روش تشدید مقناطیس هسته یا MRI

ریشه لغوی
MRI مخفف کلمات Magnetic Resonance Imaging به معنی تصویر برداری تشدید مقناطیسی می‌باشد. به این روش NMR نیز اطلاق می‌شود که مخفف کلمات Nuclear magnetic Resonance به معنی تشدید هسته‌ای مقناطیسی نیز می‌‌گویند، که در کتابها و کاربردهای پزشکی واژه MRI کاربرد بیشتری دارد.

تاریخچه
در سال ۱۹۳۷ میلادی اولین آزمایش در رابطه با MRI انجام شد. شخصی به نام رابی حدود ۷ سال بعد از آن گزارش کاری در مورد MRI ارایه کرد و برنده جایزه نوبل شد. در سال ۱۹۴۶ فرد دیگری به نام پلاک آزمایشی را در مورد اجسام حجیم انجام داد و در سال ۱۹۵۲ جایزه نوبل را گرفت. در سال ۱۹۷۱ جینریک تصویر دو بعدی از MRI گرفت، و در سال ۱۹۷۳ هم تصویری از دو ماده غیر همجنس گرفت، و اولین تصویر از حیوانات زنده در سال ۱۹۷۴ گرفته شد و بالاخره MRI تجارتی در دهه ۱۹۸۰ پایه‌ریزی شد.

اساس تصویر برداری
همانگونه که کره زمین دارای دو نوع حرکت وضعی ( حرکت به دور خود) و حرکت انتقالی (حرکت به دور خورشید) و نیز دو قطب مقناطیسی شمال و جنوب می‌باشد. هسته هر اتوم نیز دارای حرکت وضعی ( چرخش به دور خود) و نیز دو قطب می‌باشد. هسته حاوی پروتون ( بار مثبت) می‌باشد و بنابراین هسته به عنوان یک ذره مثبت در حال چرخش می‌باشد. از آنجایی که ذرات باردار متحرک در اطراف خود میدان مقناطیسی تولید می‌کنند. از این خاصیت هسته اتومهای بدن برای تصویر سازی به شیوه MRI استفاده می‌شود. از آنجا که ۷۰ درصد وزن بدن انسان را آب تشکیل می‌دهد و آب نیز از دو اتوم هایدروجن و یک اتوم اکسیژن تشکیل شده،  بنابراین هسته اتوم هایدروجن برای تصویر سازی مناسب می‌باشد. زیرا بطور طبیعی و به مقدار زیاد در بافتهای بدن وجود دارد.

حال چنانچه این اتوم‌های هایدروجن در یک میدان مقناطیسی خارجی بسیار قوی قرار داده شوند، تعدادی از این هسته‌ها با نظمی خاص در محور مقناطیسی جدید قرار گرفته و از حالت تصادفی اولیه خود خارج می‌شوند. در همان جهت به چرخش خود ادامه خواهند داد. حال اگر یک سیم‌پیچ القائی بدور این اتومهای هایدروجن چرخان قرار دهیم و در همین حال یک موج رادیویی با طول موج معین به اتوم‌های مذکور طوری برخورد کند که موجب انحراف محور اتومهای هایدروجن به میزان ۹۰ درجه گردد. در این صورت پروتونها یک نیروی الکترو موتوری کوچک را تولید کند که بوسیله سیم‌پیچ القائی قابل اندازه‌گیری می‌باشد. پس از تقویت این جریان ضعیف می‌توان آن را بوسیله اسیلوسکوپ نمایان کرد که این جریان به صورت نزولی کم می‌شود تا صفر شود و مدت زمانی که طول می‌کشد تا این جریان به صفر برسد را زمان T2 یا زمان استراحت عرضی می‌نامند.

حالا اگر ما یک موج رادیویی با طول موجی دوبرابر طول موج اولی به پروتونهایی که در همان جهت مقناطیسی می‌چرخند وارد کنیم، محور مقناطیسی آنها این بار ۱۸۰ درجه تغییر جهت خواهد داد که دوباره مدت زمانی طول می‌کشد تا پروتونها به حالت اولیه بازگردند. این زمان نسبت به حالت قبلی افزایش می‌یابد و زمان استراحت شبکه چرخشی یا T1 نامیده می‌شود. زمانهای T1 و T2 برای بافتهای مختلف بدن،  متفاوت می‌باشد. لذا این زمانها پس از ورود به کامپیوتر مورد سنجش قرار گرفته و نوع بافت و عضو مربوط در کامپیوتر مشخص می‌شود. این اطلاعات به نقاط سیاه و سفید یا رنگی تبدیل و بر روی صفحه تلویزیون نشان داده می‌شود که در واقع تصویر یک مقطع از عضو مورد نظر می‌باشد. هر چه تعداد اتومهای هایدروجن در یک عضو بیشتر باشد، زمانهای T1 و T2 بیشتر و جزئیات یک تصویر مشهود تر می‌باشد. در MRI از سه جهت ساژیتال،  کورونال و ابلیک مایل می‌توان از یک عضو تصویر سازی کرد.

کاربرد
این شیوه تصویربرداری برای بررسی بیماریهای کبدی،  کلیوی،  ریوی،  نارسایی‌های قلبی،  بررسی جریان خون،  بیماری وبا و کم‌خونی راسی شکل بسیار مؤثر می‌باشد. همچنین برای بررسی ماهیچه،  عروق،  تاندون و رباطها کاربرد دارد. اگر چه MRI نمی‌تواند استخوان را به تصویر بکشد، ولی با استفاده از آن می‌توان مغز استخوان و ساختمانهای خیلی ریز را نمایان ساخت.

مزایا
۱٫    فقدان اشعه یونیزان یا هرگونه خطر بیولوژیک دیگر.
۲٫    به کمک این سیستم علاوه بر آناتومی عضو مورد نظر،  بیوشیمی و فیزیولوژی آن را نیز می‌توان مورد بررسی قرار داد.
۳٫    علاوه بر ایجاد تصویر اگزیال از این مزیت برخوردار است که می‌توان براحتی در هر قطع مثل ساژیتال و کورونال نیز تصویر تهیه کرد.
۴٫    عدم نیاز به آمادگی قبلی برای گرفتن تصویر مانند خوردن روغن کرچک و غیره.
۵٫    عاری بودن تصاویر MRI از هرگونه آرتی فکت  ( هرگونه تصویر مزاحمی غیر از تصویر اصلی).)
۶٫    تفاوت بین ساختمانهای عروقی و غیر عروقی بدون نیاز به مواد کنتراست‌ زا و بر عکس سی تی اسکن.  

معایب
۱٫    به علت استفاده از میدان مقناطیسی قوی نمی‌توان آن را در مورد تمام بیماران اجرا کرد. از جمله این بیماران افراد دارای باطری های قلبی،  پارگی در عروق مغزی یا اشیا و پیوندهای فلزی در چشم. زیرا این میدان قوی مقناطیسی می‌تواند باعث گرم شدن،  کشیدن یا جابجایی اجزای فلزی شود یا منجر به آسیب‌های بافتی،  یا بد عمل کردن آنها و حتی مرگ شود.
۲٫    عدم توانایی در تصویربر داری از استخوان.
۳٫    وجود هر گونه وسایل فلزی در اتاق محل آزمایش که میدان مقناطیسی سبب کشیده شدن آن وسایل به طرف دستگاه شده و ممکن است خطرات جانبی برای بیمار بوجود آید.
۴٫    وزن بسیار زیاد،  مقناطیس درون دستگاه ( در حدود ۴ تن) و قیمت بالای آن.
۵٫    زمان طولانی مورد نیاز جهت تصویر برداری ( بطور معمول ۴۵ دقیقه یا یک ساعت).

تحولات
۱٫    از آنجایی که به کمک MRI موفق به اندازه‌ گیری فسفر بدن نیز گشته‌اند، تحقیقات برای اندازه ‌گیری دیگر عناصر بدن در حال انجام است.
۲٫    تصویربرداری MRI می‌تواند سرطانهای علاج‌‌پذیر را که در بعضی موارد توسط ماموگرافی یا معاینه یافت نشده‌اند، نمایان سازد. بنابراین MRI می‌تواند به عنوان مکمل ماموگرافی در افرادی که احتمال ابتلا به سرطان پستان در آنها زیاد است، مورد استفاده قرار بگیرد.
۳٫    انجام MRI برای بیماران دارای باطریهای قلبی ( Pacemaker) در آینده نزدیک،  بیمارانی که دارای اینگونه جراحیها می‌باشند از تصویربرداری MRI بدون ایجاد هیچگونه مشکلی می‌توانند استفاده کنند. بر اساس گزارش محققان،  آزمایشهای انجام شده بر روی حیوانات و در شرایط آزمایشگاهی نشان داده که می‌توان با تحقیقات بیشتر و پیشرفت ساخت تجهیزات پزشکی در آینده نزدیک،  شاهد ساخت باطریهایی از جنس تیتانیوم باشند که میدان مقناطیسی بر آنها بی‌تآثیر می‌باشد و در طول MRI از حرکات احتمالی آنها جلوگیری می‌شود.

 

 تقویت وضوح “ام آر آی” توسط تیم آی بی ام

تیمی از محققان شرکت کامپیوتری آی بی ام موفق شده اند وضوح سیستم “ام آر آی” یا تصویربرداری تشدید مقناطیس هسته را به شدت افزایش دهند.
اکنون محققان نشان داده اند می توان وضوح این نوع تصویربرداری را ۱۰۰ میلیون بار افزایش داد. محققان می گویند این پیشرفت می تواند به کاربردهای مهم طبی منجر شود و آنقدر قدرتمند است که با آن می توان باکتری، ویروس و پروتئین ها را دید.
پژوهشگران گفتند این پیشرفت امکان مطالعه ساختارهای پیچیده سه بعدی را در مقیاس “نانو” فراهم می کند.
این گام با کمک تکنیکی موسوم به “آم آر اف ام” (magnetic resonance force microscopy) که بر ردیابی نیروهای بسیار کوچک مغناطیسی تکیه دارد ممکن شد.
“ام آر اف ام” علاوه بر وضوح بالا این مزیت را دارد که می تواند زیر سطوح را “ببیند” و به علاوه مواد بیولوژیکی ظریف را از میان نمی برد.
تیم پژوهشگران آی بی ام حساسیت “ام آر اف ام” را به طور چشمگیری افزایش داده و آن را با یک تکنیک بازسازی تصویر به صورت سه بعدی ترکیب کرده است.
این به آنها اجازه داد برای اولین بار بتوانند از اهداف بیولوژیکی در مقیاس نانومتر عکس های “ام آر آی” تهیه کنند.
این تکنیک به آنها امکان داد به وضوحی معادل عکس برداری از شیئی به طول چهار نانومتر (هر نانومتر یک میلیاردم متر است) دست یابند. 

 

 

دکمه بازگشت به بالا