המאמר מתוך MRI הפורטל הישראלי

לפני כשנה בערך, לאחר ארבע שנות ניסויים בבעלי חיים, נכנס אדם אלמרכז מחקר במיניאלפוליס, מינסוטה שבארצות הברית, אשר בראשותו של מנהל המרכז, קאמיל אוגרביל (Kamil Ugurbil), על מנת לבצע MRI לבדיקת סחוס פרק הירך בסורק ה-MRI החזק ביותר שקיים כיום בעולם- בעל עוצמה של 10.5 טסלה. סורק זה, אשר נבנה בעלות של כ-14 מיליון דולר, שוקל פי 3 ממטוס בואינג, המנהרה היא באורך 4 מטרים, מוקפת 110 טון של מגנט ו-600 טונות של ברזל הממגן על המגנט. זהו הנבדק הראשון בין עשרים הנבדקים שאושרו לבצע סריקת MRI במגנט זה.

הסורקים הנפוצים כיום בעולם הם סורקים בעוצמות של 1.5 או 3 סטלה. ישנם סורקי מחקר בעוצמות של 7 טסלה (הראשון נכנס לפעולה בשנת 1999) ובשנה האחרונה סורקי 7 טסלה אושרו לשימוש קליני בארצות הברית ובאירופה.

סורקי ה-MRIהחזקים בעולם

בעולם כיום ישנם שלושה סורקי MRI שעוברים את ה-10 טסלה. הראשון הוא, כפי שנכתב, הסורק של אוניברסיטת מינסוטה בעוצמה של 10.5 טסלה. שני הסורקים האחרים הם בעוצמה של 11.7 טסלה- הראשון הוא סורק ענקי לכל הגוף שנמצאבמרכז NeuroSpinב- CEA Saclay שנמצא מחוץ לפריז. הסורק השני הוא סורק קטן יותר עבור סריקות מוח בלבד שנמצא במכון הלאומי האמריקני לבריאות (NIH) ב- Bethesda, מרילנד. בימים אלו גרמניה, סין ודרום קוריאה, כל אחת בפני עצמה, שוקלות לבנות סורקים לבני אדם בעוצמות של 14 טסלה.

הסיבה לתחרות הרבה לבנות סורקים גדולים היא על מנת לקבל עוצמות שדה גדולות יותר. ככל שעוצמת השדה המגנטי גדולה יותר, כך גדול יחס סיגנל-רעש וכך ניתן לקבל תמונה איכותית יותר, ברזולוציה גבוהה יותר, או אותה תמונה כפי שמקבלים כיום רק הרבה יותר מהר. סורקי MRI בעוצמה של 3 טסלה יכולות לדגום את המוח ברמת מילימטר אחד. בסורק של 7 טסלה, אפשר כבר להגיע לחצי מילימטר- מה שמספיק כבר להדגמה של יחידה תפקודית בתוך הקורטקס ואולי לראות, בפעם הראשונה, איך מידע זורם בין צברי הנוירונים במוח.

המירוץ להשגת עוצמות שדה גבוהות יותר מציב מגוון רב של אתגרים- הסורקים גדולים יותר, יקרים יותר ותובעניים יותר מבחינה טכנית. הם גם דורשים יותר תשומת לב בטיחותית. למרות כל זאת הם מביאים להישגים משמעותיים, הן בתחום מחקר מדעי המוח והן ביישומים הקליניים. רופאים יכולים לראות בצורה הרבה יותר טובה היכן למקם אלקטרודות במוח, לזהות מחלות בשלב מוקדם יותר ולהדגים את המוח האנושי בצורה שלא נראתה עד היום.

חשוב לציין שהרעיון הבסיסי של ה-MRI לא השתנה מאז אמצע שנות השבעים. קיים מגנט מוליך דמוי צינור, המייצר שדה אלקטרומגנטי סטטי חזק. בעקבות כך, נוצר עודף יחסי של פרוטוני מימן בתוך מולקולות המים, אשר נמצאים במצב מקביל למגנט, ושלא מתבטלים על-ידי פרוטוני המימן הנמצאים במצב אנטי-מקביל למגנט. על העודף הזה פועלים פולסי רדיו הנשלחים בתדירות ספציפית (תדירות לרמור), על מנת להטות ולנדנד את אותם הפרוטונים. כאשר פולס הרדיו מסתיים, תנועת הפרוטונים הללו חזרה למצבם הרגיל משחררת אנרגיה, שחלקה חוזרת בצורת הד קלוש, סיגנל התהודה המגנטית, אשר נקלט על-ידי סלילים-קולטים וכך מוצגת תמונת האנטומיה של המוח ורקמות אחרות. ככל שהשדה המגנטי חזק יותר, כך עודף הפרוטונים המשמש בתהליך התהודה המגנטית גדל, וגודל האנרגיה בינם לבין הפרוטונים במצב האחר גדל- אלו מאפשרים אות חזק יותר של תהודה מגנטית ואז איכות תמונה טובה יותר.

יתרונות וחסרונות סורקיMRIבעלי עוצמות 7 טסלה ומעלה

היתרונות של סורקי ה-T7 רבים, כמו למשל היכולת לזהות באופן מחקרי איזורים במוח הקשורים לתפקודים מנטליים שונים, יכולת הטובה יותר למפות קישורים בין נוירונים במוח (brain connectivity), היכולת להחדיר באופן מדוייק יותר אלקטרודות לגירוי עמוק (פרוצדורה המשמשת לטיפול למשל אצל חולי פרקינסון) בלי לגרום לפגיעה בכלי דם, זיהוי טוב יותר של פתולוגיות במוח, כמו למשל אבחון של טרשת נפוצה בשלביה ההתחלתיים ועוד.

יתרון נוסף שחשוב לציין הוא שכאשר מדובר בסורקים עם עוצמות של 7 טסלה ומעלה, ניתן גם לקבל סיגנל תהודה מגנטית לא רק מגרעיני מימן, אלא גם מגרעיני אטומים של אלמנטים כבדים יותר (כגון נתרן, אשלגן, זרחן ופלואור), בעלי רגישות פנימית נמוכה בהרבה לתהודה מגנטית מאשר גרעיני מימן- זה מרחיב את אפשרויות הדימות והמחקר למחוזות שעדיין לא ראינו בעבר (למשלמחקר שנעשה באונ’ ניו יורקבראשות גרגורי צ’אנג הדגים יכולת אבחון כמות הנתרן בעזרת סורק 7 טסלה אצל אנשים בעלי אוסטאוארתריטיס בשלבים מוקדמים מאוד ואז היה ניתן לספק להם טיפול מונע לעתיד).

מניסויים שנעשו, המעבר מסורקי T3 לסורקי T7 גורם תופעות לוואי לנבדקים, גם אם זמניות, כגון סחרחורת, טעם מתכתי בפה בזמן הבדיקה, הבזקי אור לבנים בעיניים ותנועות עיניים לא רצוניות הנקראות ניסטגמוס (Nystagmus). בנוסף לאלו, סכנת ההתחממות של הרקמות של הנבדק גוברת ולכן פותחו כל מיני טקטיקות על מנת להקל על כך (כמו ייצור הפולסים על-ידי טבעות משדרים סביב המטופל המתכווננים בנפרד). עוד אתגר משמעותי בקפיצות לסורקים עם טסלה גבוה יותר, הוא עניין התזוזות. כל תזוזה קטנה יכולה לפגוע בסריקה- למשל אפילו מתיחת בהונות הרגליים יכולה לגרום לתזוזת המוח כי הם מחוברות אליו דרך חוט השדרה- הפרעות אלו פוגעות באיכות הבדיקה וגורמות לארטיפקטים.

סורקים מעל 7 טסלה

סורק ה- MRI החזק ביותר בעולםיושב במעבדת השדה המגנטי הגבוה הלאומי בארה”ב (US National High Magnetic Field Laboratory) והוא בעל עוצמה של 21.1 טסלה. הבעיה שהקוטר של המנהרה שלו הוא כ-10.5 סנטימטרים, מה שמביא אותו להיות קטן מידי לשימוש על בני אדם. זהו סורק מחקרי שלמשל משמש לבדיקת נתרן בגידולים במוחם של עכברים למטרות השפעת כימותרפיה.

סורקים מעל 7 טסלה דורשים רגולציות ואישורים רבים, הם גם נוטים יותר לתקלות ולבעיות. הסורק במרכז NeuroSpin שבצרפת בעוצמה של 11.7 טסלה צפוי לייצר את הסריקות הראשונות של מוח אנושי חי בשנת 2022.

הסורק ממינסוטה, איתו פתחנו את הכתבה, קיבל את אישור רשות המזון והתרופות האמריקני באוגוסט 2017 כדי לסרוק 20 אנשים עם MRI 10.5-T שלו (הנבדק בדצמבר האחרון היה הראשון שלו, לאחר שביצע ניסויים במשך 4 שנים על בעלי חיים). הוא יבצע עוד בשנת 2019 את סריקת המוח האנושי הראשון שלו.

התמונות שנוצרות ממנו כרגע הם לא פחות ממדהימות, אבל כרגע סריקות בעוצמת שדה זו נמצאות בנקודה שבה החוקרים לא מחפשים לענות על שאלות ביו-רפואיות, אלא פשוט בודקים האם לתהליך יש תופעות לוואי.

התחרות בעיצומה, אך כמובן שיש גבול לכמה טסלה ניתן להגיע בלי לפגוע בגוף. חוקרים אחדים העריכו כי סורקים הפועלים מעל 14 טסלה יכולים, מעבר לחימום מופרז, לגרום להיווצרות מוליכות עצבית, לעורר עצבים היקפיים או לגרום נזק ל- DNA (אם כי עד היום לא נראים כאלו השפעות אצל בעלי חיים שבוצעו להם סריקות בסורקים חזקים מאוד)- כך שבסוף התחרות תיעצר.

ביבליוגרפיה ולקריאה נוספת

• 
  
  כתבה על אתר מרכז מחקר של ה-MRI במינסוטה, ארצות הברית


• 
  
  הסורק האירופאי במרכז NeuroSpin ב- CEA Saclay מחוץ לפריז


• 
  
  סורק ה-MRI החזק בעולם- 21.1 טסלה


• 
  
  The worlds strongest MRI machines are pushing human imaging to new limits


• 
  
  Reproducibility of subregional trabecular bone micro-architectural measures derived from 7-Tesla magnetic resonance images