Knappe koppen Knappe koppen en hun ingenieuze ontdekkingen n COLUMN n
De ontdekking van kernspinresonantie Een revolutie in de medische diagnostiek
In 1945/46 ontdekten de twee wetenschappers Purcell en Bloch onafhankelijk van elkaar het fenomeen van kernspinresonantie, NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Dit natuurkundige fenomeen beschrijft de eigenschap van een atoomkern in zijn externe magnetische veld om energie te absorberen of vrij te geven. Deze ontdekking vormt de basis voor de ontwikkeling van apparaten die kunnen worden gebruikt om de structuur en functie van individuele moleculen weer te geven en te bestuderen. Voor de geneeskunde leidde deze ontdekking in 1971 uiteindelijk tot de zogenaamde MRI-scanner, een apparaat dat tegenwoordig een bijzonder prominente rol speelt in de moderne diagnostiek. Onderzoeken met het apparaat zijn nu routinematige methoden voor veel verschillende ziekten en vooral voor kankertherapie. Kernspintomografie , ook wel magnetic resonance imaging (MRI) genoemd, is een radiologische diagnostische techniek om in ons lichaam te kijken zonder de patiënt bloot te stellen aan sterke, schadelijke straling. Zo worden in plaats van de schadelijke röntgenstralen alleen onschadelijke magnetische velden en radiogolven gebruikt om de gewenste beelden te genereren. Hierbij past men van het fenomeen toe waarbij de waterstofatomen die zich in het lichaam bevinden, om zichzelf heen kunnen draaien. Deze speciale vaardigheid beschrijft men als kernspin (ENG.: spin, voor rotatie). Tijdens deze rotatie creëren de waterstofatomen hun eigen zeer zwakke magnetische velden. Deze zijn van buitenaf te meten en te beïnvloeden met een sterke magneet. Tijdens het onderzoek wordt parallel een elektromagnetisch radiosignaal uitgezonden, dat dezelfde frequentie heeft als de waterstofatomen en daarmee resoneert (Latijn: resonare betekent resoneren of weerklinken). De magnetische impulsen en de radiogolven veranderen korte tijd de richting van de verschillende waterstofatomen. Hierdoor ontstaan er verschillende energietoestanden in de verschillende weefsels en organen en duurt het even voordat alle atomen na de impuls weer op hun oorspronkelijke plek zijn teruggekomen. Speciale computersoftware zet deze gegevens vervolgens om in gedetailleerde beelden van de verschillende organen en weefsels.
Felix Bloch, geboren in Zwitserland, studeerde in 1929/30 als Lorentz-wetenschapper aan het Physics Institute van de Universiteit van Utrech t en aansluitend bij de beroemde natuurkundige Adriaan Fokker in Haarlem en woonde in 1932 bij Werner Heisenberg in Leipzig . Vanaf het begin waren zijn belangrijkste onderzoeksgebieden de elektrische geleidbaarheid van metalen en het fenomeen ferromagnetisme. Edward Mills Purcell studeerde eerst elektrotechniek en later natuurkunde aan de Harvard University, Cambridge (Massachusetts). Daar onderzocht en doceerde hij vanaf 1949 als hoogleraar natuurkunde. De Carr Purcell-pulssequentie wordt ook geassocieerd met zijn naam. In de natuurkunde verwijst dit naar de zogenaamde spinecho, een effect uit de kwantummechanica voor het meten van magnetische relaxatietijden. Verschillende MRI-relaxatietijden in verschillende weefsels zijn de belangrijkste basis voor het beeldcontrast bij het gebruik van MRI. In 1952 ontvingen Purcell en Bloch voor hun verreikende „ontdekking van nucleaire magnetische resonantie en het belang ervan voor magnetische resonantiebeeldvorming“ de Nobelprijs voor natuurkunde . Edward M. Purcell en Felix Bloch , twee knappe koppen en een interessant verhaal.
37
PHARM ACTUEEL nr 3 maart 2025
Made with FlippingBook interactive PDF creator