Manyetik Rezonans Görüntüleme Cihazı; güçlü mıknatıslar ile manyetik alan içinde radyo dalgaları kullanılarak, yansıtma yöntemiyle canlıların belirli anatomik iç yapılarını diğer iç yapılardan net olarak ayırt ederek, dokular arasındaki hastalıklı veya sağlıklı farklılıkları saptama ve tanımlamak için kullanılan medikal cihazlardır.
MR Görüntüleme Cihazı Tarihçesi
Sırp kökenli Amerikalı elektrik ve makina mühendisi mucit Nikola Tesla‘nın 1882 yılında motoru döndürmek için dönen manyetik alan üreten çok fazlı akımı tanımlaması; popüler manyetik rezonans görüntüleme cihazının temelini oluşturmaktadır. Nobel ödüllü Alman fizikçi Otto Stern ve Walther Gerlach; 1922 yılında gümüş buharı ile yaptıkları deneyde atomların manyetik alanda saptırıldıklarını göstermiştir. Organik maddelerde hidrojen atomlarının pozisyonunun ve miktarının belirlenmesi ile artı yüklü hidrojen çekirdeklerinin kendi etrafında dönmesiyle beraber minik bir mıknatıs oluşturmasının ardından 1924 yılında NMR – Nükleer Manyetik Rezonans cihazının keşfedilmesi ile kimya alanında kullanılmaya başlanmıştır. 1938 yılında Polonya asıllı Nobel ödüllü Amerikalı kimyacı ve fizikçi Isidor Isaac Rabi; mıknatıs döngüsüyle atomların çekirdek döngüsünü ayırt edebilmek için nükleer manyetik rezonans kullanım teknikleri geliştirerek, gaz halindeki maddelerin manyetik özelliklerini tespit eden cihaz geliştirmiştir.
1946 yılında Nobel ödüllü Amerikalı fizikçiler Edward Mills Purcell ve Felix Bloch; sıvı ve katılardaki nükleer manyetik rezonans ile ilgili bağımsız keşfi ile günümüzde moleküler saf materyalleri ve karışımlarının bileşen yapısını incelemek için yaygın olarak kullanılır hale getirmiştir. 1950’li yıllarda Amerikalı fizikçiler Erwin Hahn‘ın spin ekoları ve serbest indüksiyon azalmasını tespit etmesinin ardından Herman Carr tek boyutlu bir NMR spektrumu üretmiştir. Sovyetler Birliği’nden Vladislav Ivanov; spektradan görüntüleme ile bir Manyetik Rezonans Görüntüleme Cihazı için 1960 yılında bir patent başvurusunda bulunmuş olmasına rağmen, başvurusu 1984 yılına kadar kabul görmemiştir.
NMR Ölçümü ile Kan Akış Hızları
11 Aralık 1959 tarihinde Amerikalı elektrik mühendisi Prof. Jerome R. Singer; “NMR Ölçümü ile Kan Akış Hızları” adlı araştırma raporu ile insan vücudundaki kan akışını ölçmek için tüm vücut NMR makinesinin patenti 1967 yılında Alexander Ganssen tarafından verilmiş olmasına rağmen, 1980’li yıllara kadar tıbbi uygulamaya sokulmamıştır. 1960’lı yıllarda hücre ve dokularda; gevşeme, difüzyon ve suyun kimyasal değişimi üzerine yapılan çalışmalar bilimsel sonuçlarla ortaya çıkmıştır. 1967 yılında ABD’li T.R. Ligon, yaşayan insan deneklerin kollarındaki suyun NMR gevşemesinin ölçümünü bildirmesinin ardından 1968 yılında ABD’li Wright Haskell Langham ve Jasper A. Jackson anestezi uygulanmış canlı bir fareden alınan ilk NMR sinyallerini yayınlamıştır.
1970 yılında ABD’li araştırma mühendisi ve fizikçi Lawrence H. Bennett ile patoloji ve gelişimsel biyoloji profesörü Irwin Weisman; neoplazmalara karşılık gelen normal dokulardan farklı gevşeme sürelerini gösterdiğini bulmuştur. Manyetik Rezonans Görüntüleme Cihazları; 1970’li yılların başlarından itibaren birçok araştırmacının çalışmaları ile MRG‘de kontrastın temel belirleyicileri olduğu ve patoloji ile birlikte erken kanser hücrelerinin tespit edilerek, ayırt edilebilmesi için kullanılabileceği anlaşılmıştır.
İlk olarak 1971 yılının Mart ayında Türk Ermenisi – Amerikalı profesör Raymond Vahan Damadian ve bir grup araştırmacı; tümör ve normal dokuların ayırt edilebileceğini göstermesinin ardından 1972 yılında Profesör Damadian, manyetik rezonans kanser tespit makinesi icat etmiştir. Prof. Damadian, yüksek lisans öğrencisi olan Larry Minkoff ve Michael Goldsmith ile birlikte; 1970’li yılların sonuna kadar bir farenin göğsünde bir tümör görüntüsü elde etmesinin yanı sıra bir insanın ilk MRI vücut taramasını yaparak çalışmalarını yayınlamasına rağmen; rutin klinik kullanımı çok yavaş olduğu için görüntüleme tekniği pratik olarak kullanılabilir bir yöntem haline getirilmedi ve MR görüntülemede hiçbir zaman kullanılmamıştır.
MRG Cihazlarının Keşfi
1973 yılında ABD’li Paul Christian Lauterbur; Herman Carr‘ın tekniğini genişleterek, gradyanları kullanarak MR görüntülerini 2D ve 3D olarak geliştirmiştir. Profesör Lauterbur; 1974 yılının Ocak ayında canlı bir farenin nükleer manyetik rezonans ile ilk kesitsel görüntüyü yayınlamıştır. 1970’li yılların sonları ile 1980’li yılların sonunu kadar İngiliz fizikçi profesör Sir Peter Mansfield; taramalarının saatler yerine saniyeler sürmesine ve Prof. Lauterbur‘dan daha net görüntüler üretmesine neden olacak Eko-düzlemsel Görüntüleme –EPI tekniğini geliştirmiştir. Dr. Lauterbur, Nükleer Manyetik Rezonans cihazına kimyasal ve uzaysal verileri birleştirdiği kastedilerek; Latince kesişme noktası anlamına gelen Zeugma kelimesinden “zeugmatography” adını vermesine rağmen, pratikte Nükleer Manyetik Rezonans Görüntüsü ifadesi kullanılmaya başlanmıştır. Tıp camiası, Nükleer Manyetik Rezonans Görüntüleme Cihazı adının içinde nükleer kelimesi geçtiği için hastaların korkup, ürkebileceği ve radyoaktif kullanılabileceğini düşünerek, Manyetik Rezonans Görüntüleme – MRI olarak değiştirilmiştir.
Manyetik Rezonans Görüntüleme – MRI cihazının keşfinde ve geliştirilmesinde önemli rol oynayan ve günümüzde dünya genelinde 22.000’den fazla MRI ünitesi ile yılda 60 milyon üzerinde muayene gerçekleştirilerek, milyonlarca hastanın MR görüntüleme sayesinde erken teşhis ve tanı ile sağlığına kavuşmasını sağlayan; Paul Lauterbur ile birlikte Peter Mansfield‘a 2003 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü verilmiştir.