Revolutionært gennembrud fra 1970'erne:MR – en skelsættende opdagelse i moderne medicin

Vladislav Stepanov/Getty Images

Kræft, hjertesygdomme, hjerneskader, knogleinfektioner ... alle er skræmmende helbredsproblemer, der påvirker kroppen på dramatisk forskellige måder, men alligevel er der én medicinsk teknologi, som læger ser til for dem alle:magnetisk resonansbilleddannelse, bedre kendt som MR. Hvert år udføres over 100 millioner MR-scanninger rundt om i verden, hvilket gør det til en af de mest udbredte diagnostiske metoder i moderne medicin, og alligevel blev den første MR-scanning af hele kroppen kun udført for mindre end 50 år siden.

Grundlaget for MR'er kom et par årtier før de første maskiner blev introduceret. I 1952 vandt fysikerne Felix Bloch og Edward Purcell Nobelprisen i fysik for at opdage kernemagnetisk resonans (NMR), som er visse atomkernes egenskab til at frigive former for elektromagnetisk stråling, når de udsættes for et magnetfelt. Ved at registrere denne stråling kan forskere identificere strukturen og interaktionen af ​​molekyler i et prøvemateriale. Bloch og Purcell tænkte dog ikke på at anvende deres opdagelse til billeddannelse af menneskekroppen. Den idé kom fra Dr. Raymond Damadian, en professor ved State University of New York Health and Science Center.

I 1971 offentliggjorde Damadian et papir i tidsskriftet Science, der demonstrerede, at NMR kunne påvise en forskel mellem sunde menneskelige celler og kræftceller. Vandmolekyler i kræftvæv bevæger sig mere frit, hvilket skaber en uoverensstemmelse i strålingen. Det var et stort gennembrud, men det ville tage indtil slutningen af årtiet at omdanne denne opdagelse til en funktionel medicinsk teknologi til daglig brug.

De tidlige pionerer inden for MRI-teknologi

Bettmann/Getty Images

Da Damadian offentliggjorde sine resultater på NMR i 1971, havde han ikke fundet ud af, hvordan han skulle konvertere den elektromagnetiske stråling, den producerede, til et faktisk billede. Han kunne detektere kræftformer i prøver af celler, men kunne ikke udpege dem inden for den bredere rækkevidde af den menneskelige krop. Det ville tage det meste af resten af årtiet at bygge bro over den kløft.

På dette tidspunkt begyndte to andre indflydelsesrige videnskabsmænd at arbejde med NMR-scanning. The first was American Paul Lauterbur, who was the first to create two-dimensional images using NMR radiation. Han skabte en elektromagnet med to spoler og brugte den til at generere magnetiske impulser med forskellige styrker. Ved at gøre det var han i stand til at generere magnetiske feltgradienter, der varierede på tværs af det scannede rum, hvilket skabte en række unikke datapunkter, der gjorde det muligt at identificere individuelle områder af kroppen midt i det hele.

Den anden videnskabsmand, der blev involveret i processen, var englænderen Peter Mansfield, som i 1974 opfandt en meget hurtigere billeddannelsesmetode ved i høj grad at øge frekvensen af elektromagnetiske impulser i forhold til, hvad Lauterbur havde gjort. I 1977 kom tingene tilbage til Damadian, som lavede det første MR-billede af hele kroppen ved at scanne sin assistent. Kontrovers ville opstå årtier senere, da Lauterbur og Mansfield i 2004 blev tildelt en Nobelpris i medicin for deres arbejde, men Damadian blev udelukket på den forudsætning, at selvom hans forskning satte scenen for MRI'er, havde han mindre en finger med i selve teknologien.

MRI-teknologi i dag

Gorodenkoff/Shutterstock

Efter 1970'ernes pionerarbejde begyndte store teknologivirksomheder som Siemens og GE at producere MR-maskiner kommercielt, og de blev hurtigt en grundpille på hospitaler. I dag er MR'er en god metode til at diagnosticere og overvåge indre tilstande og skader, og de bruger stadig den samme grundlæggende teknologi udviklet af de tidlige pionerer. Faktisk kan de elektromagnetiske spoler udtænkt af Lauterbur og den hurtigpulserende teknologi, som Mansfield har udviklet, faktisk høres i hver MR-scanning. Enhver, der nogensinde har lagt sig i en MR-maskine, kender den øredøvende klunkende lyd, de laver, som kommer fra spolerne, der vibrerer, mens de hurtigt tænder og slukker.

Du kan undre dig over, hvorfor MR-teknologi var så nødvendig i betragtning af, at intern billeddannelse allerede var mulig gennem røntgen- og CT-scanninger før. Røntgenstråler er dog en af ​​de mest gennemtrængende strålingstyper, og gentagen eksponering for dem kan være farlig. Patienter, der har brug for hyppig billeddiagnostik for at overvåge langtidstilstande, kan undgå risikoen for strålingseksponering ved at have MRI'er i stedet. Faktisk er MR's eneste store risiko, at magnetfeltet kan trække på metaller, hvilket er farligt for mennesker med visse medicinske implantater eller granatsplinter fra skader under huden. Heldigvis er der nogle MRI-sikre metaller, og de fleste medicinske implantater bruger dem, hvilket gør MRI til en meget sikker procedure for de fleste patienter.