het hele lichaam, die hij "Ontembare" noemde.

Sinds dat eerste patent werd verleend, heeft het medische gebruik van magnetische resonantiebeeldvorming zich snel ontwikkeld. De eerste MRI-apparatuur voor gezondheid was begin jaren tachtig beschikbaar. In 2002 werden wereldwijd ongeveer 22.000 MRI-camera's gebruikt en werden meer dan 60 miljoen MRI-onderzoeken uitgevoerd.

In 2003 heeft Paul C. Lauterbur en Peter Mansfield ontvingen de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde voor hun ontdekkingen met betrekking tot beeldvorming met magnetische resonantie.

Paul Lauterbur, hoogleraar scheikunde aan de Staatsuniversiteit van New York in Stony Brook, schreef een paper over een nieuwe beeldvormende techniek die hij "zeugmatography" noemde (uit het Grieks zeugmo wat betekent "juk" of "samenvoegen"). Zijn beeldvormingsexperimenten verplaatsten de wetenschap van de enkele dimensie van NMR-spectroscopie naar de tweede dimensie van ruimtelijke oriëntatie - een fundament van MRI.

Peter Mansfield uit Nottingham, Engeland heeft het gebruik van gradiënten in het magnetische veld verder ontwikkeld. Hij liet zien hoe de signalen wiskundig konden worden geanalyseerd, waardoor een bruikbare beeldvormingstechniek kon worden ontwikkeld. Mansfield liet ook zien hoe extreem snelle beeldvorming kon worden bereikt.

Water vormt ongeveer tweederde van het lichaamsgewicht van een mens en dit hoge watergehalte verklaart waarom beeldvorming met magnetische resonantie in de geneeskunde breed toepasbaar is geworden. Bij veel ziekten resulteert het pathologische proces in veranderingen in het watergehalte tussen weefsels en organen, en dit wordt weerspiegeld in het MR-beeld.

Water is een molecule samengesteld uit waterstof en zuurstofatomen. De kernen van de waterstofatomen kunnen fungeren als microscopische kompasnaalden. Wanneer het lichaam wordt blootgesteld aan een sterk magnetisch veld, de kernen van de waterstofatomen zijn op orde gebracht - staan ​​'op aandacht'. Wanneer onderworpen aan pulsen van radiogolven, verandert de energie-inhoud van de kernen. Na de puls keren de kernen terug naar hun vorige toestand en wordt een resonantiegolf uitgezonden.

De kleine verschillen in de oscillaties van de kernen worden gedetecteerd met geavanceerde computerverwerking; het is mogelijk om een ​​driedimensionaal beeld op te bouwen dat de chemische structuur van het weefsel weerspiegelt, inclusief verschillen in het watergehalte en in bewegingen van de watermoleculen. Dit resulteert in een zeer gedetailleerd beeld van weefsels en organen in het onderzochte deel van het lichaam. Op deze manier kunnen pathologische veranderingen worden gedocumenteerd.