【實驗傳奇】繪製人體地圖 磁振造影MRI

撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/安培淂(經典雜誌資深攝影)

不能動彈,頭部被固定在像橄欖球帽的線圈中。實驗者的識別證和皮帶,像是在無重力狀態下一樣飄浮起來。接著,我被送入窄小的隧道中,前後隱隱透著光源。空氣很冷,有股淡淡的塑膠味。四周快速震動,發出震耳的「嗡嗡嗡嗡」、「嗶嗶嗶嗶」聲。數秒內,我的腦被「削」成一百多片的薄片,我的一生在我眼前閃過⋯⋯。

好吧!最後一句是我胡扯的。這不是什麼恐怖的太空艙實驗,而是台大醫學院的光電醫學研究中心MRI實驗室裡的實驗。

這台MRI是台大醫學院和台大醫院共有,平日供台大醫院做病患診斷,晚上和假日還要讓MRI實驗室的同學做研究,連颱風來襲的週末也要工作,堪稱最忙碌的機器。

MRI就是核磁共振造影,又稱磁振造影(magnetic resonance imaging)。簡單說來,就是拍攝身體內部的影像。少了這個乳白色大圓桶,醫術再精湛的醫師,恐怕都要學著把脈了。MRI原本叫作NMRI,N代表著「核」(nuclear),指的是氫原子核。但因為人們只要聽到「核」這個字,就會連想到和輻射有關的核廢料、核子彈而神經緊張,因此就改稱MRI。

事實上MRI的運作跟輻射無關,它的原理是運用強大的磁場,把身體暫時磁化而產生影像,比傳統的X光斷層掃瞄安全很多。

當然,也有例外。比方說病患身體內有金屬植入物,像是心律調節器,或是曾經中彈體內殘留有金屬碎片,那MRI這個超級大磁鐵,就可能移動你體內的金屬而造成傷害。

MRI也可能因為磁力太強產生意外。例如台大的這台MRI,就曾把掃瞄室門口的小型馬達吸飛進去,差點砸到人。在美國也有病患因為呼吸困難,醫護人員拿了氧氣鋼瓶,卻發生不幸被MRI吸進去砸傷病患的意外。

是什麼原因,讓磁鐵可以提供我們身體的影像呢?

人體中有血液,血液中含水,水中含有氫。氫原子核中有小小的磁矩,可以回應MRI這個大磁鐵。

這樣好了,想像身體是個教室,平常下課的時候,學生(氫原子核的磁矩)又是抄作業又是打球的,亂七八糟完全不成規矩。但是當電流通過MRI的線圈,產生磁場,磁場給的脈衝(想成一種「能量」就好),就像一個美女教授走上講台,可以讓不守規矩的同學停下手邊的動作,通通往教授方向看去。但是當教授一走(脈衝暫停),學生又會恢復無政府狀態。

超級磁鐵的成像原理

磁場給了氫原子核能量,讓它們有規則的排列。但是當脈衝關閉時,這些氫原子核就會把能量釋放出來,這些能量會變成訊號,電腦會將這些氫原子核產生的訊號轉成影像,告訴你體內氫原子核的分布。因為身體組織的氫含量不同,不同組織也會產生強度不一的訊號,告訴你哪裡是骨骼、肌肉、脂肪、腫瘤等等。

如果受試者有機會看到自己的腦經過切片後的影像,或許就會疑惑,「怎麼有那麼多影像?有的大、有的小。到底,哪個才是我的腦?」其實,每張影像都是同一個腦部的切片,只是切的部位不同。

MRI的原理就跟切柳丁一樣。你可以從冰箱裡拿出一顆柳丁,光從外觀看不出是否有蟲蛀。所以,拿出刀子,以每三公釐的寬度切下一片,這樣可以保證所有大於三公釐的蟲蛀,都逃不過你的法眼。但是小於三公釐的,還是可以隱藏在切片中。

如果使用MRI,每三公釐掃瞄一張腦部影像,整個腦子掃瞄下來,大概會有四十多張(視切片距離和頭的大小而不同)。只要有大於三公釐的異狀,一定可以看得到。如果把所有的切片拼在一起,就可以得到三維的腦部影像,呈現腦部各個方位的問題。

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[Not a valid template]↑ 台大醫院MRI除供醫療用外,也讓科學家進行各種測試。若無軟硬體研發的科學家和大量的受試者,就難有日新月異的MRI技術。
[Not a valid template]↑ MRI的應用範圍,除涵蓋人體不同部位的醫療診斷,並透過血氧濃度的追蹤變化以協助認知心理與語言學的發展外,近年更拓展至動物的疾病醫療。
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