Salute e malattia
Al centro di uno scanner a risonanza magnetica (MRI) c'è un magnete superconduttore, raffreddato da elio liquido a -269,1°C (-452,4°F) e capace di produrre un campo magnetico 60.000 volte più forte di quello della Terra. Questi dispositivi medici sono stati usati per eseguire 60 milioni di scansioni su persone in tutto il mondo nel 2003, secondo il National High Magnetic Field Laboratory. Gli scanner MRI possono produrre immagini a qualsiasi angolo e profondità senza bisogno di chirurgia. I medici usano le immagini per aiutare a diagnosticare condizioni mediche come sclerosi multipla, tumori e ictus.
Le molecole d'acqua, che si trovano in tutto il corpo, contengono ciascuna due atomi di idrogeno. L'unica struttura atomica dell'idrogeno permette agli scanner MRI di produrre immagini dettagliate. A differenza di altri atomi, l'idrogeno non ha neutroni nel suo centro — o nucleo — solo un singolo protone. Questo protone ruota come una trottola di un bambino e crea un campo magnetico, che gli dà un polo positivo e negativo come le estremità dell'ago di una bussola.
Quando gli atomi di idrogeno vengono posti all'interno di un campo magnetico più grande, come quello creato da uno scanner MRI, i protoni si allineano con il campo più grande; questo è simile al modo in cui l'ago di una bussola si allinea con il campo magnetico della Terra. Leggermente più protoni finiscono in una direzione a bassa energia piuttosto che in una ad alta energia. Come l'idrogeno, tutti gli atomi con numeri disuguali di protoni e neutroni sono influenzati dai campi magnetici nello stesso modo, ma l'idrogeno è usato per le MRI perché l'acqua è molto abbondante nel corpo.
Oltre a creare un grande campo magnetico, lo scanner MRI emette un segnale a radiofrequenza, simile a un segnale radio FM. Questo "impulso" causa il cambiamento dei protoni a bassa energia extra nella direzione ad alta energia. Quando il segnale si ferma, questi protoni tornano alla direzione a bassa energia e emettono un segnale che viene convertito in una corrente elettrica. Il computer MRI analizza i segnali da ogni atomo per creare immagini del corpo.
Quando c'è più acqua presente in un tessuto corporeo, ci sono anche più atomi di idrogeno che possono emettere segnali. Il computer usa questa informazione per determinare la densità dei tessuti e creare un'immagine che mostra la struttura del corpo. Gli scanner MRI possono catturare immagini in tre piani: assiale, dalla testa ai piedi; sagittale, da lato a lato; e coronale, dal fronte al retro.
Strutture mediche