کد خبر: 164467
ف
دستگاه ام‌آرآی چگونه کار می‌کند؟
آشنایی با نحوه عملکرد دستگاه‌ ام‌آرآی (MRI)، نه‌تنها می‌تواند از بروز برخی حوادث ناخوشایند جلوگیری کند، بلکه مانع هدررفت عنصر ارزشمندی می‌شود که در فرآیند تصویربرداری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به گزارش ثریا - دستگاه‌های ام‌آرآی (MRI)، به بخشی جدایی‌ناپذیر از تحقیقات علمی و تشخیص‌های بالینی تبدیل شده‌اند. صدها هزار نفر، به‌طور مستقیم یا به واسطه‌ کشف‌هایی که این فناوری ممکن کرده، جان خود را مدیون آن هستند. برای برخی این سؤال پیش آمده که چنین وضوح شگفت‌انگیزی از درون بدن انسان، چگونه بدون استفاده از پرتوهای خطرناک ایکس حاصل می‌شود.

شاید تصور کنید چیزی که همه درباره‌ی دستگاه‌های ام‌آرآی می‌دانند، این است که با میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی کار می‌کنند. در واقع، این موضوع در نام کامل آن‌ها هم آمده؛ همان تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI). با این حال، به‌نظر می‌رسد تعداد قابل‌توجهی از افراد یا این موضوع را نمی‌دانند یا فراموش می‌کنند؛ چرا که گاهی گزارش‌هایی از حوادث فاجعه‌بار منتشر می‌شود، مانند زمانی که کسی در کمال ناباوری با یک اسلحه‌ی پر یا زنجیری سنگین وارد اتاق MRI می‌شود.

بیشتر ما دست‌کم می‌دانیم که میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی در این دستگاه‌ها نقش دارند. اما این‌که چنین میدان‌هایی چگونه باعث ایجاد تصاویری دقیق از اندام‌های درونی بدن می‌شوند، چیز واضحی نیست.

 

نقشه‌برداری از اسپین

دستگاه‌های ام‌آرآی از ویژگی‌ای در پروتون‌ها بهره می‌برند که به آن «اسپین» گفته می‌شود. می‌توان درباره‌ی درستیِ این نام بحث کرد، اما در فیزیک کوانتومی، اسپین باعث می‌شود که پروتون‌ها دارای یک «گشتاور مغناطیسی» کوچک باشند، می‌توان آن را شبیه یک آهنربای میله‌ای بسیار کوچک تصور کرد. وقتی این پروتون‌ها در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی بسیار قوی قرار می‌گیرند، گشتاور مغناطیسی آن‌ها در راستای میدان تنظیم می‌شود. این فرآیند هیچ آسیبی به بدن نمی‌زند، چون باعث جابه‌جایی فیزیکی پروتون‌ها نمی‌شود؛ تنها جهت‌گیری مغناطیسی‌شان مطابق با میدان تغییر می‌کند.

در این مرحله، دستگاه با استفاده از امواج رادیوییِ پرانرژی، جهت‌گیری برخی از این پروتون‌ها را تغییر می‌دهد، به‌گونه‌ای که یا در خلاف جهت میدان قرار می‌گیرند یا نسبت به آن زاویه‌ی قائمه پیدا می‌کنند. این تغییر، پروتون‌ها را به حالتی پرانرژی می‌برد؛ درست مثل زمانی که جسمی را در میدان گرانشی بالا می‌برید و به آن انرژی پتانسیل می‌دهید. وقتی امواج رادیویی قطع می‌شوند، پروتون‌ها به حالت اولیه‌ی خود بازمی‌گردند و دوباره در راستای میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند. در این فرآیند، انرژی پتانسیلی که به‌دست آورده بودند را به‌صورت مقدار بسیار کوچکی از انرژی الکترومغناطیسی آزاد می‌کنند؛ آن‌هم به شکل امواج رادیویی که خودشان تولید می‌کنند.

اگر همه‌ی پروتون‌ها به‌طور یکسان با امواج رادیویی هم‌راستا می‌شدند و هم‌زمان به وضعیت اولیه بازمی‌گشتند، این پدیده ارزش چندانی نداشت. اما در واقعیت، پروتون‌هایی که به‌تنهایی وجود دارند، یعنی هسته‌ی اتم هیدروژن در این شرایط رفتاری متفاوت با پروتون‌هایی دارند که همراه با نوترون‌ها یا پروتون‌های دیگر در یک هسته قرار دارند. انرژی آزادشده از بازگشت این پروتون‌ها قابل شناسایی است و اتم‌های هیدروژن سیگنالی مشخص و متمایز از سایر اتم‌ها تولید می‌کنند؛ از جمله به‌دلیل تفاوت در سرعت این فرآیند.

در نتیجه، دستگاه ام‌آرآی می‌تواند تمرکز اتم‌های هیدروژن را در بخش‌های مختلف بدن شناسایی کند؛ و از آن‌جا که آب و چربی در بدن حاوی مقادیر زیادی هیدروژن هستند، می‌توان با این روش، آن‌ها را مشخص کرد. غلظت هیدروژن در اندام‌های مختلف و نیز در بافت‌های سالم و سرطانی، متفاوت است. بنابراین، تصاویر ام‌آرآی می‌توانند وجود ناهنجاری‌هایی را آشکار کنند که نشانگر بیماری باشند. در برخی موارد، برای افزایش وضوح تصویر از مواد حاجب مانند گادولینیوم استفاده می‌شود. این مواد با خاصیت مغناطیسی خاص خود باعث می‌شوند چرخش پروتون‌ها سریع‌تر هم‌راستا شود. البته از آن‌جا که این ترکیبات باید به‌صورت وریدی تزریق شوند، تنها در شرایطی به کار می‌روند که واقعاً ضروری باشد.

آیا ام‌آرآی ایمن است؟

میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی و امواج رادیویی‌ای که می‌توانند اسپین هسته‌ی اتم‌های ما را تغییر دهند، در نگاه اول ترسناک به‌نظر می‌رسند. با این حال، دستگاه‌های ام‌آرآی از بسیاری از روش‌های تصویربرداری دیگر به‌ویژه اشعه‌ی ایکس که در سی‌تی‌اسکن به‌کار می‌رود ایمن‌تر هستند. پرتوهای یون‌ساز اشعه‌ی ایکس می‌توانند به دی‌ان‌ای آسیب بزنند یا باعث اختلال در عملکرد سلول‌ها شوند؛ موضوعی که در صورت استفاده‌ی بیش از حد، خطر بروز سرطان را افزایش می‌دهد. در مقابل، اگر درباره‌ی ام‌آرآی نگرانی‌ای وجود داشته باشد، بیشتر به هزینه‌های بالای آن مربوط می‌شود تا خطرات احتمالی برای سلامتی.

البته، دو استثنا در این‌باره وجود دارد. نخست، وجود فلز در میدان مغناطیسی دستگاهt به‌ویژه فلزات فرومغناطیسی مانند آهن است. همانطور که پیش‌تر اشاره شد، بردن اشیایی مثل اسلحه یا زنجیر به داخل اتاق ام‌آرآی اتفاقی نادر اما بسیار خطرناک است. برخی ضربان‌سازهای قدیمی قلب یا ایمپلنت‌های خاص نیز می‌توانند در مجاورت این میدان، به‌طور فاجعه‌باری عمل کنند.

دومین مورد، به افرادی برمی‌گردد که دچار ترس از فضاهای بسته (کلاستروفوبیا) هستند. این وضعیت می‌تواند با صدای بلند کویل‌های مغناطیسی که در طول اسکن تولید می‌شود، تشدید شود. البته برخی از دستگاه‌های مدرن با طراحی‌های بازتر و ساکت‌تر، این مشکل را تا حدی برطرف کرده‌اند که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

بحران هلیوم

برای تولید میدان‌های مغناطیسی قدرتمند در دستگاه‌های ام‌آرآی، به آهن‌رباهای بسیار قوی نیاز است. در حالی‌که از نظر تئوری می‌توان این میدان‌ها را با آهن‌رباهای دائمی ایجاد کرد، استفاده از ابررساناها (سوپرکاندکتورها) به‌مراتب آسان‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است. گرچه «ابررساناهای دمای بالا» ساخته شده‌اند که البته همچنان بسیار سرد محسوب می‌شوند، اما برای داشتن پایدارترین حالت ابررسانایی، لازم است دما به کمتر از ۹ کلوین (۴۴۳ درجه فارنهایت زیر صفر) برسد و این کار عملاً فقط با هلیوم مایع امکان‌پذیر است.

با اینکه در زمان شکل‌گیری منظومه شمسی، هلیوم دومین عنصر رایج بود، سبک بودن و بی‌واکنشی آن باعث شده که تمام هلیوم اولیه‌ی جو زمین مدت‌ها پیش به فضا برود. هلیومی که اکنون در اختیار داریم، حاصل واپاشی هسته‌ای عناصر رادیواکتیو است؛ جایی که تابش آلفا پس از جذب الکترون، به اتم هلیوم تبدیل می‌شود. این اتم‌ها گاهی در شکاف‌های زیرزمینی، که معمولاً گاز متان هم در آن‌ها یافت می‌شود گیر می‌افتند.

در حال حاضر، مقدار قابل‌استخراجی از هلیوم روی زمین وجود دارد که اگر فقط برای MRI استفاده شود، هزاران سال کافی خواهد بود. اما هلیوم کاربردهای دیگری نیز دارد، از بادکنک‌های مهمانی گرفته تا تجهیزات پیشرفته‌ی علمی که به خنک‌سازی با هلیوم متکی‌اند.

به همین دلیل، نگرانی‌های زیادی مطرح شده مبنی بر اینکه اگر هلیوم را به‌درستی مدیریت یا قیمت‌گذاری نکنیم، در آینده با کمبود آن روبه‌رو خواهیم شد. اگر در مراسمی دیدید که بادکنک‌های هلیومی به آسمان فرستاده می‌شوند و یکی از اپراتورهای MRI یا متخصصان تصویربرداری عصبی، با نگاهی گرفته به صحنه خیره شده‌اند، احتمالاً در ذهن‌شان نه تنها سرنوشت جانداران دریایی پس از افتادن بادکنک‌ها به دریا را مرور می‌کنند، بلکه به آینده‌ای بدون ام‌آرآی هم فکر می‌کنند، آینده‌ای که در آن، منبع ارزشمند هلیوم را به سادگی هدر داده‌ایم.

ام‌آرآی باز (Open MRI)

برخی از دستگاه‌های ام‌آرآی بدون استفاده از ابررسانا کار می‌کنند و به‌جای آن، به آهن‌رباهای دائمی متکی هستند. دلیل این طراحی هنوز کمبود هلیوم نیست، بلکه بیشتر به این خاطر است که دستگاه‌های ام‌آرآی معمولی می‌توانند باعث اضطراب در افراد مبتلا به کلاستروفوبیا (ترس از فضاهای بسته) شوند، به‌ویژه اگر نسبت به صداهای بلند هم حساس باشند.

استفاده از آهن‌رباهای دائمی باعث ایجاد میدان‌های مغناطیسی ضعیف‌تر و در نتیجه تصاویر با وضوح پایین‌تر می‌شود. با این حال، این روش امکان ساخت دستگاه‌هایی با فضای بازتر را فراهم می‌کند که می‌توانند تجربه‌ی راحت‌تری را برای بیمار رقم بزنند. علاوه بر این، در این نوع دستگاه‌ها نیازی به مصرف هلیوم هم وجود ندارد.

منبع: iflscience

 


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.

تصویری از کلاهک خیبرشکن و فتاح سوار بر بوستر حاج قاسم

درخواست برای تفکیک زمان پذیرش رشته‌های بدون آزمون

زائران با سامانه هوشمند «هم موکب» دغدغه اسکان ندارند

راه‌اندازی «بازوی طریق» سامانه هوشمند خدمات‌ به زائران اربعین

مطالبه بزرگ امت اسلام در اربعین امسال خونخواهی قائد شهید است

مفاهیم نهج‌البلاغه را در پیاده‌روی اربعین ترویج کنیم

چه افرادی بدون آنکه به کربلا بروند زائر اباعبدالله هستند؟

مایک لی بازنشسته می‌شود؛ بیماری نمی‌گذارد فیلم بسازم

خنیاگران خیام با «مهرگان» آمدند؛ شنیدن ظرافت‌های موسیقی خراسان

«خورشید اربعین» در رادیو ورزش؛ همراهی با زائران در حماسه استقامت

آیین‌نامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد

سهم دانشجو از نرخ غذای دانشجویی مشخص شد

پیش ثبت‌نام ۸۱۰ هزار دانش‌آموز پایه هفتم

آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمت‌رسانی به زائران اربعین است

روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز می‌کنند در کتاب «شاه است حسین»

پرچم‌هایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند

تصویر کمتر دیده شده از آیت‌الله سیدمجتبی خامنه‌ای در نماز جمعه نصر

چالش‌های عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ می‌دهد

جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد

اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت

آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است

اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان

جزئیات آزمون‌های دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید

اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ

۱۳۰ هزار فعالیت انجمن‌های علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند

دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی می‌کنند

مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود

متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت

پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان

تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور

ثبت نام جذب دانش‌آموختگان دکتری در دانشگاه‌ها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود

مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند

«مردم نمایی» روایتی دیگر از ماجرای نیما تکیدو

حاج حسین ملک دارایی‌های فناپذیر را به میراثی تمدنی تبدیل کرد

پناهیان: بزرگ‌ترین تشییع‌های تاریخ مربوط به امامین انقلاب است

جستجوی حقیقت در مه‌آلودگی ابطال‌پذیری پوپر/سطحی‌نگری در علوم انسانی

جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد

قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود

خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد

رشد استقبال از آزمون دستیاری در سال‌های اخیر

‏ تصویری از تابوت استاد مرحوم اکبر عبدی

پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع

فانتزی‌ که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران

رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند

بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟

حافظه مکتوب ایران چگونه زنده می‌ماند؟

بزرگداشت شیخ صفی‌الدین اردبیلی در فضای مجازی

صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد

تصویری از برخاستن ستون دود در اربیل عراق

رهبر شهید بیش از حوزویان با نخبگان دانشگاهی دیدار داشتند

ترامپ انتقام جریمه گوگل را از اروپا می گیرد

خونخواهی رهبر شهید ادامه یک مطالبه تاریخی است؛ انتقام با بیشترین ضربه

اعلام دستمزد طراحان صحنه و لباس تئاتر در سال ۱۴۰۵

خالق فیلم معروف «ماسک» از دنیا رفت؛ جیم کری از همکاری با وی تشکر کرد

خداحافظ آقای عبدی؛ دلمان برایتان تنگ می‌شود

اعزام ۴۷۴ معلم برگزیده به مدارس خارج از کشور

وزیر آموزش و پرورش: کنکور به موقع برگزار می‌شود

کشف آنزیمی که می‌تواند پیری را معکوس کند

چت جی پی تی در سراسر جهان مختل شد

ثبت نام دانش آموختگان خارج از کشور در آزمون پیش کارورزی پزشکی آغاز شد

کلید اولیه آزمون دستیاری پزشکی امروز منتشر می‌شود

اتحادیه اروپا گوگل را ۸۹۰ میلیون یورو جریمه کرد

سیزدهمین پرتاب استارشیپ موفقیت آمیز بود

رویداد «معماری نوین حکمرانی علم و فناوری کشور» آغاز بکار کرد

آغاز همکاری مشترک برای تدوین سند ملی صلاحیت حرفه‌ای ICT

۳۵۰ پرونده دانشگاه پیام‌نور در دیوان عدالت اداری بررسی شد

ضرورت تدوین استانداردهای تازه برای خدمات پزشکی پیشرفته

تصمیم‌گیری درباره حضوری شدن دوره کارشناسی با شورای عالی امنیت ملی است

عزای عمومی برای مردی که خاطره‌ مشترک میلیون‌ها ایرانی بود

مرحله غیرمتمرکز المپیاد علمی دانشجویی کشور برگزار شد

آغاز حضوری سال تحصیلی جدید/آمادگی دانشگاه‌ها برای سناریوهای مختلف

معیارهای جدید هم‌ترازی رشته‌های دانشگاهی برای استخدام ابلاغ شد

پشتیبانی دکترتو تهران چگونه است؟

رقابت ۱۷ هزار داوطلب در پنجاه و سومین دوره آزمون دستیاری پزشکی آغاز شد

تصویری از ابابیل ۳ در آسمان کویت

امنیت ایران با صلح تحمیلی معامله‌ پذیر نیست

فروش بدون کارمزد خودرو در استان‌های درگیر جنگ

کشف یک مولکول ناشناخته روی قمر زحل و پلوتو که دانشمندان توضیحی برای آن ندارند

جزئیات ترم تابستانی دانشگاه خوارزمی اعلام شد

دانشگاه صنعتی امیرکبیر در جایگاه سوم رتبه بندی بنیاد ملی نخبگان

رشد استقبال از آزمون دستیاری در سال‌های اخیر

رهبر شهید بیش از حوزویان با نخبگان دانشگاهی دیدار داشتند

کلید اولیه آزمون دستیاری پزشکی امروز منتشر می‌شود

ثبت نام دانش آموختگان خارج از کشور در آزمون پیش کارورزی پزشکی آغاز شد

جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد

تصویری از برخاستن ستون دود در اربیل عراق

فانتزی‌ که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران

ثبت نام جذب دانش‌آموختگان دکتری در دانشگاه‌ها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود

اعزام ۴۷۴ معلم برگزیده به مدارس خارج از کشور

صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد

بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟

قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود

کشف آنزیمی که می‌تواند پیری را معکوس کند

حافظه مکتوب ایران چگونه زنده می‌ماند؟

پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع

آیین‌نامه جامع حمایت از دانشجویان توانخواه نهایی شد

رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند

اعلام دستمزد طراحان صحنه و لباس تئاتر در سال ۱۴۰۵

مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند

خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد

رویداد «معماری نوین حکمرانی علم و فناوری کشور» آغاز بکار کرد

تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور

ترامپ انتقام جریمه گوگل را از اروپا می گیرد

بزرگداشت شیخ صفی‌الدین اردبیلی در فضای مجازی

اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت

خداحافظ آقای عبدی؛ دلمان برایتان تنگ می‌شود

۱۳۰ هزار فعالیت انجمن‌های علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند

اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ

چت جی پی تی در سراسر جهان مختل شد

اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان