V tomto blogovom príspevku sa bližšie pozrieme na príčiny bolesti kolena počas cvičenia, ako ju možno diagnostikovať pomocou MRI a na princípy a výhody technológie MRI.

Signály bolesti z kolena, odhalené pomocou MRI

Cvičil som, keď sa mi podrážka topánky zachytila ​​v tráve a koleno prestalo nasledovať moje telo. Nastala chvíľková bolesť, ale nemyslel som na to veľmi. Na druhý deň mi opuchlo koleno a nemohol som ohnúť nohu, ale lekár mi povedal, že je to podvrtnutie a pár dní si oddýchnuť. Po dvoch dňoch obkladov som bol schopný bežať, zastaviť sa, sedieť a znova stáť bez väčších ťažkostí. Počas intenzívnych tréningov som však niekedy mal koleno pocit, že sa vydáva a v tie dni mi opuchlo. Dával som si pauzu a čakal som, kým sa to zlepší, no čoraz viac som si uvedomoval, že to nefunguje. Nakoniec som po roku otáľania navštívil lekára, ktorý mi odporučil vyšetrenie magnetickou rezonanciou (MRI).
Keď som čakal v čakárni, kým na mňa príde rad, naplnila ma úzkosť a premýšľal som, či nie je niečo vážne s mojím kolenom. Už keď mi lekár vysvetľoval postup, nemohol som sa ubrániť myšlienke, že to môže byť niečo vážne. Vošiel som do vyšetrovacej miestnosti, zložil som si opasok, hodinky a iné kovové predmety a ľahol si na vyšetrovací stôl so štupľami do uší. Po 30 minútach ležania na dopravnom páse v klaustrofobicky úzkej kruhovej chodbe, počúvajúc hlasné búchanie prístroja, bola streľba dokončená. Séria fotografií, ktoré mi potom doktor ukázal, boli ako plátky tlačenky z mojej nohy. Keď som sa uškrnul pri myšlienke, že som taký z kostí a mäsa, že ma ten stroj pozná lepšie, ako som sa poznal ja, doktor ukázal na rozmazané miesto na obrázku a povedal mi.

"Váš predný krížny väz je takmer roztrhnutý."

Keď som počul tieto slová, hlava mi zbelela. Ako atletického človeka táto správa šokovala. Vysvetlil možnosti liečby, no ja som si už v hlave myslel, že šport, ktorý ma bežne baví, už možno nebudem môcť robiť.

Fenomén nukleárnej magnetickej rezonancie

Zariadenia na zobrazovanie magnetickou rezonanciou, ako je tento, nám umožňujú vidieť do vnútra tela a zohrávajú dôležitú úlohu pri odhaľovaní nielen vnútorných zranení, ktoré nespôsobujú veľa symptómov, ale aj pri lokalizácii a malignancii rôznych nádorov. Ako je to možné? Odpoveď spočíva vo fenoméne nukleárnej magnetickej rezonancie.
Hmota sa skladá z atómov, ktoré možno rozdeliť na jadrá a elektróny. Jadro a elektróny sa otáčajú a majú moment hybnosti, ktorý nazývame spin. Tak ako sú na rotujúcej Zemi severné a južné póly, aj jadrá a elektróny so spinom majú póly N a S, tak s trochou zveličenia by sme mohli povedať, že naše telá sa v skutočnosti skladajú z nespočetných magnetov. Ale naše telá nefungujú ako magnety. Osi rotácie nespočetných atómových jadier a elektrónových „magnetov“ sú zarovnané v rôznych smeroch, takže súčet ich magnetických vlastností je nulový. Iba vtedy, keď je zvonka aplikované silné magnetické pole v určitom smere, sa osi otáčania jadier a elektrónov otáčajú rovnakým smerom ako kompas. Ale aj po zarovnaní sa os otáčania kolíše s určitou periodicitou, ako os rotujúceho rotujúceho okolo kužeľa, keď sa jeho rýchlosť znižuje. Tento kolísavý pohyb rotujúceho objektu, keď sa otáča okolo svojej osi, sa nazýva precesia a možno ho pozorovať nielen pri rotácii atómových jadier alebo elektrónov, ale aj pri fyzikálnych javoch siahajúcich od rotujúcich vrcholov až po planéty.
Je pozoruhodné, že frekvencia rotácie (rýchlosť rotácie) atómového jadra v magnetickom poli je jednoznačne určená silou magnetického poľa a typom atómu a že keď sú emitované elektromagnetické vlny rovnakej frekvencie ako frekvencia rotácie zvonku sú elektromagnetické vlny absorbované materiálom, čo spôsobuje jav nazývaný rezonancia.
V roku 1945 Američan Edward Purcell, ktorý objavil tento jav, položil základy nukleárnej magnetickej rezonančnej analýzy, experimentu, pri ktorom elektromagnetické vlny rôznych frekvencií bombardujú vzorkou umiestnenou v magnetickom poli, aby sa určila frekvencia rotácie vzorky a tým aj atómov, z ktorých sa vzorka skladá, a za svoju prácu mu bola v roku 1953 udelená Nobelova cena. Avšak skoré metódy nukleárnej magnetickej rezonancie boli príliš necitlivé na to, aby určili, ktoré atómy sú v ktorých pozíciách, čo obmedzovalo ich všestrannosť. Švajčiarsky chemik Richard Ernst vyvinul analýzu nukleárnej magnetickej rezonancie s vysokým rozlíšením v dvoch a troch rozmeroch, čím pripravil pôdu pre vývoj zariadení na zobrazovanie magnetickou rezonanciou (MRI). Ernst za svoju prácu získal v roku 1991 Nobelovu cenu za chémiu.

Atómy vodíka a magnetická rezonancia

Vodík je skvelý atóm pre analýzu nukleárnej magnetickej rezonancie. Pri atómovom čísle 1 má vodík iba jeden elektrón, ktorý často nie je úplne jeho kvôli kovalentnej väzbe alebo ionizácii. To uľahčuje aplikáciu analýzy nukleárnej magnetickej rezonancie na jadro atómu, čo má výhodu nízkej chyby a vysokej citlivosti. Okrem toho, ako člen vody (H20), čo je 70% nášho tela, má široký rozsah distribúcie a veľké množstvo.
Ako teda prístroj na zobrazovanie magnetickou rezonanciou (MRI) získava informácie o vnútri ľudského tela z vodíka? V kruhovom priechode zariadenia magnetickej rezonancie je ľudské telo vystavené rovnomerne veľkému magnetickému poľu, ktoré spôsobí, že sa atómy vodíka v tele zoradia v smere magnetického poľa a podstúpia umývací pohyb. Nie všetky časti tela však zažívajú rovnakú úroveň vyrovnania a čistenia.
V orgánoch s vysokou koncentráciou vody, ako je mozog, je viac zoradených jadier vodíka. Naproti tomu vzdušné orgány, ako sú pľúca, majú relatívne menej zoradených vodíkových jadier. Distribúcia jadier vodíka v orgánoch, ako aj v kostiach a väzivách môže byť zmenená fyzickou traumou. Musia sa zvážiť aj špecifické vlastnosti bunky. Normálna bunka a nádorová bunka majú pravdepodobne odlišnú distribúciu vodíkových jadier.
Preto, keď elektromagnetické vlny bombardujú ľudské telo v rovnomernom magnetickom poli, množstvo elektromagnetických vĺn absorbovaných vo forme energie sa bude líšiť v závislosti od toho, či je orgán, kostra, väzivo/šľacha alebo bunka chorá alebo nie. Zariadenia na zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie používajú senzory na meranie množstva energie absorbovanej a uvoľnenej rôznymi časťami tela. Na základe toho vytvára obraz vnútra tela.

Výhody a nevýhody magnetickej rezonancie

Každý, kto niekedy absolvoval röntgenové vyšetrenie alebo počítačovú tomografiu (CT) v nemocnici, videl pred miestnosťou namaľované varovania pred nebezpečnými zónami žiarenia. Ale pri magnetickej rezonancii, ktorá využíva magnetické polia a elektromagnetické vlny, sa žiarenia vôbec báť nemusíte. Najmä elektromagnetické vlny používané pri nukleárnej magnetickej rezonančnej analýze jadier vodíka sú vo frekvenčnom rozsahu rádiových vĺn (RF), ktoré používame pre rádio, televíziu a mobilné telefóny.
Výsledky sú tiež vynikajúce. Röntgenové lúče poskytujú iba rozmazané informácie o jedinom priereze a počítačová tomografia (CT) dokáže zhotoviť iba prierezové snímky, ale MRI poskytuje informácie v troch rozmeroch, takže výsledky s vysokým rozlíšením môžete rezať v ľubovoľnom smere. Nevýhodou je, že zariadenie je drahé, hlučné a vyžaduje, aby bol pacient dlhší čas v obmedzenom priestore. Pacienti s kovovými materiálmi vo vnútri tela, ako sú umelé srdce, by sa nemali zobrazovať kvôli možnosti skreslenia magnetického poľa alebo elektromagnetickej indukcie.
Magnetická rezonancia nám od svojho vzniku umožnila nahliadnuť do vnútra tela a prispela k včasnej diagnostike mnohých chorôb. Ako sa hovorí, cez vodu môžete vidieť na desať spôsobov, ale nemôžete vidieť cez ľudí a teraz sa zdá, že je ľahšie ako kedykoľvek predtým vidieť cez ľudí. Ale čo sakra, magnetická rezonancia je pravdepodobne jeden z mála ľudských vynálezov, kde vyniknú len tí dobrí.