2003: LAUTERBUR e MANSFIELD
Artigo científico escrito por:
Raquel Paloschi e Renata de Souza
Faculdade Medicina UPF
RESUMO
Este trabalho compreende uma revisão bibliográfica sobre o Prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia que no ano de 2003 foi concedido à área de radiologia e diagnóstico por imagens. A premiação foi dividida por dois pesquisadores, o químico Paul Lauterbur (EUA) e o físico Peter Mansfield (Inglaterra) por suas descobertas fundamentais para o uso da Ressonância Magnética na prática médica. Laurterbur descobriu a possibilidades de criar imagens bidimensionais de estruturas analisadas, através da introdução de gradientes no campo magnético. Mansfield desenvolveu a metodologia específica para adequar a tecnologia em hospitais. Em função destas descobertas, a ressonância magnética é hoje um dos mais importantes métodos de diagnóstico da medicina moderna.
Palavras-chave: Nobel de medicina; ressonância magnética.
ABSTRACT
This work understands a bibliographical revision on the Nobel Prize in Medicine or Physiology that in the year of 2003 it was granted to the radiologia area and diagnosis by images. The award was divided by two researchers, chemical Paul Lauterbur (USA) and physical Peter Mansfield (England) for its fundamental discoveries for the use of the Magnetic Resonance in the medical practice. Laurterbur discovered the possibilities to create images bidimensionais of analyzed structures through the introduction of gradients in the magnetic field. Mansfield developed the specific methodology to adapt the technology in hospitals. In function of these discovered the magnetic resonance is today one of the most important methods diagnosis of the modern medicine.
Key-words: Medicine Nobel; magnetic resonance.
INTRODUÇÃO
O presente estudo sobre as descobertas fundamentais para aplicação da ressonância magnética na prática médica, que recebeu o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia do ano 2003, foi elaborado principalmente em função da inexistência de bibliografias com informações a respeito dos trabalhos premiados com este reconhecimento de validação mundial.
Pretendendo enfatizar a importância destes trabalhos à medida que propiciaram a aplicação da ressonância magnética na prática médica como fator de grande utilidade no diagnóstico preciso de diversas patologias, realizamos este estudo, valendo-nos da revisão bibliográfica de algumas reportagens, artigos e comentários, encontrados e selecionados das páginas na internet, que abordam o tema proposto.
Buscamos através dos achados de nossa pesquisa, compreender e difundir as descobertas realizadas pelos senhores Paul Lauterbur e Peter Mansfield, premiados com o Nobel de Medicina e Fisiologia de 2003, e contribuir assim com sua divulgação. Tal premiação é importante para profissionais da área de saúde, principalmente por estimular o desenvolvimento de novas técnicas aplicáveis à área médica, mas também por reconhecer a criação de um exame que facilita o diagnóstico de várias patologias e de um modo não-invasivo.
DESENVOLVIMENTO
O desenvolvimento de uma técnica que revolucionou o diagnóstico por imagens utilizado na prática médica e obtido através do uso da ressonância magnética, rendeu aos pesquisadores Paul Lauterbur e Peter Mansfield, a premiação do Nobel de Medicina e Fisiologia do ano de 2003.1
Os laureados do Nobel por nós em estudo valeram-se de descobertas e pesquisas precedentes para desenvolverem seus trabalhos, algumas das quais inclusive receberam também premiações do Nobel em outras áreas como a descoberta da ressonância magnética na década de 40, e suas diferentes aplicações na espectroscopia para descobrir-se à composição e estrutura de substâncias químicas e biológicas.1
As primeiras pesquisas na área da ressonância magnética foram iniciadas ainda na década de 40, quando os pesquisadores Edward Mills Purcell e Felix Bloch exploraram as potencialidades dos núcleos atômicos influenciados por campos magnéticos potentes.2
Estes cientistas descobriram que os núcleos dos átomos de hidrogênio (o menor de todos os núcleos atômicos) se mantêm alinhados em uma direção específica quando expostos a um forte campo magnético (como a agulha de um imã), e que a energia atômica dos núcleos podia aumentar à medida que curtas pulsações de ondas de rádio fossem emitidas na mesma freqüência, já que eram absorvidas pelos núcleos que assim desestabilizavam-se. Quando estas pulsações cessavam, os núcleos estabilizavam e alinhavam-se novamente, e as ondas de rádio eram emitidas, provocando ressonância. Isso era capturado e medido; 2concluía-se assim o conceito de que: a ressonância magnética é um fenômeno físico-químico dado por uma simples relação entre a força do campo magnético e a freqüência das ondas de rádio. Para
cada tipo de núcleo atômico com próton e/ou nêutrons, há uma constante matemática porque é possível determinar o grau de vibração em função da força do campo magnético.3
Por estas descobertas, Edward Mills Purcell e Felix Bloch (ambos americanos), ganharam o Prêmio Nobel de Física no ano de 1952. Na época o achado desta técnica fez furor, mas era essencialmente utilizada para análise de estruturas químicas das mais diversas substâncias.2
Quase quarenta anos mais tarde, em 1991, estudos sobre o fenômeno voltaram a receber o Prêmio Nobel, desta vez de Química. O suíço Richard Ernst foi reconhecido por suas contribuições no desenvolvimento da espectroscopia na ressonância de alta resolução nuclear. Já em 2002, seu conterrâneo Kurt Wüthrich recebeu o prêmio pela determinação da estrutura de macromoléculas biológicas em solução a partir de técnica semelhante.4
No entanto, até a década de 70 pouca importância foi acrescentada a esta técnica. Nesta época então nossos pesquisadores, Paul Lauterbur e Peter Mansfield trataram de aplicar estes princípios à captação de imagens do interior do corpo humano, da forma mais inofensiva possível, por meio do que hoje chamamos de Imagens de Ressonância Magnética (IRMs), levando em consideração pela primeira vez, as aplicações práticas na medicina.4
O método consiste em avaliar o conteúdo aquoso de cada tecido checado, já que a água é composta de átomos de oxigênio e hidrogênio, e este segue o princípio das descobertas feitas em décadas anteriores sobre o fenômeno da ressonância. Isto é possível porque todos os diversos tecidos do corpo humano são constituídos também por água (inclusive células cancerígenas), apenas com quantidades diferentes. Assim as pequenas oscilações dos núcleos de hidrogênio são detectadas e quando processadas no computador, permitem construir uma imagem tridimensional que reflete a estrutura química do tecido, incluindo diferenças no índice de água e o movimento de suas moléculas. Isto resulta em uma imagem muito detalhada de tecidos e órgãos investigados do corpo, e desta maneira as mudanças patológicas podem ser detectadas.3
Como já vimos, o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia do ano de 2003 (avaliado em aproximadamente R$ 4 milhões) foi dividido entre dois pesquisadores: Paul Lauterbur e Peter Mansfield que, unindo suas descobertas foram os precursores da introdução das imagens de ressonância magnética na prática da medicina.
Paul Lauterbur, nasceu em 6 de maio de 1939 em Sidney (Ohio, EUA). Estudou no Instituto Case de Tecnologia, em Cleveland, e doutorou-se em química na Universidade de Pittsburgh. Desde de 1985, trabalha no Laboratório de Ressonância Magnética Biomédica da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, onde é professor e diretor.3,4 Seu merecimento nesta premiação deve-se a sua descoberta sobre a possibilidade de criar uma imagem bidimensional introduzindo gradientes no campo magnético do fenômeno da ressonância magnética. Em 1973, em função de seus experimentos, descreveu como a adição de gradientes ao ímã principal possibilitava diferenciar água normal de água pesada, ao visualizar secções transversais de tubos com estas substâncias.5
Nenhum outro método de imagem é capaz de promover esta diferenciação. Assim, introduzidos os gradientes, verificou que, analisando as características das ondas de rádio emitidas pelos núcleos atômicos do hidrogênio, ao se realinharem, poderia determinar suas origens. As imagens então construídas permitiriam visualizar-se órgãos e tecidos internos do corpo, que não poderiam ser vistos por outros métodos de imagens não-invasivos.3
Peter Mansfield, nasceu em 9 de outubro de 1933 em Londres (Inglaterra), realizou na Universidade de Londres seus estudos, até o doutorado em física. Já foi pesquisador em centros nos Estados Unidos e Alemanha. Desde 1979, está vinculado ao departamento de física da Universidade de Nottingham, no Centro de Ressonância Magnética. Em 1993 foi condecorado e tornou-se Sir Peter Mansfield. É casado e pai de duas filhas.3,4 Sir Peter aplicou a técnica de utilizar gradientes no campo magnético, para gerar imagens rápidas e precisas, do corpo humano, conseguidas por variações muito rápidas do gradiente.5 Isto tornou possível desenvolver uma técnica útil da imagem que mais tarde foi aperfeiçoada e passou a ser utilizada na prática clínica. Isso aconteceu também graças ao médico americano Raymonds Damadian, que foi quem desenvolveu a primeira máquina que funcionasse e a lançou no mercado.6
Enquanto médicos temiam expor pacientes à radiação dos raios-X com freqüência, o exame de ressonância magnética se mostrou inofensivo, pois tem a vantagem de não emitir radiação, e geralmente produz uma imagem extremamente definida.
Os primeiros exames desse tipo ocorreram em 1980 e há aproximadamente 22 mil máquinas desse tipo trabalhando em diversos países. Atualmente, mais de 60 milhões de IRMs são feitos anualmente em todo o mundo.7 Com a possibilidade de visualizar em detalhes imagens em duas ou três dimensões do cérebro, coluna, sistemas músculo-esquelético e vascular ou quaisquer órgãos do corpo, a técnica revolucionou especialmente a pesquisa e o diagnóstico de doenças como o câncer, mal de Parkinson, mal de Alzheimer, além de má formação congênita, traumatismos diversos e outros problemas, tais como lesões infecciosas ou inflamatórias, anomalias venosas, tumores, hérnia de disco.8
Deitado, o paciente é colocado em um túnel, enquanto ímãs se agitam ao seu redor sob o efeito das ondas de rádio. O ruído produzido pelo funcionamento do aparelho e a necessidade de que o paciente fique totalmente imóvel são os principais inconvenientes da técnica atualmente.9 Entretanto, por lidar com fortes campos magnéticos, a ressonância não pode ser utilizada em pacientes com marca-passos ou próteses metálicas. Pacientes com claustrofobia também têm dificuldades em se submeter a tais exames. Vale acrescentar que um exame feito por ressonância magnética ainda hoje em dia, tem um custo considerado relativamente alto.
CONCLUSÃO
Vimos neste trabalho que ao longo de várias décadas, o Prêmio Nobel, em muitas de suas edições, seja na área de Física, Química, Medicina ou Fisiologia, vem premiando diversos estudos e pesquisas sobre o fenômeno da ressonância magnética.
As descobertas dos pesquisadores laureados com o Nobel de Medicina e Fisiologia do ano de 2003 visam a utilização mais ampla deste fenômeno inserindo-o como método diagnóstico na prática médica, permitindo captar imagens de órgãos internos do corpo humano de forma precisa e não-invasiva, a fim de melhorar as condições de vida da população através da tecnologia aplicada à saúde.
Desta forma, conhecer tais estudos propicia aos leitores dos mesmos um entendimento e compreensão de tais descobertas, bem como o reconhecimento da importância delas para o progresso da ciência.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1- Ressonância magnética rende Nobel de Medicina. Revista Medicina & Cia, nº17 – Exames. Disponível em: Acesso em: 30 ago. 2005.
2- ABRANTES, José Carlos. As Imagens e Nós: Imagem Médica. Portugal, out. 2003. Disponível em: Acesso em: 23 set. 2005.
3- THE NOBEL PRIZE. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003. Disponível em: Acesso em : 30 ago. 2005.
4- BARROS, Rafael. Especiais – Prêmio Nobel 2003. Instituto Ciência Hoje. Ciência Hoje On – line, out. 2003. Disponível em: Acesso em :12 set. 2005.
5- REDE MEDICINA. Pré – vestibular especializado em medicina. Nobel de Medicina e Fisiologia 2003. Disponível em: Acesso em: 25 set. 2005.
6- UNICAMP – UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS. Sala de Imprensa, 1994-2003. Jornal da Unicamp, pág. 09, Edição 234, 20/ 26 out. 2003. Disponível em: Acesso em 25 set. 2005.
7- O Corpo Humano. Criadores da ressonância magnética ganham Nobel. Disponível em: Acesso em: 12 set. 2005.
8- UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, Coordenadoria de Comunicação Social. Medicina com mais tecnologia. Jornal da Usp, ano XVIII, nº 663, 20/26 out. 2003. Disponível em: Acesso em: 23 set. 2005.
9- MINISTÉRIO da Ciência e Tecnologia. C & T Jovem. Prêmios para C & T- Prêmio Nobel: Ressonância magnética rende Prêmio Nobel de Medicina. Disponível em: Acesso em: 12 set. 2005.
Orientadores:
Evânia Araújo
Jorge Salton
