Manyetik rezonans görüntüleme (MR), yıllardır rutin tıbbi uygulamanın bir parçası olmaya devam ediyor. MR’ın diagnostik alanındaki en büyük zafer olarak görülmesine şaşmamalı. Ama tam olarak nasıl çalışıyor? Onu bu kadar özel kılan ne? MR hakkında daha iyi bir fikir vermesi için on iki soruyu yanıtlıyoruz.
Video dili İngilizce'dir.
Bu neyin sesi?
1) Bir MR cihazı ne yapar?
Bir MR cihazı, vücudun istenen herhangi bir uzamsal yönde kesit görüntülerini üretir. Radyologlar genellikle, gövdenin yatay katmanlara ayrılarak aşağıdan görüntülendiği eksenel kesitler (enine kesitler olarak da bilinir) kullanır. Bu, hasta vücudunun sağ yarısının MR görüntüsünün solunda olduğu anlamına gelir. Aksiyel kesitlerin yanı sıra sagital ve koronal kesitler de alınabilir. Sagital (veya boyuna) bir kesit, vücudun içinden “ok gibi” geçen (“sagitta” Latince “ok” anlamına gelir) dikey bir düzlem boyunca alınır ve gözlemci, vücudun yan kısmına bakar. Bir koronal (veya önden) kesit ise dikey bir düzlem boyunca alınır, bu kez bir pencere bölmesi gibi gözlemcinin karşısına önden yerleştirilir. Standart bir göğüs röntgenine benzer şekilde, hastanın ön tarafından bir koronal bölüm izlenir.
MR’ın başlıca uygulama alanları arasında beyin, enflamasyon, kanser, kaslar ve eklemler, kan damarları ve kalbin görüntülenmesi yer alır.
2) MR ne için kullanılır ve ne için kullanılmaz?
MR görüntüleme tıpta birçok farklı soruyu yanıtlamak için kullanılıyor ve uygulamaların sayısı gün geçtikçe artıyor. Başlıca kullanım alanları arasında nörolojik rahatsızlıkları olan hastaların, inme ve kanser hastalarının beyin ve omurilik görselleştirilmesi yer alıyor. MR’a ayrıca karaciğer kanseri ve yeni bir gelişme olarak prostat kanseri gibi diğer kanser türlerini incelemenin bir yolu olarak da başvuruluyor. Kas-iskelet sistemi sorunları söz konusu olduğunda da kasları ve eklemlerin ince yapısını taramak için MR tercih edilir. Ayrıca, kan damarlarını ve kan damarı anomalilerini görselleştirmede kullanılan önemli bir yöntemdir. Örneğin MR ile genişlemiş aortlar veya baş arterleri çok iyi bir şekilde çizilebilir. Son olarak, bu konuda hızlı büyüyen alanlardan biri de kalbin manyetik rezonans görüntülemesidir.
3) MR, bilgisayarlı tomografiden (CT) daha mı iyi, daha mı kötü?
Bu konuda bir genelleme yapmak mümkün değil. CT, kemikleri ve kemik kırıklarını görüntülemede MR’dan daha iyidir. Bu nedenle MR ve CT, kas-iskelet sistemi problemlerinin teşhisinde kullanılır. CT'nin ayrıca, hava içeren her yerde, özellikle akciğerlerde ve aynı zamanda karın bölgesindeki içi boş organlarda da avantajları vardır. MR ise her türlü yumuşak dokuyu görselleştirme konusunda çok daha iyidir, çünkü burada en küçük farklılıklar (örneğin su içeriğinde) kontrastta gözle görülür farklılıklara neden olur.
Ayrıca, MR’ın iki önemli ek avantajı da vardır: Prosedür, iyonlaştırıcı radyasyonu, diğer bir deyişle X-ışınlarını içermez, bu nedenle potansiyel radyasyon hasarı gibi bir sorun olmaz. İkinci avantajı ise MR’ın sadece anatomiyi görüntülememesidir; bir dokunun işlevini incelemek için de uygun bir yöntemdir. Örneğin, herhangi bir anda beynin hangi bölgelerinin az ya da çok aktif olduğunu göstermek için MR’ın kullanıldığı beyin görüntüleme bunlardan biridir.
Bir kişi bir MR makinesinin son derece güçlü manyetik alanına yerleştirildiğinde, hidrojen çekirdeklerin mini manyetik alanları MR’ın manyetik alanlarıyla hizalanır ve adım adım döner.
4) MR kontrast ajanlar içeriyor mu?
Bazı MR prosedürleri kontrast madde olmadan da yapılabilir. Kasların veya kalbin görüntülenmesi gibi diğer durumlarda ise bir kontrast madde çok faydalıdır. Bunun için genellikle gadolinyum adı verilen bir metal kullanılır. Gadolinyum içeren kontrast maddeleri iyot gerektirmez ve bu nedenle tiroid için CT kontrast maddelerine göre daha az problem oluşturur. Ayrıca, çoğu durumda böbrekler MR kontrast maddeleriyle daha iyi başa çıkabilir. Ancak kontrast maddeleri MR’da bile yalnızca tıbbi nedenlerle gerekliyse kullanılmalıdır.
5) MR görüntüsü tam olarak nasıl üretilir?
Bu noktada teknik detaylar giriyor. Nihayetinde standart bir MR'da gördüğünüz şey, su moleküllerinin reaksiyonudur. Bunlar, pozitif yüklü iki hidrojen çekirdeği veya proton içerirken, su molekülü oksijen atomu yönünde negatif yüklüdür. Elektrik yüklerinin olduğu her yerde elektrik akımları oluşur ve küçük bir elektrik akımının olduğu her yerde küçük bir manyetik alan ortaya çıkar. Yani her protonun kendi küçük manyetik alanı vardır. Hareket ederler, çünkü protonlar her zaman biraz döner. Nükleer spin teknolojisine adını veren de hidrojen çekirdeklerinin dönüşüdür. MR uzmanları bu hareketin frekansını presesyon frekansı olarak adlandırır.
Bir MR tarayıcısının dışında, milyonlarca su molekülü ve onların küçük manyetik alanları farklı yönlerde hareket eder ve birbirlerini iptal eder. Yani manyetik terimlerle, bir kişi aşağı yukarı nötrdür. Ancak bu kişiyi bir MR makinesinin son derece güçlü manyetik alanına soktuğunuzda bu değişir. Hidrojen çekirdekleri, mini manyetik alanlarıyla MR'ın manyetik alanlarıyla hizalanır ve adım adım döner.
Bu aşamada ortada henüz bir görüntü yoktur. Görüntüler, ahenk içinde dönen protonlar ve onların küçük manyetik alanları, ek yüksek frekanslı darbelerin yardımıyla hareket ettirildiğinde veya eğildiğinde oluşturulur. Darbelerin frekansının protonların dönüşüyle eşleştiği göz önüne alındığında, bu eğilme bir tür rezonans olayıdır. Bu nedenle de adı manyetik rezonans görüntülemedir. Yüksek frekanslı darbe kapatılır kapatılmaz, protonlar orijinal konumlarına geri dönerler. Bu, bir anten aracılığıyla kaydedilebilen bir elektromanyetik dalga ile sonuçlanır.
Özetle, ne kadar çok su varsa, sinyal o kadar güçlü olur. Bu nedenle MR, vücut dokularında sıvı birikimini (ödem) göstermek için son derece iyidir. Ancak yara izleri gibi az miktarda su içeren yapılar da etraflarını saran alandan çok iyi göze çarpıyor.
6) Nasıl çalıştığını daha detaylı açıklayabilir misiniz?
Elbette. Bir MR tarayıcısındaki güçlü, statik manyetik alan, süper iletken bir manyetik bobin tarafından üretilir. Bu, MR makinesinin en dışına yerleştirilir ve birkaç ton ağırlığındadır. Sonra, Matruşka bebeği gibi, bir sonraki katmana geçiyoruz: Üç gradyan bobini. Bunlar, ayrıca süperiletken mıknatıslar tarafından üretilen tek tip, statik manyetik alana boşlukta her yönde bir gradyan veren manyetik alanlar üretirler. Ancak bu sayede protonlar tarafından orijinal konumlarına geri sıçradıklarında verilen elektromanyetik darbeleri tam olarak lokalize etmek mümkün olur. Gradyan bobinlerinin iç kısmında gövde bobinleri bulunur. Bunlar, bahsettiğimiz yüksek frekanslı darbelerin üretilmesinden sorumludur. Sinyalleri almak için ayrıca, taranan organa bağlı olarak doğrudan hastanın vücudunda uzanan küçük bobinler olan antenler de vardır.
3 tesla'lık bir MR makinesi, Dünya’dan yaklaşık altmış bin kat daha güçlü bir manyetik alan üretir.
7) Yani kesin görüntüleri üreten bu mudur?
Prensipte evet, ancak birçok farklı ayar var. MR’ı veya en azından şu ana kadar mevcut olan tarayıcıları, nispeten karmaşık yapan da bu ayarlardır. Bu, ekipmanın yüksek fiyatının ve kurulum için gereken alanın yanı sıra, birçok doktorun ve tıbbi kuruluşun bu teşhis yöntemine yaklaşmaktan çekinmesinin ve MR’ın olabileceğinden daha az kullanılmasının ana nedenidir.
Farklı ayarlar mümkündür. Tarama tamamlandığında, protonların orijinal konumlarına "gevşemesi" biraz zaman alır. Boyuna ve enine eksenler için farklı “gevşeme süreleri” vardır. Görüntüdeki kontrast, hangi bilgilere daha fazla öncelik verildiğine bağlı olarak biraz değişebilir. "T1 ağırlıklı" ve "T2 ağırlıklı" terimleri şu anlama gelir: Farklı doku özelliklerinin özel olarak vurgulanmasının bir sonucu olarak farklı bir görüntü izlenimi. Örneğin, dokuda su birikmesi, T1 ağırlığına göre T2 ağırlığı ile daha net bir şekilde ortaya çıkar.
Yüksek frekanslı darbeler ve gradyan bobinler için çeşitli olası ayarlar da vardır. Aslında radyologlar, farklı konuları açıklığa kavuşturmak için farklı manyetik darbe dizileri kullanırlar. Bu MR diziler SE, FLAIR, DWI ve DTI gibi kriptik kısaltmalarla adlandırılır.
8) Bu MR mıknatısları ne kadar güçlü? Tehlikeliler mi?
MR tarayıcının ana süperiletken mıknatısı her zaman açıktır ve çok güçlüdür. Gücü tesla birimi ile ölçülür. Klinik uygulamada 1,5 tesla ve 3 tesla MR makineleri kullanılır. Ancak 7 tesla ve daha yüksek dereceli MR tarayıcıları da vardır. 3 tesla'lık bir MR makinesi, Dünya’dan yaklaşık altmış bin kat daha güçlü bir manyetik alan üretir. Bu, MR tarayıcısında yalnızca kısa bir süre kalan kişiler için tehlikeli değildir. Ancak MR ekipmanı kullanırken alınması gereken bazı önlemler vardır. Tarayıcıya şiddetle çekilebilecekleri ve nesneye bağlı olarak hastayı yaralayabilecekleri veya ekipmana zarar verebilecekleri için MR makinesinin yakınına manyetik nesneler getirilmemelidir.
9) MR taraması yapılamayan hastalar var mı?
Evet, MR bazı hastalar için sorun olabilir. Örneğin, manyetik malzeme içeren implantları olan kişiler MR çektiremez. Bu nedenle bazı kalp pili üreticileri manyetik olmayan malzemeler kullanan MR uyumlu cihazlara yöneliyor. Yüksek derecede obez hastalar da bir zorluktur; çünkü 60 ila 70 santimetre çap arasında bir açıklığı olan bir MR’a sığamazlar. Klostrofobisi olan ve endişe duymadan en az birkaç dakika hareketsiz yatamayan hastalar için de MR imkânsız olabilir.
Manyetik bobinler, soğutma sistemi ve makineyi stabilize etmek için gereken tüm ekipmanla birlikte, tarayıcının ağırlığı altı ila yedi ton arasında olur.
10) Klostrofobi konusunda: Tüpler neden bu kadar dar olmak zorunda?
Sınırlayıcı faktör süper iletken mıknatıstır. Sabit bir manyetik alan üretmek, çok büyük miktarda enerji gerektirir. Size bir fikir vermek için, standart bir MR tarayıcısının gerektirdiği güç, yaklaşık on bir Formula 1 arabasına eşdeğerdir. Açıklığı genişletmek bunu daha kolay hale getirmez. Daha büyük açıklıklar, MR ekipmanının tasarımında büyük değişiklikler gerektirir ve o zaman bile zordur.
11) MR her zaman bodrum katında mı tutulmalı?
Bu da büyük ölçüde ana mıknatısın bir fonksiyonudur. Bu mıknatısın düzgün çalışması için manyetik alanı üreten bobin, süperiletken olmalıdır. Bunu başarmak için birkaç yüz litre sıvı helyum ile soğutulması gerekir. Bu, gerçekten de oldukça yüksek bir soğukluktur: Bir MR makinesinin içindeki sıcaklık, şaşırtıcı bir şekilde eksi 269 santigrat derecedir. Manyetik bobinler, soğutma sistemi ve makineyi stabilize etmek için gereken tüm ekipmanla birlikte, tarayıcının ağırlığı altı ila yedi ton arasında olur. Tamamen yapısal nedenlerle, çoğu bina bu ağırlıktaki ekipmanı yer üstünde barındıramaz, bu nedenle tarayıcı genellikle zemin seviyesinde veya bodrumda bulunur.
MR tarayıcıları kesinlikle çok fazla ses çıkarır. Makineye ve kullanılan sekansa bağlı olarak gürültü, uçak sesi seviyelerine kolayca çıkabilir.
12) Son soru: MR taraması inanılmaz derecede gürültülü olabilir. Gıcırtı ve testere sesi çıkarıyor ve bazen dengesiz bir şekilde yüklenmiş kurutma makinesi gibi bir tür çarpma duyuluyor. Bunun nedeni nedir?
MR tarayıcıları kesinlikle çok fazla ses çıkarır. Kullanılan makineye ve sekansa bağlı olarak gürültü, uçak sesi seviyelerine kolayca çıkabilir. Özellikle tamburlu kurutma makinesinin sesini duyduklarında, birçok hasta etraflarında bir şeyin büyük bir güçle daire çizdiğini ve muhafazaya çarptığını düşünüyor. Bu pek de keyif veren bir düşünce değil. Ancak doğru da değil. Bu seslerin ana kaynağı, manyetik alanı süperiletken mıknatısların sabit manyetik alanını kaplayan ve daha önce bahsettiğimiz gradyan bobinleridir. Bu ek manyetik alanlar, MR sinyalini tam olarak lokalize etmek için gereklidir. Bunun çalışması için, gradyan bobinlerinin saniyede 800 ampere kadar çok yüksek bir akımda sürekli olarak çok hızlı bir şekilde açılıp kapanması gerekir. Sonuç olarak bobinler ve gömülü oldukları plastik yapılar bükülür. Gradyan manyetik alanların açılıp kapatıldığı frekansa bağlı olarak, farklı titreşim ve rezonans olayları olabilir. Ses, buradan geliyor.
Diğer teknolojilerimize daha yakından bakın.
Saniyeler içinde kristal görüntü.
Bilgisayarlı tomografi, medikal diagnostik alanında önemli bir görüntüleme tekniğidir. Peki, bu teknoloji nasıl çalışır ve ne için kullanılır?