これまでの話： 手術をせずに人体の内部を調べようとしている人たちにとって、 磁気共鳴画像 欠かせないツールです。 基礎となる技術は 1970 年代初頭に考案されました。 同じ10年後、ポール・ローターバーとピーター・マンスフィールドがそれらを改良し、商業利用への道を切り開きました。 これらの取り組みにより、この技術の重要性と現代の医療診断におけるその位置を物語り、彼らは 2003 年にノーベル医学賞を受賞しました。
磁気共鳴画像法とは何ですか?
磁気共鳴画像法 (MRI) は、体内の軟組織の画像を取得するために使用されます。 軟組織は、石灰化によって硬くなっていない組織です。 これは、脳、心血管系、脊髄と関節、さまざまな筋肉、肝臓、動脈などの画像化に広く使用されている非侵襲的診断手順です。
その使用は、以下のような特定のがんの観察と治療において特に重要です。 前立腺 直腸がん、および以下を含む神経学的状態を追跡します。 アルツハイマー病、認知症、てんかん、脳卒中。 研究者らはまた、血流の変化の MRI スキャンを使用して、脳内のニューロンの活動がどのように変化しているかを推測しました。 この形式の技術は機能的 MRI と呼ばれます。
MRI 技術では強力な磁場が使用されるため、金属物体 (破片など) やペースメーカーなどの金属製インプラントが埋め込まれている人は、MRI スキャンを受けられない場合があります。 実際、クレジット カードをポケットに入れていると、磁気によって磁気ストリップが消去されてしまいます。
MRIはどのように機能するのですか?
MRI 検査では、体の一部の水素原子を使用してその部分の画像を明らかにします。 水素原子は単に 1 つの陽子であり、その周りに 1 つの電子があります。 これらの原子はすべて回転しており、軸はランダムな方向を向いています。 水素原子は脂肪や水に豊富に含まれており、体のほぼ全体に存在します。
MRI 装置には 4 つの重要なコンポーネントがあります。 マシン自体は巨大なドーナツのように見えます。 中央の穴はボアと呼ばれ、身体をスキャンされる人が挿入される場所です。 ドーナツの内部には強力な超電導磁石があり、その役割は体の周囲に強力で安定した磁場を生成することです。 スキャンされる身体部分がボアの中心に来ると、磁場のスイッチがオンになります。
各水素原子は強力な磁気モーメントを持っています。つまり、磁場の存在下では、原子のスピン軸が場の方向に沿って向きます。 超電導磁石は、スキャン対象部分の水素原子のおよそ半分の軸が一方向を向き、残りの半分が逆方向を向くように、機械の中心に磁場を適用します。 この一致はほぼ正確です。約 100 万個の原子のうち、一致しないのはほんの一握りだけです。つまり、どちらかの方向を向いている「過剰な」原子の少数の集団です。
この機械の 3 番目のコンポーネントは、スキャナーの下の部分で高周波パルスを放射するデバイスです。 パルスが「オン」の場合、少数の「過剰な」原子のみが放射線を吸収し、励起されます。 パルスが「オフ」になると、これらの原子は吸収したエネルギーを放出し、元のより低いエネルギー状態に戻ります。 「過剰な」原子が吸収しなければならないパルスの周波数は、ラーモア周波数と呼ばれます。 その値は磁場の強さと原子が存在する組織の種類によって異なります。
4 番目の最後のコンポーネントである検出器は、放射を受信して信号に変換し、コンピューターに送信して、その信号を使用して身体のその部分の 2 次元または 3 次元画像を再作成します。
MRIの長所は何ですか？
大きく強力な磁場が発生すると、MRI 装置は 3 つの磁石を作動させ、主磁場よりも約 80 倍、あるいはそれ以上弱い小さな磁場を生成します。 これらのフィールドにも勾配があります。つまり、均一ではありません。 これらのフィールドは、スキャンされる部分でメイン フィールドと干渉し、結果として得られるフィールドが非常に特定の部分を強調表示し、そこがスキャンの焦点となる可能性があります。
特定のシーケンスで傾斜磁場をオンまたはオフにすることにより、MRI 装置は幅わずか数ミリメートルの部分をスキャンできます。 また、患者にボア内での移動を要求せずに、機械が個人の体のさまざまな部分をスキャンするようにシーケンスを編成することもできます。
実際、機械の構造と内部の磁石の配置により、MRI スキャンでは実際にあらゆる有用な方向から、必要に応じて非常に小さな増分で身体を画像化できます。
「過剰な」原子が吸収したエネルギーを放出してより低いエネルギー状態に戻ると、その戻りは T1 緩和時間と呼ばれる期間にわたって起こります。 水中の水素原子は、存在する組織に応じて異なる T1 値を持ちます。 MRI 装置はこの事実を利用して、さまざまな組織をさまざまな灰色の色合いで表示します。 臨床医は、一部の組織の T1 時間を短縮し、MRI スキャンでの視認性を向上させる造影剤 (通常はガドリニウムベースの化合物) を個人に注射することもあります。
最後に、研究者たちは、強力な磁場の身体への影響を深く調査しました。 MRI スキャンには何の脅威もありません。 磁場が取り除かれると、スキャンされた部分の原子は影響を受けません。 スキャンに伴う長期的な害はありません。 しかし、妊婦に対するスキャンの影響は十分に研究されていないため、多くのスキャン施設はそのような予約を単純に拒否しています。
MRIのデメリットは何ですか？
MRI 装置は高価です。磁場の強さや画像品質などの仕様に応じて、数十万ルピーから数十億ルピーの費用がかかります。 診断施設はこのコストを患者に転嫁します。 臨床要件に基づくと、スキャンには 1 件あたり 10,000 ルピー以上の費用がかかることがよくあります。これはインドでは特に保険に加入していない人にとってはかなりの額であり、複数回の MRI スキャンを受ける必要がある人にとってはさらに高額です。
これらのコストは、マシンの使用時の不快さによってさらに悪化します。 機械がさまざまな部品をスキャンするためにボア内の人が動く必要がないのは利点ですが、実際には、人はスキャンが完了するまで数十分の間じっとしていることが予想されます。 個人が動くと、結果として得られる画像が歪むため、スキャンを繰り返す必要があります。 個人が閉所恐怖症である場合、問題はさらに悪化します（ただし、一部の「オープンボア」MRI 装置の設計ではこの問題を軽減できます）。
主磁石のように、1 テスラ以上の強度の磁場を生成することは並大抵のことではありません。 これを行うには、超電導材料で作られたワイヤのコイルに大電流を流します。 セットアップが液体ヘリウムで冷却されると、ワイヤーが超電導になり、ワイヤーを通過する電流とワイヤーの形状によって強力な磁場が生成されます。 ワイヤーは熱としてエネルギーを失いませんが（非超電導材料の場合はそうなります）、セットアップの維持にはエネルギーを大量に消費し、費用がかかります。
さらに、傾斜磁場コイルが順番に動作するため、機械内でこのような大電流が切り替わることは、機械の動作中に大きな騒音を発生することを意味します。 これは、個人にとってさらなる不快感の原因となる可能性があります。
