קרינה ותהודה מגנטית - מדע גדול, בקטנה : מדע גדול, בקטנה

בדיקת דימות תהודה מגנטית (Magnetic Resonance Imaging - MRI), הינה סריקה רפואית ומחקרית נפוצה ובטוחה, המאפשרת לנו להמחיש איברים פנימיים באופן לא פולשני ולא כואב, על ידי שימוש בקרינת גלי רדיו ומגנט רב עוצמה (1,2). המצאת מכשיר ה-MRI נחשבת למהפכנית, שכן אפשרה לרופאים להחליף שלל בדיקות פולשניות בבדיקה בטוחה ואיכותית, ולכן אף זיכתה את ממציאה בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה בשנת 2003 (3).

רובנו ודאי שמענו לא פעם על כך שמכשיר ה-MRI הינו בטוח לשימוש - ובצדק, אך מתוך נימוק פופולרי לפיו המכשיר אינו משתמש בקרינה לצורך פעולתו. האמת היא, כפי שתראו בשורות הבאות, שמכשיר ה-MRI אכן משתמש בקרינה, אולם זו איננה מייננת. בנוסף, גם מכשירים הפולטים קרינה מייננת הינם בטוחים לשימוש, כל עוד החשיפה היא במנות מדודות שאינן מסכנות אותנו.

ראשית כל, נדבר על קרינה. קרינה היא אנרגיה המתפשטת במרחב בצורת גלים. גלים כאלו ניתן לאפיין, בין היתר, על ידי תדירותם (או האנרגיה שלהם) – מספר המחזורים שהגל מבצע ליחידת זמן. באופן זה ניתן "לחלק" את ספקטרום הקרינה לסוגים שונים, אם נסתכל על סוגי הגלים לפי תדירות, מהנמוכה עד לגבוהה, נמצא למשל את גלי הרדיו, גלי האור הנראה, קרינת רנטגן וקרינת גמא. קרינה מייננת, כדוגמת קרינת רנטגן וגמא, הינה קרינה כה אנרגטית עד כי ביכולתה "לשבור" מולקולות לאטומים בודדים ולאלקטרונים חופשיים, או בעצם להפוך חומרים ל"יונים", בתהליך הנקרא "יינון". קרינה מייננת הוגדרה על ידי ארגון הבריאות העולמי כגורם מסרטן, כאשר ככל שהחשיפה גדולה יותר, הסיכוי לסרטן גדל (עוד על קרינה מייננת תוכלו לקרוא את שכתבנו בעבר כאן). קרינה בלתי מייננת, כדוגמת קרינת גלי רדיו המצויה במכשיר ה-MRI, אינה עוצמתית מספיק כדי ליינן מולקולות, ולכן לא יכולה לגרום לנזקים בריאותיים הנגרמים מקרינה מייננת.

דיברנו על קרינה, אך מה הקשר בינה לבין המגנט העוצמתי העומד בלב ליבו של מכשיר ה-MRI?

בפשטות, על מנת לבצע דימות תהודה מגנטית, יש להשתמש במגנט גדול דיו על מנת לסרוק את גוף האדם, ובסלילי מתכת המלופפים סביב המגנט, אשר מסוגלים לשדר ולקלוט גלי רדיו.

תמונת ה-MRI תלויה בקיומם של גרעיני אטום המימן, אטום המשמש כאחד מרכיבי מולקולות המים המרכיבים כ-70% מגופנו. במצב רגיל, מסתובבים גרעיני אטום המימן סביב עצמם באקראיות וללא כיווניות מסוימת. בנוכחות שדה מגנטי חזק כדוגמת השדה שמפיק מגנט ה-MRI, מתמגנטים גרעיני אטום המימן בגופנו ומתיישרים באחידות עם כיוון השדה המגנטי, או כנגד כיוון השדה המגנטי הפועל עליהם, בתהליך הבטוח לגופינו.

במידה ונקרין גלי רדיו על גרעיני אטום המימן תחת השדה המגנטי, ניצור מצב בו חלק מהגרעינים ישנו את כיוון סיבובם לכיוון הנגדי לכיוון השדה המגנטי. כאשר נפסיק לשדר גלי רדיו, תחזור המערכת למצב ההתחלתי: גרעיני אטום המימן ששינו את כיוון סיבובם בנוכחות גלי הרדיו, יחזרו להסתובב עם כיוון השדה המגנטי. החזרה הזאת של גרעיני המימן למצבם המקורי נקראת "דעיכה". סלילי המתכת המלופפים סביב המגנט יכולים למדוד את תהליך הדעיכה – זה למעשה מה שמודד מכשיר ה-MRI.

רקמות שונות בגופינו מכילות ריכוזים שונים של מולקולות מים המורכבות מגרעיני מימן. לכן זמן הדעיכה שלהן יהיה שונה. הקרנת גלי רדיו בקצב משתנה ופענוח אותות הדעיכה השונים יובילו לתמונה התאפשר לנו להבחין בין רקמות הגוף השונות, ולהבדיל בין רקמת עצם, שריר, עצבים, נוזלים ועוד (4,5).

בשעה שמכשיר ה-MRI איננו משתמש בקרינה מייננת, הוא כן מייצר סביבה מגנטית חזקה ומקרין גלי רדיו. השדה המגנטי העוצמתי ימשוך אליו חפצים מתכתיים מגנטיים ועל כן מומלץ להגיע לבדיקה ללא חפצים כאלה. כמו כן יש לעדכן את הצוות הרפואי על הימצאם של מתכות בגוף כדוגמת קוצב לב, שתלים שונים ועוד. בנוסף, גלי רדיו המוקרנים בזמן סריקת ה-MRI עלולים לגרום להתחממות האזור הנסרק (6).

בדיקת ה-MRI מאפשרת, בזכות מגנט עוצמתי וקרינת גלי רדיו, לדמות את גוף האדם, אפילו באופן תלת ממדי. העובדה שמכשיר ה-MRI איננו משתמש בקרינה מייננת מעודדת חוקרים למצוא פיתוחים ושיפורים המאפשרים לנו היום לצפות לא רק בתמונות מבניות של גופנו, אלא אף לדמות פעילות מוחית בזמן אמת ולקבוע את הרכבם הכימי של חומרים שונים בגוף, והכל כמובן באופן לא פולשני (לקריאה נוספת מומלץ לקרוא את שכתבנו בעבר). ניתן לצפות שבעתיד הלא רחוק, יהפכו מכשירי ה -MRI לזמינים ונגישים יותר. פיתוחם של מגנטים עוצמתיים יותר יאפשר לנו לדמות בדיוק רב ואיכותי יותר מאי פעם את גוף האדם. למשל, רק לאחרונה פורסמו סריקות ה-MRI הטובות בהיסטוריה, המאפשרות לנו לצפות במוח האנושי ברזולוציה חסרת תקדים (7).

קישורים ומקורות:

1) על בדיקת MRI באתר משרד הבריאות

2) על בדיקת MRI באתר קופת חולים כללית

3) ממציאי מכשיר ה-MRI זוכים בפרס נובל

4) על אופן פעולת מכשיר ה-MRI

5) על הפיזיקה מאחורי פעולת מכשיר ה-MRI

6) יתרונות וסיכונים בבדיקת MRI על פי מנהל המזון והתרופות האמריקאי

7) סריקות ה-MRI הטובות בהיסטוריה