التصوير بالرنين المغناطيسي هو من أنظمة التصوير الطبي المستخدمة لتشخيص الحالات الصحية، المعروف أيضًا باسم التصوير بالرنين المغناطيسي النووي، هو تقنية مسح لإنشاء صور مفصلة لجسم الإنسان. والتصوير بالرنين المغناطيسي هو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للدماغ، الذي يقيس التغيرات الأيضية التي تحدث داخل الدماغ.
يستخدم المسح مجالًا مغناطيسيًا قويًا وموجات الراديو لإنشاء صور لأجزاء من الجسم لا يمكن رؤيتها أيضًا مع الأشعة السينية أو الأشعة المقطعية أو الموجات فوق الصوتية يستخدم على نطاق واسع في البحوث لقياس بنية ووظيفة الدماغ.
تطور الرنين المغناطيسي
احتشاء الدماغ هو السبب الرئيسي الثالث للوفاة في الولايات المتحدة وأحد الأسباب الرئيسية للإعاقة الشديدة. أكثر من 3 ملايين شخص نجوا من السكتة الدماغية، ولم يتمكنوا من العمل أو الاعتناء بأنفسهم. لهذا السبب وعلى الرغم من أن الرقم لا يزال صغيرًا، إلا أن هناك المزيد من المستشفيات التي يمكنها إجراء رنين مغناطيسي فائق الدقة على دماغ المريض باستخدام تقنية تسمى الرنين المغناطيسي الوظيفي. في بضع دقائق فقط، يكشف الفحص ما إذا كان المريض قد عانى من احتشاء دماغي وأي جزء من الدماغ قد تعرض للخطر.
لا ينبغي الاستهانة بإلحاح هذا التشخيص، كما قال أحد اختصاصيي الأعصاب ذات مرة، “الزمن هو الدماغ”. كلما تم التشخيص في وقت مبكر وبدأ العلاج، زاد حجم الدماغ الذي يمكن حفظه. تمثل هذه الأداة لتشخيص الاحتشاءات الدماغية أول تطبيق سريري مهم للرنين المغناطيسي الوظيفي.
في أوائل التسعينيات
ساعد التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الباحثين في علم الأعصاب على معرفة المزيد حول كيفية عمل الدماغ من خلال السماح لهم بمراقبة التغييرات التي تحدث في التركيب الكيميائي لمناطق مختلفة، وكذلك التغييرات التي تحدث في تداول السوائل في غضون ثوان أو دقائق. ويمكن أيضًا استخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي لفهم فسيولوجيا الأعضاء الأخرى بشكل أفضل، حيث يلعب الرنين المغناطيسي التقليدي الذي يوفر صورًا مفصلة للبنية التشريحية دورًا أساسيًا في مراقبة أجزاء أخرى من الجسم. يسمح بالكشف عن أعراض تصلب الشرايين في القلب، وكذلك فتق القرص والغضاريف المكسورة والأورام في العمود الفقري والعظام والمفاصل. في كل هذه الحالات يتم إجراء الرنين المغناطيسي دون الحاجة إلى تدخلات مؤلمة، بدأت التحقيقات الأساسية التي أدت إلى الرنين المغناطيسي والرنين المغناطيسي الوظيفي في سلسلة من مختبرات الفيزياء في العقود الأولى من القرن التاسع عشر.
تمثل صور الدماغ البشري التي تم الحصول عليها عن طريق الرنين المغناطيسي الوظيفي أحدث تقدم في مجال وُلد قبل 20 عامًا فقط. يستخدم العلماء حاليًا الرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسة التغيرات التي تحدث في نشاط الدماغ للمرضى الذين عانوا من احتشاء دماغي ويبدأون في استعادة المهارات المفقودة، من أجل تطوير علاجات أكثر فعالية.
التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
نتائج سلسلة من الدراسات حول استجابة الدماغ للتحفيز الحسي، ومع هذه التقنيات التصوير الوظيفي للرنين المغناطيسي، يتم استخدام الصور التي تم الحصول عليها عن طريق الرنين المغناطيسي الوظيفي، لتوجيه الجراحين بحيث لا تضر المناطق الأساسية في الدماغ، للكشف عن أعراض احتشاء الدماغ وتوضيح أداء الدماغ.
يمكن أن يستكشف تطور الشبكات العصبية لأنظمة الطفل الحركية والبصرية والسمعية والكلامية من خلال الاستماع إلى صوت والدته. يمكن أن يساعد أيضًا في فهم التشوهات الخفية في تنشيط الدماغ لدى الأطفال الذين يعانون من مشاكل فرط النشاط ونقص الانتباه وفرط الذاكرة لمرضى الفصام. وتسمى هذه الظاهرة التي تجعل كل هذا ممكنًا بالرنين المغناطيسي النووي، وبدأ مسار اكتشافه مع إجراء التحقيقات الأولى في طبيعة الذرة. في عام 1929 بدأ إيزيدور إسحاق وفريقه البحثي باستخدم تقنية تسمى الرنين الشعاعي الجزيئي لدراسة الخصائص المغناطيسية للذرات والجزيئات. حيث طور إيزيدور إسحاق رابي ومجموعته البحثية في جامعة كولومبيا الرنين المغناطيسي ذي العارضة الجزيئية كتقنية لدراسة الخواص المغناطيسية والبنية الداخلية للجزيئات والذرات والنوى، والتي منح على أساسها جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1944.
تتألف تجارب رابي من تمرير حزمة من جزيئات كلوريد الليثيوم من خلال غرفة مفرغة والتلاعب بالأشعة مع حقول مغناطيسية مختلفة، من خلال دراسة كيفية تأثير الحقل المغنطيسي على مسار الجزيئات، تمكن رابي من اكتساب معرفة جديدة بمقاييس اللحظة المغناطيسية للنواة. توقع رابي أنه مع التحفيز المناسب يمكن عكس اللحظات المغناطيسية للنواة أو تغيير اتجاهها فيما يتعلق بالمجال المغناطيسي.
الرنين المغناطيسي يستخدم بعض الخصائص الأساسية للنواة الذرية
لأن الذرة تشبه الأشرطة المغناطيسية الصغيرة ذات الأقطاب الإيجابية والسلبية، عند وضعه في مجال مغناطيسي خارجي قوي، يتأرجح اتجاه اللحظة المغناطيسية أو يتغير وفقًا لاتجاه المجال بتردد يتناسب مع قوة المجال الخارجي. ينتج الرنين المغناطيسي عندما يتم التلاعب بقوة المجال المغناطيسي حتى يتزامن تواتر تسارع الجسيم مع تواتر التردد الراديوي المطبق. يؤدي هذا إلى تغير اللحظة المغناطيسية للجسيم في اتجاهه فيما يتعلق بالحقل المغناطيسي الخارجي، وهي إشارة قابلة للكشف تكشف عن الهيكل الداخلي ونشاط أي شيء من العناصر الكيميائية إلى الدماغ البشري.
رابي وفريقه قاموا بتعديل قوة المجال المغناطيسي حتى يتم عكس اللحظات المغناطيسية للنواة، وهو ما يحدث عندما يتزامن تردد الإشارة الراديوية مع خاصية التردد المسبق للنواة. عندما يحدث هذا الصدفة (تردد الرنين)، يمتص النواة الطاقة من إشارة الراديو مساوية للفرق بين حالتي الطاقة فيه، وبالتالي ينتقل إلى الحالة العليا يحدث الانقلاب أيضًا عندما ينبعث قلب من هذه الطاقة أثناء انتقاله من حالة الطاقة العليا إلى الحالة السفلية.
التسلسل الزمني يوضح سلسلة الأبحاث التي أدت إلى تطوير الرنين المغناطيسي والرنين المغناطيسي الوظيفي.
- 1845م، يبحث مايكل فاراداي في الخصائص المغناطيسية للدم المجفف.
- 1936م، اكتشف لينوس بولينج وتشارلز دي كوريل أن الحالة المغناطيسية للهيموغلوبين تتغير وفقًا لحالة الأوكسجين.
- 1937م، رابي وزملاؤه يطورون التصوير بالرنين المغناطيسي للأشعة الجزيئية بتمرير حزمة من جزيئات كلوريد الليثيوم من خلال مجال مغناطيسي ثم إخضاعها للموجات الراديوية.
- 1945م، أظهرت مجموعات البحث بقيادة إدوارد بورسيل وفيليكس بلوش بشكل مستقل الظاهرة المعروفة باسم “الرنين المغناطيسي النووي في المادة المكثفة”.
- 1948م، نشر نيكولاس بلومبين وإدوارد بورسيل وروبرت باوند دراسة حول “الاسترخاء المغناطيسي النووي”.
- 1949م، اكتشف إروين هان ظاهرة صدى الدوران في قياسات الرنين المغناطيسي النووي.
- 1960م، يطبق ريتشارد إرنست ووستون أندرسون تحليل فورييه لتحفيز الإشارات لزيادة حساسية الرنين المغناطيسي النووي.
- 1971م، يبني جودفري هونسفيلد أول ماسح تصوير مقطعي محوسب، وهو أساس كل نظام تصوير يستخدم تقريبًا اليوم.
- 1972م، يجمع Paul Lauterbur بين فكرة التدرج مع فكرة الماسح الضوئي المقطعي المحوسب لإجراء عدة توقعات وإعادة بنائها للحصول على أول صورة للرنين المغناطيسي.
- 1976م، يتصور بيتر مانسفيلد تقنية الكواكب القادرة على استكشاف الدماغ بأكمله في بضع ثوانٍ.
- 1976م، ينشر مانسفيلد وزملاؤه في إنجلترا الصورة الأولى للإصبع البشري التي تم الحصول عليها عن طريق الرنين المغناطيسي.
- 1990م، يكتشف Seiji Ogawa الاختلافات في أكسجة الأنسجة المحلية باستخدام التباين اعتمادًا على مستوى الأكسجين في الدم.
- 1992م، ينشر كل من جون دبليو بيليفو وبيتر بانديتيني وسيجي أوغاوا دراساتهم بشكل مستقل عن استجابة الدماغ للتحفيز الحسي لأولئك الذين يستخدمون الصور التي تم الحصول عليها عن طريق الرنين المغناطيسي الوظيفي.
في النهاية
الرنين المغناطيسي وهو أداة غير عادية للحصول على صور للتشريح وهيكل الأنسجة الحية، بشكل كبير خلال الثمانينيات والتسعينيات مع تطور قدرته على التقاط كائن حي في العمل (وظائف الدراسة)، حيث أن التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن استخدامه لتسجيل التغيرات في مستوى ضغط الدم والأكسجين من الدم، والذي بدوره يمكن استخدامه لرصد النشاط الفسيولوجي.
