MAGNEETIKUVAUS
Antti Jokela Tuomas Koskela Hyv5sn
Historia
MRI: n historian voi sanoa alkaneen vuonna 1946, jolloin Nobelistit Felix Bloch ja Edward Purcell toisistaan tietämättä havaitsivat ytimen magneettisen resonanssi .Vuonna 1971 Raymon Damadian osoitti, että kudoksista ja kasvaimista mitatut ydinten magneettiset relaksaatioajat poikkesivat toisistaan. Havainnon seurauksena alettiin pohtia ilmiön käyttämistä sairauksien diagnosointiin.
Magneettikuvausta esiteltiin ensimmäisen kerran koeputkinäytteillä 1973 Paul Lauterburin toimesta ja jo vuonna 1977(Mansfield echoplanar-kuvaus) pystyttiin kuvaamaan koko ihmisruumis,
vaikkakin yhden ainoan kuvan tuottamiseen meni useita minuutteja. Vuoteen 1986 mennessä kuvausaika oli saatu supistettua muutamaan sekuntiin, jolloin se soveltui jo yleiseen kliiniseen käyttöön.
Turun yliopistollinen keskussairaala on ollut magneettikuvauksen edelläkävijä Suomessa.
Ensimmäiset magneettitutkimukset tehtiin vuonna 1984 käyttäen 0,02 teslan vahvuista laitetta.
Rutiinikuvaustoimintaan vaadittavien laitteiden kenttävoimakkuus on kasvanut, niin että nykyään rutiinikäytössä on yleisimmin 1,5 teslan laitteet
Magneettikuvaus
Magneettitutkimus on menetelmä, jossa ei käytetä röntgensäteitä ja näin ollen siihen ei myöskään sisälly syöpäriskiä niin kuin röntgentutkimuksiin. Siinä käytetään hyväksi voimakasta
magneettikenttää, radioaaltoja, vastaanotto-antennia sekä tietokonetta, jonka avulla kuvat muodostetaan. Kuva saadaan aikaan hyödyntämällä ihmiskehon kudosten vesipitoisuutta ja sen magneettisia ominaisuuksia. Magneettikuvauksessa puhutaan kuvaussekvensseistä, joita otetaan tavallisesti useita, koska niiden eri painotukset tuovat löydöksiä eri tavoin esiin ja siten saadaan lisättyä kuvien tulkinnan (diagnostiikan) tarkkuutta. Magneetti kuvauksen kyky erottaa eri kudokset toisistaan on ylivoimainen muihin menetelmiin verrattuna. Paitsi diagnostinen herkkyys ja tarkempi erotusdiagnostiikka myös vapaiden kuvaussuuntien valinta ja kolmiulotteisen kuvauksen
mahdollisuus magneettikuvauksessa ovat tärkeitä mm. ortopedisen ja neurokirurgisen hoidon suunnittelussa.
Joskus laskimonsisäinen varjoainetehostus on tarpeellinen, koska se lisää herkkyyttä ja tarkentaa erotusdiagnostiikkaa. Magneettikuvauksessa käytetyt varjoaineet ovat erittäin hyvin siedettyjä ja turvallisia ja niitä voidaan käyttää niilläkin potilailla, jotka ovat yliherkkiä röntgenissä käytettäville jodivarjoaineille. Tutkimus kestää ½ - 1 tuntia. Magneettitutkimus on kivuton.
Magneettikuvaus soveltuu erityisen hyvin tuki- ja liikuntaelimistön, keskushermoston (pää ja selkäydin) ja vatsaontelon kuvantamiseen. Magneettikuvauslaitteella voidaan kuvata myös verisuonia, esimerkiksi pään, kaulan, vatsaontelon ja raajojen alueella.
Magneettikuvauksen periaate
Magneettikuvaus perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin (NMR), joka perustuu atomien ytimien pyörimisakselien (spinien) yhdensuuntautumiseen voimakkaassa magneettikentässä. Pyörimistä voidaan ”ohjata” radiotaajuisilla pulsseilla (resonanssi), jolloin ytimien palautuessa
tasapainotilaansa se lähettää radiotaajuista säteilyä, joka mitataan. Magneettikuvantamisessa käytetty säteily on siis taajuudeltaan samanlaista säteilyä, jonka avulla radioasemat lähettävät vastaanottimiimme ohjelmansa ja siten huomattavasti vaarattomampaa kuin esimerkiksi ionisoiva röntgensäteily.
Magneettikuvauksen perustana oleva signaali syntyy atomin ytimessä. Atomin ytimellä, jolla on pariton määrä protoneja ja ioneja, on magneettisia ominaisuuksia, joita kutsutaan ytimen
magneettiseksi momentiksi, ”ydinspiniksi”. Ydin käyttäytyy ominaisuuksistaan johtuen kuin pieni magneetti pyrkien linjautumaan riittävän suuren ulkoisen magneettikentän kanssa, aivan kuten kompassineula maan magneettikentän kanssa. Ihmiskehossa olevista atomeista vety-ydin soveltuu parhaiten magneettikuvaukseen, sillä siinä on vain yksi protoni. Vety on osana vesimolekyyliä ja sitä on runsaasti kehon kudoksissa (noin 70 %).
Jotta kohteesta saisi mitattavan signaalin, on siinä olevien magneettimomenttien tilaa muutettava.
Tämä saadaan aikaan kuvattavan kohteen ympärille asetettavan magneettikelan, radiolähetin- vastaanottimen avulla. Kela lähettää radioaaltoja, joiden energiaa magneettimomentit sitovat itseensä. Kun magneettimomenttien tila palautuu, ne lähettävät takaisin energian vastaavalla tavalla
radioaaltoina, jotka voidaan nauhoittaa. Tehokas antenni kerää nämä signaalit, joista tietokoneen avulla muodostetaan kuvia. Yhden magneettikuvauksen aikana kuvattavasta kohteesta muodostuu jopa sata yksittäistä kuvaa.
Kuvan muodostus
Kuvanmuodostus perustuu siihen, että eri paikoissa kuvattavaa kohdetta olevien atomien ytimien magneettiset momentit laitetaan hyrräämään hieman eri nopeudella. Tällöin nettomagnetisaatiot eri kohdissa kehoa pyörivät eri Larmor- taajuuksilla ja siten eri kohdista kehoa saadaan eri taajuisia radioaaltoja. (Atomiytimen hyrräämisliikkeen nopeutta kutsutaan Larmor- taajuudeksi, ja se määräytyy ytimen magneettisuudesta ja ulkoisen magneettikentän voimakkuudesta.)
Kuvan muodostus perustuu siihen, että resonanssisignaalin taajuus on verrannollinen vaikuttavan magneettikentän voimakkuuteen. Hieman epätasaisessa magneettikentässä kuvauskohteen eri osat lähettävät radiosignaalia kukin hieman eri taajuudella. Siksi laitteiston vastaanottama
resonanssisignaali sisältää useita taajuuksia. Signaali jaetaan eri taajuuskomponentteihin Fourier'n muunnoksen avulla, jolloin kuvattavaan kohteen eri kohdista peräisin olevat signaalit voidaan erottaa toisistaan. Signaalin voimakkuus magneettikuvassa riippuu paitsi magneettisten ytimien määrästä myös niiden vuorovaikutuksesta ympäristönsä kanssa. Magneettikuvauksessa näitä vuorovaikutuksia kuvataan relaksaatioajoilla, jotka kertovat kuinka nopeasti kudoksen magnetoituminen palaa tasapainotilaan virityspulssin jälkeen. Muita signaalin ominaisuuksin vaikuttavia suureita ovat kudoksen liike ja virtaus, diffuusio sekä ns. kemiallinen siirtymä
Magneettikuvauslaiteisto
Magneettikentän voimakkuuden perusteella laitteet jaetaan matalakenttä-, keskikenttä- ja
korkeakenttälaitteisiin. Magneettikentän voimakkuuden yksikkö on tesla (T); alle 0,5T:n laitteet ovat matalakenttälaitteita(ns. avomagneetti, soveltuu lapsille ja klaustrofobisille ja mahdollistaa pääsyn potilaaseen kuvauksen aikana (leikkaukset, interventiot)), 0,5-1T:n laitteet ovat keskikenttä- ja 1T ja sitä voimakkaammat ovat korkeakenttälaitteita.
Esimerkiksi GE:n Signa LX 1.5T HiSpeed on korkeakenttälaite. Kenttävoimakkuuden kasvaessa laitteen erotuskyky paranee ja kuvauksella päästään tarkempaan diagnostiikkaan. Kuvausaika on
korkeakenttälaitteissa yleensä lyhyempi laitteen tehokkuudesta johtuen. Korkeakenttälaitteilla voidaan lisäksi suorittaa useita erikoistutkimuksia (esimerkiksi magneettiangiografiat, jolla voidaan nähdä onko aivojen suuriin valtimoihin tullut tukoksia), joita matalammilla kenttävoimakkuuksilla ei kyetä suorittamaan.
Magneettikuvauksen vahvuuksia:
- herkkä virtauksille (verenkierto) - kuvaustaso säädettävissä elektronisesti
- ei synnytä ionisoivaa säteilyä (Ionisoiva säteily on suurienergistä säteilyä, joka kykenee muuttamaan atomien sähkövarauksia.Ionisoituminen tapahtuu kun atomi menettää elektronin elektronikuoreltaan)
- korkea resoluutio kuvattaessa pehmytkudoksia (aivot) Magneettikuvauksen heikkouksia
- hidas
- kallis(pää 659,90€ , olkapään magneettiartografia 899,90€; muut nivelet 754,90) Magneettikuvauksen ongelmia
- enne kuvausta on selvitettävä potilaan kehossa olevat vähänkin magneettiset metallinkappaleet tai istutteet
- kuvausta ei saa tehdä potilaalle, jolla on sydäntahdistin tai defibrillaattori, koska tälläisten implanttien toiminta voi häiriintyä magneettikentän vaikutuksesta
