Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego 📖 Wikipedia

Obrazowanie magnetycznorezonansowe opiera się na zjawisku magnetycznego rezonansu jądrowego. Zjawisko to może zajść w próbce zawierającej jądra o różnym od zera momencie magnetycznym, 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 wirującym polem a magnetyzacją próbki. Efektem tego oddziaływania jest obrót pewnej części magnetyzacji próbki wokół rotującego wektora indukcji magnetycznej, co pozwala wyprowadzić magnetyzację z ustalonego stanu równowagi.

Wyprowadzona ze stanu równowagi magnetyzacja precesuje wokół kierunku pola głównego, przy czym ruch ten może być obserwowany. Zanikający sygnał, nazywany sygnałem zaniku indukcji swobodnej, ma częstość rezonansową daną prostą zależnością – jest ona proporcjonalna do pola, w jakim znajduje się próbka.

Jeśli różne części próbki znajdują się w różnych polach, mamy do czynienia z wieloma częstościami odbieranego sygnału, a najczęściej z ciągłym jej widmem. Jeśli mapa pola, w jakim znajduje się próbka, jest znana, informacja przestrzenna może zostać odkodowana, a zebrane sygnały zamienione na obraz próbki. Podstawą tej metody obrazowania jest modulowanie pola głównego i jednoczesny pomiar sygnału rezonansu magnetycznego.

Odkodowanie obrazu nazywane jest rekonstrukcją. Jądrem rezonansowym najczęściej wykorzystywanym w obrazowaniu RM jest proton – jądro atomu wodoru mające niezerowy moment magnetyczny i występujące powszechnie w cząsteczkach wody zawartej w obiektach biologicznych.

Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego nie wymaga użycia potencjalnie szkodliwego promieniowania rentgenowskiego. Jest szczególnie przydatne do wykrywania zmian chorobowych w tkankach zasłoniętych kośćmi, co wykorzystuje się do badania mózgu, mięśni i serca.

Metoda ta pozwala na badanie całego ciała. W diagnostyce klinicznej rezonans magnetyczny stosowany jest między innymi w rozpoznawaniu:

• stwardnienia rozsianego,
• urazów mózgu,
• tętniaków naczyń mózgowych,
• uszkodzeń rdzenia kręgowego,
• guzów nowotworowych,
• torbieli przegrody przezroczystej,
• chorób zwyrodnieniowych układu kostno-stawowego^[1].

Standardowe aparaty medyczne do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego mogą być używane do wykrywania kokainy rozpuszczonej w winie, bez konieczności otwierania butelek. W tym celu aparat powinien pracować w trybie rejestrowania widma protonowego, na którym możliwe jest zidentyfikowanie dodatkowych sygnałów pochodzących od narkotyku. Szczególnie istotne analitycznie są sygnały rezonansowe protonów aromatycznych w zakresie 7–8 ppm, w którym brak sygnałów pochodzących od czystego wina. Czułość metody sięga stężenia 5 mM kokainy (około 1 g na butelkę), to znaczy 80 razy mniej niż podczas prób przemytu tego środka w winie^[2].

Obrazowanie RM może być przeprowadzone w różnych sekwencjach. Zmiany w ustawieniu podstawowych parametrów obrazowania pozwalają na uzyskanie odmiennych danych diagnostycznych. Ze względu na parametry podstawowe, metody obrazowania dzieli się na:

• Obrazy T1-zależne – najlepiej oddają wizualnie strukturę anatomiczną mózgu. Istota biała jest ukazywana w jasnych kolorach, zaś istota szara w ciemnych. Płyn mózgowo-rdzeniowy, ropień i guz widoczne są jako ciemne obszary, a miąższ wątroby jako jasny.
• Obrazy T2-zależne – istota biała ukazywana jest w ciemniejszych barwach, zaś istota szara w jaśniejszych. Płyn mózgowo-rdzeniowy, guz, ropień, naczyniak wątroby i śledziona widoczne są jako jasne, a wątroba i trzustka jako ciemne.
• FLAIR (ang. fluid-attenuated inversion recovery) – modyfikacja sekwencji T2-zależnej, w której obszary z małą ilością wody ukazywane są w ciemniejszych barwach, zaś obszary z dużą ilością wody w jaśniejszych. Obrazowanie w tej sekwencji znajduje zastosowanie w wykrywaniu chorób demielinizacyjnych.
• Obrazowanie dyfuzyjne – mierzy dyfuzję molekuł wody w tkance. Wyróżnia się tutaj techniki: obrazowanie tensora dyfuzji (DTI, ang. diffusion tensor imaging), które może być zaadaptowane do obrazowania zmian w połączeniach istoty białej, oraz obrazowanie zależne od dyfuzji (DWI, ang. diffusion-weighted imaging), wykazujące dużą skuteczność w obrazowaniu udarów mózgu.

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

Jeśli pacjent otrzymuje środek cieniujący, istnieje niewielkie ryzyko wystąpienia reakcji alergicznej, jest ono jednak mniejsze niż przy substancjach kontrastowych zawierających jod (powszechnie stosowanych do zdjęć rentgenowskich i tomografii komputerowej). Ponieważ badanie RM wiąże się z oddziaływaniem silnego pola magnetycznego, może nie być wskazane u pacjentów z wszczepionymi aparatami lub metalowymi implantami.

Niektóre preparaty zawierające gadolin znacząco zwiększają ryzyko nerkopochodnego włóknienia ogólnoustrojowego (NSF, ang. nephrogenic systemic fibrosis)^[3].

W 2003 roku Paul Lauterbur z Uniwersytetu Illinois w Urbanie i Champaign oraz Peter Mansfield z Uniwersytetu w Nottingham otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za „odkrycia dotyczące obrazowania metodą rezonansu magnetycznego”^[4].

• funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego
• PET-MRI

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

• A short history of magnetic resonance imaging (ang.)
• Early Applications in Medicine and Biology (ang.)
• The History of Magnetic Resonance Imaging (ang.)