Magneettikuvauksen historia ja tekniikka

Historia

Perusteet magneettikuvaukselle keksittiin jo 1930-luvulla kun Columbia Universityn professori Isidor I. Rabi havaitsi kvantti-ilmiön nimeltä ydinmagneettinen resonanssi (NMR). Voimakkaassa magneettikentässä olevan atomin ytimen havaittiin pystyvän vastaanottamaan energiaa radiotaajuisesta sähkömagneettisesta kentästä (ja kun kenttä sammutetaan niin ydin luovuttaa aiemmin vastaanottamansa energian). Pian tämän havainnon jälkeen kemistit ja fyysikot ottivat NMR-ilmiöön perustuvan menetelmän yleiseksi työkaluksi tutkiakseen eri materiaalien ominaisuuksia.

Ydinmagneettisen resonanssin havaitsemisesta kesti kuitenkin vielä 40 vuotta ensimmäiseen magneettikuvaan. Tekniikkaa kehitettiin usealla taholla hieman toisistaan poikkeaviin käyttötarkoituksiin. Kehitystyöhön vahvasti vaikuttaneista tahoista voisi mainita ainakin magneettikuvauslaitteen patentoineen lääkäri ja tiedemies Raymond Damadianin, magneettikuvauksesta lääketieteen Nobelin palkinnon 2003 voittaneet Paul Lauterburyn ja Peter Mansfieldin.

Nobelin palkintojen saajien julkistuksen jälkeen Damadian osti ilmoituksia suurissa sanomalehdissä kyseenalaistaen voimakkaasti Lauterburyn ansiot ja vaatien uudelleenarviointia palkinnon saajista. Nobelin palkinnosta ei kuitenkaan voi valittaa, Lauterbury ja Mansfield pysyivät Nobelin palkinnon saajina. Damadian sai kuitenkin myöhemmin ansaittua tunnustusta tutkimuksistaan. https://www.nytimes.com/2004/03/23/science/denied-nobel-for-mri-he-wins-another-prize.html https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jmri.20121

 

Ensimmäinen magneettikuvauslaite ”Indomitable”. Raymond Damadian oikealla.

Suomalaisista magneettikuvauksen pioneereista voisi mainita Raimo Sepposen joka on ollut kehittämässä mm. useita heikkoa magneettikenttää käyttäviä kuvaustekniikoita 80-luvulta saakka. Heikon magneettikentän laitteet saattavat olla taas nousevan kiinnostuksen kohteena. Vahvakenttälaitteiden hankinta- ja ylläpitokustannukset ovat niin suuria, että suurin osa maapallon ihmisistä jää niiden tutkimusten ulkopuolelle kun taas heikon kentän laitteilla pystyttäisiin saamaan riittävän hyviä kuvia kustannustasolla, joka mahdollistaisi diagnostiikan myös vähemmän kehittyneissä maissa.

 

Magneettikuvauksen tekniikka

Magneettikuvauksessa käytetään erittäin voimakkaita magneetteja ja radiotaajuuspulsseja. Tyypillisesti käytössä on 1.5 Teslan tai 3 Teslan laitteita. Tesla on magneettikentän voimakkuutta kuvaava yksikkö. Vertailun vuoksi maan magneettikenttä on noin 0.00005 Teslaa eli magneettikuvauksessa käytetään 30 000 – 60 000 kertaa voimakkaampaa magneettikenttää verrattuna maan magneettikenttään.

Magneettikuvauksessa tutkitaan magneettikenttien ja radioaaltojen avulla kehon vetyatomeja. Ihmiskehosta on vettä noin 65% ja vesimolekyylin koostuessa kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista on kehossa vetyatomeja miljardeja. Tarkasti ottaen kuvauksessa keskitytään tutkimaan vetyatomien protoneja. Protonit ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia, jotka pyörivät akselinsa ympäri muodostaen heikon magneettikentän

 

Magneettikuvauksessa keho viedään voimakkaaseen magneettikenttään jolloin alun perin joka suuntaan olleet vetyprotonit suuntautuvat sattumanvaraisesti joko päätä tai jalkoja kohti. Eri suuntiin suuntautuneiden protonien magneettikentät kumoavat toisensa, mutta toiseen suuntaan suuntautuneita on kuitenkin aina hieman enemmän ja nämä muodostavat heikon nettomagneettikentän, jota tutkitaan radiotaajuuspulssien avulla. Ulkoinen magneettikenttä saa protonit värähtelemään, värähtelytaajuus on riippuvainen magneettikentän voimakkuudesta.

Radiotaajuuspulssilla saadaan muutettua protonien magneettisen momentin suuntaa, koska protoni vastaanottaa värähtelytaajuudellaan lähetetystä pulssista energiaa. Koska protonien värähtelytaajuus riippuu asetetun magneettikentän voimakkuudesta, käyttämällä apuna toisia magneettikenttiä joiden voimakkuus tunnetaan tarkasti, saadaan tutkittavan alueen protonit värähtelemään halutulla taajuudella. Kun lähetetään vastaavalla taajuudella radiotaajuuspulssi virittyvät vain nämä tutkittavan alueen protonit. Kun radiotaajuus pulssi sammutetaan palaa protoni alkuperäiseen suuntaansa ja lähettää vastaanottamaansa energiaa takaisin. Tämä vastaanotettu energia havaitaan kela-antenneilla, joka on sijoitettu kuvattavan alueen ympärille. Kun tiedetään eri kudosten lähettävän energiaa hieman eri tavoilla, saadaan vastaanotetuista radiotaajuuspulsseista muodostettua monimutkaisilla laskenta-algoritmeilla hyvin tarkka kuvan kehon sisältä.

 

 

 

Magneettikuvaus käytännössä

Magneettikuvaustila on eristetty ulkopuolisilta radiosignaaleilta vuoraamalla tila kuparilla, tämä muodostaa niin sanotun faradayn häkin. Magneettikuvauslaite luo mahdollisimman homogeenisen magneettikentän kuvausputkeen ja sen ympärille

Kolmella gradienttikelalla muodostetaan apumagneettikentät jolloin saadaan kuvattavan osan kohdalle juuri halutun kaltainen magneettikenttä, tämä apumagneettikenttien muodostaminen aiheuttaa vasaroinnin kaltaisen voimakkaan äänen. Kuvattava kehon osa keskitetään tiettyyn kohtaan kuvausputkea, kuvaus voidaan tehdä tarkasti vain määrätyn matkan tuon kuvauspisteen molemmin puolin eli vaikka kuvauslaitteen putki onkin laitteesta riippuen 1-3m pitkä, ei tuota koko putken mittaista aluetta pystytä kuvaamaan. Seppämagneetin käyttämässä kuvauslaitteessa on lyhyt (1.5m) ja leveä(71cm) kuvausputki ja äänitasoa lasketaan yhdellä markkinoiden parhaista äänenvaimennustekniikoista.

Säätämällä magneettikentän ominaisuuksia ja lähetettävää radiotaajuuspulssia saadaan kuvia otettua kaikista halutuista suunnista. Radiotaajuuspulssit lähettää ja vastaanottaa kuvattavan alueen ympärille asetettava antennikela. Eri kuvausalueista on valmiit kuvausprotokollat ja magneettihoitaja hienosäätää kuvauksen aikana näitä, jotta muodostuva kuva olisi mahdollisimman korkealaatuinen.

 

Magneettikuvauksen jälkeen

Katso kuvia ja lausuntoja:
Potilaalle
Lääkärille

Kuvalevyn avausohje

Seppämagneetti Oy

  • Maanantai 9-17
  • Tiistai 10-18
  • Keskiviikko 10-18
  • Torstai 9-17
  • Perjantai 9-16
  • Lauantai Suljettu
  • Sunnuntai Suljettu

Ajanvaraus


Puhelin 014 5744 111

© 2021 Seppämagneetti Oy. All rights reserved. Kotisivut: Rotia PRKL Oy