Vladislav Stepanov/Getty Images
Cancer, hjärtsjukdomar, hjärnskador, skelettinfektioner ... alla är skrämmande hälsoproblem som påverkar kroppen på dramatiskt olika sätt, men det finns en medicinsk teknik som läkare tittar på för dem alla:magnetisk resonanstomografi, mer känd som MRI. Varje år utförs över 100 miljoner MR-undersökningar runt om i världen, vilket gör det till en av de mest använda diagnostiska metoderna inom modern medicin, och ändå gjordes den första MR-undersökningen av hela kroppen bara för mindre än 50 år sedan.
Grunden för MRI kom några decennier innan de första maskinerna introducerades. 1952 vann fysikerna Felix Bloch och Edward Purcell Nobelpriset i fysik för att ha upptäckt kärnmagnetisk resonans (NMR), som är egenskapen hos vissa atomkärnor att frigöra former av elektromagnetisk strålning när de utsätts för ett magnetfält. Genom att registrera denna strålning kan forskare identifiera strukturen och interaktionen mellan molekyler i ett provmaterial. Bloch och Purcell tänkte dock inte på att tillämpa sin upptäckt på att avbilda människokroppen. Den idén kom från Dr. Raymond Damadian, professor vid State University of New York Health and Science Center.
År 1971 publicerade Damadian en artikel i tidskriften Science, som visade att NMR kunde upptäcka en skillnad mellan friska mänskliga celler och cancerceller. Vattenmolekyler i cancervävnad rör sig mer fritt, vilket skapar en skillnad i strålningen. Det var ett stort genombrott, men det skulle ta till slutet av decenniet att förvandla denna upptäckt till en funktionell medicinsk teknik för dagligt bruk.
Bettmann/Getty Images
När Damadian publicerade sina fynd på NMR 1971, hade han inte kommit på hur han skulle omvandla den elektromagnetiska strålningen den producerade till en verklig bild. Han kunde upptäcka cancer i cellprover, men kunde inte peka ut dem inom människokroppens bredare räckvidd. Det skulle ta större delen av resten av decenniet att överbrygga den klyftan.
Vid den här tiden började två andra inflytelserika forskare arbeta med NMR-skanning. Den första var amerikanen Paul Lauterbur, som var den första att skapa tvådimensionella bilder med hjälp av NMR-strålning. Han skapade en elektromagnet med två spolar och använde den för att generera pulser av magnetism med olika styrkor. Genom att göra det kunde han generera magnetiska fältgradienter som varierade över det skannade utrymmet, vilket skapade en serie unika datapunkter som gjorde det möjligt att identifiera enskilda regioner av kroppen mitt i det hela.
Den andra vetenskapsmannen som engagerade sig i processen var engelsmannen Peter Mansfield, som 1974 uppfann en mycket snabbare avbildningsmetod genom att kraftigt öka frekvensen av elektromagnetiska pulser över vad Lauterbur hade gjort. 1977 kom saker och ting tillbaka till Damadian, som skapade den första MRI-bilden för hela kroppen genom att skanna sin assistent. Kontroverser skulle uppstå decennier senare när Lauterbur och Mansfield 2004 belönades med ett Nobelpris i medicin för sitt arbete, men Damadian uteslöts på premissen att även om hans forskning satte grunden för magnetröntgen, hade han mindre hand om den faktiska tekniken.
Gorodenkoff/Shutterstock
Efter 1970-talets pionjärarbete började stora teknikföretag som Siemens och GE tillverka MRI-maskiner kommersiellt, och de blev snabbt en stöttepelare på sjukhus. I dag är MRI en vanlig metod för att diagnostisera och övervaka inre tillstånd och skador, och de använder fortfarande samma grundläggande teknologi som utvecklats av de tidiga pionjärerna. Faktum är att de elektromagnetiska spolarna som utarbetats av Lauterbur och den snabbpulserande teknologin som banat väg för Mansfield kan faktiskt höras i varje MRT-skanning. Alla som någonsin har lagt sig i en MRI-maskin känner till det öronbedövande klirrande ljudet de gör, som kommer från spolarna som vibrerar när de snabbt slås på och av.
Du kanske undrar varför MR-teknik var så nödvändig, med tanke på att inre avbildning redan var möjlig genom röntgen och CT-skanningar tidigare. Röntgenstrålar är dock en av de mest genomträngande typerna av strålning, och upprepad exponering för dem kan vara farlig. Patienter som behöver frekvent avbildning för att övervaka långsiktiga tillstånd kan undvika risken för strålningsexponering genom att ta MRI istället. MRT:s enda stora risk är faktiskt att magnetfältet kan dra i metaller, vilket är farligt för personer med vissa medicinska implantat eller splitter från skador under huden. Lyckligtvis finns det några MRI-säkra metaller, och de flesta medicinska implantat använder dem, vilket gör MRI till en mycket säker procedur för de flesta patienter.
