|
|
| |
רקע היסטורי
פרופ' עופר קפלן*
 רקע היסטורי
מהי תהודה מגנטית
גרעינית?
מכשיר ה-NMR
תהודה מגנטית בחקר
הסרטן
"מהפכת" ה-MRI -
הדמיה בעזרת תהודה מגנטית
רקע היסטורי
תהודה מגנטית גרעינית (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) התפתחה בחצי יובל השנים
האחרונות מתאוריה מדעית בתחומי הכימיה הפיסיקלית למכשיר טכנולוגי המשמש אמצעי מחקר
ואבחון רפואי המתקדם ביותר. התופעה של תהודה מגנטית גרעינית נתגלתה לראשונה,
בו-זמנית, על ידי שתי קבוצות חוקרים במכון המחקר הטכנולוגי במסצ'וסטס (MIT)
ובאוניברסיטת סטנפורד שבקליפורניה בשנת 1945. בדומה לגילויים מדעיים אחרים זירזה
התחרות בין שני מוסדות אקדמיים יוקרתיים אלה את התפתחות הנושא ואת קידומו. המדענים
הראשיים בכל אחת מקבוצות המחקר, ד"ר פורסל אדוארד מילס (Edward Mills Purcell)
מ-MIT וד"ר פליקס בלוך (Felix Bloch) מסטנפורד, זכו במשותף בפרס נובל בפיסיקה בשנת
1952 לאות הכרה על הישגיהם ותרומתם החלוציים בתחום זה.
השימוש הראשון בתהודה מגנטית גרעינית היה בשטח הכימיה, לזיהוי מבנה של חומרים. גם
הפעם הגילוי ופרסום המידע נעשו על ידי שתי קבוצות חוקרים שונות באותה עת. כתוצאה
מכך הוחל בתחילת שנות ה-50 של המאה הקודמת בייצור מסחרי של מכשירי NMR, ושיטה זו
הפכה אמצעי ראשון במעלה לבדיקות ולאנליזות כימיות בתעשייה הכימית ובתעשיית
התרופות.
תופעת התהודה המגנטית התגלתה על ידי מדענים, אך נרתמה עד מהרה לפיתוח טכנולוגי
ששימש בתעשייה. מקורו של ה-NMR הוא, אם כן, בגילוי תופעה מדעית והמשכו בפיתוח
טכנולוגי.
לעתים, מקדים הפיתוח הטכנולוגי את פריצת הדרך המדעית. מדע האסטרונומיה עבר מהפכה
עם פיתוח הטלסקופ, שהביא אותות ונתונים מעולמות מרוחקים. בדומה לכך אפשר לטעון, כי
התהודה המגנטית הגרעינית חוללה מהפכה בביולוגיה וברפואה ואפשרה לראשונה לצפות
באותות מאטומים במולקולות המשתתפות בתהליכים ביולוגיים תוך כדי התרחשותם ברקמות
ובאיברי הגוף ולעקוב אחריהם.
ניסיונות לשימוש ב- NMRבביולוגיה וברפואה החלו כבר בשנות ה-50. הם התרכזו בבדיקות
של נוזלי הגוף ולא הניבו תוצאות מרשימות. שיפורים טכנולוגיים במכשור ובעיבוד
הנתונים הרחיבו את היכולת של האמצעי הטכנולוגי לזהות חומרים תוך- תאיים, ובתחילת
שנות ה-70 נעשו המחקרים הראשונים על תאי דם אדומים. בתוך שנים אחדות פורסמו תוצאות
ונתונים ביוכימיים מבדיקות של מגוון רחב מאוד של תאים מגוף האדם ומתאי צמחים
וחיידקים שנעשו בשיטת NMR. כיום משתמשים בטכניקה זו לבירור ולאבחון מחלות הקשורות
בפגיעות בחילוף החומרים כמו, למשל,
מחלות ניוון שרירים מולדות, אך רוב המחקר בעזרת התהודה המגנטית נעשה בהקשר למחלת
הסרטן.
האמצעי הטכנולוגי פתח צוהר למחקר הביולוגי ונתן לחוקר אפשרות להבין תהליכים
המתרחשים בתוך התאים. הטכנולוגיה היא הנותנת למדע דחיפה קדימה.
נוסף לשימוש בתהודה המגנטית הגרעינית במחקר הרפואי משמשת טכנולוגיה זו ברפואה
להדמיית הנעשה בתוך הגוף. ההדמיה מבוססת על תכונות מגנטיות של גרעיני אטומי המימן
שבמים הנמצאים בגוף האדם. שיטה זו מכונה(MRI) Magnetic Resonance Imaging (הדמיה
על ידי תהודה מגנטית), והיא תוארה לראשונה על ידי ד"ר פול כריסטיאן לאוטרבור (Paul
Christian Lauterbur) מניו יורק ב-1973. באמצעותה ניתן למפות ולקבל תמונות של
איברים ורקמות הגוף, ויש לה יתרונות על פני בדיקות ההדמיה המסורתיות הנעשות
באמצעות קרני רנטגן. מכשירי MRI מסחריים יוצרו לראשונה לפני כ-20 שנים, וכיום הם
נמצאים בכל מכון הדמיה ראוי לשמו ומהווים אמצעי חשוב וחיוני בתהליכי האבחון
והטיפול של מחלות רבות.
בהדמיה הרפואית משמשת התהודה המגנטית הגרעינית אמצעי טכנולוגי לשיפור הטיפול
הרפואי למען רווחתו הגופנית של המטופל ולשיפור בריאותו. זהו תפקידו ה"קלסי" של
אמצעי טכנולוגי - להביא רווחה לאדם בתחומים שונים.
*פרופ' עופר קפלן הוא חוקר סרטן באוניברסיטת תל אביב ורופא בכיר במחלקה
כירורגית בבית החולים איכילוב.
|
|
|
