Uvod

MR uređaji snimaju signale koji potiču iz jezgri vodika (protona) koje se nalaze u molekulama

ljudskog tijela koje je postavljeno u snažno, homogeno magnetsko polje. Magnetsko polje se

označava jedinicom tesla (T). Dobiveni signal se snima u matricu nazvanu k-prostor (eng. k-

space), analizira računalom i preračunava u snimku koja odgovara malenom volumenu tkiva

(engl. voxel).

Kako se prilikom snimanja koriste jako magnetsko polje i radiovalovi, snimanje je neškodljivo

za razliku od radioloških metoda pri čemu se koriste rentgenske zrake (x-zrake) jer kod MR

ne dolazi do ionizacije tkiva. Ipak dio energije se prenese u tkivo što se naziva SAR (od engl.

specific absorption rate) i obilježava energiju koja se preda kao u zagrijavanje tkiva. Jedinica

je mW/kg.

Posebna briga je potrebna kod trudnica jer iako nije dokazano štetno djelovanje samog MR

snimanja, kontrast koji sadrži metal gadolinij prolazi kroz placentu u plod i postoji sumnja da

ga može oštetiti. Stoga žene kod kojih postoji mogućnost trudnoće trebaju to napomenuti

prije snimanja.

Povijest Magnetne rezonance

Magnetska rezonancija (MR) ili nuklearna magnetska rezonancija (NMR) kako je

prirodoslovni znanstvenici još zovu, pojava je koja je prvi put spomenuta u znanstvenoj

literaturi sredinom ovog stoljeća. Dva su znanstvenika u Sjedinjenim Američkim Državama

Felix Bloch sa suradnicima sa Sveučilišta Stanford i Edward M. Purcell sa suradnicima sa

Sveučilišta Harvard 1946. godine, neovisno jedan o drugome, opisala fizikalno-kemijsku

pojavu koja je bila zasnovana na magnetizaciji pojedinih jezgara u periodničkom sustavu

elemenata. Oni su otkrili da kada se te jezgre nađu u magnetskom polju, mogu primiti

energiju vanjskog radiofrekventnog izvora mjenjajući pri tome svoj položaj u magnetskom

polju, odnosno mogu tu energiju ponovno predati vraćajući se u svoj prvobitni položaj.

Obzirom da se, da bi uopće došlo do izmjene energije, snažno magnatsko polje i

radiofrekventni izvor trebaju slagati u frekvenciji, odnosno trebaju rezonirati, pojava je

nazvana nuklearna magnetska rezonancija. Nuklearna, jer su jedino jezgre - nukleusi atoma

reagirali, magnetska jer se pojava dogodila u magnetskom polju, a rezonanca jer je pojava u

direktnoj ovisnosti s jakošću i magnetskog polja i frekvencijom.

Za svoje su otkriće Bloch i Purcell dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1952. godine.

Godine 1991. Nobelovu nagradu za kemiju dobio je i Richard R. Ernst za svoj doprinos na

području NMR spektroskopije.

NMR signal pokazatelj je fizikalnih i kemijskih osobina jezgre atoma. Zahvaljujući

kemijskom pomaku koji je popratna pojava magnetske rezonance, izvorno se do sredine 70-

ih NMR koristila kao analitička metoda u proučavanju kemijskih spojeva. Početkom i

sredinom 70-ih dolazi do razvoja ove metode i njene primjene za dobivanje slike najprije

cjevčica vode, zatim živih životinja odnosno na kraju i ljudi (Jackson 1967, Lauterbur 1972. i

1974). Danas se, međutim, višestruko koristi u području kemije, fizike, biologije i medicine.

Procedura snimanja magnetskom rezonancijom

Obzirom da pri MR pregledu ulazite u magnetsko polje koje bi moglo privući metalne

predmete sa vas te vaše odjeće i obuče, prije pregleda trebate sa sebe, iz vaših džepova i

odjeće maknuti sve metalne predmete ili skinuti vlastitu odjeću i obuću, te odjenuti ogrtač i

papuče kojeg ćete dobiti od radiološkog osoblja.

Također, trebate napomenuti radiološkom osoblju ako imate bilo kakve metalne predmete u

tijelu (elektrostimulator srca – „pacemaker“, kohlearni-slušni ugradak, postoperativne klipse,

umjetne zglobove, osteosintetski materijal nakon operativnog liječenja prijeloma, stentove u

krvnim žilama, umjetne srčane zalistke, metalne krhotine i dr.), obzirom da iste mogu

uzrokovati smetnje na snimci pri pregledu, a neke su i kontraindikacija za pregled.

Za vrijeme snimanja pacijent se postavlja na pomični stol MR uređaja. Za učvršćivanje

dijelova tijela koriste se različiti jastuci i trake. Oni također osiguravaju i mirnoću dijela tijela

pri snimanju. Radi zaštite od buke pri snimanju pacijent dobije slušalice ili čepiće za uši.

Kod snimanja koriste se dodatne zavojnice koje se stavljaju oko pregledavanog dijela tijela, a

služe za primanje i odašiljanje signala.

Pri pregledu se pomični stol na kojem leži pacijent uvlači u tunel MR uređaja tako da snimani

dio tijela bude u središtu tunela. Radiološko osoblje napušta prostoriju sa bolesnikom pošto

se radna stanica sa računalom s kojeg se upravlja pregledom nalazi u drugoj prostoriji te za

vrijeme čitavog pregleda promatra kroz prozor i putem kamere i komunicira s njim putem

interfona.

MR snimanje sastoji se od više kraćih ponavljanja (sekvenci) pri kojima uređaj za MR

proizvodi buku. MR pregled je bezbolan,a pri pregledu pacijent treba biti potpuno miran, jer

pomicanje smanjuje kvalitetu slike i zahtijeva ponavljanje dijelova pregleda.

Ponekad je potrebno primijeniti kontrastno sredstvo intravenski ili u zglob. MR pregled traje

oko 30 minuta.

Podjela uređaja

Prema jakosti magnetskog polja uređaje za MR snimanje djelimo na:

Niske jakosti polja - do 0.5 T

Srednje jakosti polja - 0.5 T do 1 T

Visoke jakosti polja - 1 T i više (1.5 T, 2 T, 3 T, 7 T, ...)

Za usporedbu, zemljino magnetsko polje je 50 μT (0.000 05 T).

Prema vrsti magneta uređaje dijelimo na:

Rezistivne (otporničke) magnete - polje se dobiva proticanjem jakih struja kroz

posebne zavojnice. Ovi uređaji se zbog niza problema u konstrukciji i korišenju više

ne koriste i ne proizvode.

Permanentne magnete - magnet je građen od posebnog oblika željezne prašine -

feromagneta. Kod ovih je uređaja vrlo teško (zbog karakteristika samog materijala)

postići dovoljno homogena polja jača od 0.4 T. Ipak vrlo su dugotrajni, jeftini za

korištenje, pouzdani i danas sa dobrim svojstvima. Vrlo su tihi i udobni za pacijente

(nazivaju se i "otvoreni"). Posebno su poznati kao pogodni za intervencijske zahvate.

Magnetsko polje kod njih nije moguće isključiti.

Supravodljivi magneti - podobni za postizanje vrlo jakih i homogenih polja (i do 9 T)

pa su uprkos visokoj cijeni (nabave i održavanja) vrlo popularni i česti. Polje se postiže

protjecanjem struje kroz zavojnicu supravodljivog materijala na vrlo niskim

temperaturama, npr. uronjenu u tekući helij. Zbog jakog polja proizvode dosta buke

prilikom snimanja, a uvijeti snimanja i rada su im nešto stroži nego kod

permanentnih.

Dijelovi MRI uređaja

Uređaj za snimanje magnetskom rezonancijom sklopovski se može podijeliti na 4 dijela:

glavni magnet,gradijentne zavojnice,RF sustav i računalni sustav.

Glavni magnet

Magnet je najveća i najskuplja komponenta uređaja,i ostatak se gradi oko njega.Jačina

magnetskog polja se mjeri u teslama(T).

Zadaća glavnog magneta je da osigura dovoljno velik iznos magnetske indukcije B0 (između

0.1 i 3T) radi boljeg odnosa signal/šum.Za ljudsku upotrebu koriste se magneti maksimalne

jakosti 9,4 T , a za životinje do 21 T. Tako velike iznose indukcije moguće je postići samo uz

velike dimenzije magneta (2m x 2m x 1.5m) i relativno male zračne raspore za pacijenta. Jači

magneti mogu se ostvariti upotrebom supravodljivih namota. Jednako važno kao i snaga

magneta je i preciznost magneta.Ravnina magnetnih linija sa središtem magneta mora biti

skoro savršena,što nazivamo homogenost.Vrste magneta su rezistivni,permanentni i

supravodljivi.

Supravodljivi magneti- oko magneta su gusto namotani cilindrični supravodljivi navoji kroz

koje protječe vrlo jaka električna struja koja stvara homogeno magnetsko polje unutar

tunela.Zatim se zavojnice hlade tvarima poznatim kao kriogeni (tekući helij) da bi se smanjio

otpor. To je tzv. kriogena kupka koja okružuje navoje žice. Kada se koristi u MR-dijagnostici,

supravodljivi magnet proizvodi snažno magnetsko polje, pri čemu ne zahtijeva velike količine

električne energije, upravo zbog izostanka otpora.

Gradijentne zavojnice

Tri sustava zavojnica grade gradijente magnetskog polja B0 u smjeru X,Y i Z osi. Gradijentne

zavojnice i pojačala potrebne su za izbor sloja snimanja, određivanje debljine sloja te njegove

prostorne lokalizacije.

Te zavojnice su obično rezistivni elektromagneti koji su napajani sa sofisticiranim pojačalima.

Tipični gradijenti sustavi su sposobni proizvoditi gradijente od 20 mT / m do 100 mT / m.

Y zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od vrha do dna tunela u kojem se nalazi

pacijent.

X zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od lijevo na desno tunela u kojem se nalazi

pacijent.

Z zavojnica stvara promjenjivo magnetsko polje od glave do pete pacijenta u tunelu u kojem

se nalazi.

Radiofrekventni sustav

Njega čine odašiljač i prijemnik visokofrekventnog signala s antenom, te dodatni sklopovi za

obradu signala kao što su modulatori, demodulatori, pojačala snage i sl.

Radio frekvencijske zavojnice su dva glavna dijela radiofrekvencijskog (RF) sustava u MRI

uređaju.

MR signal u MRI, je proizveden od strane procesa rezonancije, koja je rezultat RF zavojnica.

One se sastoje od dvije elektromagnetske zavojnice, tj. od odašiljačke i prijemničke zavojnice

koje proizvode i primaju radiofrekventne valove. One predaju odnosno primaju energiju na

točno, po određenoj Larmorovoj frekvenciji, izabranom sloju tkiva i tako pobuđuju prijelaz

protona vodika iz jednog u drugo spinsko stanje, a što omogućuje nastanak MR signala.

Računalni sustav

Računalni sustav obično se sastoji od jednog snažnog računala (posebni numerički

brzi procesor) i jedne ili više radnih stanica za obradu i pohranjivanje slike. Operativni sustav

računala ima ulogu kontrole svih pojedinih komponenti sustava i stvaranje parametara koji

određuju vrstu dobivene slike, a koje jednim imenom nazivamo pulsni slijed (engl. pulse

sequence).

Osnovni principi MRI-a

MR snimanje koristi se činjenicom da je jezgra vodika (proton) mali magnetski dipol sa

sjevernim i južnim polom. Proton sadrži tzv. magnetski moment (µ). Kad se bolesnik u tunelu

izloži jakom magnetskom polju, svi njegovi protoni poslože se u smjeru magnetskog polja

(slično kao što se igla kompasa usmjeri prema Zemljinom magnetskom polju).

U vanjskom magnetskom polju dva su moguća stanja magnetskog momenta: u ili suprotno

smjeru vanjskog polja – govorimo o dva moguća stanja energije.

Pritom protoni ne miruju nego rotiraju oko smjera magnetskog polja u kojem se nalaze, što

se zove precesija. Frekvencija tog rotiranja (Larmorova frekvencija) je proporcionalna jačini

vanjskoga magnetskog polja. Dakle pod utjecajem magnetskog polja elektroni mijenjaju

gibanje tako da zakretni moment svakog pojedinačnog elektrona počinje rotirati oko

magnetskog polja,što je analogno precesiji zvrka u gravitacijskom polju, spomenutom

Larmorovom frekvencijom. Neto efekt precesija svih elektrona je da je ukupni zakretni

moment različit od nule. Larmorova frekvencija precesije elektrona je : , gdje je

γ giromagnetski omjer: ,tako da kad to dvoje uvrstimo,dobijemo sljedeću

formulu:

Tijelo bolesnika postaje magnetizirano, a jačina magnetizacije ovisi o broju protona unutar

volumena tkiva, odnosno o gustoći protona. S obzirom na veliku količinu protona, tako jaka

magnetizacija inducira električnu struju u zavojnicama smještenim oko dijela tijela koji se

pregledava.

Nakon što se bolesnik položi u jako magnetsko polje, dodatno se prema njemu usmjere

radiofrekventni elektromagnetski valovi. Ti naknadno proizvedeni valovi uzrokuju da se

protoni, već otprije posloženi u smjeru ravnine jakoga magnetskog polja, odmaknu od glavne

ravnine i počnu oko nje rotirati u smjeru kazaljke na satu. Da bi se to dogodilo, frekvencija

primijenjenih elektromagnetskih radiovalova mora biti jednaka frekvenciji precesirajućih

protona. Upravo taj fenomen zove se magnetska rezonancija, po čemu je pretraga i dobila

ime .

Dakle,radiofrekventno RF magnetsko polje okomito na homogeno magnetsko polje

pobuđuje uzorak, zakreće vektor magnetizacije, odnosno pobuđuje uzorak u stanje više

energije. Kad se magnetsko RF polje isključi, vektor magnetizacije se ponovo vraća u izvorno

stanje precesije oko vanjskog polja B, odnosno spinovi se vraćaju u stanje niže energije i pri

tome se emitira elektromagnetsko zračenje Larmorove frekevencije.Izmjerena Larmorova

frekvencija ovisi o magnetskom polju u kojem se nalazi proton.

U trenutku rotacije protona oko ravnine jakoga magnetskog polja inducira se električna

struja (MR signal) koju registriraju zavojnice locirane oko dijelova tijela koji se snima.

Slikovito rečeno, ako je zavojnica spojena s električnom žaruljom, žarulja će zasvijetliti. Kolika

je jačina tog svjetla, ovisi o jačini magnetskog polja i zbog toga je važna jačina glavnoga

magnetskog polja - što je ono jače, to je slika svjetlija i bolja za kasniju analizu. Na isti način

tkiva koja imaju jači magnetizam (uvjetno govoreći, sadrže više protona) dat će jači signal i

slika će biti svjetlija i obratno, tkiva s manjom magnetizacijom dat će tamniju sliku. Tako

nastaje kontrastna rezolucija dobivene slike, odnosno mogućnost da se pojedina tkiva

razlikuju ovisno o jačini magnetizacije koju posjeduju i stvaranju električnog signala na

zavojnicama smještenim oko dijelova tijela koji se snimaju.

Gustoća protona jedan je od činitelja koji utječe na svjetlinu i kontrastnost slike. Ali postoji

još nekoliko parametara koji utječu na odnos signala koje pojedini dijelovi tkiva emitiraju.

Najvažniji od njih su vremena kad se registrira električni impuls u zavojnicama koje primaju

magnetizaciju. U vremenu između dvije indukcije radiofrekventnim valovima, protoni tkiva

prolaze kroz dva različita vremena - vremena relaksacije (T1 i T2).

Malo detaljnije pojašnjeno ,relaksacija je otpuštanje energije u obliku radiovala i povratak

protona vodika u prvotni položaj . Kad prestane djelovanje B1. transverzalna magnetizacija

trne te se uspostavlja ravnotežno stanje, sistem je apsorbirao energiju na odgovarajućoj

rezonantnoj frekvenciji a kad smo uklonili izvor energije tj. ugasili RF puls sistem se vraća u

ravnotežno stanje.

Da se opet uspostavi ravnoteža nakon što se isključi RF puls, sistem mora predati energiju

okolinu a koliko će brzo predavati energiju okolini ovisi:

spin-rešetka interakcija opisuje interakciju između protona i okoline i odgovorna je za

ponovno uspostavljanje tremodinamičke ravnoteže nakon prestanka RF pulsa. Nakon

prestanka RF pulsa poremećena longitudinalna magnetizacija M se vraća u

ravnotežmo stanje - longitudinalna relaksacija. To se odvija po eksponencijalnom

zakon s vremenskom konstantom T1.

Spin-spin relaksacija – istovremeno trne transverzalna komponenta magnetizacije

koja se također odvija po eksponencijalnom zakonu s znatno manjom vremenskom

konstantom T2. Ova relakascija nastaje kao rezultat interakcije između preokrenutih

spinova koju su se sikronizirano rotirali (u fazi) dok je djelovao RF puls (B1) a sada

ponovo postaju nasumučno orijnetirani jer je u termodinamičkoj ravnoteži

magnetizacija u transverzalnoj ravnini jednaka nuli.

Relaksacijskim procesima predaje se energija okolini->smanjuje energija sistema,

i izmjenjuje energija među promatranim jezgrama (reverzibilna interakcija). U biološkim

sistemima tkiva se razlikuju u relaksacijskim parametrima.

T1 je vrijeme u kojem glavno magnetsko polje vraća većinu svog maksimuma odnosno

vrijeme T1 vezano je za vraćanje jezgara iz pobuđenih, viših u niža energijska stanja. Energija

apsorbirana u spinskom sistemu se predaje lokalnim magnetskim poljima – koja potječu od

rotacije okolnih molekula. T1 je vrijeme kada je 33.33% protona relaksirano. Time se

povećava longitudinalna komponenta makroskopske magnetizacije.Porcije energije koje se

oslobađaju jednake su razlici energijskih stanja jezgri, što odgovara energiji radiofrekventnog

fotona. Ti procesi mogu biti spontani, ali ih značajno stimulira prisustvo lokalnog

elektromagnetnog polja u radiofrekventnom spektru. Za određenu jezgru to znači blizinu

molekula koje imaju dipolni moment i rotiraju radiofrekventnom frekvencijom. Za pobuđene

protone u čistoj vodi T1 je relativno dugo, oko 3 s, jer su frekvencije rotacija molekula čiste

vode prevelike. U biološkom tkivu T1 je u širokom rasponu između 2 s i nekoliko stotinjki ms.

To je zato što se protoni u vodi vezanoj za velike molekule (proteine) relaksiraju brzo, zbog

puno sporije rotacije makromolekula.

T2 je vrijeme u kojem se većina protona (66 posto) vratila nakon prestanka indukcije

radiosignala natrag u glavno magnetsko polje. Vrijeme T2 vezano je za gubitak rezonancije

jezgri, čime se gubi transverzalna magnetizacija. U tim se procesima energija ne izmjenjuje

(zato kratko T2 ne mora značiti kratko T1). Za razliku od vremena T1 (koje je određeno

međudjelovanjem jezgre s molekulom vode kao cjelinom) gubitak rezonancije nastaje

međudjelovanjem dvije susjedne jezgre (protona).

U vodi su T1 i T2 približno jednaki (oko 3 sekunde). T1 se skraćuje s mobilnošću relaksacijskih

središta, jer je za određenu jezgru povoljno da su joj dostupna polja što više susjednih

molekula. Zato se u krutinama T1 znatno produžava. Nasuprot tome gubitak je rezonancije

tim brži što su susjedne jezgre fiksiranije u prostoru. Zato se u krutinama T2 znatno skraćuje.

Dakle, općenito vrijedi:

T1(čvrsto) > T1(tekuće) ≈ T2(tekuće) >> T2(čvrsto) .

Prema tome, različita tkiva imaju različito trajanje T1 i T2 vremena, na temelju čega se

također stvara kontrastna rezolucija. Kombinacijom dobivanja slika u T1 i T2 vremenu

dijagnostičar dobiva potpuniju povratnu informaciju i tako stvara sliku kombinacije

intenziteta raznih tkiva. Zatim ocjenjuje stvaraju li ispitivani organi signal, kako se i očekuje

od zdravih tkiva, ili neka tkiva odašilju promijenjene signale (signale većeg ili manjeg

intenziteta od uobičajenih, normalnih vrijednosti), što upućuje na mogućnost da su takva

tkiva zahvaćena patološkim procesom.

Svi dobiveni podaci računalno se obrađuju i proizvode se serijske snimke slojeva tkiva u sve

tri glavne ravnine i kombinacije tih ravnina (gradient-echo), što omogućuje dobivanje (osim

prethodno opisane kontrastne rezolucije) i savršene prostorne rezolucije. To je, primjerice,

vrlo važno kirurzima prije planiranja operativnog ili nekoga drugog invazivnog zahvata.

Kontrastna sredstva

Gadolinij je element, koji je uključen u kontrastna sredstva za one koji primaju MRI zračenje.

To pomaže liječnicima dobiti točna očitanja i dijagnoze stanja kao rezultat tih skeniranja jer

gadolinij sadrži contrast agent pomoću kojeg se dobije jači kontrast među različitim tkivima.

Kontrastno sredstvo se u organizam unosi intravenozno, odnosno pomoću injekcije. Točna

primjena mu je u tome gdje kelati s ovim elementom ubrzavajući relaksaciju protona

mjenjaju prikaz u dijelovima tijela. Zbog veličine kelat ne može proći održanu barijeru između

krvotoka i mozga i slične prepreke pa je MR signal je pojačan u dijelovima tijela koji su bolje

prokrvljeni ili gdje su takve membrane oštećene, tu dolaze do izražaja paramagnetna

svojstva gadolinija. Već godinama gadolinij se koristi u poboljšanju MR slike na tisućama

osoba bez velikog broja ozbiljnih štetnih događaja. FDA je odobrila gadolinij za korištenje u

MRI procedurama 1988. godine i od tada su odobreni pet specifičnih gadolinijskih proizvoda,

kontrastna sredstva za korištenje u postupku slike. Nuspojave povezane s injekcijom

gadolinija su blage do umjerene. Najčešće nuspojave su blage glavobolje, mučnina, lagano

peckanje na mjestu injekcije i niski krvni tlak. Međutim, FDA je nedavno upozorila protiv

uporabe gadolinija od strane onih s bubrežnim problemima jer pacijenti nisu bili u stanju

izbaciti tvar iz organizma pa dugotrajna prisutnost u tijelu može dovesti do ozbiljnih ozljeda,

pa čak i zatajenje organa. Stanje se zove Nephrogenic sistemski Fibroza (NSF), također

poznat kao Nephrogenic Fibrosing Dermopathy (NFD). Iako je ovo stanje rijetko samo 300

potvrđenih slučajeva u svijetu, to bi moglo, u nekim slučajevima dokazati da je kobno.

Oslikavanje

Za tocnu lokalizaciju signala koji dolazi iz tijela bolesnika rabe se gradijenti cija je uloga vec

opisana. Gradijentne zavojnice su smještene unutar magnetske jezgre. Nagib gradijenta

odreduje stupanj promjenjivosti magnetskog polja uzduž njegove osi, tako da strmi gradijent

alterira magnetsko polje jace od plitkog. Kao što je rečeno, zahvaljujuci gradijentima je

moguce ekscitirati selektivno sloj čiju debljinu i položaj odreduje raspon odaslanih

frekvencija i nagib gradijenta. Naime, nakon selekcije sloja, rezoniraju samo jezgre unutar

odabranog sloja. Z gradijent služi odabiru aksijalnih slojeva, X gradijentom odabiru se

sagitalni slojevi, a Y gradijentom koronalni. Kose slojeve se može odabrati kombinacijom dva

ili sva tri gradijenta.

Kod uzimanja uzoraka (sampling) važno je poštovati Nyquistov teorem. Podaci se prikupljaju

u tzv. K-prostoru koji ima frekvencijsku i faznu os i to sa svakim novim RF impulsom se

popunjava po jedna linija (128, 192, 256 ili 512).

Nešto više o K – prostoru

1983 Ljunggren i Tweig neovisno jedan od drugoga predstavljaju takozvani k-prostor,

tehniku kojom ujedinjuju tehnike prikaza MR. Pokazali su da demodulacijom MR signala

kojeg stvaraju spinovi jezgara koji imaju slobodnu precesiju u linearnom magnetskom

polju daju vrijednost Fourierove transformacije efektivne gustoće samog spina tj.

gdje:

Drugim riječima, kako vrijeme proalzi, signal ocrtava putanju u K-prostoru s vektorom brzine

putanje koja je proprocionalna vektoru narinutog magnetskog gradijenta.

Efektivna gustoća spina predstavlja pravu gustoću spina uz ispravak učinaka

pripreme, opadanja signala, gubitka homogenosti (faze) zbog nehomogenosti polja,

protoka, difuzije i slično kao i ostalih učinaka na količinu transverzalne magnetizacije koja

može inducirati signal u prijemniku VF signala.

Iz osnovne formule k-prostora slijedi kako sliku možemo rekonstruirati ako se na

matricu primjeni inverzna Fourierova transformacija.

Koristeći prikaz pomoću k-prostora, složena ideja je jako pojednostavljena. Na primjer,

učinak faznog kodiranja (spn-wrap tehnika) prostora postaje znatno jasniji. U standardnim SE

ili GE tehnikama gdje je gradijent za očitavanja stalan (npr. ), pobuđivanjem prostora

pomoću VF signala, samo jedna linija k-prostora se očitava (snima). Kada je gradijent faznog

očitanja nula, linije se snimaju po osi. Ukoliko je fazni gradijent različit od nule, u vremenu

između VF impulsa za pobudu i gradijenta za očitanje, linija koja se očitava bivapomaknuta

gore ili dolje u K-prostoru; npr. snimamo liniju =konstanto.

k-prostor također olakšava usporedbu raznih tehnika snimanja. U EPI tehnici s jednim

impulsom, sve linije k-prostora se očitavaju odjednom, nakon čega slijedi sinusna ili zupčasta

putanja. Kako su naizmjenične linije k-prostora očitane u suprotnim smjerovima, to se mora

uzeti u obzir kod rekonstrukcije slike. FES ili EPI tehnike s više impulsima snimaju samo dio k-

prostora nakon svakog impulsa. Svaki impuls snima drugi dio prostora (red, liniju) i to se

ponavlja dok se ne ispuni čitav K-prostor (matrica). Kako podaci u sredini matrice

predstavljaju niže prostorne frekvencije od prostora na rubovima k-prostora, sve što je bliže

centru matrice više utjeće na kontrast snimke.

Važnost središta k-prostora u vidu utjecaja na kontrast snimke dolazi do izražaja u ostalim,

naprednijim tehnikama snimanja. Jedna od takvih je spiralno snimanje - magnetski gradijent

koji se narine u ritorajućoj putanji daje spiralno očitanje k-prostora (punjenje matrice) od

centra prema rubu. Kako je i opadanje (vrijeme) signala najjače pri početku snimanja,

tako snimanje središnjeg dijela daje jači odnos signala i šuma (S/Š, SNR) u usporedbi s

uobičajenim zupčastim-isprepletenim načinom prolaska kroz k-prostor, pogotovo ako je

prisutno kretaje.

Kako su i konjugirane (imajući Fourierovu transformaciju u vidu) Nyquistov teorem,

možemo pokazati kako korak u k-prostoru određuje veličinu snimanog prostora (najveći

frekvenciju koja je pravilno snimljena) dok maksimalna vrijednost k uzorka oređuje

rezoluciju.

(Ovo se primjenjuje na svaku os [X, Y i Z] novisno jedna o drugoj).

Nakon popunjavanja citavog K-prostora,slijedi pretvorba u sliku matematickim postupkom

koji se naziva Fourierova transformacija.

Matrica slike odreduje broj redova i stupaca, a zajedno sa FOV odreduje velicinu piksela. Da

bi se formirala slika svakom pikselu se doznaci određeni intenzitet signala koji ovisi o

amplitudi, dok je anatomski položaj odreden vrijednostima frekvencijskog i faznog pomaka.

Broj očitavanja po jednoj kosini gradijenta faznog kodiranja se naziva NEX (number of

excitations).

Tehnike oslikavanja

Tehnike korištenjem samog spina

SE - već spomenut spin-echo je najjednsotavniji način snimanja. Karakteristične

snimke se nazivaju T1 (vrijeme kada je 33.33% protona relaksirano) i T2 (vrijeme kada

je 66.66% protona relaksirano). T1 snimke daju visok signal masti, dok T2 snimke daju

vrlo visok signal vode. Prema ovim snimkama se uspoređuju sve ostale tehnike te se

kaže da je snimka T1-mjerena ili T2-mjerena.

FSE - fast spin-echo ili turbo spin-echo ili slično je tehnika snimanja (obično T2

snimaka) kada se radi ubrzavanja snimanja dio k-prostora svakog sloja snima "prije"

vremena. Na taj način se dobiva manje ili više artefakt "T1 snimke u T2 snimci",

odnosno dio signala masti je također snimljen iako bi na snimci svijetli dijelovi biti

samo od signala vode. Danas su sve T2 snimke snimane na taj način jer bi obično

snimanje SE T2 simke vrlo dugo i do 12 minuta na uređajima od 1 T!

IR - inversion recovery - T1 tehnika snimanja gdje se tkivo daodatnim

signalom"pripremi" prije samog snimanja sloja. Na taj način se može dobiti veći

kontrast i razlikovanje tkiva prema raznim svojstvima, uglavnom količini vode.

FLAIR - fluid attenuated inversion recovery je varijanta T1 IR snimanja kod koje se

postiče potiskivanje signala vode ali na drugačiji način od "čistih" T1 snimaka. Vrlo

korisno za otkrivanje promjena u tkivu mozga (ožiljci, demijelinizacija, otok tkiva,

svježa krv, ...).

STIR - short tau inversion recovery je posebna tehnika T1 snimaka kod kojih se signal

masti potiskuje. Paradoksalno jer T1 snimke sadrže uglavnom signal masti, zbog čega

su slike vrlo tamne. Baš zbog toga su snimke vrlo korisne za prikazivanje otoka,

metastaza, ožiljka i sličnih sukulentnih tkiva.

Tehnike nastale korištenjem gradijenata

GE - općeniti naziv za tehnike kod kojih se pomoću gradijenata primjenjenih na

osnovno magnetsko polje mijenja dinamika relaksacije protona i time postiže

drugačija snimka i/ili se smanjuje vrijeme snimanja.

T2* - Vrsta T2 snimanja kod koje se snimanje vrši kada je više od 66% protona

relaksirano. Često je riječ o gradijentnoj tehnici snimanja. Koristi se danas uglanovm

kod snimanja kostiju, zglobova i slično.

CISS - steady-state gradijentne tehnike, vrlo brze tehnike snimaja pomoću kojih je

moguće snimati i vrlo brze kretnje, kao recimo kod srca.

Ostale, posebne tehnike

DWI - diffusion weighted imaging - tehnika snimanja kod koje se poništava sav signal

iz tkiva, tako da jedino signal onih molekula koje se kreću zbog difuzije biva prikazan.

Tehnika je vrlo zahtjevna za uređaj i samo uređaji sa dobrim, jakim i brzin

gradijentima mogu dovoljno poništiti signal da se ne vidi "prosvjetljavanje T2 snimke"

koje se i kod jakih uređaja može naslutiti. Ove snimke se svakodnevno koriste za

pronalaženje moždanog tkiva koje je doživjelo ishemiju, odnosno inzult.

Eksperimentalni modeli su pokazali da je ovim snimanjem moguće otkriti odumiranje

stanica svega nekoliko (7–8) minuta nakon početka ishemije, odnosno nekoliko

minuta nakon teoretskog odumiranja stanica.

DTI - diffusion tenzor imaging - tehnika snimanja difuzije duž vlakana neurona, čime

se dobivaju korisni podatci o toku snopova neurona u mozgu što je korisno kod nekih

operativnih zahvata ali i kod analiza nekih bolesti i stanja. Ne primjenjuje se rutniski.

MRS – MR spektroskopija - iz odabranih dijelova tkiva mozga i patološki promjenjena

tkiva se dobijaju spektri/signali pomoću kojih se može, kao i kod obične

sporektroskopije zaključiti o molekulama koje se nalaze u tkivu.

fMRI - funkcionalna magnetska rezonancija, moguće je ponavljanim snimanjem tkiva

dobiti razliku u signalu koja je posljedica promjene u tkivu koja nastaje njegovim

korištenjem. Kako je obično riječ o snimanju mozga, ovim snimanjem je moguće

pokazati aktivnost dijelova mozga pri izvršavanju nekih zadataka. Nije rutinska

metoda.

MRA - MR angiografija- iako postoji nekoliko tehnika (phase contrast, time of

flight, ...) ove metode na današnjim uređajim uspješno mogu zamjeniti prikaz krvnih

žila mozga i vrata klasičnom i DSA angiografijom, kod uređaja sa jačim poljem i

odličnim gradijentima mogu se snimati krvne žile svih dijelova tijela.

Prednosti i nedostaci

S usavršavanjem osnovnog aparata, tijekom osamdesetih godina prošloga stoljeća MR je sve

više postajao prihvatljiva metoda, a u mnogim područjima dijagnostike i metoda izbora u

algoritmu dijagnostičkih metoda.

PREDNOSTI

MR je radiološka metoda oslikavanja koja za nastanak slike ne koristi ionizirajuće

zračenje.

Dobar prikaz mekotkivnih struktura tijela (mozak,mišići, ligamenti, tetive, živci).

Bolje razlikovanje normalnog od patološki promijenjenog tkiva na MR snimkama

nego snimkama drugim metodama radiološkog oslikavanja (rtg., CT, UZV).

Kontrastno sredstvo koje se koristi pri MR pretragama ne izaziva alergijske reakcijeza

razliku od drugih radioloških kontrastnih sredstava (koja se koriste kod rtg. ili CT

pretraga).

RIZICI

MR pregled uglavnom nema rizika za većinu pacijenata ako se primjenjuju uobičajene

mjere opreza.

Ako je pacijent bio sediran pri pregledu, nužno je kontrolirati njegovo stanje za

vrijeme pregleda i kratko nakon pregleda.

Snažno magnetsko polje može djelovati na metalne predmete u tijelu.

Izrazito je maleni rizik od alergijske reakcije na kontrastna sredstva koja se koriste pri

MR pregledu. Ako se i pojave one su obično blage.

Nefrogena sistemska fibroza može se javiti pri primjeni visokih doza nekih kontrastnih

sredstava za MR u bolesnika sa znatno oštećenom bubrežnom funkcijom.

Pridržavajući se uobičajenih mjera opreza pri MR pregledu i uz činjenicu da do sada nema

znanstvenih dokaza o štetnosti MR po pacijenta, oslikavanje MR-om smatra se sigurnom

radiološkom dijagnostičkom metodom.

MR je prva metoda izbora za dijagnostiku organa središnjega živčanog sustava - glave i leđne

moždine, organa male zdjelice i zglobova. U analizi ostalih dijelova sustava za kretanje,

posebice kosti, tradicionalno se koristi klasična rtg dijagnostika, koja je, premda koristi

ionizirajuće zračenja, puno jednostavnija i jeftinija.

U ostalim područjima MR također ima veliku primjenu, ali neke druge metode, primjerice

ultrazvučni pregled, imaju prednost zbog jednostavnosti primjene i niže cijene.

Zaključak

Magnetska rezonancija je pretraga koja omogućava dobivanje kvalitetnih tomografskih

presjeka ljudskoga tijela s velikom rezolucijom. Ideja se sastoji u tome da se pojedina meka

tkiva u organizmu razlikuju prema količini vode, odnosno vodikovih atoma, što je jako

povoljno za dobivanje velikih kontrasta slike, budući da vode u tijelu ima u izobilju. To je

moguće jer vodikovi atomi imaju spin, što rezultira njihovim specifičnim ponašanjem kada se

nalaze u jakom magnetskom polju. Danas se za snimanje magnetskom rezonancijom koristi

termin MRI (Magnetic Resonance Imaging), umjesto starog termina NMR. Osnovni je dio

svakog MRI-sustava glavni magnet. Postoji nekoliko tipova magneta (permanentni,

elektromagneti), a mi ističemo supravodljive magnete (većina modernih aparata), kod kojih

se smanjivanjem otpora vodiča smanjuje i količina energije potrebna za održavanje

magnetskoga polja. Otpor ovisi i o materijalu zavojnice te o njenoj dužini i presjeku. Nadalje,

otpor ovisi i o temperaturi zavojnice koju je moguće kontrolirati. Struja se propusti kroz

zavojnicu da bi se podiglo magnetsko polje, a zatim se zavojnice hlade tvarima poznatim kao

kriogeni (tekući helij) da bi se smanjio otpor. To je tzv. kriogena kupka koja okružuje navoje

žice. Kada se koristi u MR-dijagnostici, supravodljivi magnet proizvodi snažno magnetsko

polje, pri čemu ne zahtijeva velike količine električne energije, upravo zbog izostanka otpora.

Sustav temeljen na takvom magnetu izuzetno je skup, no omogućuje stvaranje izuzetno jakih

magnetskih polja (0,5-4T) za kliničke potrebe te do 14T za spektroskopska i visokorezolutna

ispitivanja.Spin-odjek tehnika danas se najviše koristi, prvenstveno zbog najkraćeg vremena

snimanja i brze rekonstrukcije slike. Provode se mjerenja vremena T1 i T2 pomoću odjeka

dobivenih pobuđivanjem odgovarajućim impulsima, a na kvalitetu slike utječe se variranjem

dvaju parametara (TR i TE). Najčešće se koristi samo 2 – 5 odjeka, zbog brže obrade, odnosno

rekonstrukcije slike.Jedan su od glavnih problema vezanih uz MRI zalutala magnetska polja,

odnosno polja koja se šire izvan granica prostorije snimanja. Zbog toga su razvijene dvije

vrste zaštite: pasivna i aktivna. Pasivna se postiže ugradnjom tzv. Faradeyeva kaveza u zidove

sobe za snimanje i ne iziskuje velike troškove, ali ipak učinkovito zadržava magnetsko polje

unutar granica. Skuplji je način aktivna zaštita kod koje se koriste dodatni solenoidni magneti

izvan kriogene kupke, a koji ograničavaju magnetsko polje unutar prihvatljive površine.