Manyetik Rezonans Görüntüleme
Beyin insanın en kompleks organıdır. Beynimiz tüm vücudumuzun kontrol merkezidir; bilginin alınmasını, saklanmasını, aktarılmasını sağlar, duyguları kontrol eder. Beyin sağlığı tüm varlığımızı etkiler fakat çoğu zaman beynimizin içinde nelerin gerçekleştiğinin farkında bile olamayız. Teknolojinin gelişiminde çok büyük bir rol alan fiziğin de bu konuda bir çözümü vardır: Manyetik rezonans görüntüleme. Manyetik rezonans görüntüleme beyinlerin ve neredeyse tüm vücudun detayları ile incelenmesini sağlar.
Manyetik rezonans görüntülemesi ilk olarak New York’ta Raymond Damadian adında bir doktor ve bilim adamı tarafından bulunmuştur. Araştırmalarında Damadian farklı hayvan dokularının farklı uzunluklarda sinyaller ilettiğini fark etmiştir. Kanserli dokuların da kansersiz dokulardan daha uzun süreli sinyaller ilettiğini öğrenmiştir. Bu bilgi ile Damadian manyetik rezonans görüntüleme ile hastalık teşhisi yapılabileceğine dair bir fikir sunmuştur.
Manyetik rezonans görüntülemesi “nükleer manyetik rezonans” fizik fenomenine dayanır. Bu fenomene göre radyo dalgaları ve manyetik alanlar atomların da küçük bir miktarda radyo sinyalleri salmasını sağlar. Manyetik Rezonans (MR) makinaları manyetik alan ve radyo dalgaları sayesinde vücut dokuları içindeki su oranlarını ölçer. Cihaz tarafından vücuttaki suyun bulunduğu bölgeler tespit edilir ve bu sayede de vücudun detayları görsellenir.
MR makinaları su oranını su molekülleri içinde bulunan hidrojen atomları sayesinde tespit edebilir. Hidrojen atomununun çekirdeğinin içerisinde tek pozitif yükü sağlayan proton bulunur; vücuttaki tüm bu hidrojen protonları rastgele yerleşimdedir ve kendi eksenleri etrafında süreklilikle döner. Fakat bu hidrojen protonlarının MR cihazında rastgele yerleşmesi MR makinesinin manyetik alanı (B0 manyetik alanı) nedeniyle değişiyor. Bu değişim hidrojen protonlarının kendi eksenlerini B0 manyetik alanı ile hizalandırmalarından oluşur (B0 manyetik alanı sadece hidrojen protonlarını etkiler). Bazı protonların eksenleri paralel hizalanırken bazıları anti paralel hizalanır. Fakat az bir fark ile paralel hizalanan protonlar anti paralel hizalanan protonlardan daha fazladır. Fazlalıkta olan paralel hizalanan protonlar hariç diğer protonlar birbirlerini dengelerler. Bu nedenle fazlalıkta olan paralel hizalanan protonlar küçük bir manyetik alan oluştururlar.
Bu oluşan manyetik alan radyo frekans atışı ile B0 manyetik alanından ayırt edilir. Radyo frekans atışı tüm hidrojen protonlarının yönünü çevirerek, eksenlerini B0 manyetik alanının hizasından çıkarır. Bunun gerçekleşebilmesi için radyo frekans atışı ve protonların birlikte rezonansta olmaları – aynı frekansa sahip olmaları – gerekir. Rezonans protonların eksenlerinin makinenin manyetik alanından çevrilmesi için gereken enerjiyi sağlar. Radyo frekans atışı söndürüldüğü zaman ise protonların eksenleri geri B0 manyetik alanı ile tekrar hizalanır, ve sonuç olarak protonlar bir miktar enerji yayarlar. Vücuttaki değişik dokuların farklı miktarda enerji salmaları nedeniyle vücudun detaylı bir görseli oluşturulabilir. Yayılan enerji elektrik akımı halinde özel bir cihazla tespit edilir, bu elektrik akımı bir bilgisayar ile matematiksel hesaplamalara dönüştürülür ve bu sayede vücut görsellenir.
