تصوير رنين مغناطيسي

[نوزاد فاضل]

تصوير رنين مغناطيسي( Magnetic resonance imaging MRI)
هي وسيلة تصوير طبي لتوضيح التغييرات الباثولوجية في الأنسجة الحية وللرنين المغناطيسي أستخدمات غير طبية ومن الناحية الفيزيائية فهي تعتمد على ما يسمى بالطنين المغناطيسي النووي RMN. يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي من الفحوص المكلفة وغير متوفرة بشكل دائم في كثير من المستشفيات, وهناك صعوبات عند عمل هذا النوع من الأشعة عند المرضى الذين يخافون من الأماكن المغلقة أو المرضى الذين يشتكون من سمنة مفرطة.
- تعتمد فكرة الرنين المغناطيسي على تحفيز البروتونات في ذرات العناصر الموجودة في الجسم على إطلاق إشارة، ومن ثم التقاطها وتحديد موقعها في الجسم وعرضها على تدرج من الألوان الرمادية يشير إلى قوة الأشارة، والتدرج يكون باختلاف الأنسجة الموجودة بالجسم.
- أكثر هذه العناصر تحفيزاً هو الهيدروجين وذلك لتواجده بكثرة في الأجسام الحية & ووجود بروتون واحد في النواة الذرية ، مما يعطية قوة أكثر من بقية العناصر على إصدار الإشارات المستخدمة في الرنين المغناطيسي.
https://fbstatic-a.akamaihd.net/rsrc.php/v2/yb/r/GsNJNwuI-UM.gif

[صادق السعداوي]

شكرا اخي العزيز على المشاركة وبارك الله فيك

[حامد العكيلي]

شكرا على المشاركة ونحن بحاجة الى معلومات أخرى واكثر عن هذا الموضوع خاصة وان هذا النوع من التصوير ينتشر استعماله يوما بعد يوم في مؤسساتنا الصحية ونكون محل استفسار وسؤال عنه من الأخرين ،

[حيدر فاهم]

شكرا استاذ نوزاد على المعلومات المفيدة

[علاء البصري]

السلام عليكم شكرا لك اخي الكريم واحب ان اضيف لو تسمح لي هذا البحث

فكرة عمل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي MRI

http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-13-19-376.png
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/MRI1.jpg
التصوير بالرنين المغناطيسي هي تكنولوجيا معقدة وتعرف باسم MRI وهي اختصار للجملة Magnetic Resonance Imaging والتي في الحقيقة تعتمد على الظاهرة الفيزيائية المعروفة بالرنين المغناطيسي النووي والتي من الأجدر ان يكون اسم الجهاز الرنين المغناطيسي النووي ويختصر NMRI ولكن نظراً للواقع الكلمة النووي على المريض او المستمع فإن العلماء فضلوا الاكتفاء بالاسم MRI، وفي هذه المقالة سوف نتعرف على فكرة عمل هذا الجهاز المتطور وماذا يحدث لجسم الانسان عندما يوجد في داخل هذا الجهاز؟ وماذا نرى بواسطته؟ ولماذا يجب على الشخص ان يبقى ساكنا طوال وقت مكوثه داخل الجهاز اثناء الفحص؟ هذه الاسئلة وغيرها الكثير سنحاول الاجابة عنها في هذه المقالة.

الفكرة والاساس
يبلغ طول جهاز التصوير بالزنين المغناطيسي (MRI) 3 أمتار وطوله 2 متر وارتفاعه 2 متر كما يحتوي على انبوبة افقية تمتد خلال مغناطيس، يستلقي المريض على ظهره على سرير خاص يمر ببطء من خلال الأنبوبة داخل المغناطيس. وليس بالضروري ان يتم ادخال جسم المريض بالكامل داخل التجويف المغناطيسي وانما يعتمد ذلك على نوع الفحص المطلوب، وتختلف أجهزة MRIبالحجم والشكل حسب الجزء من الجسم المراد فحصه وتصويره حيث يتطلب وجود ذلك الجزء من الجسم في مركز التجويف المغناطيسي.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-14-06-704.png
المجال المغناطيسي
لمعرفة كيف يعمل جهاز MRI يجب ان نركز اولاً على المجال المغناطيسي المستخدم في الجهاز والذي يحتوي اسمه على كلمة مغناطيسي، فمصدر المجال المغناطيسي والذي سنتحدث عنه بعد قليل هو العنصر الرئيسي للجهاز ويشكل اكبر جزء فيه تركيبه. وتصل شدة المجال المغناصيسي المستخدم في الجهاز ما يزيد عن 2 تسلا، والتسلا هي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي والتي تساوي 10000 جاوس وللمعرفة تبلغ شدة المجال المغناطيسي للأرض 0.5 جاوس وهذا دلالة على ضخامة المجال المغناطيسي المستخدم في جهاز NMR.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-14-51-107.png ولذلك قبل ادخال المريض والمختصين الى غرفة الجهاز فإنه يتم اجراء فحص دقيق للتخلص من الأشياء المعدنية التي قد يحملها المريض اما الاشخاص الذين زرعت في اجسامهم قطع معدنية لتثبيت العظام فإنه يسمح لهم استخدام الجهاز لان تلك القطع اصبحت ثابتة ولا يمكن ان تتحرك تحت تأثير المجال المغناطيسي وخاصة اذا مر عليها مدة تزيد عن 6 اسابيع واذا وجد نتيجة الفحص احتواء الجسم على اية معادن قابلة للحركة لايسمح للمريض بالتصوير بجهاز MRI ويتم تحويله الى وسيلة تصوير اخرى مثل CAT.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/mri-4.jpg
صور للدماغ باستخدام جهاز MRI لاعمار مختلفة حيث على اليسار لعمر 25 عام والوسط 86 عام واليمين 78 عام لدماغ شخص مصاب بمرض Alzheimer.

كذلك لا يسمح للمرأة الحامل باستخدام الجهاز لأنه لحتى الأن لم تجري بحوث على تأثير المجال المغناطيسي على الجنين ويخشى من تأثر خلايا الجنين بالمجال المغناطيسي وخصوصا وانها تكون في طور الانقسام والنمو.

أجزاء جهاز MRI
ذكرنا في المقدمة أن المغناطيس يعد الجزء الرئيسي للجهاز وبه تجويف لادخال المريض داخله كما يتضح في الصورة وهناك ثلاث انواع من المغناطيسات التي يمكن استخدامها في اجهزة MRI.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/MRI2.jpg

http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/mri-5.jpg
صورة MRI لدماغ شخص مصاب بالسرطان في الدماغ
أنواع المغناطيس المستخدم
(1) المغناطيس الكهربي: ويحتوي على العديد من لفات من سلك حول اسطوانة فارغة ويمرر بالسلك تيار كهربي مما يعمل على توليد مجال مغناطيسي طالما استمر مرور التيار الكهربي في السلك. يتميز هذا النوع من المغاطيس بقلة تكلفته بالمقارنة بالمغناطيس المصنع من المواد فائقة التوصيل المستخدم في النوع الثالث ولكن يحتاج هذا المغناطيس إلى تيار كهربي كبير تصل قدرته إلى 50,000 وات نظراً لمقاومته المرتفعة نسبياً وهذا يجعل تكاليف التشغيل باهظة جدا وخصوصا أذا تطلب الامر الوصول إلى مجال مغناطيسي شدته 0.3 تسلا.

(2) المغناطيس الدائم: وهو ينتج مجال مغناطيسي طوال الوقت مما يعنى تكلفة تشغيل قليلة ولكن المشكلة تكمن في حجم المغناطيس ووزنه والذي يصل إلى اكثر من 7 طن لتوليد مجال مغناطيسي شدته 0.4 تسلا وهذا سبب في صعوبة تصنيعه واستخدامه.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-15-49-972.png
ولكن بالرغم من التكليف الباهظة يعتبر هذا النوع من المغناطسات الانسب والافضل للوصول الى 2 تسلا والذي يعني صور في غاية الوضوح والدقة. قد تتسائل الان ما علاقة المجال المغناطيسي بالتصوير ووضوحه؟ وهذا ما سنجيب عنه ولكن بعد ان نكمل الشرح عن باقي اجزاء الجهاز.
المغناطيس يجعل الجهاز ثقيل جداً فانماذج القديمة منه كان وزنها يصل إلى 8000 كيلو جرام في حين ان الاجهزة الحديثة والمطورة وصل وزنها إلى 4500 كيلو جرام والجدير بالذكر ان ثمن الجهاز يزيد عن المليون دولار.
اذا الجزء الرئيسي من تركيب الجهاز هو المغناطيس الضخم الذي يولد مجالاً مغناطيسياً منتظماً. ولكن هناك نوع اخر من المغناطيس ويعتبر الجزء الثاني من تركيب الجهاز وهو مغناطيس يولد مجالاً مغناطيسيا متزايد بحيث شدته تتغير من 180 جاوس إلى 270 جاوس وهذا لا شك مجال مغناطسي صغير جداً بالمقارنة بما تحدثنا عنه في السابق ولاحقا سيتم شرح وظيفة ودور المجال المغناطيسي المنتظم والمتزايد.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/mri-7.jpg
صور MRI للاعضاء الداخلية لجسم الانسان
بينما يقوم المجال المغناطيسي المنتظم بغمر كامل جسم المريض فإن المغناطيس الثاني يعمل على توليد مجال مغناطيسي متغير.
اما الجزء الثالث من تركيب الجهاز هو مولد امواج الراديو التي تخترق جسم المريض عند اجراء التصوير. والشكل التالي يوضح الاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/MRI3.jpg
مخطط للاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله

http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-10_15-26-21-665.png

كيف نحصل على الصور باستخدام MRI

نعلم ان أية مادة ومنها جسم الانسان يتكون من بلايين الذرات المختلفة، ونواة هذه الذرات تتحرك حركة دورانية حول محور كما في الشكل الموضح ادناه حيث تشكل هذه الحركة شكل مخروط حول محور الدوران.

http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/mri-nucleus.jpg
شكل يوضح ذرة الهيدروجين في حركة دورانية حول المجال المغناطيسي
ولنتخيل ان هذه البلايين من الانوية عشوائية في حركتها حيث ان كل نواة تتحرك حول محورها بصورة متسقلة عن النواة الأخرى، وكما نعلم ان الجسم مكون من مواد مختلفة وبالتالي من ذرات مختلفة ولكن جهاز MRI سيركز فقط علي ذرة الهيدروجين حيث انها الذرة المثالية لان النواة تحتوي على بروتون واحد وله عزم مغناطيسي كبير نسبياً وهذا يعني انه عندما تتعرض ذرة الهيدروجين إلى مجال مغناطيسي خارجي فإنها سوف تتأثر به بحيث يصبح اتجاه العزم المغناطيسي في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي او في عكسه. كما يحدث للابرة المغناطيسية في مجال مغناطيسي حيث تدور حول محورها وتستقر في النهاية في اتجاه المجال المغناطيسي كما يمكن اجبارها على ان تستقر في عكس اتجاه المجال المغناطيسي.
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-10_15-27-10-315.png
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/MRI4.jpg
كل بروتونات ذرة الهيدروجين تترتب في اتجاه المجال أو في عكس اتجاه المجال ولا يمكن ان يكون هناك ترتيب اخر. العدد الأعظم من تلك البوترونات عزومها المغناطيسية تلغي بعضها البعض ولا يبقى إلا القليل كما في الشكل البروتون المميز باللون الأحمر فلا يوجد بروتون اخر بعكس اتجاهه ليلاشي عزمه المغناطيسي.
وظيفة امواج الراديو
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-16-57-439.png http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/mri-3.jpg
صورة لدماغ انسان باستخدام MRI وتوضح التباين العالي والوضوح مقارنة بصورة جهاز CT

http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-10_15-27-58-204.png
إذا نستنتج من ذلك ما يلي
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-11_04-17-44-517.png http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/MRI6.jpg
مخطط توضيحي لمكونات جهاز التصوير باستخدام الرنين المغناطيسي MRI

الحصول على الصور
كما في التصوير باشعة اكس او التصوير بالاشع المقطعية فإنه يتم حقن المريض بمادة لزيادة التباين الذي تعمل على توضيح الجزء المراد تصويره في الجسم وتميزه عن الأعضاء المجاورة كذلك هو نفس الحال في حالة التصوير بجهاز الرنين المغناطيسي ولكن المادة المستخدمة في هذه الحالة تختلف، حيث ان المادة المستخدمة في حالة التصوير باشعة اكس او الاشعة المقطعية التي تستخدم اشعة اكس ايضا فإن المادة المستخدمة تتأين اذا تعرضت لاشعة اكس مما يعني انها سوف توقف اشعة اكس من النفاذ من ذلك العضو الذي يحتوي على مادة التباين. وبهذا نحصل على صورة لذلك العضو عن طريق الظل الذي تم تصويره. ولكن مادة التباين المستخدمة في الرنين المغناطيسي لها وظيفة مختلفة تماماً، فهي تعمل على تغير المجال المغناطيسي الموضعي للانسجة التي تفحص، وتصبح استجابة الانسجة الطبيعية مختلف عن الانسجة المصابة بمرض مما تعطي نتائج مختلفة.

مزايا جهاز MRI
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-10_15-29-02-957.png
عيوب جهاز MRI
http://www.hazemsakeek.com/QandA/MRI/2006-08-10_15-29-29-045.png

تطورات مستقبلية متوقع لجهاز MRI
تعد اجهزة MRI في اوجها فهي عمرها لا يتعد 20 عاما مقارنة باجهزة اشعة اكس التي مر عليها اكثر من 100 عام ولذلك التطوير على اجهزة MRI يعد محدودا لانها في افضل صورة ممكنة وتعطى نتائج ممتازة وصور دقيقة وواضحة. ولكن من الممكن ان يتم تطوير أجزة MRI اصغر حجماً ومخصصة لوظيفة مخددة مثل ان نجد اجهزة رنين مغناطيسي مخصصة لتصوير بعض اعضاء الجسم مثل تصوير الذراع أو العمود الفقري او الركبة أو الرقبة أو التجويف البطني أو القفص الصدري او الدماغ. كذلك يعمل العلماء على استخدام اجهزة الرنين المغناطيسي على تصوير ذماغ الانسان اثناء قيامه باداء بعض المهام مثل الضغط على كرة او النظر إلى صورة لمعرفة كيف يعمل الدماغ. وبالتالي فإن مستقبل اجهزة الرنين المغناطيسي موجهة إلى الابحاث العلمية التي يمكن ان تتم باستخدامه لفهم العديد من اسرار جسم الانسان.

وفي النهاية ارجو ان يكون الشرح وافي وخصوصا لغير المتخصصي في الفيزياء زأن تكون فكرة فكرة عمل جهاز الرنين المغناطيسي قد اتضحت، ولمن يرغب في الاطلاع على المزيد من المعلومات لإهذه المواقع المنتقاه تساعده باذن الله

مراجع مفيدة
http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/index.html
http://www.netdoctor.co.uk/health_advice/examinations/mriscan.htm
http://www.strokecenter.org/pat/diagnosis/mri.htm
http://www.nlm.nih.gov/research/visible/mri.html
http://www.mritutor.org/mritutor/index.html

[حامد العكيلي]

جزاك الله خيرا استاذ علاء وكل الشكر لك فعلا معلومات نافعة وغنية ومبهرة في الوقت نفسه في تفاصليها وحقائقها ، دمت بصحة وعافية استاذنا الكريم

[علاء البصري]

السلام عليكم ........ سرني كثيرا مرورك الكريم داعيا لكم بالصحة والعافية.
.........تقبل خالص تحياتي

[ياس الفيزيائي]

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم
بارك الله في جهودكم