بسم الله الرحمن الرحيم..
التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ::لكي نفهم كيف تتم عملية التصوير بالرنين المغناطيسي ( MRI) علينا أولاً أن نلقي بعض الضوء على ماهو الرنين المغناطيسي وكيف يحدث..
لقد رأينا من نظرية الكم لبلانك أن الطاقة في أي نظام هي طاقة مكماه , فإلكترونات الذرة تحكمه مستويات طاقة معينة لا يستطيع أن يتواجد على غير هذه المستويات , وفقاً لقاعدة باولي للإستبعاد لا يمكن لأي مستوى طاقة أن يشغل أكثر من إلكترونين لفهما متعاكسان ( Ms= -1/2,+1/2) ..
عند التأثير بمجال مغناطيسي , على هذ النظام الذري ينشطر كل مستوى للطاقة إلى مستويين+++..
وتشغل المستوى الأعلى (E+deltaE) الإلكترونات التي يكون إتجاه لفها في نفس إتجاه المجال المغناطيسي, بينما يشغل باقي الإلكترونات التي لفها يعاكس أتجاه المجال , مستوى الطاقة الأقل (E-deltaE) .... والسبب في ذلك زيادة الطاقة الإلكترونات التي يتجه لفها مع إتجاه المجال بفعل المجال والعكس إذا تنقص طاقة الإلكترونات التي يكون لفها عكس إتجاه المجال..
ولما كانت عملية توزع الإلكترونات على مستويي الطاقة متوافقة على اللف الإلكتروني , ولما كانت الإلكترونات تغير دائماً من إتجاه لفها إذ أنها عملية إحصائية لذلك نجد أن تغيير اللف ينقل الإلكترون من مستوى إلى مستوى ... # لكي تنتقل الإلكترونات بين مستويين داخليين مغناطيسيين , يجب أن تفقد أو تكتسب طاقة , كيف نستدل عليه ؟؟
بما أنه يميز كل إلكترون أر بع أعداد كمية ( N,L,M,Ms) , والإلكترونات التي في نفس المدار الذي نتحدث عنه تتفق في الإعداد الكمية الثلاث , ولكن إختلافها في اللف (Ms) هو الذي يحدد طاقتها في هذه الحالة , حيث أنه عند إنتقالها من مستوى إلى مستوى تكونا بسبب المجال المغناطيسي ينعكس للفها....... #
وتقفز الإلكترونات ذهاباً وجيئة دائماً بتردد خاص دون أن يتغير عدد الإلكترونات على كل مستوى إذ أن ذلك يحكمه معادلة بولتزمان للتوزيع ( exp – E/ KT)..الذي يتحدد فقط بمستوى الطاقة..
وكما يحدث بالنسبة لإلكترونات الذرة يحدث نفس الشيء بالنسبة لبروتونات النواة التي يميزها لف ( Ms= -1/2,+1/2) ..وعند التأثير بالمجال المغناطيسي تنشطر أيضاً مستويات الطاقة في النواة , وتتوزع البروتونات التي كانت أصلاً تشغل نفس المستوى , وتتوزع على المستويين الناتجين ولكن تختلف هذه الحالة عن حالة الإلكترونات حيث يشغل مستوى الطاقة المنخفض البروتونات ذات اللف الموجب ( في إتجاه المجال) بينما تشغل بروتونات اللف السالب ( عكس إتجاه المجال) مستوى الطاقة المرتفع..
ومن الممكن حدوث قفزات بين مستويي اللف ويتم تسجيل ذلك تكنولوجياً بواسطة جهاز الرنين النووي المغناطيسي (NMR) ...
كيف نحصل على ( MRI)::
يوضع الجسم في مجال مغناطيسي ثابت (dc) متعامد عليه مجال أخر متردد وضعيف نحصل عليه عن طريق مولد ذو تردد راديوي يتصل بملف توضع العينة المقاسة بداخله.
# فائدة المجال المغناطيسي الثابت ( الذي حصلنا عليه من ملف كهرومغناطيسي) هو فصل كل مستوى الطاقة إلى مستويين,,,, أما فائدة المولد ذو التردد الراديوي هو إنتاج الموجات الراديوية .. كيف ذلك ؟؟؟ يجب الإنتباه أنه لإنتاج الموجات الكهرومغناطيسية يجب إستخدام تيار متردد , لأن ذلك يعني أن الشحنات تهتز إلى الأمام وإلى الخلف , أي تكون في حالة تسارع , ومن المعروف أن الشحنات إذا تسارعت فإنها تبعث بإشعاع كهرومغناطيسي , وكلما زاد التسارع و التباطئ , زاد إنبعاث الإشعاع من الشحنات ... ويعتمد تردد الأشعة الكهرومغناطيسية الناتجة على تردد المصدر... #
لذلك عندما نغيير تردد المولد الراديوي تدريجياً فإننا نصل إلى وضع يكون فيه تردد المولد مساو تماماً لتردد القفز اللفي من مستوى طاقة إلى أخر, وعنده يحدث رنين بين التردد المؤثر للمولد والتردد الذي يتغير به اللف من لف موجب إلى لسالب وبالعكس تحتاج لطاقة لإتمامها , تمتص هذه الطاقة من المجال الراديوي الذي يحدثه الملف المتصل بالمولد .. وبقياس معامل الفقد (Q- factor) للملف , يكون تردد الرنين هو مايقابل أكبر فقد في طاقة الملف ودائرته الكهربائية..
وبتغذية الكمبيوتر بقياسات الفقد في الملف , والتي تعطي دالة الإمتصاص الرنيني المغناطيسي... ( ويعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي, على خاصية تغير دالة الإمتصاص الرنيني المغناطيسي من مكان إلى مكان داخل جسم الإنسان, إذ تتناسب طردياً هذه الدالة مع التردد الرنيني المغناطيسي وهو متغير من مكان إلى مكان وفقاً لنوع أنسجة الجسم)..
وبإستعمال برنامج تصوير( imaging algorithm) بالكمبيوتر يمكن له أن يكون على شاشته صورة كاملة للجسم المختبر.. وتسمى هذه الطريقة (MRI ) ..
من مميزاتها::أنها أفضل كثيراً من إتستخدام الأشعة السينية أو أشعة جاما في عملية التصوير بالأشعة المقطعية... إذ أن الفوتونات الراديوية المستخدمة في الرنين المغناطيسي لا تزيد طقتها عن ( 10^-7 ev) تقريباً .. ومعروف أن الروابط الجزيئية في جسم الإنسان أكبر كثيراًُ من ذلك فلا تؤثر هذه الفوتونات الرديوية عليها.. بينما في حالة الأشعة السينية و أشعة جاما التي كانت تستخدم قبل ذلك لنفس الغرض, فإن طاقة فوتوناتها كبيرة جداً تتراوح بين
10^4 ,, 10^6 ev)) عشرة ألاف , ومليون إلكترون فولت , وهي بذلك قادرة على إحداث تدمير كبير للخلايا التي تمر بها....
إنتهــــــــــى..
المصدر::
1- كتبته من كتاب : الفيزياء في حياتنا اليومية...
للمؤلف: د. رافت كامل واصف...
( قرأته قبل فترة , ووجدت أنه مبسط فأحببت مشاركتكم به بأقرب فرصة..... )
2- مابين علامتي # هو إضافات شخصية محاولة مني لتوضيح..
3- هناك بعض التصرف في ترتيب النقل من الكتاب..
والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته..
