Rezonans magnetyczny / Źródło: Unsplash
Zdrowie

Rezonans magnetyczny – na czym polega i czy jest bezpieczny?

Badanie przy pomocy rezonansu magnetycznego (ang. magnetic resonance imaging, MRI) polega na uzyskaniu trójwymiarowego obrazu badanej części ciała. Rezonans generuje impulsy zmiennego pola magnetycznego, dzięki którym możemy uzyskać całościowy widok danego organu.

Na czym polega badanie rezonansem magnetycznym?

Rezonans magnetyczny to tak naprawdę wielka tuba, w której musimy spędzić ok. 30 minut. Znajduje się w specjalnie izolowanym pomieszczeniu, do którego nie można wchodzić z żadnymi metalowymi elementami. Zegarek, pasek do spodni, monety, telefon i kartę płatniczą należy zostawić poza pomieszczeniem, w którym stoi rezonans, ponieważ generuje on bardzo silne pole magnetyczne. Karta płatnicza może zostać rozmagnesowana i stać się bezużytecznym kawałkiem plastiku. Telefon komórkowy przestanie działać.

Metalowe przedmioty, które przez nieuwagę wypuścimy z rąk, mogą przywrzeć do ścian skanera. Ich usunięcie jest niezwykle trudne i wymaga ogromnych nakładów energii na wyłączenie i ponowny rozruch skanera. Cały proces może potrwać nawet kilka dni, dlatego lepiej wszystkie metalowe elementy zostawić poza laboratorium MRI [1].

Laboratorium obrazowania mózgu przy pomocy rezonansu magnetycznego. / Źródło: Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.
Laboratorium obrazowania mózgu przy pomocy rezonansu magnetycznego. / Źródło: Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Za uzyskaniem pięknego obrazu 3D na przykład naszego mózgu kryje się skomplikowana fizyka. Magnes ukryty w okrągłej obudowie widocznej na zdjęciu generuje stałe pole magnetyczne. W obudowie znajduje się też cewka magnetyczna – jej zadaniem jest generowanie zmiennego pola magnetycznego o płaszczyźnie prostopadłej do pola głównego.

Rezonans magnetyczny a woda

W komórkach naszego ciała znajduje się około 70% wody [2] i to właśnie ona pomaga stworzyć obraz badanej tkanki. Składające się na cząsteczkę wody protony reagują na impulsy zmiennego pola magnetycznego. Protony te nieprzerwanie obracają się wokół własnej osi. Kierunki i zwroty osi obrotu każdego protonu układają się dowolnie, tworząc chaotyczny obraz – jak na rysunku poniżej. Pod wpływem impulsu magnetycznego protony zmieniają kąt nachylenia osi obrotu.

Reakcje protonów na działanie pola magnetycznego. / Źródło: Ilona Kotlewska-Waś, na podstawie: http://www.fmri4newbies.com/lectures 1B: MRI Physics.
Reakcje protonów na działanie pola magnetycznego. / Źródło: Ilona Kotlewska-Waś, na podstawie: http://www.fmri4newbies.com/lectures 1B: MRI Physics.

Protony rotują, by ustawić się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego. Po ustaniu impulsu wracają do pierwotnej pozycji i wtedy same emitują falę elektromagnetyczną. Fale emitowane przez protony, powracające do stanu spoczynkowego, odbiera specjalna cewka z sensorami. Cewki różnią się budową i kształtem w zależności od części ciała, którą chcemy zobrazować [3].

Różne cewki służą do obrazowania poszczególnych części ciała. / Źródło: Ilona Kotlewska-Waś, na podstawie: http://www.fmri4newbies.com/lectures 1B: MRI Physics i www.medical.siemens.com.
Różne cewki służą do obrazowania poszczególnych części ciała. / Źródło: Ilona Kotlewska-Waś, na podstawie: http://www.fmri4newbies.com/lectures 1B: MRI Physics i www.medical.siemens.com.

Czy badanie rezonansem jest bezpieczne?

Badanie przy użyciu rezonansu magnetycznego może być niebezpieczne tylko w jednym przypadku – jeśli pacjent posiada w ciele metalowe elementy (rozrusznik serca, implant uszny, metalowe usztywnienia kości). Ze względu na silne pole magnetyczne takie elementy mogą ulec przemieszczeniu w ciele pacjenta i wyrządzić dużą krzywdę. Niekiedy zdarza się, że pacjent zostanie zapytany czy jego praca może go narażać na ekspozycję i odpryski opiłków metali. Wśród zawodów o podwyższonym poziomie ryzyka są m.in. spawacze oraz górnicy.

W przypadku rozległych tatuaży na ciele, wykonanych wiele lat temu, również zaleca się ostrożność w badaniu MRI. Przed laty w barwnikach do tatuaży znajdowały się drobinki metalu, które mogą rozgrzać się w czasie badania i spowodować poparzenie. Nowsze barwniki są już bezpieczne, ale mimo to nie zaleca się poddawać badaniu w rezonansie magnetycznym do 3 miesięcy od wykonania nowego tatuażu.

Wprowadzenie do badania metodą rezonansu magnetycznego. / Źródło: dr hab. Katarzyna Jednoróg – ulotka informacyjna, Pracownia Obrazowania Mózgu, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.
Wprowadzenie do badania metodą rezonansu magnetycznego. / Źródło: dr hab. Katarzyna Jednoróg – ulotka informacyjna, Pracownia Obrazowania Mózgu, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Jeśli jednak nie posiadamy w ciele żadnych metali, badanie jest całkowicie bezpieczne i bezbolesne. Ze względu na sposób działania urządzenia oraz głośny huk w trakcie badania, nieco wrażliwsze osoby mogą odczuć potem dyskomfort w postaci zawrotów lub bólu głowy, ale objawy te występują niezwykle rzadko i szybko ustępują. Nie do końca wiemy, w jaki sposób silne pole magnetyczne może wpływać na nienarodzone dzieci, dlatego odradza się uczestnictwa w badaniach kobietom w ciąży.

Źródła:

[1] Jednoróg, K. (2014). Jak to jest mieć badanie MRI – ulotka dla dzieci. Pracownia Obrazowania Mózgu, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

[2] Cooper, G., M. (2000). The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates.

[3] Kotlewska, I. (2019). Analiza danych fMRI: metody tradycyjne i nowoczesne, PREZI.