Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. Η ασφάλεια και οι επιδράσεις της στον άνθρωπο

Γιουρκιέβιτς, Νικόλαος

Magnetic resonance imaging. Safety and its effects in humans

Διπλωματική εργασία

Author

Γιουρκιέβιτς, Νικόλαος

Date

2021-10-05

Advisor

Kalyvas, Nektarios

Διπλωματική εργασία (2.581Mb)

Keywords

MRI ; Ασφάλεια MRI ; MRI συμβατότητα ; Magnetic Resonance Imaging ; MRI compatible ; MRI safety ; Απεικόνιση μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού

Abstract

Η απεικόνιση μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού, είναι μια τεχνική που απεικονίζει τις εσωτερικές δομές ενός οργανισμού. Η ανακάλυψή του φαινομένου πραγματοποιήθηκε από τους Φέλιξ Μπλοχ και Έντουαρντ Πάρσελ το 1946, ενώ το 1952 βραβεύτηκαν με το βραβείο Νόμπελ φυσικής για την ανακάλυψή τους. Λίγα χρόνια αργότερα, έγινε διαθέσιμη η φασματοσκοπία NMR (Nuclear Magnetic Resonance) για in vitro μελέτες σε εργαστήρια χημείας. Οι καθηγητές Damadian, Minkoff και Goldsmith το 1977 κατασκεύασαν τον πρώτο κλινικό μαγνητικό τομογράφο και κατάφεραν να απεικονίσουν με επιτυχία την πρώτη εικόνα μαγνητικής απεικόνισης σε άνθρωπο. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στην ασφάλεια MRI (Magnetic Resonance Imaging) και στην επίδραση της συχνότητας του, σε βιολογικούς ιστούς. Στην συγκεκριμένη εργασία αναφέρεται: α) υπό ποιες συνθήκες ένας εξεταζόμενος μπορεί να υποβληθεί σε μαγνητική τομογραφία και β κατά πόσο η ένταση των μαγνητικών πεδίων, είναι ικανή να επιδράσει αρνητικά ή θετικά τους ιστούς και στα κύτταρα του ανθρωπίνου σώματος. Πιο συγκεκριμένα θα γίνει αναφορά στη φυσική αρχή και στον τρόπο λειτουργίας του μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού, καθώς και σε κάποια τμήματα της οργανολογίας που διαθέτει. Λόγω της σύγχρονης τεχνολογίας και της ανάγκης της σημερινής ζωής, είναι δυνατόν ένας άνθρωπος να διαθέτει προσθετικά, λειτουργικά ή και απλώς βοηθητικά μέλη ή ακόμα ‘διακοσμητικά’ στοιχεία στο σώμα του. Όπως για παράδειγμα κάποιον βηματοδότη, κάποιο εμφυτεύσιμο μεταλλικό τμήμα για διόρθωση προβλημάτων υγείας (σκολίωση), κάποιο τατουάζ ή σκουλαρίκια, τα οποία είτε δεν θα πρέπει να επηρεαστούν από τα μαγνητικά πεδία ή δυσχεραίνουν πολύ την κατάσταση του εξεταζόμενου. Επίσης έχει παρατηρηθεί πως ο χρόνος εξέτασης και η ενέργεια είναι αρκετά για να διεγερθούν κάποιοι νευρώνες ή μύες, να διαφοροποιηθεί η διαμόρφωση κάποιων μορίων, όπως πρωτεΐνες, ο τρόπος πήξης του αίματος και των λιπιδίων, προσωρινά.

Abstract

Magnetic resonance imaging is a technique for imaging the internal structures of an organism. The phenomenon was discovered by Felix Bloch and Edward Parcel in 1946 and in 1952 they were awarded with the Nobel Prize in Physics for their discovery. Some years later NMR (Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy) was released and used in in vitro studies in chemistry laboratories. The Professors Damadian, Minkoff and Goldsmith in 1977 built the first clinical MRI (Magnetic Resonance Imaging) scanner and were able to take successfully the first image of a human body. This final project deals with the safety of MRI and the effect of its frequency on biological tissues. In the presented thesis the following issues are considered: a) under what conditions a patient can do an MRI scan and b) if the amount of intensity of the magnetic fields produced by the MRI, is capable of negative or positive affecting the tissues and cells of the human body. More specifically, reference will be made to the physical principles and the mode of the operation of magnetic nuclear resonance, as well as some parts of its instrumentation. Due to modern technology and current needs, it is possible for a person to have prosthetic functional or just auxiliary limbs or even 'decorative' elements in his body, such as a pacemaker, implantation of metal parts to correct health problems (scoliosis), tattoos and earrings, which either must not be affected by the magnetic fields of such intensity or make the condition of the examinee very difficult. It has also been observed that the test time and energy are sufficient to stimulate some neurons or to differentiate the formation of molecules, such as proteins, the way blood and the lipids coagulate temporarily.