Magneettikuvaus

Magneettikuvaus (MRI, ; suomenkielinen lyhenne MK) on radiologian alaan kuuluva lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, joka perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin (NMR). Menetelmässä mitataan vety-ytimien magneettikentässä emittoimaa radiotaajuista signaalia. Siksi se soveltuu runsaasti vetyä sisältävien kudosten (rasva- ja vesipitoiset kudokset, myös luuydin) tutkimiseen.

Magneettikuvauksen vahvuuksia
 herkkä virtauksille (esimerkiksi verenkierto)
 kuvaustaso säädettävissä elektronisesti
 ei synnytä ionisoivaa säteilyä
 hyvä kontrasti kuvattaessa pehmytkudoksia (esimerkiksi aivot)

Magneettikuvauksen ongelmia
 ennen kuvausta on selvitettävä potilaan kehossa olevat ferromagneettiset metallinkappaleet tai istutteet
 lähes kaikkien nykyisin käytössä olevien istutteiden kanssa voidaan kuitenkin mennä magneettikuvaukseen
 sydämentahdistin, implantoitu kipustimulaattori tai muu elimistöön asennettu laite voi estää kuvauksen, sillä implanttien toiminta voi häiriintyä magneettikentän vaikutuksesta, nykyisin kuitenkin usein myös sydämentahdistimen kanssa voidaan magneettikuvaus suorittaa.

Magneettikuvauslaitteen toiminta 
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. Tarvittava magneettikenttä on hyvin voimakas, nykyisin tavallisesti 1–3 teslaa. Sen synnyttämiseen tarvitaan voimakas sähkövirta, mikä voidaan toteuttaa suprajohtavaksi jäähdytetyllä kelalla. 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. 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.

Käytetyt varjoaineet 
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, 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

Magneettikuvaukseen perustuvia erityistekniikoita 
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.

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

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla 

Lääkealan turvallisuus- ja kehittämiskeskus (Fimea): ATC-luokitus
Terveysportti: Nefrogeenisen systeemisen fibroosin riski gadoliniumia sisältävillä varjoaineilla 
 A SHORT HISTORY OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING FROM A EUROPEAN POINT OF VIEW

Radiologia
Sairaalatekniikka
Seulonnan keskeiset artikkelit