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Cancro, malattie cardiache, lesioni cerebrali, infezioni ossee... sono tutti problemi di salute spaventosi che colpiscono il corpo in modi radicalmente diversi, eppure c'è una tecnologia medica a cui i medici si rivolgono per tutti questi problemi:la risonanza magnetica, meglio conosciuta come MRI. Ogni anno vengono eseguite oltre 100 milioni di scansioni MRI in tutto il mondo, rendendola una delle pratiche diagnostiche più utilizzate nella medicina moderna, eppure la prima scansione MRI dell'intero corpo è stata eseguita solo meno di 50 anni fa.
Le basi per la risonanza magnetica risalgono a qualche decennio prima dell’introduzione delle prime macchine. Nel 1952, i fisici Felix Bloch e Edward Purcell vinsero il Premio Nobel per la fisica per aver scoperto la risonanza magnetica nucleare (NMR), che è la proprietà di alcuni nuclei atomici di rilasciare forme di radiazione elettromagnetica quando esposti a un campo magnetico. Registrando questa radiazione, gli scienziati possono identificare la struttura e l'interazione delle molecole all'interno di un materiale campione. Tuttavia, Bloch e Purcell non pensavano di applicare la loro scoperta all'imaging del corpo umano. L'idea è venuta al dottor Raymond Damadian, professore presso l'Health and Science Center della State University of New York.
Nel 1971, Damadian pubblicò un articolo sulla rivista Science, dimostrando che la NMR poteva rilevare una differenza tra le cellule umane sane e quelle cancerose. Le molecole d’acqua nel tessuto canceroso si muovono più liberamente, creando una discrepanza nella radiazione. Si trattò di una svolta importante, ma ci sarebbe voluto fino alla fine del decennio per trasformare questa scoperta in una tecnologia medica funzionale per l'uso quotidiano.
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Quando Damadian pubblicò le sue scoperte sulla NMR nel 1971, non aveva ancora capito come convertire la radiazione elettromagnetica prodotta in un'immagine reale. Poteva rilevare i tumori all'interno di campioni di cellule, ma non riusciva a individuarli nell'ambito più ampio del corpo umano. Per colmare questo divario occorrerebbe gran parte del resto del decennio.
In questo periodo, altri due influenti scienziati iniziarono a lavorare con la scansione NMR. Il primo fu l'americano Paul Lauterbur, che fu il primo a creare immagini bidimensionali utilizzando la radiazione NMR. Creò un elettromagnete con due bobine e lo usò per generare impulsi di magnetismo con diverse intensità. In questo modo, è stato in grado di generare gradienti di campo magnetico che variavano nello spazio scansionato, creando una serie di punti dati unici che consentivano di identificare le singole regioni del corpo nel complesso.
Il secondo scienziato a essere coinvolto nel processo fu l'inglese Peter Mansfield, che nel 1974 inventò un metodo di imaging molto più veloce aumentando notevolmente la frequenza degli impulsi elettromagnetici rispetto a quanto aveva fatto Lauterbur. Nel 1977, le cose tornarono a Damadian, che creò la prima immagine MRI di tutto il corpo scansionando il suo assistente. La controversia sarebbe sorta decenni dopo quando, nel 2004, Lauterbur e Mansfield furono insigniti del Premio Nobel per la medicina per il loro lavoro, ma Damadian fu escluso con la premessa che, sebbene la sua ricerca avesse posto le basi per la risonanza magnetica, aveva meno mano nella tecnologia vera e propria.
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Dopo il lavoro pionieristico degli anni ’70, le principali aziende tecnologiche come Siemens e GE iniziarono a produrre commercialmente macchine per la risonanza magnetica, che divennero rapidamente un pilastro negli ospedali. Oggi, la risonanza magnetica è un metodo di riferimento per diagnosticare e monitorare le condizioni interne e le lesioni e utilizza ancora la stessa tecnologia fondamentale sviluppata dai primi pionieri. In effetti, le bobine elettromagnetiche ideate da Lauterbur e la tecnologia a impulsi rapidi sperimentata da Mansfield possono effettivamente essere ascoltate in ogni scansione MRI. Chiunque abbia mai installato una macchina per la risonanza magnetica conosce il suono assordante che producono, che proviene dalle bobine che vibrano mentre si accendono e si spengono rapidamente.
Ci si potrebbe chiedere perché la tecnologia MRI fosse così necessaria, considerando il fatto che l’imaging interno era già possibile prima attraverso i raggi X e le scansioni TC. Tuttavia, i raggi X sono uno dei tipi di radiazioni più penetranti e l’esposizione ripetuta ad essi può essere pericolosa. I pazienti che necessitano di imaging frequente per monitorare condizioni a lungo termine possono evitare il rischio di esposizione alle radiazioni eseguendo invece la risonanza magnetica. In effetti, l'unico rischio principale della risonanza magnetica è che il campo magnetico possa attirare i metalli, il che è pericoloso per le persone con determinati impianti medici o schegge a causa di lesioni sotto la pelle. Fortunatamente, esistono alcuni metalli sicuri per la risonanza magnetica e la maggior parte degli impianti medici li utilizza, rendendo la risonanza magnetica una procedura molto sicura per la maggior parte dei pazienti.
