Magneettikuvauksen suomenkielinen lyhenne on MK. MRI tulee taas englannin kielisestä sanoista Magnetic Resonance Imaging.
MK-laitteen toimintaperiaalte
Magneettikuvaus kuuluu lääketieteelliseen kuvantamismenetelmään, jonka toiminta perustuu ydinmagnaattiseen resonanssiin, NMR, englanniksi Nuclear Magnetic Resonance ja tässä menetelmässä mitataan vety-ytimen magneettikentässä emittoimaa radiotaajuista signaalia. Magneettikuvaus on yksi merkittävimmistä NMR-sovelluksista.
Ydinmagneettinen resonanssi on ilmiö, jossa magneettikentässä oleva atomin ydin absorptoi sekä emmittoi sähkömagneettista säteilyä siten, että säteilyn absorptointi ja emmittointi tapahtuu sillä taajuudella, joka riippuu atomien magneettisista ominaisuuksista ja siitä magneettikentästä jossa ne ovat.
Parhaimman tulokset saadaan runsaasti vetyä sisältävien kudosten kuvaamisessa, kuten rasvaa ja vettä sisältävät pehmytkudokset sekä luuydin. Eli kohossa olevat vetyatomit reagoivat laitteen magneettikentässä (1).
Resonanssi-ilmiön yhteydessä puhutaan myös resonanssiehdosta. Tämä tarkoittaa, että magneettikentässä olevaan atomiytimeen kohdistuu radiotaajuinen magneettikenttä, joka synnyttää resonanssi-ilmiön. Nämä ilmiöt ovat keskenään vuorovaikutuksessa, kun RF-kentän taajuuden ν ja ytimen kohdalla vaikuttavan magneettikentän voimakkuuden B0 välillä toteutuu ehto:
missä γ on atomiytimelle ominainen gyromagneettinen suhde.
Tavallisen vetyatomin ytimen gyromagneettinen suhde on γ = 2π 42,58 MHz/T eli yhden teslan ja magneettikentässä vedyn ydinmagneettinen resonanssitaajuus on noin 42,58 MHz, hieman riippuen vety-ytimen kemiallisesta ympäristöstä (2).
B0 voidaan tehdä kolmella menetelmällä; kestomagneetit, resistiiviset sähkömagneetit ja suprajohtavat sähkömagneetit (3).
Magneettikuvauslaite kaaviokuvana on esitettynä kuvassa 1
Kuva 1. magneettikuvauslaitteen kaaviokuva (3).
Kuvassa 2 on piirrettynä periaatteellinen rakenne ja B0-kentän suunnista.
Kuva 2. Magneettikuvauslaitteen periaatteellinen rakenne ja B0-kentän suunta (3).
Kuvassa magneettikentän kenttäviivat ovat suljettuja ympyröitä. Kenttäviivojen suunta kulkee etelänavalta (S) pohjoisnavalle (N) ja magneettivuon tiheys kuvaa sitä, kuinka paljon kenttäviivoja kulkee tietyn pinnan läpi, yksikkö on Tesla (T).
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).
MK-laiteissa on RF-lähetin sekä RF-vastaanotin. RF-lähettimessä on taajuusgeneraattori, jonka taajuutta säädetään resonanssitaajuuden ympärillä ja resonanssitaajuinen signaali moduloidaan sinc-funktiolla. Moduloitu signaali viedään RF-tehovahvistimelle ja sieltä edelleen RF-lähetyskelalle (3). Sinc-funktio on paljon käytetty apufunktio signaalinkäsittelyssä (5).
RF-vastaanotin taas mittaa magnetoitumavektorin indusoimaa virtaa vastaanotinkelassa. Vastaanotettu RF-teho on kuitenkin vain noin yksi miljardisosa lähetystehosta. Vastaanotin- ja lähetinkelat voivat olla rakennettu samaan kelaan (pääkela) tai ne voivat olla erillisiä (pintakela).
Seuraavassa kuvassa 3 on esitettynä RF-vastaanottimen kaaviokuva.
Kuva 3. RF-vastaanottimen kaaviokuva (3).
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.