در تیر ماه ١٣٥٦، اتفاقی روی داد که برای همیشه پزشکی نوین را متحول کرد. بجز در انجمن تحقیقات پزشکی، این واقعه در آغاز تنها یک موج کوچک در جهان بیرون بوجود آورد؛ و آن چیزی نبود بجز نخستین آزمایش MRI بر روی بشر.
در آن آزمایش، در حدود ٥ ساعت زمان جهت ایجاد تنها یک تصویر لازم بود. از منظر استانداردهای امروزی، تصویر اولیه تقریبا زشت بود. دکتر ریموند دامادین، یک دانشمند فیزیک دان، به همراه همکارانش دکتر لاری مینکف و دکتر مایکل گلداسمیت، تلاش خستگی ناپذیری در ٧ سال متمادی برای رسیدن به این نقطه، انجام دادند. آنان نخستین ماشین خود را برای رد گفته های کسانی که آن کار را انجام نشدنی می‌دانستند، شکست ناپذیر نام دادند.
این ماشین اکنون در مؤسسه اسمیت سونیان قرار دارد. تا حدود ١٣٦١، MRI هایی با پویشگر کاملا دستی در سراسر ایالات متحده وجود داشت. امروزه هزاران عدد از MRI ها در چند ثانیه کاری که به ساعتها زمان نیاز داشت انجام می دهند.
MRI یک فن آوری بسیار پیچیده که توسط بسیاری قابل درک نیست، می باشد. در زیر، به توصیف مختصری از آن می پردازیم.
اساس کار
اگر شما یک دستگاه MRI را دیده باشید، دانسته اید که طرح اصلی آن به صورت یک استوانه بزرگ می باشد. یک استوانه عادی MRI ، به رغم آنکه مدلهای جدید به سرعت در حال کوچکتر شدن می باشند، در حدود ٣ متر طول، ٢ متر عرض و ٢ متر ارتفاع دارد. یک حفره افقی سرتاسری در داخل آهنربا وجود دارد. این حفره، تونل آهنربا نام دارد. بیمار که به پشت خوابیده است، توسط یک تخت مخصوص به داخل تونل کشیده می شود. اینکه بیمار تا چه مقدار باید به داخل تونل کشیده شود، بدون توجه به این که از سر یا از پا وارد آن می شود، توسط نوعی تست مشخص می شود. پویشگر های MRI در ابعاد و اشکال گوناگونی یافت می شوند و مدلهای جدیدتر آنها، دارای چندین درجه آزادی در اطراف می باشند؛ که البته طرح اصلی آنها مشابه است. پویش زمانی می تواند آغاز شود که قسمتی از بدن که باید مورد تصویر برداری قرار گیرد، دقیقا هم‌مرکز با میدان مغناطیسی قرار گیرد.
در هنگام اعمال تپ هایی از انرژی امواج رادیویی، پویشگر MRI توانایی تفکیک یک نقطه بسیار ریز در بدن بیمار را دارد و در حقیقت این سؤال اساسی را از بافت مورد نظر می پرسد : «شما از کدام نوع بافت هستید؟». این نقطه ممکن است مکعبی به اضلاع نیم میلی متر باشد. سیتم MRI نقطه به نقطه بدن بیمار را پویش می کند و یک نقشه ٢ یا ٣ بعدی از انواع بافت ها را بوجود می آورد و تمام این داده ها را در یک تصویر ٢ بعدی یا مدل ٣ بعدی جمع آوری می نماید.
MRI می تواند یک تصویر مایل از داخل بدن بردارد. میزان دقت تصویر برداشته شده بطور خارق العاده ای با دیگر روشهای تصویر برداری رقابت می نماید. MRI روشی مرسوم در تشخیص جراحات و حالات مختلف، به دلیل توانایی باورنکردنی تطابق ویژگیهای تصویر با مجهولات مورد نظر پزشک می باشد. با تغییر در مؤلفه های تصویر برداری، سیستم MRI می توان بافت های بدن را به فرم دیگری نشان داد که در تشخیص اینکه بافت مورد نظر سالم یا معیوب است، نقش مثبت بسزایی دارد- ما می دانیم که اگر روش A را انجام دهیم، بافت عادی به صورت B ظاهر می شود؛ و اگر به این صورت ظاهر نشد، ممکن است ناهنجاری وجود داشته باشد- . سیستم های MRI همچنین قادر به تصویر برداری زنده از جریان خون گذرنده از داخل هر قسمت بدن می باشند که این امر به ما اجازه می دهد بررسی هایی از سیستم سرخرگی بدن بدون مزاحمت بافتهای مجاور در تصویر برداشته شده، انجام دهیم. در بسیاری موارد، سیستم MRI می تواند بدون تزریق ماده معرف کنتراست که در رادیولوژی سیستم گردش خون مورد نیاز است، تصویر برداری فوق را انجام دهد.
در این تصویر، می توانید قطعات خرد شده مچ دستی که در سقوط از ارتفاع شکسته را ببینید.
شدت میدان مغناطیسی
برای اینکه بفهمیم MRI چگونه کار می کند، اجازه دهید از واژه مغناطیسی در «تصویر برداری تشدید مغناطیسی» آغاز نماییم. بزرگترین و مهمترین بخش در در سیستم MRI آهنربا می باشد. قدرت آهنربا در یک سیستم MRI با واحد تسلا اندازه گیری می شود. واحد دیگر معمول اندازه گیری قدرت آهنربا گاوس (١ تسلا برابر ١٠٠٠٠ گاوس می باشد.) است. آهنرباهایی که امروزه در MRI استفاده می شود، در محدوده ٥/٠ تا ٠/٢ تسلا (٥٠٠٠ تا ٢٠٠٠٠ گاوس) قدرت دارند. شدتهای بزرگتر از ٠/٢ تسلا در تصویر برداری پزشکی کاربرد ندارند؛ در حالی که آهنربا های بسیار قدرتمند تر – تا حدود ٦٠ تسلا- در مصارف تحقیقاتی به کار می روند. در مقایسه با میدان مغناطیسی ٥/٠ گاوسی زمین می توانید ببینید این آهنرباها چقدر قوی هستند.
اعداد فوق، می توانند تصوری از قدرت مغناطیسی فوق العاده آهنربای MRI بدست دهند، ولی ذکر چند نمونه روزمره مفید است. در صورت عدم مراعات احتیاطات سختگیرانه، اتاق MRI می‌تواند مکانی بسیار خطرناک باشد. اشیاء فلزی در صورت ورود به داخل اتاق تصویر برداری ، می توانند پرتابه های خطرناکی باشند. به عنوان مثال، گیره کاغذ، خودکار، کلید، قیچی، هموستات، گوشی طبی و اشیای مشابهی که می توانند بی خبر از درون جیب یا از بدن جدا شده وبا سرعت بسیار زیادی به سوی مدخل آهنربا پرواز کنند که می توانند تهدیدی برای اشخاص داخل اتاق باشند. کارتهای اعتباری، کارتهای بانکی و هر جسم دارای کد رمز مغناطیسی توسط بیشتر سیستم های MRI پاک می شوند.
نیروی مغناطیسی که بر یک جسم وارد می شود، با نزدیک شدن به آهنربا به طور نمایی افزایش می یابد. تصور کنید که در فاصله ٦/٤ متری یک آهنربا، به همراه یک آچار لوله باز کن در دست ایستاده اید. در این حالت شما یک کشش ناچیز احساس می کنید. اگر دو قدم به آهنربا نزدیک تر شوید، کشش خیلی قوی تر می شود. اگر در یک متری آهنربا قرار گیرید، آچار لوله باز کن از دستتان قاپیده می شود. هرچه جرم جسم بیشتر باشد، خطرناک تر است و نیروی مغناطیسی وارد بر آن قوی تر است. سطل فلزی زمین شویی، جارو برقی، IV pole ، کپسول اکسیژن، برانکار حمل بیمار، نشانگر قلب و اجسام بیشمار دیگری به داخل میدان مغناطیسی دستگاه MRI کشیده می شوند. بزرگترین جسمی که من دیده ام که به داخل آهنربا کشیده شده است، یک چرخ دستی پر از بار بوده است (تصویر پایین را ببینید). اشیای کوچکتر را می توان با دست از آهنربا جدا نمود؛ در حالی که اشیای بزرگتر را یا باید با جراثقال و یا حتی با قطع میدان مغناطیسی جدا کرد.
در این تصویر ، یک چرخ دستی پر از بار که به داخل تونل یک سیستم MRI مکیده شده است را می بینید.
نکات ایمنی
قبل از اینکه به بیمار یا متصدی دستگاه اجازه ورود به اتاق تصویر برداری داده شود، یک بازرسی کامل برای یافتن اشیای فلزی به عمل می‌آید. از این پس، ما تنها از واژه شئ خارجی برای اشاره به این نوع ابزار استفاده خواهیم کرد. ولی با این همه، بسیاری از بیماران دارای ایمپلنت هایی در بدن خود هستند که قرار گیری در معرض میدان مغناطیسی را برای آنان خطرناک می سازد. قطعات فلزی داخل چشم، به علت احتمال جابجایی آنها در اثر میدان، ممکن است موجب صدمه یا کوری چشم شوند زیرا بافت چشم، دور این قطعات فلزی بافت همبند پیوندی بوجود نمی آورد – برعکس قسمتهای دیگر بدن – و بنابراین قطعه ای که ٢٥ سال قبل در چشم قرار داده شده است، به اندازه روز اول قابلیت تحرک دارد و در نتیجه خطرساز است. کسانی که دارای دستگاه تنظیم ضربان قلب هستند نیز به علت احتمال خرابی دستگاه در اثر اعمال میدان مغناطیسی، نمی توانند مورد تصویر برداری قرار گیرند. کلیپ های اتساع شریان مغز به دلیل امکان حرکت آنها در اثر میدان و پاره شدن رگهایی که در داخل آنها قرار گرفته اند، خطرناک می باشند. برخی ایملپنت های دندانی هم خواص مغناطیسی دارند. ایمپلنت های ارتوپدی حتی با اینکه ممکن است فرومغناطیس باشند، به علت اینکه کاملا در درون استخوان محکم شده اند، خطر کمتری دارند. حتی استاپل های فلزی داخل بسیاری قسمتهای بدن، همین که چند هفته از نصب آنها گذشته باشد ( معمولا شش هفته ) به دلیل فراگرفتن بافت همبند کافی در اطراف آنها و محکم شدن آنها در جای خود، مشکلی ندارند. هر بار با یک بیمار با یک ایمپلنت یا جسم فلزی در بدن، مواجه می شویم، باید بررسی کاملی برای اطمینان از بی خطر بودن تصویر برداری بر روی او انجام دهیم. برخی از بیماران برگشت داده می شوند زیرا ریسک ، بیش از حد مجاز است. در این موارد، عموما روش جایگزینی برای تصویر برداری آنها به جای این روش به کمک گرفته می شود.