تصویرسازی تشدید مغناطیسی

ام‌آرآی (به انگلیسی: MRI) که مخفف عبارت Magnetic resonance imaging است و تصویرسازی تشدید مغناطیسی نامیده می‌شود، روشی پرتونگارانه در تصویربرداری تشخیصی پزشکی و دامپزشکی است که در دهه‌های اخیر بسیار فراگیر شده‌است و بر اساس رزنانس مغناطیسی هسته است.

خطرهای MRI

برخلاف سایر دستگاه‌های تصویربرداری مثل اشعه ایکس و سی‌تی اسکن، ام آر آی از تشعشع یونیزه استفاده نمی‌کند. از این ابزار می‌توان برای تصویربرداری از جنین در دوران بارداری استفاده کرد بدون آن که اثری روی آن داشته باشد. اما باز هم این روش ممکن است خطراتی در پی داشته باشد و به همین دلیل جوامع پزشکی استفاده از MRI را در مراحل اولیه تشخیص بیماری توصیه نمی‌کنند. از آن‌جایی که در فرآیند ام آر آی از مغناطیس قوی استفاده می‌شود هر قطعه فلزی که در بدن وجود داشته باشد مثل ضربان ساز قلب، مفصل مصنوعی، دریچه مصنوعی قلب، حلزون مصنوعی گوش و یا هر نوع صفحه و پیچ و مهره فلزی در بدن ممکن است خطرساز باشد، چون میدان مغناطیسی می‌تواند باعث جابجایی و یا گرم شدن آن قطعه شود.
تعدادی از بیمارانی که از ضربان ساز قلب استفاده می‌کردند طی انجام ام آر آی از دنیا رفتند. بنابراین لازم است تکنولوژیست MRI  سوالات لازم را قبل از انجام این فرآیند از بیمار بپرسد. البته بیشتر قطعات فلزی که امروز در ایمپلنت‌های بدن استفاده قرار می‌شوند تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی قرار نمی‌گیرند و به اصطلاح MR-Safe هستند. علاوه بر این، هنگام اسکن، دستگاه ام آر آی صداهای بلندی تولید می‌کند که ممکن است باعث ناراحتی فرد شود، بنابراین استفاده از حفاظ گوش در طول این فرآیند ضروری است.

سیستم‌های امروزی

سیستم‌های ام آر آی امروزه غالباً دارای قدرت میدان‌های ۰/۲، ۱، ۱/۵، و ۳ تسلا می‌باشند.
در ایالات متحده آمریکا بیمارستان‌ها و مراکز خدمات بهداشتی اجازه استفاده از سیستم‌های تا ۴ تسلا را نیز برای یک بیمار دارند. اما از چهار تسلا به بالا صرفاً جنبه و کاربردهای تحقیقاتی دارد.
بزرگ‌ترین تولیدکننده‌های سیستم‌های ام آر آی امروزه شرکت‌های زیمنس (آلمان)، جنرال الکتریک (آمریکا)، توشیبا (ژاپن)، و فیلیپس (هلند) می‌باشند.

تاریخچه

در سال ۱۹۵۰، حصول تصویر یک بعدی MRI توسط هرمن کار (Herman Carr) گزارش گردید. پاول لاتربر، شیمیدان آمریکایی با کار بر روی تحقیقات پیشین، موفق به ابداع روش‌هایی برای تولید تصاویر دو بعدی و سه بعدی MRI گردید. سرانجام وی در سال ۱۹۷۳ اولین تصویر گرفته شده بر اساس تشدید مغناطیس هسته‌ای (NMR) خود را منتشر نمود. اولین تصویر مقطع نگاری از یک موش زنده در ژانویه ۱۹۷۴ منتشر گردید.
از سوی دیگر تحقیقات و پیشرفت‌های مهمی در زمینهٔ تصویر برداری بر اساس تشدید مغناطیسی هسته برای نخستین بار در دانشگاه ناتینگهام انگلستان صورت پذیرفت، جایی که پیتر منسفیلد فیزیکدان برجستهٔ آن مؤسسه با گسترش یک روش ریاضی موفق به کاهش زمان تصویربرداری و افزایش کیفت تصاویر نسبت به روش بکارگرفته شده توسط لاتربر گردید. در همان زمان در سال ۱۹۷۱ دانشمند آمریکایی ارمنی تبار ریموند دامادیان استاد دانشگاه ایالتی نیویورک در مقاله‌ای که در مجلهٔ Science منتشر گردید، اعلام نمود که امکان تشخیص تومور از بافت‌های عادی به کمک تصویر برداری NMR میسر می‌باشد.
سرانجام جایزهٔ نوبل پزشکی سال ۲۰۰۳ به خاطر اختراع ام آر آی به پاول لاتربر از دانشگاه ایلینوی در اوربانا شامپاین و پیتر منزفیلد از انگلستان اعطا گردید. امروزه نیز پژوهشگران از دستگاه‌های MRI منحصر بفردی استفاده می‌کنند که نه تنها جهت انتقال پیام‌ها در مغز بلکه آکسون‌ها  و چگالی آن‌ها را نیز با دقت بالایی نشان می‌دهد.

کیفیت تصویری ام آر آی

معمولاً بهبود کیفیت تصویری در ام آر آی را با مقیاس‌هایی همانند قدرت تفکیک می‌سنجند و معمولاً نیز بهبود قدرت تفکیک با خود عواقبی همانند کاهش سیگنال مفید (SNR) به همراه دارد. اما می‌توان این مشکلات را با راه حل‌هایی همانند استفاده از سیستم‌های با قدرت میدان Bₒ بالاتر، ویا استفاده از ماده حاجب (contrast agents) مناسب تصحیح نمود.

مقایسه

ام آر آی از بعضی نقاط برتری و از بعضی جهات دیگر نسبت به ابزار دیگر در فیزیک پزشکی ضعف دارد. در قیاس با سی تی اسکن این موارد عبارتند از:

اسکن‌های پایه MRI

سیگنال‌های دریافتی توسط سیستم‌های MRI، حاوی اطلاعات بسیار زیادی بوده که می‌تواند در استخراج اطلاعات فیزیکی و شیمیایی جسم یا بافت مورد نظر، به کار گرفته شود. با توجه به اطلاعات مطلوب، سیستم MRI برنامه‌ریزی می‌گردد و در نهایت تصویرسازی به یکی از روش‌های زیر یا روش‌های ترکیبی نمایش داده می‌شود.

MRI با وزن‌دهی T1

این یک روش پایه در اسکن MRI می‌باشد، برای مثال، در این روش تصویر سازی، تفاوت دو بافت چربی و آب، به صورت تیره‌تر بودن آب نسبت به بافت چربی در عکس‌برداری به کمک دنباله اکو گردایان (GRE) با TE کوتاه و TR کوتاه می‌باشد.

MRI با وزن‌دهی T2

این روش نیز یکی از روش‌های اصلی تصویرسازی MRI می‌باشد. در این روش نیز مانند وزن‌دهی T1، چربی و آب قابل تفکیک بوده با این تفاوت که چربی تیره‌تر و آب روشن‌تر در تصویر ظاهر می‌گردد. برای مثال در مطالعه مغز و ستون فقرات، مایع مغزی نخاعی به صورت روشن‌تر در تصویر ظاهر می‌گردد. این روش برای شرایطی با TE و TR طولانی مناسب می‌باشد.
در این روش، از توالی اکو گرادیان (GRE) با TE و TR طولانی استفاده می‌گردد.

MRI با وزن‌دهی چگالی اسپین ها-چگالی پروتون

این روش به نام چگالی پروتون نیز شناخته می‌شود. کنترست در تصاویر حاصل از این روش تصویر سازی، حاصل از مقادیر T1 وT2 نبوده و تنها به اختلاف چگالی اسپین‌های اتم هیدروژن موجود در بافت‌ها وابسته می‌باشد. در این روش TE کوتاه و TR طولانی می‌باشد.

تصویربرداری مولکولی و fMRI

این روش برای اولین بار در بهار سال ۱۹۹۱ در مرکز بیمارستان massachusetts در بوستون آمریکا به منظور نقشه‌برداری از فعالیت‌های مغزی مورد آزمایش قرار گرفت. در این روش غیر تهاجمی تصاویری بر اساس تغییرات محلی در جریان خون مغز گرفته می‌شود.

تجویز در ایران

دکتر قاسم خازن رئیس بیمه سلامت استان آذربایجان شرقی در سال ۱۳۹۲ گفت: «در دنیا رایج است که از هر ده مورد ارجاعی توسط پزشک به‌ام. آر. آی ۹ مورد آنورمال تشخیص داده می‌شود و این یعنی پزشک تأیید نهایی را به‌ام. آر. آی موکول می‌کند، اما طبق بررسی‌ها در تبریز از هر ده مورد، ۹مورد نرمال تشخیص داده می‌شود و این یعنی نیازی به‌ام. آر. آی نبوده. وجود هشت دستگاه‌ام. آر. آی در تبریز و ارجاعات پزشکان به این دستگاه‌ها، ریشه در سودجویی و سهامداری خود پزشکان در این مراکز و گرفتن پورسانت در برخی موارد دارد.
در یکی از موارد دیدیم هشتاد درصد ارجاعات به یکی از دستگاه‌های ام.آر. آی پزشکان سهامدار هستند.»