Oppfinnelsen av magnetisk resonansavbildning (MR)

Magnetisk resonansavbildning (ofte kalt "MR") er en metode for å se i kroppen uten å bruke kirurgi, skadelige fargestoffer eller Røntgenbilder. I stedet bruker MR-skannere magnetisme og radiobølger for å produsere klare bilder av den menneskelige anatomi.

MR er basert på et fysikkfenomen som ble oppdaget på 1930-tallet kalt "kjernemagnetisk resonans" - eller NMR - der magnetiske felt og radiobølger får atomer til å gi fra seg ørsmå radiosignaler. Felix Bloch og Edward Purcell, som arbeidet ved henholdsvis Stanford University og Harvard University, var de som oppdaget NMR. Derfra ble NMR-spektroskopi brukt som et middel til å studere sammensetningen av kjemiske forbindelser.

I 1970 oppdaget Raymond Damadian, en lege og forsker, grunnlaget for å bruke magnetisk resonansavbildning som et verktøy for medisinsk diagnose. Han fant ut at forskjellige typer dyrevev avgir responssignaler som varierer i lengde, og mer viktigst at kreftvev avgir responssignaler som varer mye lenger enn ikke-kreft vev.

Mindre enn to år senere ga han ideen om å bruke magnetisk resonansavbildning som et verktøy for medisinsk diagnose hos U.S. Patent Office. Det hadde tittelen "Apparat og metode for å oppdage kreft i vev." Et patent ble gitt i 1974, og produserte verdens første patentere utstedt innen MR. I 1977 fullførte Dr. Damadian byggingen av den første MR-skanneren for hele kroppen, som han kalte "Ukuelig."

Siden den første patenten ble utstedt, har medisinsk bruk av magnetisk resonansavbildning utviklet seg raskt. Det første MR-utstyret innen helse var tilgjengelig på begynnelsen av 1980-tallet. I 2002 var omtrent 22 000 MR-kameraer i bruk over hele verden, og mer enn 60 millioner MR-undersøkelser ble utført.

I 2003, Paul C. Lauterbur og Peter Mansfield ble tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin for sine oppdagelser angående magnetisk resonansavbildning.

Paul Lauterbur, professor i kjemi ved State University of New York i Stony Brook, skrev et papir om en ny bildeteknikk som han kalte "zeugmatografi" (fra det greske zeugmo som betyr "åk" eller "en sammenføyning"). Hans avbildningseksperimenter flyttet vitenskapen fra den ene dimensjonen av NMR-spektroskopi til den andre dimensjonen av romlig orientering - et fundament for MR.

Peter Mansfield i Nottingham, England videreutviklet utnyttelsen av gradienter i magnetfeltet. Han viste hvordan signalene kunne analyseres matematisk, noe som gjorde det mulig å utvikle en nyttig bildeteknikk. Mansfield viste også hvor ekstremt rask bildebehandling kunne oppnås.

Vann utgjør omtrent to tredjedeler av menneskets kroppsvekt, og dette høye vanninnholdet forklarer hvorfor magnetisk resonansavbildning er blitt allment anvendelig innen medisin. Ved mange sykdommer resulterer den patologiske prosessen i endringer i vanninnholdet mellom vev og organer, og dette gjenspeiles i MR-bildet.

Vann er et molekyl sammensatt av hydrogen og oksygenatomer. Kjernene i hydrogenatomene er i stand til å fungere som mikroskopiske kompassnåler. Når kroppen utsettes for et sterkt magnetfelt, vil kjerner av hydrogenatomene er rettet i orden - stå "på oppmerksomhet." Når de sendes til pulser av radiobølger, endres energiinnholdet i kjernen. Etter pulsen går kjernene tilbake til sin forrige tilstand og en resonansbølge sendes ut.

De små forskjellene i svingningene i kjernen oppdages ved avansert datamaskinbehandling; det er mulig å bygge opp et tredimensjonalt bilde som reflekterer den kjemiske strukturen i vevet, inkludert forskjeller i vanninnholdet og i bevegelsene til vannmolekylene. Dette resulterer i et veldig detaljert bilde av vev og organer i det undersøkte området av kroppen. På denne måten kan patologiske endringer dokumenteres.