Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Angiografia rezonansu magnetycznego

Skan fMRI przedstawiający obszary zaktywowane na pomarańczowo, w tym pierwotną korę wzrokową (V1, BA17)

Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe (ang. MRI, magnetic resonance imaging) to nieinwazyjna metoda uzyskiwania obrazów wnętrza obiektów. Ma zastosowanie w medycynie, gdzie jest jedną z podstawowych technik diagnostyki obrazowej (tomografii) oraz w badaniach naukowych przeprowadzanych in vivo na zwierzętach.

Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe (MR) opiera się na zjawisku jądrowego rezonansu magnetycznego. Zjawisko to może zajść w próbce zawierającej jądra o różnym od zera spinie umieszczonej w silnym stałym polu magnetycznym. W takich warunkach próbka ulega częściowej polaryzacji opisywanej wektorem magnetyzacji. Jeśli tak spolaryzowana próbka zostanie poddana działaniu innego pola magnetycznego, które rotuje w płaszczyźnie prostopadłej do pola głównego, dla pewnej dokładnie określonej częstości tej rotacji zaobserwować można oddziaływanie między polem a magnetyzacją próbki. Efektem tego oddziaływania jest obrót magnetyzacji próbki wokół rotującego wektora indukcji magnetycznej, co w efekcie pozwala wyprowadzić magnetyzację z położenia równowagi, w którym początkowo się znajduje. Wyprowadzona z położenia równowagi magnetyzacja precesuje wokół kierunku pola głównego a ruch ten może być obserwowany. Zanikający sygnał nazywany sygnałem swobodnej precesji ma częstość rezonansową, która dana jest bardzo prostą zależnością - jest proporcjonalna do pola w jakim znajduje się próbka. Jeśli różne części próbki znajdują się w różnych polach, nie można mówić o jednej częstości odbieranego sygnału, mamy do czynienia z wieloma częstościami a najczęściej z ciągłym jej widmem. Jeśli mapa w jakim znajduje się próbka jest znana, informacja przestrzenna może zostać odkodowana a zebrane widma mogą zostać zamienione na obraz próbki. Modulowanie pola głównego i jednoczesny pomiar sygnału rezonansu magnetycznego są podstawą metody obrazowania MR. Odkodowanie obrazu nazywane jest rekonstrukcją. Jądrem rezonansowym najczęściej wykorzystywanym w obrazowaniu MR jest proton — jądro atomu wodoru mające spin połówkowy i występujące powszechnie w obiektach biologicznych w cząsteczkach wody.

Obrazowanie MR wykorzystywane jest w badaniach praktycznie całego ciała.

Obrazowanie MR może być przeprowadzone w różnych sekwencjach. Pozornie nieznaczne zmiany w ustawieniu podstawowych parametrów obrazowania mogą doprowadzić do uzyskania nieco odmiennych danych, mających różne możliwości diagnostyczne. Ze względu na parametry podstawowe, metody obrazowania dzieli się na:

• obrazy T1-zależne (zob. ilustracja), najlepiej oddające wizualnie strukturę anatomiczną mózgu, gdzie istota biała jest ukazywana w jasnych kolorach, zaś istota szara w ciemnych, płyn mózgowo-rdzeniowy, ropień i guz na ciemno, a miąższ wątroby na jasno.
• obrazy T2-zależne, na których istota biała ukazywana jest w ciemniejszych barwach, zaś istota szara – w jaśniejszych, płyn mózgowo-rdzeniowy, guz, ropień, naczyniak wątroby i śledziona – na jasno, a wątroba i trzustka – na ciemno.
• FLAIR (ang. Fluid Light Attenuation Inversion Recovery), pewna modyfikacja sekwencji T2-zależnej, gdzie obszary z małą ilością wody ukazywane są w ciemniejszych barwach, zaś obszary z dużą ilością wody – w jaśniejszych. Obrazowanie w tej sekwencji znajduje dobre zastosowanie w wykrywaniu chorób demielinizacyjnych.
• Obrazowanie dyfuzyjne mierzy dyfuzję molekuł wody w tkance. Wyróżnia się tutaj następujące techniki: obrazowanie tensora dyfuzji (ang. DTI – diffusion tensor imaging), które może być zaadaptowane do obrazowania zmian w połączeniach istoty białej, oraz obrazowanie zależne od dyfuzji (ang. DWI – diffusion-weighted imaging), które wykazuje się dużą skutecznością w obrazowaniu udarów mózgu.

Uzupełnieniem techniki MRI jest spektroskopia rezonansu magnetycznego in vivo, pozwalająca na uzyskiwanie widm NMR badanych obszarów organizmu.

Bezpieczeństwo

Zagrożenia

Jeśli pacjent otrzymuje środek cieniujący, istnieje niewielkie ryzyko wystąpienia reakcji alergicznej. Ale jest ono mniejsze niż w wypadku substancji kontrastowych zawierających jod i powszechnie stosowanych podczas zdjęć rentgenowskich oraz tomografii komputerowej. Poza tym nie stwierdzono innych zagrożeń dla zdrowia pacjenta. Ponieważ jednak badanie to wiąże się z oddziaływaniem silnego pola magnetycznego, może nie być wskazane u tych, którym wszczepiono różnego rodzaju aparaty lub metalowe implanty.

Animacja obrazowania MRI

Korzyści

Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego nie wymaga użycia potencjalnie szkodliwego promieniowania rentgenowskiego i jest szczególnie przydatne do wykrywania zmian chorobowych w tkankach, zwłaszcza zasłoniętych kośćmi.

Zastosowania pozamedyczne

Poza medycyną spektroskopia rezonansu magnetycznego może być wykorzystywana na przykład przez służby celne do wykrywania kokainy rozpuszczonej w alkoholu bez otwierania butelek. Technologia ta została opracowana przez Swiss Federal Institute of Technology w Lozannie.

Bibliografia

• Janusz Krzyżowski: Leksykon Psychiatrii i Nauk Pokrewnych. Warszawa: Medyk, 2010. ISBN 978-83-89745-68-2. 

Przypisy

Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.