Manyetik Rezonansla Tıbbi Tanı

Konusu 'Radyoloji' forumundadır ve Elif tarafından 14 Şubat 2009 başlatılmıştır.

    14 Şubat 2009
    Konu Sahibi : Elif
  1. Elif

    Elif Onur Üyesi Pro Üye

    Katılım:
    12 Temmuz 2006
    Mesajlar:
    24.627
    Beğenildi:
    5.161
    Ödül Puanları:
    438
    SIK SIK DUYARIZ, OKURUZ: "Kesin tanı için doktor MRI (gündelik dilde MR diye yerleşmiş) istedi." Ya da, "Beşiktaş'ın süper transferi, imzadan önce girdiği MR'da çürük çıktı". Nedir bu bildiğimiz röntgen cihazının pabucunu dama atan mucize aygıt? En basit anlatımıyla farklı şiddetteki manyetik alanlar kullanarak, organlarımız ve dokularımıza ilişkin şikayetlerimizi bizzat o organ ve dokulardaki atom çekirdeklerinden dinleyen bir araç; giderek yaygın kullanım kazanan çağdaş bir tıbbi görüntüleme tekniği.
    [​IMG]
    Hastalık tanılarının, görüntüleme yoluyla saptanmasında devrim yaratan MRI (Magnetic Resonance Imaging -Manyetik Rezonans Görüntüleme) cihazı, görünüş bakımından kocaman bir küpten ibaret. Farklı büyüklük ve şekillerde olabilse de hepsinin temel tasarımları aynı: Önden arkaya uzanan ve mıknatıs deliği olarak bilinen yatay bir tüp ve bu tüpün çeperleri boyunca uzanan bir mıknatıs. Özel ve hareketli bir masa üzerine sırtüstü yatan hastalar, bu tüpün içine kaydırılarak yerleştiriliyorlar.
    [​IMG]
    MRI sisteminin en önemli bileşeni, oldukça büyük yer kaplayan mıknatısı. Mıknatısın yarattığı manyetik alan büyüklüğü, MRI cihazlannda Tesla (T) ile ifade edilir, 1 Tesla 10.000 Gauss'a eşdeğerdir. Günümüzde, MRI'da kullanılan mıknatıslar 0,5 - 4 T ya da 5.000 - 40.000 Gauss gücünde. Bazı araştırmalarda, 7 T gücünde mıknatısların kullanıldığı MRI cihazlanndan da söz edilmekte. Dünyanın manyetik alanının 0,5 Gauss olduğu anımsanırsa, gerçekte, ne denli büyük manyetik güçlerden söz edildiği kolayca anlaşılır.

    MRI tekniğiyle, oldukça kaliteli bir görüntünün elde edilmesinde, manyetik alanın gücü, sürekliliği ve düzenliliği, ana manyetik alanı şekillendiren çok kritik belirleyiciler. Her MRI sisteminde, birincil manyetik alanı oluşturan ana mıknatısın yanısıra, dereceli mıknatıslar olarak adlandırılan ikinci tür mıknatıslar bulunur. MRI cihazlarının gürültüsünün kaynağı olan bu mıknatıslar, ana manyetik alanla kıyaslandığında, gücü çok daha az manyetik alanlar üretirler; üretilen manyetik alanın büyüklüğü 180-270 Gauss ya da 18-27 mT (Teslanın binde biri) aralığında değişken olabilir. Ana mıknatıs hasta üzerinde kararlı ve çok şiddetli bir manyetik alan uygularken, dereceli mıknatıslar değişken manyetik alanlar oluşturulmasını sağlarlar. Bir MRI sistemi, çok güçlü bir bilgisayar sistemi, tarama sırasında hasta vücuduna gönderilecek radyo frekans (RF) dalga itmelerinin taşınmasını sağlayan bazı donanımlar ve pek çok ikincil bileşen de içerir.

    Çekirdeğin İşlevi
    Bir atom çekirdeği proton ve nötron denilen parçacıkları içerir. Çekirdeğin temel bileşenleri olan proton ve nötronlar, tek başına olduklarında, ince bir çubuk mıknatısın özelliklerine benzeyen bir manyetik etkiye sahipler. Ancak, çekirdek içinde protonla protonun, nötronla nötronun oluşturdukları proton ya da nötron çiftleri, birinin diğeri üzerindeki manyetik etkisini yok etme eğilimindedir. Hem proton, hem de nötronlan çift sayıda olan bir çekirdekte, proton-proton, nötron-nötron eşlenmesi tamamlandığından, çekirdek içinde fazladan bir manyetik etki oluşamaz. Bu nedenle, çift sayıda proton ve çift sayıda nötrona sahip bir çekirdeğin net bir manyetikliğinden söz edilemezken, tek sayıda protonu ya da tek sayıda nötronu olan bir çekirdek, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) olgusunu olanaklı kılabilecek net bir manyetiklik yaratır. Bu tür manyetikliğe sahip elementlerin sayısı, oldukça sınırlı. Yalnızca bir protonlu ve nötronsuz hidrojen, altı protonlu-yedi nötronlu karbon-13, 11 protonlu-12 nötronlu sodyum-23 ve 15 protonlu-16 nötronlu fosfor-31 atomlarının ya da izotoplarının çekirdeklerinde, çekirdeğin tümünde manyetik moment yaratmayı sağlayacak eşlenmemiş bir proton ya da nötron bulunmakta. Üstelik bu elementlerin hemen hepsi biyolojik dokularda doğal olarak bulunuyor.

    a- Bir dış manyetik alan uygulandığında hidrojen protonlarının hareketi gelişigüzeldir.

    b- Dış bir manyetik alan etkisinde kalan protonlar bu manyetik alanla aynı ya da zıt yönde yönlenirler.

    c- Uygulanan RF itmesi hidrojen protonlarının enerji soğurarak başka bir düzleme taşınmasını sağlar.

    d- RF itmesi kesildiğinde hidrojen protonları enerji salarak eski durumlarına dönmeye çalışır.


    Eşlenemeyen tek bir proton içeren bir çekirdek yapısına sahip hidrojen atomu, tüm çekirdekler arasında en güçlü manyetikliği olan tek çekirdek. Dış bir manyetik alan uygulaması olmaksızın, hidrojen çekirdeğinin manyetizması, çekirdeği dönüş yönüne dik bir manyetik vektör etrafında döndürür. Spin adı verilen bu kendi etrafında dönmenin gelişigüzel yönlerde olması, bir doku örneği içindeki hidrojen çekirdeklerinin net manyetikliğinin sıfır olmasına neden olur. Ancak güçlü bir manyetik alan içine konulduğunda, gelişigüzel yönlerde dönen hidrojen çekirdeklerinin manyetikliğiyle, çevredeki makro-moleküller arasındaki gelişigüzel termal etkileşmeler, proton manyetik vektörünün, daha düşük (aynı yönde koşut) ve daha yüksek (zıt yönde koşut) enerji durumları arasında ileri ya da geri yönlenmesine neden olur. Yani, hidrojen çekirdeklerindeki proton manyetik vektörlerinin, çoğunun, uygulanan manyetik alanla aynı, daha azının da uygulanan manyetik alana zıt yönde yönlenmesini sağlar. Yönlenmeler arasındaki bu sayısal fark, dışandan uygulanmakta olan güçlü manyetik alanla aynı yönde, yeni bir manyetik alan oluşmasına neden olur. MRI görüntülemenin kabaca temeli, yeni oluşan bu manyetik alanın varlığına dayanır.

    MR görüntülemenin neredeyse tek sinyal kaynağı olarak kullanılan hidrojen atomları, hem su hem yağ yapısında yer aldıklarından, insan vücudunda çok bol bulunur. Yumuşak bir dokunun her 1 mm3'ünde yaklaşık 1019 (10 milyar kere milyar) hidrojen atomunun var olması, çok şaşırtıcı gelebilir. Güçlü bir manyetik etkiye sahip olması ve dokuda bol miktarda bulunması gibi nedenlerle, insan vücudunda hidrojenden alınan sinyaller, diğer herhangi bir atom çekirdeğinden elde edilenlerden bin kat daha güçlü olur.

    Aslında dış bir manyetik alan etkisine maruz bırakılan hidrojen protonlarının manyetik vektörleri, uygulanan manyetik alanın yönüne, kendi dönmeleri nedeniyle tam olarak sürekli koşut kalamazlar; yani bulundukları yerde, güçlü manyetik alan vektörünün çevresinde küçük yalpalanmalar yaparlar. Hidrojen çekirdeği için, yalpa sıklığı da denilen yalpa oranı, sadece manyetik alanın gücüyle tanımlanır. Daha güçlü bir manyetik alan, daha hızlı bir yalpa sıklığı demektir. Yalpa sıklığı, hastaya, çekirdeği uyarmak üzere gönderilecek eletromanyetik RF dalga itmesinin ve hastadan gelecek olan sinyallerin de düzenlendiği alıcı antenlerin de şıklığıyla aynı. Sıklıkların aynılığı rezonansı yaratır.

    Verilen bir dokunun hacmindeki bütün hidrojen çekirdeklerinin manyetikliğinin vektör toplamı, o dokunun net manyetiklenmesini verir. Doku dış bir manyetik alan içinde değilse, dokunun net manyetikliği sıfırdır. Doku bir manyetik alan içine konduğunda, 5-10 saniye gibi kısa bir süre içinde uygulanan dış manyetik alanın yönüne koşut net bir manyetiklenme yaratır. Dış manyetik alanla m yönde yönlenen bu manyetiklik, x,y,z üçboyutu düşünüldüğünde, z yönündedir.

    Dokunun net manyetiklenmesi, uygulanan dış manyetik alanla aynı doğrultuda yönlendiğinde, dış manyetik alanın çok büyük oluşu nedeniyle doku manyetikliğinin ölçülmesi çok zorlaşır. Bu ölçümü yapmak için doku manyetikliği, uygulanan dış manyetik alana dik olan xy düzlemine taşınır. Bu taşıma işlemi için dış manyetik alana dik olacak biçimde ve yalpa sıklığına eşit sıklıkta bir elektromanyetik RF dalga itmesi gönderilir.

    RF'in İşlevi
    MRI cihazı, hidrojene özgü bir RF itmesini uygular. Sistem, itmeyi vücudun incelenmek istenen dokusuna yöneltir. RF itmesi, incelenen doku içindeki protonların farklı bir yönde dönme ya da yalpalama hareketlerini, farklı bir düzlemde (xy düzlemi) sürdürmelerini sağlayacak enerji soğurumuna neden olur. Daha önce de değindiğimiz gibi, yalpalayan protonların yalpa sıklığıyla, dışarıdan gönderilen RF itmesinin sıklıkları aynıdır. Bu iki sıklığın aynı oluşu rezonansa neden olur. MRI'ın oluşmasını sağlayan ölçüm parametreleri, bu etkileşmeden doğar.

    MRI cihazlarında, RF itmeleri, vücudun baş, omuz, diz, bilek gibi farklı bölümleri için farklı tasarımlanmış antenlerle uygulanır. Antenler, genellikle incelenecek bölgenin vücut hatlarına uygun ve en yakınına yerleştirilebilir özeliklerde tasarımlanır. Antenlerin RF itmelerini göndermeleriyle hemen hemen eş zamanlı olarak, dereceli mıknatıslar da devreye girerler. Dereceli mıknatıslar, ana manyetik alan şiddetinin belirli bir biçimde kullanılmasını sağlayarak, görüntülenmek istenen dokuyu, diğer dokulardan tümüyle ayırırlar. MRI, aslında görüntülenecek bölgeyi çok ince dilimlere ayırır; bu sayede, hastanın hareket etmesini gereksiz kılarak her yönden görüntü alabilir. Cihaz, tüm bu yönlenmeleri dereceli mıknatıslar yardımıyla yapar.

    RF itmesi kesildiğinde, hidrojen protonları çevresel etkileşmeler de yaparak, yavaşça önceki durumlanna (z düzlemine) dönerler ve RF itmesiyle soğurdukları fazla enerjiyi salarlar. Enerji salınımının yarattığı sinyal, anten tarafından seçilir ve bilgisayar sistemine gönderilir. Matematiksel verileri alan bilgisayar, Fourier dönüşümlerini kullanarak, bu verileri gri ölçekte, görüntüye dönüştürür.

    Ölçüm Parametreleri
    Manyetik rezonans, dokularda ya da sıvılardaki hidrojen konsantrasyonunun, bir dokudan diğerine farklılık gösteren sinyallerine duyarlıdır. RF dalga itmesine maruz kalan hidrojen protonlarının, RF kesildiğinde, bir enerji salarak önceki konum ve durumlarına döndüklerini söylemiştik. Hidrojen protonlarının uyarılarak gönderildikleri xy düzleminden, daha önce bulundukları z düzlemine geçişleri belirli bir zaman diliminde gerçekleşir. MRI'da önemli bir sinyal ölçüm unsuru sayılan bu süre, T1 durulma zamanı adını alır. T1 durulma zamanı hidrojen protonlarının çevre etkileşmelerine bağlı olarak birkaç yüz milisaniye ya da birkaç saniye aralığında değişir. Suda, kanda ya da beyin omurilik sıvısındaki hidrojen protonlarının durulma zamanı daha uzunken, doku içindeki hidrojen protonlarının durulma zamanı çok daha kısadır. Durulma zamanlarındaki bu farklılık MRI görüntülerinde farklı parlaklıkların oluşmasını sağlar.

    Bir dokuyu diğerinden ayırmak üzere elde edilen ve T2 olarak adlandırılan öteki ölçüm unsuru, MRI'ı çok yönlü olmaya iter. Hidrojen çekirdeği kendi ekseni etrafında spin denilen bir dönme hareketi yapar; dönme kuzeyden başlayarak, önce batıya, sonra güneye, daha sonra doğuya ve son olarak kuzeye ulaşan dairesel bir yönde değişmeksizin kayar. Çok sayıda hidrojen çekirdeğinin bir demet oluşturacak biçimde, aynı yönde, aynı kaymayla spin hareketi yaparak bir arada bulunması durumuna "fazda" denir. MRI sırasında, RF itmesi uygulandığında, hidrojen çekirdekleri sıralanır ve spinleri faz içine girer. İtme kesildiğinde çekirdek spinleri dereceli olarak fazdışı hale gelirler ve sinyalleri zayıflar. Sıralanma bozuldukça, sinyaller daha da güçsüzleşir. Spinler kendi gelişigüzel hareketlerine döndüklerinde sinyaller yok olur. Spinlerin, RF'in kesilmesinden başlayarak tümüyle fazdışı kalmalarına kadar geçen süre de T2 zamanı olarak anılır.

    Durulma zamanı gibi, fazdışı oranları da, görüntülenen dokunun özelliklerine bağlı olarak değişir; ancak bu özellikler T1 durulma zamanını etkileyen özelliklerden biraz farklı ve daha karmaşıktır.

    MRI görüntülerin oluşmasındaki bu iki sinyal kaynağı, elde edilecek görüntülerin kalitesindeki belirleyiciler olarak kullanılırlar.

    MRI tarayıcı, hasta bedenindeki dokuları, dilimlere, dilimleri de çok küçük parçalara ayırarak, dokunun türünü anlamaya çalışır. Ölçüm parametreleri sayesinde doku türüne, sıvı hareketine ya da ne inceleniyorsa ona ait bilgileri toplar; bu bilgileri birleştirerek iki boyutlu görüntüler ya da 3 boyutlu modeller yaratır.

    Hastalık tanılarının konulmasında ya da hastalığın akışının izlenmesindeki yetenekleriyle MRI sistemleri radyoloji alanının vazgeçilemez, etkin bir elemanı olmayı daha uzun yıllar sürdürecek gibi görünüyor.
    kaynak:drkoray.com/