Page History

...

Parhaimman tulokset saadaan runsaasti vetyä sisältävien kudosten kuvaamisessa, kuten rasvaa ja vettä sisältävät pehmytkudokset sekä luuydin. Eli kohossa kehossa olevat vetyatomit reagoivat laitteen magneettikentässä (1).

...

MK-laitteissa käytetään yleensä 0.2 - 3 T magneettikenttiä, mutta tutkimuskäytössä olevissa laitteissa magneettikenttä voi olla jopa 7 T. Staattisten magneettikenttien lisäksi MK-laitteissa syntyy RF- ja gradienttikenttiä. Gradienttikentät ovat suunnaltaan ja voimakkuudeltaan nopeasti muuttuvia magneettikenttiä, joiden muutosnopeudet ovat tyypillisesti 1 - 3 T/s. RF-kenttää käytetään myös protonien virittämiseen ja käytetty taajuus riippuu MK-laitteen magneettikentän voimakkuudesta (4).

...

Kuvassa 4 on MK-laitteen osista periaatekuva, kuinka ne sijoittuva ja miten potilas asetetaan laitteeseen kuvantamisen ajaksi.

...

Kuva 4. Mk laitteen periaatekuva (6).

Kuvassa 5 MK-laitteen toiminta ja osat ovat esitettynä lohkokaaviona.

Image Added

Kuva 5. MK-laitteen osat ja toiminta ovat esitettynä lohkokaavioina (7). (An MRI block diagram (Courtesy of Texas Instruments))

Magneettikuvantamisen kuvanmuodostuksen periaate on melko monimutkainen ja tässä esityksessä siitä on vain pintapuolisesti. Lähteissä on enemmän tietoa laitteen toiminnasta.

Magneettikuvan laatuun vaikuttavat monet tekijät, kuten eri parametrit. Parametreja ovat kuva-alan tasaisuus, haamuartefaktit, signaalikohinasuhde ja sen tasaisuus kuva-alassa, geometrinen vääristymä, leikkeen paksuus, leiketason vääristymä, leikkeen sijainti, resoluutio, relaksaatioaikojen T1 ja T2 tarkkuus sekä kontrastikohinasuhteet (8).

Tässä lyhyesti vaiheita kuvan muodostuksesta.

• Leikkeenvalinta (Slice selection)‏
• Vaihekoodaus (Phase encoding)‏
• Luku (Readout)‏
• Näin valitaan 3-ulotteinen tilavuus, jossa kussakin tilavuusalkiossa eli vokselissa spinit pyörivät eri taajuuksilla (9).

Magneettikuvauksen vahvuudet ja ongelmat

Magneettikuvauksen vahvuuksia

• laitteet ovat herkkiä virtauksille, kuten verenkierto erottuu erinomaisesti
• kuvaustaso on säädettävissä elektronisesti
• laite ei synnytä ionisoivaa säteilyä
• pehmytkudoksien, kuten aivot, kuvaaminen erittäin hyvätasoista kuvien korkean resoluutiotason vuoksi.

Magneettikuvauksen ongelmia

• ennen kuvausta on selvitettävä potilaan kehossa olevat ferromagneettiset metallinkappaleet tai istutteet
• lähes kaikkien nykyisin käytössä olevien istutteiden kanssa voidaan kuitenkin mennä magneettikuvaukseen
• kuvausta ei saa tehdä potilaalle, jolla on sydämentahdistin tai defibrillaattori, koska tällaisten implanttien toiminta voi häiriintyä magneettikentän vaikutuksesta
• laitteen jäähdyttämiseen käytetään nestemäistä heliumia. Kun työskennellään nestemäisen heliumin läheisyydessä, työskentelyalueen tulisi olla hyvin ilmastoitu, koska heliumin hengittäminen voi aiheuttaa nopean tukehtumisen (10)

Magneettikuvauslaitteen jäähdyttämisessä käytetään heliumkaasua, jota on magneetissa nestemäisenä noin 1000 litraa. Helium laajenee kaasuuntuessaan 700 kertaiseksi ja syrjäyttää hapen nopeasto, minkä johdosta voi aiheutua tukehtumisvaara. Kaasuuntuessaan helium myös jäähdyttää voimakkaasti huoneen ilmaa ja saattaa synnyttää nestemäistä happea, joka on herkästi syttyvää. Magneettikuvaus huoneessa on oltava happianturi, joka hälyttää, mikäli happitaso pienenee liiaksi (11).

2001 on kirjattu FDA:n sivuilla, kun kuusi vuotias poika kuoli, kun happisäiliö työntyi rummun sisään tutkimuksen aikana. Tämän jälkeen on riskitekijöitä pyritty samaan minimoitua sekä kiinnitetty erityistä huomiota turvallisuuteen laitteita suunniteltaessa. On julkaistu erilaisia turvallisuusohjeita ja standardeja, joissa neuvotaan miten laite tulisi suunnitella ja sijoittaa, jotta käytöstä ei koidu vaarallisia tilanteita (12).

Magneettikuvauslaitteen sijoituksessa huomioon otettavat asiat

Laite tarvitsee sähkömagneettisesti häiriöttömän sekä tärinättömän tilan sekä ympäristössä on otettava huomioon laiteen hajakentän aiheuttamat häiriöt. Laitteet perinteisesti sijoitetaan rakennuksen pohjakerrokseen, koska sinne helpompi suunnitella luja perusta laitteelle. Lisäksi on huomioitava akustiikka, jäähdytys ja suojaus. Laite aiheuttaa melko suuren melutason sekä tarvitsee voimakasta jäähdytystä. Myös hajakenttien suojaus on tärkeää, mikä aiheuttaa lisäkustannuksia, mutta on välttämätön. Hajakentät voivat aiheuttaa esimerkiksi vanhanmalliseen sydäntahdistimeen toimintaongelmia.

Hajakentät vaikuttavat myös potilaaseen sekä henkilökuntaan, joten on huolellisesti mietittävät miten, esimerkiksi rautasängyssä tuotavien potilaiden logistiikka hoidetaan.

Laitteiden suunnitteluun löytyi erinomainen lähde Aalto -yliopiston luentovideoista Youtuben kautta (13).

Lähteet

1. Aalto-yliopiston MRI laitteiden viikkotehtävä sivusto:https://blogs.aalto.fi/sissijakumppanit/2013/05/07/viikkotehtava-5b/
2. Wikipedian sivu NMR, ydinmagneettinen resonanssi: http://fi.wikipedia.org/wiki/NMR
3. Jukka Jauhiainen. Opetusmateriaali. http://www.tekniikka.oamk.fi/~jjauhiai/opetus/mittalaitteet/mri-perusteet-kuvauslaite.ppt
4. Sähkömagneettiset kentät työympäristössä: http://www.ttl.fi/fi/tyoymparisto/sateily/Documents/S%C3%A4hk%C3%B6magneettiset%20s%C3%A4teilyt%20ty%C3%B6el%C3%A4m%C3%A4ss%C3%A4.pdf.
5. Sinc-funktio esimerkki: http://matwww.ee.tut.fi/hypmed/ryhma12/DigiAani/d14.html
6. Magnet Lab, MRI-opas:http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/mri/
7. Mouser Electronics, artikkeli: http://fi.mouser.com/applications/medical-imaging-overview/
8. Touko Kaaslainen, pro gradu, MRI laitteesta: http://per.physics.helsinki.fi/kirjasto/ont/tkaasalainen/gradu.pdf
9. Jukka Jauhiainen. Opetusmateriaali: http://www.powershow.com/view/3c6cfe-NjY0Y/MRI-perusteet_OSA_3_Kuvan_koodaus_k-avaruus_powerpoint_ppt_presentation
10. Wikipedia. Artikkeli: http://fi.wikipedia.org/wiki/Magneettikuvaus
11. Mari Jämbäck ja Sari Komulainen. Insinöörityö. Turvallisen magneettitutkimuksen toteutuminen liikuteltavassa magneettikuvausyksikössä: http://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/22784/Jamback_Mari%20Komulainen_Sari.pdf?sequence=1
12. FDA. MRI safety communication: Artikkeli: http://www.fda.gov/medicaldevices/safety/alertsandnotices/ucm135362.htm
13. S-66.3324 Magneettikuvauksen instrumentointi https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/s-66.3324/luennot

(HUOM lähde 13 luentosivulta linkit Youtube luentoihin)