معرفی روش تصویربرداری ام آر آی

تاریخچه MRI

در سوم جولای سال ۱۹۷۷ حادثه‌ای روی داد که بطور کل دنیای پزشکی نوین را دگرگون ساخت و در خارج دنیای پزشکی نیز عکس‌العملهایی را بدنبال داشت. این آزمایش بزرگ اولین آزمایش ام.آر.آی بود که بر روی انسان انجام می‌شد و بیش از ۵ ساعت به طول انجامید تا یک تصویر از بافت فرد مورد آزمایش ایجاد کند، تصویری که با تصاویر‏ ام.ار.آی امروزی اصلا قابل مقایسه نبود! دکتر ریموند دمادیان به همراه همکارانش دکتر لری مینکف و دکتر مایکل گلداسمیت هفت سال بی‌وقفه برای رسیدن به این هدف تلاش کردند. آنها این دستگاه جدید را تسخیرناپذیر نامیدند. این دستگاه در حال حاضر در انستیتو اسمیتسونین نگهداری می‌شود. تا سال ۱۹۸۲ تعداد دستگاههای ‏ ام.ار.آی.‏ در آمریکا انگشت شمار بود اما امروزه بعد از گذشت تقریبا ۲۵ سال هزاران دستگاه ‏ ام.ار.آی.‏ با توانایی خارق‌العاده گرفتن تصاویر با وضوح بی‌نظیر بصورت دو بعدی و سه بعدی در اکثر بیمارستانهای جهان پراکنده شده است.

MRI یکی از روشهای تصویربرداری است که به تصویربرداری تشخیص مغناطیسی موسوم است. در این روش، از امواج رادیویی برای حرکت اتمها در مغز استفاده می‌شود این تغییرات مغناطیسی تولید شده توسط یک مغناطیس یازده تنی در اطراف بیمار ثبت می‌شوند و با استفاده از کامپیوتر تفسیر و به تصاویر دقیق سه بعدی تبدیل می‌شوند. چنین اسکنهایی را می‌توان از زوایای بسیار متفاوت بدست آورد و برای ثبت تومورهای بسیار کوچک مغزی مورد استفاده قرار داد ( آیرنگ وکین، ۲۰۰۱ ). هرچند MRI برای مطالعه ساختار نه عملکرد مغز مورد استفاده قرار می‌گیرد اما از آنجا که این روش پایه‌ای برای MRI عملکردی یا fMRI است و کاربردهای زیادی در علوم اعصاب بویژه علوم اعصاب شناختی دارد، در اینجا با تفضیل بیشتری توضیح داده می‌شود.

MRI بر این اصل مبتنی است که اتمها در حضور یک میدان مغناطیسی، بار مغناطیسی چرخشی دارند. در حالت طبیعی اتمها تصادفا در جهات مختلف هستند اما وقتی در یک میدان مغناطیسی قرار بگیرند بصورت ردیفی موازی قرار می‌گیرند که جهت آنها به سمت خطوط میدان نیرو است. در MRI تکانه‌های رادیویی برای مغز مورد استفاده قرار می‌گیرند و اتمها به این طریق در یک مسیر قرار می‌گیرند و تکانه‌های رادیویی یک میدان مغناطیسی ثانویه ایجاد می‌کنند. این میدان دوم باعث چرخش اتمها و گردش نامنظم آنها می‌شود. در نتیجه یک جریان خفیف ایجاد می‌شود که MRI آنرا اندازه‌گیری می‌کند. وقتی این جریانها ثبت می‌شوند می‌توان تصاویری از مغز بر اساس چگالی اتمها در نواحی مختلف بدست آورد (کلب و ویشاو، ۲۰۰۲).

ایده اصلی ساخت ام ار ای

‏ ام.ار.آی.‏ (تصویربرداری تشدید مغناطیسی) روش تولید تصاویر با جزییات کامل از بافتها و ارگانهای بدن بدون استفاده از پرتوهای ایکس و پرتوهای یونیزه شده می‌باشد که همین مزیت است که سبب شده آن را از عکسبرداری به کمک اشعه ایکس متمایز سازد. در زمان گذشته این گونه تصویربرداری از بافت را NMRI (تصویربرداری تشدید مغناطیسی هسته‌ای) می‌نامیدند چرا که در اوایل از پرتوهای یونیزه شده هسته‌ای جهت عکسبرداری استفاده می‌شد اما بعد از گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی این پرتوهای یونیزه شده حذف شده و دستگاه به ‏ ام.ار.آی‏ تغییر نام داد. دستگاه‏ ام.ار.آی معمولا در قالب یک مکعب غول پیکر در ابعاد ۳*۲*۲ (طول * عرض * ارتفاع) طراحی می‌شود هر چند با پیشرفت تکنولوژی مدلهایی روانه بازار شده‌اند که دارای ابعاد کوچکتری هستند. در داخل این دستگاه یک لوله افقی وجود دارد که از جلو به عقب درون یک مغناطیس حرکت می‌کند و به منفذ یا کالیبر مغناطیس موسوم است. بیمار در حالی که به پشت بر روی یک میز مخصوص دراز کشیده، وارد کالیبر شده و بسته به نوع اسکنی که قرار است بر روی وی انجام شود وی را تا حد مورد نیاز از سمت سر و یا پا وارد کالیبر می‌کنند تا زمانی که بافت هدف کاملا در مرکز میدان مغناطیسی قرار بگیرد. به کمک امواج رادیویی که در ادامه توضیح داده خواهد شد دستگاه ‏ ام.ار.آی می‌تواند یک نقطه کوچک به کوچکی یک مکعب به ضلع ۰٫۵ میلیمتر را جهت اسکن انتخاب کند. سیگنالهای فرستاده شده از طرف این نقطه کوچک به مرکز پردازش دستگاه موجب تولید تصاویر دو و یا سه بعدی از بافت هدف می‌شود. با تغییر پارامترهای آزمایش‏ ام.ار.آی می‌توان تصاویر با ظواهر و کاراییهای متنوع تولید کرد که اصلا قابل قیاس با تصویر تولید شده توسط دیگر اسکنرها از قبیل سی تی اسکن نیست. یکی دیگر از کاربردهای ‏ ام.ار.آی ایجاد تصاویر با جزییات بسیار زیاد از عروق خونی بدون استفاده از مواد حاجب (کانتراست‌زا) می‌باشد. هر چند که استفاده از ماده حاجب وضوح تصاویر را بسیار بالا می‌برد اما تزریق آن بدون درد نیست و نیز ممکن است بدن بیمار به آن واکنش دهد.

اساس MRI مبتنی بر حرکت اسپینی هسته‌های اتم هیدورژن موجود در بدن است. این اسپین‌ها از اسپین‌های فردی پروتونها و نوترونهای درون هسته، ناشی می‌شود. با توجه با اینکه در اتم هیدورژن فقط یک پروتون وجود دارد، خود هسته یک اسپین خالص یا گشتاور زاویه‌ای دارد. این گشتاور زاویه‌ای را هسته‌های MR می‌نامند. با توجه به اینکه هسته هیدروژن دارای حرکت و بار مثبت است. پس طبق قانون القاء فارادی بطور خودبخود یک گشتاور مغناطیسی پیدا می‌کنند؛ و با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی خارجی مرتب می‌شوند. برخی هسته‌های اتم هیدروژن با میدان هم راستا می‌شوند، و تعداد کمتری از هسته‌ها پاد موازی با میدان مغناطیسی هم راستا می‌شوند. تأثیر میدان مغناطیسی خارجی ایجاد یک نوسان اضافی برای هسته‌های هیدروژن حول خود میدان است که این حرکت را، حرکت تقدیمی می‌نامند. برای آنکه تشدید هسته‌های هیدروژن رخ دهد، یک پالس RF با همان فرکانس حرکت تقدیمی بکار می‌رود. اعمال پالس RF که سبب تشدید هسته‌ها می‌شود، را تحریک می‌نامند. در نتیجه این تشدید هسته‌های هیدروژن هم راستا با میدان مغناطیسی خارجی باقی نمی‌ماند. به زاویه‌ای که بین هسته‌های هیدروژن و میدان مغناطیسی خارجی ایجاد می‌شود، زاویه فلیپ FA می‌گویند. اگر این زاویه ۹۰ درجه باشد بیشترین مقدار انرژی به کویل‌های گیرنده القاء می‌شود. طبق قانون القاء فارادی اگر یک کویل گیرنده در صفحه حرکت این میدان مغناطیسی قرار گیرد، ولتاژ در کویل القاء می‌شود. وقتی میدان مغناطیسی عرض صفحه کویل را قطع کند، سیگنال MR تولید می‌شود. این سیگنال نقاط فضای k یا فوریه را تشکیل می‌دهد، با تبدیل فوریه گرفتن از این فضا تصویر نهایی بدست می‌آید.

ام آر آی یک روش تصویربرداری دقیق و پرقدرت برای تشخیص مشکلات و بیماریهای بافتهای بدن است. یکی از نقاط تمایز این روش با سی تی اسکن در این است که در ام آر آی تصاویر بافتهای نرم مانند غضروف، تاندون، لیگامان، عصب و رگها بسیار واضح و دقیق دیده می‌شوند و این روش تصویربرداری بخصوص برای تشخیص بیماریهای این بافتها مفید است. بنابراین ام آر آی بیشتر در بررسی مشکلات بافتهای نرم بدن استفاده می‌شود در حالیکه سی تی اسکن بیشتر برای بررسی استخوانها و ضایعات و آسیبهای آن مفید است.

برتریهای ام‌آرآی در مقایسه با سی تی اسکن

تضاد تصویری (سایه‌روشن) بالاتر از سی تی اسکن.
تهیه مقاطع تصویری از جهات مختلف (از جمله اریب).
عدم استفاده از پرتوهای یونیزه کننده.
مانند سی‌تی‌اسکن موجب سخت شدن باریکه پرتوها (آرتیفکت سخت نمی‌شود.

نقاط ضعف ام آر آی در مقایسه با سی‌تی‌اسکن

پرهزینه‌تر از سی‌تی‌اسکن، کمیاب‌تر، و کار با آن مشکل‌تر است.
تصویرگیری زمان بیشتری می‌برد.
وضوح تصویری کمتری دارد.
به دلیل طولانی‌تر بودن اسکن‌ها آرتیفکت حرکتی بیشتری دارد.
موجب مشکلات برای بیماران دارای اجسام فلزی در بدن خود می‌باشد.
بیمار باید در حین انجام اسکن (ام آر آی) بی‌حرکت باشد. حرکات غیرقابل پیشگیری مانند تنفس، ضربان قلب و پریستالسیسم اغلب تصویر را مخدوش می‌سازند.
برای بیماران دارای مشکلات تنفسی و کسانی که از محیطهای بسته می‌ترسند، عبور از تونل تنگ دستگاه MRI مشکل است.

کاربرد

این شیوه تصویربرداری برای بررسی بیماریهای کبدی، کلیوی، ریوی، نارساییهای قلبی، بررسی جریان خون، بیماری وبا و کم‌خونی داسی 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

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

معایب

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

تحولات

از آنجایی که به کمک MRI موفق به اندازه‌گیری فسفر بدن نیز گشته‌اند، تحقیقات برای اندازه‌گیری دیگر عناصر بدن در حال انجام است.
تصویربرداری MRI می‌تواند سرطانهای علاج‌‌پذیر را که در بعضی موارد توسط ماموگرافی یا معاینه یافت نشده‌اند، نمایان سازد. بنابراین MRI می‌تواند بعنوان مکمل ماموگرافی در افرادی که احتمال ابتلا به سرطان پستان در آنها زیاد است، مورد استفاده قرار بگیرد.
انجام MRI برای بیماران دارای باتریهای 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 باتریهایی از جنس تیتانیوم باشند که میدان مغناطیسی بر آنها بی‌تأثیر می‌باشد و در طول MRI از حرکات احتمالی آنها جلوگیری می‌شود.

نویسنده: فاطمه مریدی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی عمومی

منابع

وستی، مارتین. روکال، آندرئا. آرمسترانگ، پیتر. رادیولوژی تشخیصی آرمسترانگ. ابطحی راد، علی، مترجم. ۱۳۹۴، تهران. تیمورزاده

تورچیان، فضل‌الله. فنون تخصصی (رادیولوژی، سی‌تی‌اسکن، ام‌آرآی، پزشکی هسته‌ای). ۱۳۸۲، تهران. نور دانش