La risonanza magnetica (comunemente chiamata "MRI") è un metodo per guardare all'interno del corpo senza usare chirurgia, coloranti dannosi o Raggi X. Invece, gli scanner MRI usano il magnetismo e le onde radio per produrre immagini chiare dell'anatomia umana.
Fondazione in fisica
La risonanza magnetica si basa su un fenomeno fisico scoperto negli anni '30 chiamato "risonanza magnetica nucleare" - o NMR - in cui i campi magnetici e le onde radio fanno sì che gli atomi emettano piccoli segnali radio. Felix Bloch e Edward Purcell, che lavoravano rispettivamente alla Stanford University e alla Harvard University, furono quelli che scoprirono la NMR. Da lì, la spettroscopia NMR è stata utilizzata come mezzo per studiare la composizione dei composti chimici.
Il primo brevetto MRI
Nel 1970, Raymond Damadian, medico e ricercatore, scoprì le basi per l'utilizzo della risonanza magnetica come strumento di diagnosi medica. Ha scoperto che diversi tipi di tessuto animale emettono segnali di risposta che variano in lunghezza e, di più soprattutto, quel tessuto canceroso emette segnali di risposta che durano molto più a lungo di quelli non cancerosi fazzoletto di carta.
Meno di due anni dopo, ha presentato la sua idea per l'utilizzo della risonanza magnetica come strumento di diagnosi medica presso l'Ufficio brevetti degli Stati Uniti. Era intitolato "Apparato e metodo per rilevare il cancro nei tessuti". Un brevetto è stato concesso nel 1974, producendo il primo al mondo brevetto rilasciato nel campo della risonanza magnetica. Nel 1977, il Dr. Damadian completò la costruzione del primo scanner MRI per tutto il corpo, che chiamò "Indomabile".
Sviluppo rapido in medicina
Da quando è stato rilasciato quel primo brevetto, l'uso medico dell'imaging a risonanza magnetica si è sviluppato rapidamente. Le prime apparecchiature MRI per la salute erano disponibili all'inizio degli anni '80. Nel 2002, circa 22.000 telecamere MRI erano in uso in tutto il mondo e sono stati eseguiti oltre 60 milioni di esami MRI.
Paul Lauterbur e Peter Mansfield
Nel 2003, Paul C. Lauterbur e Peter Mansfield hanno ricevuto il premio Nobel per la fisiologia o la medicina per le loro scoperte sull'imaging a risonanza magnetica.
Paul Lauterbur, professore di chimica alla State University di New York a Stony Brook, ha scritto un articolo su una nuova tecnica di imaging che ha definito "zeugmatografia" (dal greco zeugmo che significa "giogo" o "unire insieme"). I suoi esperimenti di imaging hanno spostato la scienza dalla singola dimensione della spettroscopia NMR alla seconda dimensione dell'orientamento spaziale, una base della risonanza magnetica.
Peter Mansfield di Nottingham, in Inghilterra, sviluppò ulteriormente l'utilizzo di gradienti nel campo magnetico. Ha mostrato come i segnali potrebbero essere analizzati matematicamente, il che ha permesso di sviluppare un'utile tecnica di imaging. Mansfield ha anche mostrato quanto sia possibile ottenere immagini estremamente veloci.
Come funziona la risonanza magnetica?
L'acqua costituisce circa i due terzi del peso corporeo di un essere umano e questo elevato contenuto di acqua spiega perché la risonanza magnetica sia diventata ampiamente applicabile in medicina. In molte malattie, il processo patologico provoca cambiamenti nel contenuto di acqua tra i tessuti e gli organi, e questo si riflette nell'immagine della RM.
L'acqua è una molecola composta da idrogeno e atomi di ossigeno. I nuclei degli atomi di idrogeno sono in grado di fungere da aghi microscopici della bussola. Quando il corpo è esposto a un forte campo magnetico, il nuclei degli atomi di idrogeno sono diretti nell'ordine: "attenti". Quando sottoposto a impulsi di onde radio, il contenuto energetico dei nuclei cambia. Dopo l'impulso, i nuclei ritornano al loro stato precedente e viene emessa un'onda di risonanza.
Le piccole differenze nelle oscillazioni dei nuclei vengono rilevate con elaborazione computerizzata avanzata; è possibile costruire un'immagine tridimensionale che rifletta la struttura chimica del tessuto, comprese le differenze nel contenuto d'acqua e nei movimenti delle molecole d'acqua. Ciò si traduce in un'immagine molto dettagliata di tessuti e organi nell'area studiata del corpo. In questo modo, i cambiamenti patologici possono essere documentati.