داستان تا اینجا: برای کسانی که سعی می کنند بدون جراحی به داخل بدن انسان نگاه کنند، تصویربرداری رزونانس مغناطیسی یک ابزار ضروری است. تکنیک های اساسی در اوایل دهه 1970 کار شد. در اواخر همان دهه، پل لاتربر و پیتر منسفیلد آنها را اصلاح کردند تا راه را برای استفاده تجاری خود هموار کنند. برای این تلاش‌ها، جایزه نوبل پزشکی در سال 2003 به آنها اعطا شد تا از اهمیت این تکنیک و جایگاه آن در تشخیص پزشکی مدرن صحبت کند.
تصویربرداری رزونانس مغناطیسی چیست؟
تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) برای به دست آوردن تصاویری از بافت های نرم بدن استفاده می شود. بافت نرم هر بافتی است که از طریق کلسیفیکاسیون سخت‌تر نشده باشد. این یک روش تشخیصی غیر تهاجمی است که به طور گسترده برای تصویربرداری از مغز، سیستم قلبی عروقی، نخاع و مفاصل، عضلات مختلف، کبد، عروق و غیره استفاده می شود.
استفاده از آن به ویژه در مشاهده و درمان برخی سرطان ها، از جمله سرطان پروستات و رکتوم، و برای ردیابی شرایط عصبی از جمله آلزایمر، زوال عقل، صرع و سکته بسیار مهم است. محققان همچنین از اسکن MRI تغییرات در جریان خون برای استنباط نحوه تغییر فعالیت نورون ها در مغز استفاده کرده اند. در این شکل، این تکنیک MRI عملکردی نامیده می شود.
به دلیل استفاده از تکنیک MRI از میدان های مغناطیسی قوی، افرادی که دارای اجسام فلزی جاسازی شده (مانند ترکش) و ایمپلنت های فلزی از جمله ضربان ساز هستند، ممکن است نتوانند تحت اسکن MRI قرار گیرند. در واقع اگر کارت اعتباری در جیب خود داشته باشند، میدان های مغناطیسی نوار مغناطیسی آن را پاک می کنند!
ام آر آی چگونه کار می کند؟
یک روش MRI تصویری از قسمتی از بدن را با استفاده از اتم های هیدروژن در آن قسمت نشان می دهد. یک اتم هیدروژن به سادگی یک پروتون با یک الکترون در اطراف آن است. این اتم ها همگی در حال چرخش هستند و محورها در جهت های تصادفی قرار دارند. اتم های هیدروژن در چربی و آب فراوان هستند که تقریباً در سراسر بدن وجود دارند.
دستگاه ام آر آی چهار جزء ضروری دارد. خود دستگاه شبیه یک دونات غول پیکر است. سوراخ در مرکز که سوراخ نامیده می شود، جایی است که فردی که بدنش قرار است اسکن شود، وارد می شود. درون دونات یک آهنربای ابررسانای قدرتمند وجود دارد که وظیفه آن تولید یک میدان مغناطیسی قوی و پایدار در اطراف بدن است. هنگامی که بخشی از بدن که باید اسکن شود در مرکز سوراخ قرار گرفت، میدان مغناطیسی روشن می شود.
هر اتم هیدروژن یک گشتاور مغناطیسی قدرتمند دارد، به این معنی که در حضور میدان مغناطیسی، محور اسپین اتم در امتداد جهت میدان قرار خواهد گرفت. آهنربای ابررسانا میدان مغناطیسی را در مرکز دستگاه اعمال می‌کند، به طوری که محورهای تقریباً نیمی از اتم‌های هیدروژن در قسمتی که باید اسکن شود به یک سمت و نیمی دیگر به سمت دیگر اشاره می‌کنند. این تطابق تقریباً دقیق است: در حدود یک میلیون اتم، تنها تعداد انگشت شماری بی‌همتا باقی می‌مانند – یعنی جمعیت کوچکی از اتم‌های «اضافی» که به یک طرف یا آن طرف اشاره می‌کنند.
سومین جزء دستگاه دستگاهی است که یک پالس فرکانس رادیویی را در قسمت زیر اسکنر منتشر می کند. وقتی پالس «روشن» است، فقط جمعیت کوچکی از اتم‌های «اضافی» تشعشع را جذب کرده و برانگیخته می‌شوند. هنگامی که پالس خاموش می شود، این اتم ها انرژی جذب شده را ساطع می کنند و به حالت اولیه و انرژی پایین تر خود باز می گردند. فرکانس پالسی که اتم های «اضافی» باید جذب کنند فرکانس لارمور نامیده می شود. مقدار آن به شدت میدان مغناطیسی و نوع بافتی که اتم ها در آن حضور دارند بستگی دارد.
چهارمین و آخرین جزء، یک آشکارساز، انتشارات را دریافت می کند و آنها را به سیگنال هایی تبدیل می کند که به رایانه ای ارسال می شود که از آنها برای بازسازی تصاویر دو یا سه بعدی از آن قسمت از بدن استفاده می کند.
مزایای MRI چیست؟
پس از روشن شدن میدان مغناطیسی بزرگ و قدرتمند، دستگاه MRI سه آهن‌ربا را فعال می‌کند که میدان‌های مغناطیسی کوچک‌تری تولید می‌کنند که در حدود 80 برابر، اگر نه بیشتر، ضعیف‌تر از میدان اصلی هستند. این فیلدها نیز دارای گرادیان هستند، یعنی یکنواخت نیستند. این فیلدها با میدان اصلی در قسمتی که قرار است اسکن شود تداخل ایجاد می کند، به طوری که میدان حاصل بخش های بسیار خاصی را برجسته می کند، که می تواند کانون اسکن باشد.
با روشن و خاموش کردن مغناطیس‌های گرادیان در توالی‌های خاص، دستگاه MRI می‌تواند بخش‌هایی را اسکن کند که فقط چند میلی‌متر عرض دارند. توالی ها همچنین می توانند به گونه ای سازماندهی شوند که دستگاه قسمت های مختلف بدن افراد را بدون اینکه از آنها بخواهد در داخل سوراخ حرکت کنند اسکن کند.
در واقع، به دلیل نحوه ساخت دستگاه و سازماندهی آهنرباها در داخل آن، یک اسکن MRI عملاً می تواند بدن را از همه جهات مفید و در صورت نیاز در مراحل بسیار کوچک تصویربرداری کند.
وقتی اتم‌های «اضافی» انرژی جذب شده برای بازگشت به حالت‌های انرژی پایین‌تر خود را ساطع می‌کنند، بازگشت در مدت زمانی به نام زمان آرامش T1 اتفاق می‌افتد. اتم های هیدروژن موجود در آب بسته به بافتی که در آن قرار دارند، مقادیر متفاوتی از T1 دارند. یک دستگاه MRI از این واقعیت برای نشان دادن بافت های مختلف در سایه های مختلف خاکستری استفاده می کند. پزشکان همچنین ممکن است ماده حاجب را به فرد تزریق کنند – معمولاً یک ترکیب مبتنی بر گادولینیوم – که زمان T1 را در برخی بافت‌ها کاهش می‌دهد و دید آنها را در اسکن MRI بهبود می‌بخشد.
در نهایت، محققان به طور عمیق اثرات میدان های مغناطیسی قوی بر بدن را بررسی کرده اند. اسکن MRI هیچ تهدیدی ایجاد نمی کند. هنگامی که میدان های مغناطیسی از بین بروند، اتم های قسمت اسکن شده تحت تأثیر قرار نمی گیرند. هیچ آسیب طولانی مدتی با اسکن وجود ندارد. با این حال، اثرات اسکن بر روی زنان باردار به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است، بنابراین بسیاری از امکانات اسکن به سادگی چنین قرار ملاقات هایی را رد می کنند.
معایب ام آر آی چیست؟
دستگاه های MRI گران هستند: بسته به مشخصات، از جمله قدرت میدان های مغناطیسی و کیفیت تصویربرداری، قیمت آنها از چند ده لک روپیه تا چند کرور است. امکانات تشخیصی این هزینه را به بیماران خود منتقل می کند. بر اساس نیازهای بالینی، اسکن ها اغلب 10000 روپیه یا بیشتر هزینه دارند – مبلغ قابل توجهی در هند، به ویژه برای کسانی که بیمه ندارند، و بیشتر برای کسانی که نیاز به چندین اسکن MRI دارند.
این هزینه ها با ناراحتی استفاده از دستگاه تشدید می شود. در حالی که این یک مزیت است که فردی که در داخل سوراخ قرار دارد مجبور نیست حرکت کند تا دستگاه قسمت‌های مختلف را اسکن کند، در واقع انتظار می‌رود که فرد ده‌ها دقیقه بی‌حرکت بماند تا اسکن کامل شود. اگر فرد حرکت کند، تصویر حاصل تحریف شده و اسکن باید تکرار شود. اگر فرد کلاستروفوبیک باشد، مشکل تشدید می‌شود (اگرچه برخی از طراحی‌های دستگاه MRI با سوراخ باز می‌توانند این مشکل را کاهش دهند).
ایجاد میدان مغناطیسی با قدرت 1 تسلا یا بیشتر – همانطور که آهنربای اصلی انجام می دهد – کار ساده ای نیست. برای انجام این کار، یک جریان سنگین از سیم پیچ های سیم ساخته شده از یک ماده ابررسانا عبور می کند. هنگامی که دستگاه با هلیوم مایع خنک می شود، سیم ها ابررسانا می شوند و جریان عبوری از آنها به اضافه هندسه سیم ها یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند. در حالی که سیم ها هیچ انرژی را به عنوان گرما از دست نمی دهند – که یک ماده غیر ابررسانا این کار را انجام می دهد – حفظ تنظیمات انرژی بر است که گران است.
علاوه بر این، سوئیچینگ چنین جریان های سنگینی در داخل دستگاه، به عنوان سیم پیچ های گرادیان به ترتیب کار می کنند، به این معنی است که دستگاه هنگام کار، صداهای بلند تولید می کند. این می تواند منبع دیگری از ناراحتی برای فرد باشد.