Rezonans magnetyczny MRI i radiologia Page 1 of 3
Medycyna
Rezonans magnetyczny
Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI
- magnetic resonance imaging) uwidaczniają subtelne
fluktuacje w magnetycznych właściwościach jąder
wodoru.
Zjawisko to odkryli w drugiej połowie lat czterdziestych
amerykańscy fizycy Felix Bloch i Edward Mills Purcell
(Nobel z fizyki w 1952 roku). Zauwa\
yli oni, \
e na jądra
atomowe umieszczone w silnym polu magnetycznym
mo\
na działać falami radiowymi o ściśle określonej
częstości. Jądra absorbują energię tych fal radiowych, a
potem oddają ją - emitując fale o tej samej częstości.
Szybko przekonano się, \
e mo\
na w ten sposób badać Aparat do wykonywania badania metodą rezonansu
chemiczną strukturę substancji. Zjawisko to zachodzi magnetycznego. Pacjent kładzie się na specjalnym
najłatwiej dla jąder wodoru, poniewa\
są najl\
ejsze i ruchomym łó\
ku i powoli wje\
d\
a na nim do środka
stosunkowo prosto jest działać na nie polem aparatu.
magnetycznym i falami radiowymi. Przełomowych odkryć dotyczących wykorzystania rezonansu
magnetycznego w medycynie dokonali w latach siedemdziesiątych Paul C. Lauterbur (jest
profesorem chemii) i Peter Mansfield (profesor fizyki) i za to otrzymali Nagrodę Nobla z medycyny
w 2003 roku.
Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego polega na umieszczeniu pacjenta w komorze
aparatu, w stałym polu magnetycznym o wysokiej energii. Silne magnesy wytwarzają jednorodne
pole, które powoduje, \
e momenty magnetyczne lub inaczej spiny jąder wodoru (protonów)
porządkują się w kierunku pola. Dodatkowe cewki wytwarzają krótkie impulsy promieniowania
elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej. Jądra
wodoru absorbują energię tych fal radiowych, zmieniają
swój stan, a potem oddają energię emitując fale o tej
samej częstości (zachodzi więc zjawisko rezonansu).
Sygnały te odbierane są przez aparat i mo\
na
precyzyjnie zlokalizować miejsce, w którym zachodzi
emisja. Szybkość emisji zale\
y od typu cząsteczek i jest
ró\
na dla tłuszczów, białek, wody i innych bogatych w
wodór związków, co pozwala rozró\
nić typy i gęstości
tkanek.
Odebranym sygnałom komputer przypisuje odpowiednią
skalę szarości i na ekranie monitora telewizyjnego lub na
zdjęciach widać obszary o ró\
nym stopniu zaczernienia.
Komputer na \
ądanie operatora mo\
e dokonać te\

obliczeń w taki sposób, aby przedstawić obraz
anatomiczny w dowolnie wybranej płaszczyz
nie. Obrazy
badanych struktur u poszczególnych pacjentów
Obraz ludzkiej głowy wykonany za pomocą
zapamiętywane są w pamięci stałej komputera, tj. na
rezonansu magnetycznego
dyskach optycznych. Obrazy te są tak\
e przez specjalną
kamerę naświetlane na zwykłej folii rentgenowskiej.
Aby polepszyć obraz stosuje się środki kontrastowe ró\
niące się pomiędzy sobą właściwościami
magnetyczni, dzięki którym mo\
liwa jest ocena nie tylko struktury, ale tak\
e funkcji tkanek i
narządów. Za jego pomocą bada się wydzielanie nerkowe, ogniska zapaleń, ukrwienie tkanek i
narządów. Badania z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego są bardzo podobne jak w
przypadku tomografii komputerowej, ale jest jeszcze
dokładniejsze i wnosi więcej informacji, choćby dlatego \
e
dostarcza wiadomości na temat wielkości, kształtu i
umiejscowienia ró\
nych zmian chorobowych. Zachodzi to
dzięki mo\
liwości trójwymiarowego obrazowania oraz większej
czułości kontrastowej.
Rezonans magnetyczny jest obecnie najbardziej
wszechstronną i precyzyjną metodą w diagnozie raka.
Umo\
liwia odwzorowanie nawet niewielkich zmian
nowotworowych w prawie ka\
dym narządzie i tkance ciała. Co
http://www.fizyka.net.pl/ciekawostki/ciekawostki_m4.html 2008-03-29
Rezonans magnetyczny MRI i radiologia Page 2 of 3
więcej pozwala na pokazanie dynamiki tych zmian i stopnia
Obraz uzyskany za pomocą MRI,
przemieszczony dysk w kręgosłupie szyjnym
ich złośliwości w stosunku do organizmu.
Drugim istotnym obszarem zastosowań klinicznych rezonansu (czwarty od góry) uciska rdzeń kręgowy
jest układ mięśniowy i szkieletowy. Ta metoda pozwala uzyskać bardzo dobre obrazy kręgosłupa i
otaczających go przestrzeni, a tak\
e umo\
liwia uwidocznienie elementów niedostępnych badaniu
za pomocą promieni rentgenowskich np. szpiku kostnego. Du\
e znaczenie ma tak\
e mo\
liwość
wykorzystania rezonansu w angiografii czyli uzyskiwaniu obrazu naczyń krwionośnych. Ró\
nice w
intensywności sygnałów, jakie emituje krew i ściany naczyń, umo\
liwiają bardzo dobre
uwidocznienie jam serca i mięśnia sercowego.
Jest to badanie całkowicie nieinwazyjne, gdy\
w przeciwieństwie do innych badań radiologicznych
nie wykorzystuje promieniowania rentgenowskiego, lecz nieszkodliwe dla organizmu pole
magnetyczne i fale radiowe, lecz niestety nale\
y do najdro\
szych badań w radiologii.
Stosowana w badaniach naukowych odmiana tej techniki, czynnościowy rezonans magnetyczny
(fMRI) umo\
liwia badanie szybkości zu\
ywania tlenu przez te komórki, uwidaczniając neurony
mózgu aktywne podczas odbierania ró\
nych bodz
ców lub myślenia.
Radioterapia
Radioterapia jest to leczenie przy u\
yciu
promieniowania jonizującego nowotworów
złośliwych. Najczęściej stosuje się promieniowanie
gamma, rzadziej promieniowanie rentgenowskie i
wiązkę elektronów (promieniowanie bata).
Radioterapia jest stosowana w leczeniu
skojarzonym z chirurgią i chemioterapią oraz w
rzadkich przypadkach samodzielnie.
Obecnie w radioterapii stosuje się niemal
wyłącznie promieniowanie o bardzo du\
ej energii.
Promieniowanie to wnika głęboko w ciało pacjenta
i naświetla zainteresowany obszar.
Promieniowanie przechodząc przez tkanki
człowieka jonizuje je i mo\
e nastąpić śmierć
Urządzenie do wykonywania radioterapii
komórki lub zahamowanie procesów rozmna\
ania.
Napromieniowany obszar to guz i najbli\
sze węzły chłonne poniewa\
właśnie przez węzły chłonne
następują przerzuty do innych części ciała. Okazuje się, \
e tkanka nowotworowa w stosunku do
tkanki zdrowej ma bardzo małą zdolność do regeneracji uszkodzeń wywołanych działaniem
promieni gamma. Promieniowanie o wysokich energiach nie ulega te\
wybiórczemu pochłanianiu
w kościach i chrząstkach, dzięki czemu zmniejsza się ryzyko popromiennego uszkodzenia tych
struktur.
W radioterapii najczęściej stosuje się wiązkę promieniowania z
zewnątrz. Rzadziej z
ródło jest umieszczone wewnątrz ciała
pacjenta. Wtedy izotopy podajemy do\
ylnie lub doustnie
wprowadzając je do wnętrza organizmu.
Do leczenia promieniami zewnętrznymi, jako z
ródło z
ródła
promieniowania gamma najczęściej wykorzystuje się aparat
kobaltowy (bomba kobaltowa) wykorzystujący promieniowanie
60
izotopu kobaltu Co o czasie połowicznego rozpadu 5,26 lat
137
lub bomby cezowe wykorzystujące izotop Cs o czasie
połowicznego rozpadu 30 lat. Do leczenia miejscowego
Bomba kobaltowa
niewielkich zmian nowotworowych poło\
onych w narządach
takich jak oskrzela, przełyk, narząd rodny, mózg u\
ywa się równie\
z
ródła irydowego,
192
wykorzystującego izotop irydu Ir o czasie połowicznego rozpadu 73,8 lat. Do wytwarzania
wysokoenergetycznych wiązek elektronów stosuje się akceleratory liniowe (jest to przyspieszacz
czyli urządzenie przyspieszające naładowane cząstki).
Zanim nastąpi naświetlenie wybranych tkanek pacjenta muszą być wykonane ró\
ne czynności.
Pierwszym etapem jest wykonanie indywidualnych siatek (unieruchomień indywidualnych),
których celem jest unieruchomienie pacjenta w trakcie napromieniania. Unieruchomienia te są
niezbędne, aby nie dochodziło do przesunięcia się pacjenta, gdy\
napromienianie musi
precyzyjnie dotyczyć jedynie chorej okolicy. W takim unieruchomieniu pacjent jest układany pod
http://www.fizyka.net.pl/ciekawostki/ciekawostki_m4.html 2008-03-29
Rezonans magnetyczny MRI i radiologia Page 3 of 3
symulatorem. Jest to aparat słu\
ący do
dokładnego określenia okolic, na które ma być
podana lecznicza dawka promieniowania. Pod
symulatorem ustala się równie\
okolice, które
muszą być chronione przed działaniem
promieniowania, a le\
ą bardzo blisko obszaru
guza, czyli obszaru wysokiej dawki. W tym celu
zbiera się dane z tomografii komputerowej oraz
systemu komputerowego obsługującego symulator
i wykonywane są niezbędne pomiary.
Gdy wykonane są wszystkie czynności
przygotowawcze rozpoczyna się właściwa terapia
promieniowaniem jonizującym. Urządzenia do
radioterapii są bardzo precyzyjne. Poruszana
Symulator - określanie miejsc będących naświetlanych
promieniowaniem gamma pneumatycznie po linii prostej szuflada
przemieszcza z
ródło z pozycji ochronnej do pozycji
roboczej i z powrotem. Ponadto gruba warstwa materiałów osłonowych wokół tego toru znacznie
zmniejsza ekspozycję personelu obsługującego lub serwisu w przypadku niepełnego wycofania się
z
ródła do pozycji ochronnej.
Obecnie wprowadzane są nowe metody radioterapii: terapia protonowa i mezonowa.
Promieniowania tego typu mają większą gęstość jonizacji i nie uszkadzają sąsiednich tkanek
zdrowych. Właśnie ta własność czyni je tak interesującymi z punktu widzenia radioterapii. W fazie
badania jest równie\
terapia antyprotonowa.
Uczeni amerykańscy i brytyjscy wprowadzają jeszcze inną metodę leczenia raka, mianowicie
terapię borowo-neutronową, będąca mniej szkodliwą dla chorego ni\
tradycyjna chemioterapia.
Polega ona na wstrzyknięciu do organizmu związku zawierającego bor, wnikającego wyłącznie do
komórek nowotworowych. Po zadziałaniu wiązką neutronów następuje rozszczepienie atomów
tego pierwiastka, wyzwalające promieniowanie alfa, które powoduje zniszczenie wyłącznie
chorych tkanek.
Medycyna
http://www.fizyka.net.pl/ciekawostki/ciekawostki_m4.html 2008-03-29