Hogyan működik az MRI?
Zsigó Zsolt
2003/11/12 14:26
8411 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
A 2003. évi orvosi Nobel-díjat Sir Peter Mansfield, a Nottingham egyetem fizikusa kapta megosztva Paul Lauterburral, az Illinois egyetem fizikusával a mágneses rezonancián alapuló képalkotás (MRI = Magnetic Resonance Imaging) létrehozásában kifejtett munkájukért.

Az általuk kifejlesztett technikát főleg az agy és egyes szervekről készített képek előállítására használják. A mágneses rezonancia alapjainak felfedezéséért már 1952 -ben is Nobel-díjat osztottak ki, de akkoriban a gyakorlati szempontból oly fontos képalkotás még nem volt kikísérletezve.

Az idei évben Nobel-díjjal kitüntetett két fizikus már az 1970-es évek elején úttörő munkálatokat végzett a mágneses rezonancián alapuló képalkotás területén, amelyet napjainkban már szinte rutinszerű vizsgálatként alkalmaznak. Paul Lauterbur A forradalmi jelentőségű diagnosztikai eljárás az információkat az emberi testet alkotó anyagok atommagjainak mágneses tulajdonságából nyeri. Lehetővé teszi a test belsejének rétegről rétegre való letapogatását és e rétegek képernyőn való megjelenítését anélkül, hogy olyan sugárterhelésnek tenné ki a szervezetet, mint a röntgenvizsgálatok. Az MRI vizsgálatok során a beteget erős mágneses térbe helyezik, és rádióhullámokkal sugározzák be. Jelenlegi tudásunk szerint sem az állandó mágneses mezőnek, sem pedig a rádióhullámoknak nincs a szervezetre olyan káros hatása, mint pl. a röntgen- vagy az egyéb ionizáló sugárzásoknak. Sir Peter Mansfield Az MRI technika jelenleg egy rutin orvosi diagnosztikai módszer. Világszerte évente több mint 60 millió mérést végeznek, és a módszer továbbra is gyorsan fejlődik. Az MRI képalkotáson alapuló technika szignifikánsan javította a betegségek diagnosztizálását, azonosítását, s ezzel párhuzamosan pedig csökkentette egyes diagnosztikai vizsgálatok kockázatát.

Mit értünk MRI tomográfia alatt?

A forradalmi jelentőségű diagnosztikai eljárás az információkat az emberi testet alkotó anyagok atommagjainak mágneses tulajdonságából nyeri. Lehetővé teszi a test belsejének rétegről rétegre való letapogatását és e rétegek képernyőn való megjelenítését anélkül, hogy olyan sugárterhelésnek tenné ki a szervezetet, mint a röntgenvizsgálatok.

A MRI tomográfia olyan radiológiai technika, amely mágneses mező, rádióhullámok és számítógép segítségével képes a test részeiről képet alkotni. Az MRI legfontosabb eleme egy cső, amelyet nagy mágnes vesz körül.

Szupravezető mágnestekercset tartalmazó MRI készülék keresztmetszete a képen látható (a folyékony nitrogén ill. a folyékony hélium a szupravezető állapothoz szükséges alacsony hőmérsékletet biztosítja) A klinikai vizsgálatoknál a hidrogén atommagoknak (protonoknak) azt a tulajdonságát használják ki, hogy mágneses dipólusként - mikroszkopikus "iránytűként" - viselkednek. A mágneses dipólusok többsége a külső mágneses tér hatására beáll a tér irányába, hasonlóan ahhoz, ahogyan a magára hagyott iránytű is beáll a Föld mágneses terének irányába. A "beállt" dipólusokat csak energia befektetésével lehet abből az állapotból kimozdítani. Az ábrán jól látható, hogy mágneses tér nélkül a mágneses dipólusok rendezetlenek, erős mágneses tér hatására pedig a dipólusok rendezettséget mutatnak.

Az MRI -nél a rendezett proton-dipólusoknak nagyfrekvenciás rádióhullámokkal történt besugárzással lehet energiát adni. Ez kilendíti őket, s ezzel megzavarja az egyensúlyi állapotot. A besugárzás kikapcsolása után megfigyelik, illetve rögzítik azokat az elektromágneses hullámokat, amelyeket a megzavart magok egyensúlyi (alap-) állapotukba való visszatérésük során bocsátanak ki. Ezt a jelet az MRI tomográf vevő része detektálja, észleli. Ez a jel információt hordoz arról a biológiai mintáról, amelynek protonjai a jelet kibocsátották. Ezt az információt továbbítják a számítógép felé digitális formában. A számítógép elraktározza a test különböző kis térrészeiről (voxel) érkezett jeleket és végül képpé állítja össze.

A térrészek kiválasztását az teszi lehetővé, hogy a mágnesesen rendezett protonokat csak egy meghatározott frekvenciájú rádióhullámmal lehet kilendíteni az egyensúlyi állapotukból. (Ezt nevezik mag mágneses rezonanciának). Ez a "rezonancia-frekvencia" függ a mágneses tér erősségétől. A szervezet belsejéről készített rétegfelvételekhez tehát az is szükséges, hogy úgy változtassák a külső mágneses tér erősségét, hogy helyről helyre más legyen. Így egy adott frekvenciával történő besugárzásnál csak egy meghatározott területről érkezik jel. Ahogy a mágneses tér szerkezetét változtatjuk, a test más és más helyéről kapunk jelet, s így végül az egész érdekes testrészt végig lehet szkennelni, akár három dimenzióban is.

Az MRI készülék felbontóképessége, és az általa alkotott kép igen széles határok között változik és a test szöveteinek érzékeny, finom változásait is képes megjeleníteni. Kontrasztanyagok hozzáadásával (pl. gadolínium) a kép minőségét tovább lehet növelni.

Mikor használjuk az MRI tomográfiát?

Az MRI tomográfia egy nagyon pontos módszer a testben levő betegségek meghatározására. A test legkülönbözőbb részein levő elváltozások is felderíthetők a segítségével. A fejben például láthatóvá lehet tenni agyvérzés, vagy daganatok miatt létrejött elváltozásokat, ütőér-tágulatot, sőt még gerincvelő-gyulladást is. Az MRI tomográfia segít felfedezni a szív és az érrendszer egyes rendellenességeit is (pl. ütőértágulat). Fontos információkat adhat a hasi szervekről, vagy akár a lágy szövetek, és az izületek állapotáról. Segíti a sebészeket abban, hogy már a feltárás előtt tájékozódjanak az elváltozások pontos helyéről és mértékéről, s ezzel a sebészeti beavatkozást is csak a minimálisan szükséges mértékre csökkenthessék.

További képek: Brain Images

Az MRI technika kockázatai

Az MRI egy fájdalommentes radiológiai technika, amelynek egyik nagy előnye az, hogy kiküszöböli a röntgenbesugárzást, átvilágítást. Az MRI másik előnye pedig, hogy a test részeinek rendellenességei nagyon pontosan meghatározhatóak.

Azoknak a betegeknek, akiknek a testében valamilyen fém található, a vizsgálat elkezdése előtt szólniuk kell mind a fizikus mind az MRI készüléket üzemeltető dolgozóknak. A test részeiben található fémtárgyak az MRI készülék által kapott felvételt jelentősen eltorzíthatják.

Az MRI szkennelés alatt a beteg egy ágyon a mágneses csőben fekszik, éppen ezért a klausztrofóbiára (bezártságtól való beteges félelem) érzékeny betegeknek ezt a vizsgálati módszert szintén nem javasolják. Ha a vizsgálat előtt a beteg jelzi ezt az érzékenységét, akkor nyugtató segítségével ez az érzés csökkenthető, és a vizsgálat elvégezhető.

A kockázatok elkerülése érdekében nagyon fontos tényező, hogy a beteg mindenről tájékoztassa orvosát.

A beteg előkészítése vizsgálatra

Az MRI vizsgálat előtt minden létező fémtárgyat eltávolítanak a testről. Esetenként a beteg a vizsgálat előtt nyugtatót kap, hogy megfelelően ellazulhasson a vizsgálat ideje alatt, valamint normálisan vegye a levegőt. Az MRI vizsgálat pontos eredménye érdekében szükséges, hogy a beteg végig mozdulatlanul fekve maradjon egy zárt térben, a mágnes belsejében.
Szükség esetén a beteg intravénás injekció formájában kontrasztanyagot kap annak érdekében, hogy a kép részletdúsabb legyen. Az MRI vizsgálat ideje függ a vizsgált testrésztől, de általában fél óra és másfél óra között változik.

A vizsgálat eredménye

Az MRI vizsgálat végén a vizsgált testrészről a számítógép képsorozatot (rétegfelvételeket) készít, amelyet filmre rögzítenek. A rétegfelvételek a vizsgált testrész teljes három dimenziós szerkezetét mutatják. A filmet megkapja a radiológus orvos, aki a filmet értelmezni tudja. Az értelmezett filmről a radiológus egy beszámolót készít az MRI vizsgálatot előíró orvos számára. Az eredményt végül közlik a beteggel és családjával.

A jövő

A kutatók kisebb és hordozható MRI készülékek fejlesztésén dolgoznak. Ezek a készülékek még hatékonyabban tudják majd észlelni a gyulladásokat, daganatokat a kéz, láb, könyök és térd lágy szöveteiben is. Ezeknek a berendezéseknek gyógyászati felhasználásra vonatkozóan jelenleg folynak a kísérletek.

Dr. Jarosievitz Beáta

Csoportot ajánlunk

Kapcsolódó oldalak

Scientix A természettudományos oktatás közössége
All you need is code Minden a kódolás tanulásáról
A National Geographic A National Geographic honlapja.
Interpress Magazin Az IPM honlapja archívummal
Világtudomány.hu A magyar és nemzetközi tudományos élet hírei
Űr világ Asztronautikai hírportál