تاریخچه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی یا دستگاه ام آر آی (MRI)

نویسنده HostiranAdmin 13 اسفند 1397 0 نظر راهنما,

تاریخچه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی شامل بسیاری از محققان می‌شود که به کشف NMR کمک کردند و فیزیک پایه‌ای آن را توصیف کردند، اما به نظر می‌رسد که ام آر ای توسط پال لوتربر در سپتامبر 1971 اختراع شد؛ او تئوری پایه‌ای آن را در مارس 1973 منتشر کرد. عوامل مؤثر در ایجاد کنتراستِ تصویر (تفاوت در مقادیر زمانی آرامش بافت) تقریباً 20 سال پیش توسط اریک اودبلاد (دکتر و دانشمند) و گونار لیندسترم توصیف شده است. جان فرانسیس بول اولین فردی بود که اسکن MRI در انگلستان را در بیمارستان عمومی ساوث همپتون انجام داد.
در سال 1950، اِکوهای چرخش و فروپاشی القایی آزاد ابتدا توسط اروین هان (4) شناسایی شد و در سال 1952 هرمان کار یک طیف NMR یک بعدی تولید کرد که آن را در پایان‌نامه دکترای خود در دانشگاه هاروارد گزارش کرد. 
گام بعدی (از طیف به تصویربرداری) توسط ولادیسلاو ایوانف در اتحاد جماهیر شوروی پیشنهاد شد که در سال 1960 اختراعِ دستگاه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی را ثبت کرد. سهم اصلی ایوانف، ایده استفاده از شیب میدان مغناطیسی، همراه با تحریک فرکانس انتخابی، برای کدگذاری مختصات فضایی بود. در ادبیاتِ مدرن، آن تنها تصویربرداری چگالی پروتون (نه زمان‌های آرامش) بود، که کند هم بود، و تنها گرادیان در یک جهت در هر بار استفاده می‌شد و تصویربرداری باید قطعه به قطعه انجام می‌شد. با این وجود، این مراحل تصویربرداری رزونانس مغناطیسی واقعی بود که امروزه کاربرد محدودی دارد. در ابتدا رد شد، و در نهایت درخواست ایوانوف در سال 1984 (با تاریخ اولویت اصلی) تایید شد.
در سال 1959، جی سینگر جریان خون را با اندازه‌گیری زمان آرامش NMR خون در انسان‌های زنده مطالعه کرد. چنین اندازه‌گیری‌ها تا اواسط دهه 1980 به عمل جراحی عمومی معرفی نشده بود، اگرچه ثبت اختراع دستگاه BMR از تمامِ بدن برای اندازه‌گیری جریان خون در بدن انسان قبلاً توسط الکساندر گانسن در اوایل سال 1967 ثبت شده بود. 
در دهه‌های 1960 و 1970 نتایج زیادی از کار بر روی آرامش، انتشار و تبادل شیمیایی آب در سلول‌ها و بافت‌های مختلف در ادبیات علمی ظاهر شد. در سال 1967، لیگون اندازه‌گیری آرامش  NMR از آب در بازوهای افراد زنده نمونه را گزارش کرد. در سال 1968، جکسون و لانگام اولین سیگنال‌های NMR را از یک حیوان زنده، یک موش بی‌هوش شده منتشر کردند.
در ماه مارس 1971 در یک مقاله در نشریه Science، ریموند دامادین، یک پزشک آمریکایی- ارمنی و پروفسور در مرکز پزشکی ایالات‌متحده آمریکا در نیویورک (SUNY)، گزارش کرد که تومورها و بافت‌های طبیعی را می‌توان با استفاده از هسته رزونانس مغناطیسی (NMR) مشخص کرد. او پیشنهاد کرد که این تفاوت‌ها را می‌توان برای تشخیص سرطان استفاده کرد، هرچند تحقیقات بعدی نشان می‌دهد که این تفاوت‌ها، در حالی که واقعی هستند، برای اهداف تشخیصی بسیار متغیر هستند. روش‌های ابتدایی دامادیان برای استفاده عملی ناقص بود. با استفاده از یک اسکن نقطه‌ای از کل بدن و استفاده از نرخ آرام‌سازی، معلوم شد که شاخص مؤثر بافت سرطانی نیست. در حالی که با تحقیق خواص تحلیلی رزونانس مغناطیسی، در سال 1972، دامادیان دستگاه فرضی رزونانس مغناطیسی ردیاب سرطان را اختراع کرد. او نخستین اختراع را برای چنین دستگاهی، در تاریخ 17 مارس 1972، که بعداً در روز 5 فوریه 1974صادر شد، به ثبت رساند. لارنس بنت و دکتر ایروین وایزمن در سال 1972 نیز دریافتند که نئوپلاسم ها زمان‌های آرامش متفاوتی را نسبت به بافت طبیعی متناظر نشان می‌دهند. زنیومن ابی و همکارانش حق ثبت اختراع برای اسکنر NMR هدفمند، را در ایالات‌متحده در سال 1973 گرفتند. آن‌ها این تکنیک را در سال 1974 منتشر کردند. دامادیان ادعا می‌کند MRI را اختراع کرده است. 
بنیاد ملی علوم ایالات‌متحده اشاره می‌کند: "این حق اختراع شامل استفاده از NMR برای" اسکن "بدن انسان برای یافتن بافت سرطانی می‌شود." با این حال، روشی برای تولید تصاویر از چنین اسکنی یا چگونگی انجام چنین اسکنی را به‌طور دقیق توصیف نمی‌کند. در همین زمان، پل لاوتربور در دانشگاه استونی بروک  تکنیک کار را توسعه داد و راهی برای تولید اولین تصاویر MRI در دو بعد و سه بعد را با استفاده از شیب‌ها ایجاد کرد. در سال 1973 لاوتربور اولین تصویر رزونانس مغناطیسی هسته‌ای را منتشر کرد و اولین تصویر مقطعی از یک موش زنده در ژانویه سال 1974 گرفته شد. در اواخر دهه 1970، پیتر منسفیلد، فیزیکدان و استاد دانشگاه ناتینگهام انگلستان، تکنیک تصویربرداری اکو صفحه‌ای (EPI) را توسعه داد که منجر به اسکن کردن در ثانیه‌ها به‌جای ساعت‌ها و تولید تصاویر واضح‌تر از لاوتربور بود. دامادیان، همراه با لری مینکف و مایکل گلداسمیث ، تصویر یک تومور در قفسه سینه موش را در سال 1976 به دست آوردند. آن‌ها همچنین اولین اسکن MRI بدن انسان را در 3 جولای 1977، منتشر کردند. در سال 1979، ریچارد لایکس اختراع k - فضا را به ثبت  رساند.
در طی دهه 1970 یک تیم به رهبری جان مولارد نخستین اسکنر MRI کامل بدن را در دانشگاه ابردین ساخت. در 28 اوت 1980 آن‌ها با استفاده از این دستگاه اولین تصویر بالینی مفید از بافت داخلی بیمار را با استفاده از MRI به دست آوردند، که تومور اولیه در قفسه سینه بیمار، کبد غیرطبیعی و سرطان ثانویه در استخوان‌های او را شناسایی کرد. این دستگاه بعدها در بیمارستان سنت بارثولومیو در لندن از سال 1983 تا 1993 استفاده شد. مالارد و تیم او به خاطر پیشرفت‌های تکنولوژیکی که منجر به معرفی گسترده‌ی MRI شد، امتیاز گرفتند. 
در سال 1975، گروه رادیولوژی دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو، آزمایشگاه تصویربرداری رادیولوژی (RIL) را تأسیس کرد. با پشتیبانیِ فایزر ، دیازونیکس، و بعداً ​​توشیبا امریکا، این آزمایشگاه تکنولوژی تصویربرداری جدید و دستگاه‌های نصب‌شده در ایالات‌متحده و سراسر جهان را توسعه داد. در سال 1981 محققانِ RIL، از جمله لیون کافمن و لارنس کروکس، تصویربرداری رزونانس مغناطیسی هسته‌ای را در پزشکی منتشر کردند. در دهه 1980، این کتاب به‌عنوان کتاب مقدماتی برای این موضوع در نظر گرفته شد.
در سال 1980، پال باتملی به مرکز تحقیقات GE در شنکتادی، نیویورک، پیوست. تیم او آهنربایی با حداکثر قدرت میدان مغناطیسی موجود را سفارش داد، یک سیستم 1.5 تسلایی، و اولین دستگاه باقدرت میدان بالا را، برای حل مشکلات طراحی زغال، نفوذ RF و نسبت سیگنال به نویز و ساخت اولین اسکنر MRS/MRI کل بدن را ساخت. نتایج به‌شدت موفقیت‌آمیز بود و خط تولید    MRIباقدرت 1.5 تسلا، با بیش از 20000 سیستم عرضه شد. در سال 1982، باتملی اولین MRS محلی در قلب و مغز انسان را انجام داد. پس از شروع همکاری در کاربردهای قلبی با رابرت ویس در جان هاپکینز، باتملی در سال 1994 به‌عنوان استاد راسل مورگان و مدیر بخش تحقیقاتی MR به دانشگاه بازگشت. 
در سال 1986، چارلز دومالین و هوارد هارت، دنیس لی بیهان در جنرال الکتریک آنژیوگرافی MR، اولین تصاویر را به دست آوردند و بعداً MRI انتشار را ثبت کردند.
در سال 1988، آرنو ویلرینگر و همکارانش نشان دادند که عوامل کنتراست حساسیتی ممکن است در MRI پرفیوژن استفاده شوند. در سال 1990، سیجی اوگاوا در آزمایشگاه‌های ای. تی. و تی. بل متوجه شد که خون تخلیه شده با اکسیژن با dHb به یک میدان مغناطیسی جذب شده است و تکنیک مورد استفاده تحت عنوان تصویربرداری رزونانس مغناطیسی تابعی (FMRI) را کشف کرده است.
در اوایل دهه 1990، پیتر بسر و لی بیهان در NIH، و آرون فیلر، فرانکلین هاو و همکارانش اولین تصاویر DTI و تصاویر مغزی تراکتوگرافیک را منتشر کردند. در سال 1992جوزف هجنال، یانگ و گرایم بیدر استفاده از دنباله‌ی پالس FLAIR را برای نشان دادن مناطق سیگنال بالا در ماده سفید طبیعی توصیف کردند. در همان سال، برچسب‌گذاری اسپین شریانی توسط جان دتر و آلن کرتسکی انجام شد. در سال 1997، یورگن رایخنباخ، مارک هاک و همکاران در دانشگاه واشنگتن تصویربرداری وزن حساسیت را توسعه دادند.
با وجودی که MRI اغلب در کلینیک در میدان‌های مغناطیسی  1.5 تسلایی انجام می‌شود، میدان‌های بالاتر از قبیل 3 تسلا برای تصویربرداری بالینی و اخیراً 7 تسلا برای اهداف تحقیقاتی به دلیل افزایش حساسیت و وضوح آن، محبوبیت بیشتری به دست آورده‌اند. در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، مطالعات انسانی تا 9.4 تسلا و مطالعات حیوانی تا 21.1 تسلا انجام شده است.


جایزه نوبل سال 2003

با توجه به اهمیت اساسی و کاربرد ام آر ای MRI در پزشکی، پل لاوتربور از دانشگاه ایلینویز در اوربانا چامپین و سرپیتر منسفیلد از دانشگاه ناتینگهام  در سال 2003 جایزه نوبل فیزیولوژی و یا پزشکی را برای "کشفیات در مورد تصویربرداری رزونانس مغناطیسی"  دریافت کردند . استنادهای نوبل تصریح کردند که بینش لاوتربور در مورد استفاده از شیب میدان مغناطیسی برای تعیین مکان فضایی، یک کشف است که اجازه می‌دهد تصاویر دو بعدی سریع به دست آیند. منسفیلد با معرفی فرمول‌های ریاضی و توسعه تکنیک‌ها برای استفاده کارا از شیب و تصویربرداری سریع امتیاز داده شد. تحقیق واقعی که این جایزه را به دست آورد، تقریباً 30 سال پیش انجام شد، در حالی که پل لاوتربور پروفسور گروه شیمی در دانشگاه استونی بروکس در نیویورک بود.

نویسنده : مهندس فرشاد امامقلی

افزودن نظر

شماره تماس
شماره تماس 2