Descripción general de la RMN de Peter Mansfield
Las imágenes de resonancia magnética nuclear no son ajenas a la gente del petróleo. Antes de su aplicación en el campo médico, la industria petrolera introdujo esta tecnología, incluido el registro de pozos magnéticos nucleares, el registro de núcleos de resonancia magnética nuclear y los magnetómetros de RMN se utilizan ampliamente. En la industria petrolera, incluso en los hospitales petroleros, existen instrumentos de RMN para realizar pruebas del cuerpo humano. El autor se ha sometido a una resonancia magnética cerebral. El principio básico de la resonancia magnética nuclear es colocar el objeto a detectar en un campo magnético fuerte y uniforme y utilizar pulsos de radiofrecuencia para excitar los núcleos de hidrógeno en el objeto, haciendo que los núcleos de hidrógeno vibren y absorban energía después de apagarse. El pulso de radiofrecuencia, posteriormente, el núcleo del átomo de hidrógeno emite una señal de radio según su frecuencia única y libera la energía absorbida, que es recogida por el receptor y procesada por una computadora para obtener una imagen tridimensional.
La resonancia magnética fue inventada por el científico estadounidense Lauterbull a principios de los años 1970 como profesor en el Departamento de Química y Radioactividad mientras enseñaba en la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook. Lauterbull agregó una elevación magnética desigual al campo magnético principal, es decir, introdujo un campo magnético gradiente y usó ondas de radio para inducir vibraciones nucleares del átomo de hidrógeno en el material cristalino, y finalmente obtuvo una imagen de resonancia magnética nuclear bidimensional, que luego fue promovido y aplicado a los campos de la bioquímica y la biofísica; el científico británico Mansfield tomó la delantera en la aplicación de la resonancia magnética a la práctica clínica en 1976 y tomó la primera fotografía de resonancia magnética humana.
En 1982, Estados Unidos comenzó a utilizar oficialmente la resonancia magnética en la medicina clínica, y gradualmente se ha convertido en un método de diagnóstico médico no destructivo, avanzado y rápido. Tiene dos ventajas principales: primero, no hay radiación dañina para el cuerpo humano. El llamado núcleo solo induce núcleos de hidrógeno en el cuerpo humano, pero el cuerpo humano está en un campo magnético y no sufrirá ningún daño; en segundo lugar, puede diagnosticar lesiones tempranamente, porque el fenómeno de vibración magnética nuclear* identifica el tejido humano mediante la detección de cambios químicos en el cuerpo humano. La tecnología de imágenes por rayos X y X-CT identifica el tejido humano a través de cambios físicos (morfológicos) en el cuerpo humano. Los cambios indican que la enfermedad se ha desarrollado hasta cierto punto. Por esta razón, la resonancia magnética se preocupa por las vidas y salva a muchos pacientes, beneficiando a la humanidad, y es natural ganar el premio. Actualmente, se utilizan alrededor de 22.000 máquinas de resonancia magnética en pruebas clínicas en humanos en todo el mundo, y alrededor de 60 millones de personas se someten a pruebas de tecnología nuclear cada año. La resonancia magnética ha sentado las bases para el diagnóstico y el tratamiento correspondiente de las lesiones tempranas. ganó elogios del mundo.
Medalla
El fenómeno de la resonancia magnética nuclear recibió el Premio Nobel de Física ya en 1952. La industria petrolera introdujo la tecnología de resonancia magnética nuclear en la década de 1970. Utilice imágenes de registro magnético nuclear. en el pozo para describir el estado estático y dinámico del petróleo, gas y agua en el yacimiento, contribuyendo a la exploración y desarrollo eficiente de yacimientos de petróleo y gas utilizando un magnetómetro de resonancia magnética nuclear, puede encontrar directamente yacimientos y trampas de petróleo y gas en el petróleo; y exploración de gas El área del campo de petróleo y gas determina la interfaz entre el petróleo, el gas y el agua, y proporciona reservas confiables de petróleo y gas en el laboratorio; las imágenes de resonancia magnética nuclear se pueden utilizar para describir la distribución en el núcleo; y proporcionar sugerencias para la exploración de petróleo y gas para mejorar la recuperación de petróleo y gas... Etc., muestra la amplia gama de campos de aplicación de las imágenes por resonancia magnética nuclear, y también muestra que la industria petrolera es un palacio para absorber tecnología avanzada y Excelentes logros de la investigación científica de la humanidad. Por supuesto, en comparación con la eficacia de la resonancia magnética en fisiología y medicina, la industria petrolera todavía tiene potencial para aprovechar la aplicación de esta tecnología, y también hay cuestiones que requieren innovación en su aplicación. Por el Premio Nobel ganado por la resonancia magnética nuclear, sabemos que la contribución de la tecnología aplicada no puede subestimarse desde la perspectiva de la eficiencia, es nada menos que una innovación teórica por el hecho de que dos físicos, Lauterbull y Mansfield, en realidad. Ser capaz de ganar el Premio Nobel en Fisiología/Medicina demuestra que el "éxito estancado" de un lego significa invención e innovación. Hoy en día, cuando la intersección de ciencias marginales está floreciendo, no es raro que la intersección de disciplinas marginales produzca resultados fructíferos. Obtener imágenes de los órganos internos humanos con métodos precisos y no invasivos es muy importante para el diagnóstico médico, el tratamiento y el seguimiento de la retroalimentación. El ganador del Premio Nobel de Medicina y Fisiología de este año realizó inventos revolucionarios en el uso de imágenes por resonancia magnética para obtener imágenes de diferentes estructuras. Estos inventos llevaron al desarrollo de la resonancia magnética (MRI) moderna, que representa un gran avance en el diagnóstico y la investigación médicos.
Los núcleos atómicos giran en un fuerte campo magnético a una frecuencia determinada por la fuerza del campo magnético. Si absorben ondas electromagnéticas de la misma frecuencia, la energía aumentará (*** vibración). Cuando el núcleo atómico vuelve a su nivel de energía original, emite ondas electromagnéticas. Estos descubrimientos le valieron el Premio Nobel de Física de 1952. En las décadas siguientes, la resonancia magnética se utilizó principalmente para estudiar la estructura química de sustancias. A principios de la década de 1970, el ganador del Premio Nobel de este año hizo contribuciones pioneras que condujeron a la futura aplicación de la resonancia magnética en imágenes médicas.
La resonancia magnética, MRI, es hoy en día un método de rutina en el diagnóstico médico. Con más de 60 millones de pruebas de resonancia magnética realizadas cada año en todo el mundo, este método todavía está evolucionando rápidamente. La resonancia magnética suele ser superior a otras técnicas de imagen y ha mejorado significativamente el diagnóstico de muchas enfermedades. La resonancia magnética ha eliminado varios procedimientos invasivos, reduciendo así el riesgo y las molestias para muchos pacientes.
Núcleos de hidrógeno
El agua constituye dos tercios de la masa del cuerpo humano. Un contenido de agua tan elevado explica por qué la resonancia magnética se ha utilizado ampliamente en medicina. La cantidad de agua en diversos tejidos y órganos varía.
En muchas enfermedades, los procesos patológicos provocan cambios en el contenido de agua, que se reflejan en la resonancia magnética.
Las moléculas de agua están compuestas por átomos de hidrógeno y oxígeno. El núcleo de hidrógeno funciona como una brújula sutil. Cuando el cuerpo humano se coloca en un fuerte campo magnético, los núcleos de hidrógeno se dispondrán de manera ordenada, como "estar firmes" en el entrenamiento militar. Cuando se inyecta un pulso de onda electromagnética, la distribución de energía de los núcleos atómicos cambia. Tras el pulso, los núcleos emiten ondas de oscilación y vuelven a su estado anterior.
Se detectarán pequeñas diferencias en las vibraciones de los núcleos atómicos. Mediante un procesamiento informático avanzado, se puede construir una imagen tridimensional que refleje la estructura química del tejido, incluidas las diferencias en el contenido de agua y el movimiento de las moléculas de agua. Esto produce una imagen muy detallada de los tejidos y órganos de la zona del cuerpo humano que se examina. Este método puede registrar cambios patológicos. El Premio Nobel de Medicina o Fisiología de este año se otorga por contribuciones que han sido cruciales en el desarrollo de aplicaciones de importancia médica. A principios de la década de 1970, realizaron inventos pioneros para desarrollar técnicas de obtención de imágenes para diferentes estructuras. Estos descubrimientos sentaron las bases para convertir la resonancia magnética en un método de obtención de imágenes útil.
Paul Lauterbull descubrió que la introducción de gradientes de campo magnético hacía posible obtener imágenes de estructuras bidimensionales que no se podían lograr con otros métodos. En 1973, describió cómo la adición de campos magnéticos gradientes al campo magnético principal hizo posible obtener imágenes de secciones transversales de tuberías que mostraban agua corriente rodeada de agua pesada. Ningún otro método de obtención de imágenes puede distinguir entre agua corriente y agua pesada.
Para mostrar con mayor precisión las diferencias en las vibraciones, Peter Mansfield utilizó gradientes de campo magnético. Ilustra cómo las señales detectadas se analizan y convierten en imágenes de forma rápida y eficiente. Este es un paso crucial para lograr un enfoque práctico. Mansfield también demostró cómo se pueden lograr imágenes extremadamente rápidas mediante cambios de gradiente muy rápidos (escaneos del plano de eco). Esta tecnología se volvió útil en la práctica clínica 10 años después. Los usos médicos de la resonancia magnética han crecido rápidamente. El primer equipo sanitario de resonancia magnética se utilizó a principios de los años 1980. En 2002, había aproximadamente 22.000 cámaras de resonancia magnética en todo el mundo, que realizaban más de 60 millones de pruebas de resonancia magnética.
La gran ventaja de la resonancia magnética es que, hasta donde se sabe, es inofensiva. Este método no utiliza radiación ionizante, a diferencia de la detección mediante rayos X convencionales (Premio Nobel de Física 1901) o tomografía computarizada (Premio Nobel de Medicina y Fisiología 1979). Sin embargo, los pacientes con metal magnético o marcapasos no pueden ser detectados mediante resonancia magnética debido a los fuertes campos magnéticos, y los pacientes con claustrofobia pueden tener dificultades para utilizar la resonancia magnética. Hoy en día, la resonancia magnética se utiliza para examinar casi todos los órganos humanos. Esta tecnología es particularmente valiosa para obtener imágenes detalladas del cerebro y la médula espinal. Casi todos los trastornos cerebrales provocan cambios en el volumen de agua que se reflejan en las imágenes de resonancia magnética. Una diferencia en el volumen de agua inferior al 1% es suficiente para detectar cambios patológicos. En la esclerosis múltiple, la detección por resonancia magnética es muy buena para el diagnóstico de enfermedades y el seguimiento de la información. Los síntomas asociados con la esclerosis múltiple son causados por una inflamación localizada del cerebro y la médula espinal. Con la resonancia magnética se puede determinar la ubicación, intensidad y eficacia de la inflamación en el sistema nervioso.
Otro ejemplo es el dolor lumbar prolongado, que es doloroso para el paciente y costoso para la sociedad. En este caso, es importante poder diferenciar entre dolor muscular y dolor provocado por la presión sobre los nervios y la médula espinal. La resonancia magnética ha reemplazado métodos que antes resultaban molestos para los pacientes. Con la resonancia magnética, quedará claro si la hernia de disco está comprimiendo los nervios y se podrá determinar si es necesaria la cirugía. Dado que la resonancia magnética proporciona imágenes tridimensionales detalladas, las personas pueden obtener información exacta sobre la ubicación de la lesión. Esta información es importante antes de la cirugía. Por ejemplo, en algunas cirugías cerebrales microquirúrgicas, los cirujanos pueden operar bajo la guía de imágenes de resonancia magnética. Las imágenes son lo suficientemente finas como para permitir que se coloquen electrodos en el núcleo central del cerebro para tratar el dolor intenso o los trastornos del movimiento en la enfermedad de Parkinson.
La detección por resonancia magnética es muy importante para el diagnóstico, el tratamiento y la retroalimentación del seguimiento del cáncer. Las imágenes pueden revelar con precisión los límites del tumor, lo que facilita tratamientos quirúrgicos y de radiación más precisos. Antes de la cirugía, es importante saber si el tumor ha penetrado el tejido circundante. La resonancia magnética puede diferenciar tejidos con mayor precisión que otros métodos, lo que contribuye a mejorar los procedimientos quirúrgicos.
La resonancia magnética también puede mejorar la precisión para determinar el estadio del tumor, lo cual es importante a la hora de seleccionar los métodos de tratamiento. Por ejemplo, la resonancia magnética puede determinar hasta qué punto el cáncer de colon ha penetrado en el tejido y si los ganglios linfáticos se han infectado. La resonancia magnética puede reemplazar las pruebas invasivas anteriores, aliviando así el dolor de muchos pacientes. Un ejemplo es el examen del páncreas y los conductos biliares utilizando un endoscopio con medio de contraste. Esto conduce en algunos casos a complicaciones graves. Hoy, la resonancia magnética puede obtener la información correspondiente.
Los exámenes artroscópicos de diagnóstico (que utilizan dispositivos ópticos insertados en las articulaciones) pueden ser sustituidos por la resonancia magnética. La resonancia magnética puede completar un examen detallado del cartílago articular y los ligamentos cruzados de la rodilla. Debido a la naturaleza no invasiva de la resonancia magnética, se elimina el riesgo de infección.