Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Animowana sekwencja przekrojów strzałkowych ludzkiego mózgu wykonana metodą rezonansu magnetycznego

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, zwyczajowo w skrócie rezonans magnetyczny – nieinwazyjna metoda uzyskiwania obrazów wnętrza obiektów. Ma zastosowanie w medycynie, gdzie jest jedną z podstawowych technik diagnostyki obrazowej (tomografii) oraz w badaniach naukowych.

Stosowane w literaturze skróty to RM (rezonans magnetyczny), MRI (ang. magnetic resonance imaging), NMR (ang. nuclear magnetic resonance), MR (ang. magnetic resonance), RNM[1] (pochodzenie niejasne), często zamiennie ze znaczeniem „spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego”.

Zasada działania[edytuj]

Animacja obrazowania RM

Obrazowanie magnetycznorezonansowe opiera się na zjawisku magnetycznego rezonansu jądrowego. Zjawisko to może zajść w próbce zawierającej jądra o różnym od zera momencie magnetycznym i 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 w efekcie pozwala wyprowadzić magnetyzację z ustalonego stanu równowagi, w którym początkowo się znajduje.

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 bardzo prostą zależnością – jest ona 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 pola, w jakim znajduje się próbka jest znana, informacja przestrzenna może zostać odkodowana, a zebrane sygnały mogą zostać zamienione na obraz próbki. Modulowanie pola głównego i jednoczesny pomiar sygnału rezonansu magnetycznego są podstawą tej metody obrazowania.

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 obiektach biologicznych w cząsteczkach wody.

Zastosowania[edytuj]

Aparat do badań metodą rezonansu magnetycznego

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, co wykorzystywane jest często do badania mózgu, mięśni i serca. Obrazowanie metodą RM wykorzystywane jest w badaniach praktycznie całego ciała.

Zastosowania pozamedyczne[edytuj]

Poza medycyną spektroskopia rezonansu magnetycznego może być wykorzystywana na przykład przez służby celne do wykrywania kokainy rozpuszczonej w alkoholu bez otwierania butelek. Technika ta została opracowana przez naukowców na Politechnice Federalnej w Lozannie[2].

Rodzaje skanów MR[edytuj]

Obrazowanie MR może być przeprowadzone w różnych sekwencjach. Pozornie nieznaczne zmiany w ustawieniu podstawowych parametrów obrazowania mogą doprowadzić do uzyskania nieco odmiennych danych, dających 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-attenuated 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. diffusion tensor imaging – DTI), które może być zaadaptowane do obrazowania zmian w połączeniach istoty białej, oraz obrazowanie zależne od dyfuzji (ang. diffusion-weighted imaging – DWI), które wykazuje dużą skuteczność obrazowania udarów mózgu.

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

Bezpieczeństwo[edytuj]

Zagrożenia[edytuj]

Jeśli pacjent otrzymuje środek cieniujący, istnieje niewielkie ryzyko wystąpienia reakcji alergicznej, ale jest ono 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 tych, którym wszczepiono różnego rodzaju aparaty lub metalowe implanty.

Niektóre preparaty zawierające gadolin znacząco zwiększają ryzyko wystąpienia nerkopochodnego włóknienia ogólnoustrojowego (NSF, od ang. nephrogenic systemic fibrosis), zwanego też nefrogennym włóknieniem układowym[3].

Nagroda Nobla 2003[edytuj]

Paul Lauterbur z University of Illinois w Urbana-Champaign i Peter Mansfield z University of Nottingham otrzymali w 2003 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za „odkrycia dotyczące obrazowania metodą rezonansu magnetycznego”[4].

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. Stanisław B. Bartkowski: Chirurgia szczękowo-twarzowa. Podręcznik dla studentów i lekarzy. Wyd. 3. Kraków: Collegium Medicum UJ, 1996, s. 314. ISBN 83-86101-42-3.
  2. Artur Jurgawka: Jak znaleźć kokainę w butelce. KopalniaWiedzy.pl. [dostęp 2010-10-03]. na podstawie: Giulio Gambarota, Chiara Perazzolo, Antoine Leimgruber, Reto Meuli, Patrice Mangin, Marc Augsburger, Silke Grabherr. Non-invasive detection of cocaine dissolved in wine bottles by 1H magnetic resonance spectroscopy. „Drug Testing and Analysis”. preprint, 2010. DOI: 10.1002/dta.179. 
  3. Komunikat do fachowych pracowników ochrony zdrowia dotyczący środków kontrastowych zawierających gadolin i ryzyka nerkopochodnego włóknienia układowego (NSF). Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych, 2011. [dostęp 2012-10-03].
  4. Oficjalna strona Nagrody Nobla

Bibliografia[edytuj]

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.