Vladislav Stepanov/Getty Images

Kanker, hartziekten, hersenletsel, botinfecties... het zijn allemaal angstaanjagende gezondheidsproblemen die het lichaam op dramatisch verschillende manieren beïnvloeden, maar toch is er één medische technologie waar artsen voor al deze ziekten naar op zoek zijn:magnetische resonantie beeldvorming, beter bekend als MRI. Jaarlijks worden er over de hele wereld meer dan 100 miljoen MRI-scans uitgevoerd, waardoor het een van de meest gebruikte diagnostische praktijken in de moderne geneeskunde is. Toch werd de eerste MRI-scan van het hele lichaam pas minder dan 50 jaar geleden uitgevoerd.

De basis voor MRI's ontstond enkele decennia voordat de eerste machines werden geïntroduceerd. In 1952 wonnen natuurkundigen Felix Bloch en Edward Purcell de Nobelprijs voor de natuurkunde voor het ontdekken van nucleaire magnetische resonantie (NMR), de eigenschap van bepaalde atoomkernen om vormen van elektromagnetische straling vrij te geven bij blootstelling aan een magnetisch veld. Door deze straling vast te leggen kunnen wetenschappers de structuur en interactie van moleculen in een monstermateriaal identificeren. Bloch en Purcell dachten er echter niet aan hun ontdekking toe te passen op de beeldvorming van het menselijk lichaam. Dat idee kwam van Dr. Raymond Damadian, een professor aan het Health and Science Center van de State University of New York.

In 1971 publiceerde Damadian een artikel in het tijdschrift Science, waarin hij aantoonde dat NMR een verschil kon detecteren tussen gezonde menselijke cellen en kankercellen. Watermoleculen in kankerweefsel bewegen vrijer, waardoor er een discrepantie in de straling ontstaat. Het was een grote doorbraak, maar het zou tot het einde van het decennium duren voordat deze ontdekking werd omgezet in een functionele medische technologie voor dagelijks gebruik.

De vroege pioniers van MRI-technologie

Bettmann/Getty Images

Toen Damadian in 1971 zijn bevindingen over NMR publiceerde, had hij nog niet ontdekt hoe hij de elektromagnetische straling die deze produceerde in een daadwerkelijk beeld kon omzetten. Hij kon kankers detecteren in celmonsters, maar kon ze niet lokaliseren binnen de bredere reikwijdte van het menselijk lichaam. Het zou het grootste deel van de rest van het decennium duren om die kloof te overbruggen.

Op dat moment begonnen twee andere invloedrijke wetenschappers te werken met NMR-scanning. De eerste was de Amerikaan Paul Lauterbur, die als eerste tweedimensionale beelden maakte met behulp van NMR-straling. Hij creëerde een elektromagneet met twee spoelen en gebruikte deze om magnetismepulsen met verschillende sterktes te genereren. Door dit te doen kon hij magnetische veldgradiënten genereren die over de gescande ruimte varieerden, waardoor een reeks unieke datapunten ontstond waarmee individuele delen van het lichaam in het geheel konden worden geïdentificeerd.

De tweede wetenschapper die bij het proces betrokken raakte, was de Engelsman Peter Mansfield, die in 1974 een veel snellere beeldvormingsmethode uitvond door de frequentie van elektromagnetische pulsen aanzienlijk te verhogen ten opzichte van wat Lauterbur had gedaan. In 1977 kwam Damadian terug, die het eerste MRI-beeld van het hele lichaam maakte door zijn assistent te scannen. Decennia later zou er controverse ontstaan toen Lauterbur en Mansfield in 2004 een Nobelprijs voor de geneeskunde kregen voor hun werk, maar Damadian werd uitgesloten op grond van het uitgangspunt dat, hoewel zijn onderzoek de weg vrijmaakte voor MRI's, hij minder invloed had op de feitelijke technologie.

MRI-technologie vandaag

Gorodenkoff/Shutterstock

Na het baanbrekende werk van de jaren zeventig begonnen grote technologiebedrijven als Siemens en GE op commerciële wijze MRI-machines te produceren, en deze werden al snel een steunpilaar in ziekenhuizen. Tegenwoordig zijn MRI's een standaardmethode voor het diagnosticeren en monitoren van interne aandoeningen en verwondingen, en ze maken nog steeds gebruik van dezelfde fundamentele technologie die door de vroege pioniers is ontwikkeld. In feite zijn de door Lauterbur bedachte elektromagnetische spoelen en de snelpulserende technologie van Mansfield feitelijk in elke MRI-scan te horen. Iedereen die ooit in een MRI-machine heeft gelegen, kent het oorverdovende geluid dat ze maken, dat afkomstig is van de trillende spoelen die snel aan en uit gaan.

Je vraagt je misschien af waarom MRI-technologie zo noodzakelijk was, gezien het feit dat interne beeldvorming voorheen al mogelijk was via röntgenfoto's en CT-scans. Röntgenstraling is echter een van de meest doordringende soorten straling en herhaalde blootstelling eraan kan gevaarlijk zijn. Patiënten die regelmatig beeldvorming nodig hebben om de omstandigheden op de lange termijn te monitoren, kunnen het risico op blootstelling aan straling vermijden door in plaats daarvan MRI's te ondergaan. Het enige grote risico van de MRI is dat het magnetische veld aan metalen kan trekken, wat gevaarlijk is voor mensen met bepaalde medische implantaten of granaatscherven door verwondingen onder hun huid. Gelukkig zijn er enkele MRI-veilige metalen, en de meeste medische implantaten gebruiken deze, waardoor MRI's voor de meeste patiënten een zeer veilige procedure zijn.