Magneettikuvaus

Kuvauksessa potilas sijoitetaan voimakkaaseen magneettikenttään, jonka suuruutta paikan funktiona ohjataan tietokoneella niin, että kuvauskohteen eri osiin vaikuttaa hieman erisuuruinen magneettikenttä. Laitteistoon kuuluu lisäksi radiolähetin ja -vastaanotin, jonka avulla resonanssi synnytetään ja havaitaan.

Magneettikuvauksen alkaessa potilas viedään tutkimuspöydällä onttoon putkeen, jossa hän makaa liikkumatta. Magneettikuvauslaitteessa on kela, joka muodostaa vahvan magneettikentän kuvattavaan alueeseen. Lähellä kuvausaluetta ovat lähetinkela radiotaajuisen magneettikentän lähettämiseen ja vastaanotinkela, joka vastaanottaa palautuvat radioaallot.^[4] Tarvittava magneettikenttä on hyvin voimakas, nykyisin tavallisesti 1–3 teslaa.^[5] Sen synnyttämiseen tarvitaan voimakas sähkövirta, mikä voidaan toteuttaa suprajohtavaksi jäähdytetyllä kelalla.^[6] Kuvan muodostamiseksi laitteessa on vielä erillinen gradienttikelasto, jonka avulla magneettikentän muotoa vaihdellaan kuvauksen aikana. Siksi laitteesta kuuluu paukkuva ääni, joka potilaasta saattaa tuntua pelottavaltakin. Juuri magneettikentän muodonmuutosten avulla magneettisten vety-ytimien pyörimisliikettä eri puolilla kuvattavaa aluetta voidaan ohjata niin, että syntyvien radiotaajuisten kaikupulssien vaihe- ja taajuusjakaumaan sisältyy tieto vety-ydinten sijainnista kuvattavassa kudoksessa.^[7] Normaalisti kuvaus kestää noin puoli tuntia, jona aikana otetaan useita kuvasarjoja, mutta tutkimuksen kesto vaihtelee kuvauskohteen mukaan.

Kuvan muodostus perustuu siihen, että resonanssisignaalin taajuus on verrannollinen vaikuttavan magneettikentän voimakkuuteen. Tarkoituksellisesti 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 kuvattavan kohteen eri kohdista peräisin olevat signaalit voidaan erottaa toisistaan.

Kuvaustilanteessa edellä kuvatun kaltaisia mittauksia suoritetaan suuri määrä niin, että magneettikenttää ohjataan joka kerralla hieman eri tavalla. Täydellisen kuvan muodostamiseksi tulokset yhdistetään tietokoneella ja analyysin tuloksena saadaan kaksi- tai kolmiulotteinen magneettikuva, joka koostuu kuvaelementeistä (pikseli) tai tilavuuselementeistä (vokseli).

Tutkittavan kohteen emittoiman signaalin voimakkuus magneettikuvassa riippuu paitsi magneettisten ytimien (protonien) määrästä myös niiden vuorovaikutuksesta ympäristönsä kanssa. Magneettikuvauksessa näitä vuorovaikutuksia kuvataan relaksaatioajoilla, jotka kertovat kuinka nopeasti kudoksen magnetoituminen palaa tasapainotilaan virityspulssin jälkeen. Muita signaalin ominaisuuksiin vaikuttavia suureita ovat kudoksen liike ja virtaus, diffuusio sekä ns. kemiallinen siirtymä. Kuvauksen herkkyyttä eri parametreille voidaan painottaa ns. kuvaussekvenssin valinnalla.

Magneettikuvaukseen on kehitetty kontrastiaineita, joilla kudosten näkyvyyttä voidaan muuttaa. Magneettikuvauksissa usein käytetyt kontrastiaineet ovat gadoliniumyhdisteitä tai rautaoksidipartikkeleita. Eräät gadoliniumyhdisteet, erityisesti gadodiamidi, ovat aiheuttaneet joillekin munuaisten toiminnanvajausta sairastaville potilaille vaikeaa fibroosia^[8], minkä vuoksi munuaisten toimintakyky tarkistetaan ennen tutkimusta. Nykyisin yleisessä käytössä olevien gadoliniumyhdisteiden ei kuitenkaan tiedetä aiheuttaneen vastaavia ongelmia.

Magneettikuvauksessa käytettävät kontrastiaineet kuuluvat anatomis-terapeuttis-kemiallisessa lääkeluokituksessa eli ATC-luokituksessa luokkaan V08C. Aineet jaetaan tässä luokituksessa paramagneettisiin, superparamagneettisiin ja muihin MRI-kuvausaineisiin.

Paramagneettisia kuvausaineita (V08CA) ovat:

• Gadopenteettihappo
• Gadoteerihappo
• Gadodiamidi
• Gadoteridoli
• Mangafodipiiri
• Gadoversetamidi
• Ferriammoniumsitraatti
• Gadobeenihappo
• Gadobutroli
• Gadoksetiinihappo
• Gadofosveseetti

Superparamagneettisia kuvausaineita (V08CB) ovat:

• Ferumoksiili
• Ferristiini
• Rautaoksidi, nanopartikkelit

Muita MRI-kuvausaineita (V08CX) ovat:

• Perflubroni

• Toiminnallisella magneettikuvauksella (funktionaalisella magneettikuvauksella) voidaan kuvata aivojen (lähes) reaaliaikaista toimintaa. Se on aivotutkimuksen tärkeimpiä työkaluja. Toiminnallinen magneettikuvaus mittaa aivojen energian käyttöä ja tällä tavoin voidaan selvittää, mitkä aivojen osat ovat aktivoituneet. Toiminnallisen magneettikuvauksen fysikaalinen toiminta perustuu hemoglobiinin erilaisiin magneettisiin ominaisuuksiin silloin, kun se kantaa mukanaan happea (oksihemoglobiini) verrattuna siihen kun se ei kanna happea (deoksihemoglobiini). Tämä ero havaitaan magneettikuvauslaitteen mittaamassa radiosignaalissa.

• Reaaliaikaisella magneettikuvauksella kuvataan dynaamisia elintoimintoja, kuten esimerkiksi sydämen toimintaa reaaliajassa tai nivelten toimintaa. Tällä on selkeä etu perinteiseen magneettikuvaukseen, jolla saadaan staattisia kuvia elimistöstä.

• Verisuonten magneettikuvaus eli magneettiangiografia (MRA) antaa mahdollisuuden verisuonten ei-invasiiviseen kuvantamiseen. Yleensä ei tarvita suonensisäistä varjoaineruiskutusta, vaikka varjoaineen käyttö parantaakin kuvanlaatua.^[9]

• Magneettikuvauksen fysiikka
• Magneettikuvauksen historia
• Tietokonekerroskuvaus
• Positroniemissiotomografia (PET)
• Yksifotoniemissiotomografia (SPECT)
• Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia (NMR)

• Haacke, E Mark: Magnetic resonance imaging: Physical principles and sequence design. New York: J. Wiley & Sons, 1999. ISBN 0-471-35128-8
• Lee SC: One micrometer resolution NMR microscopy. J. Magn. Reson., June 2001, 150. vsk, nro 2, s. 207–13. PubMed:11384182 doi:10.1006/jmre.2001.2319 ISSN 1090-7807 Bibcode:2001JMagR.150..207L
• P Mansfield: NMR Imaging in Biomedicine: Supplement 2 Advances in Magnetic Resonance. Elsevier, 1982. ISBN 9780323154062
• Eiichi Fukushima: NMR in Biomedicine: The Physical Basis. Springer Science & Business Media, 1989. ISBN 9780883186091
• Bernhard Blümich: Magnetic Resonance Microscopy: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine. Wiley, 1992. ISBN 9783527284030
• Peter Blümer: Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods, Materials, Medicine, Biology, Rheology, Geology, Ecology, Hardware. Wiley-VCH, 1998. ISBN 9783527296378
• Zhi-Pei Liang: Principles of Magnetic Resonance Imaging: A Signal Processing Perspective. Wiley, 1999. ISBN 9780780347236
• Franz Schmitt: Echo-Planar Imaging: Theory, Technique and Application. Springer Berlin Heidelberg, 1998. ISBN 9783540631941
• Vadim Kuperman: Magnetic Resonance Imaging: Physical Principles and Applications. Academic Press, 2000. ISBN 9780080535708
• Bernhard Blümich: NMR Imaging of Materials. Clarendon Press, 2000. ISBN 9780198506836
• Jianming Jin: Electromagnetic Analysis and Design in Magnetic Resonance Imaging. CRC Press, 1998. ISBN 9780849396939
• Imad Akil Farhat: Magnetic Resonance in Food Science: From Molecules to Man. Royal Society of Chemistry, 2007. ISBN 9780854043408

• Lääkealan turvallisuus- ja kehittämiskeskus (Fimea): ATC-luokitus^{[vanhentunut linkki]}
• Terveysportti: Nefrogeenisen systeemisen fibroosin riski gadoliniumia sisältävillä varjoaineilla (Arkistoitu – Internet Archive)
• A SHORT HISTORY OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING FROM A EUROPEAN POINT OF VIEW