Medicinski stručnjak članka
Nove publikacije
Dijagnoza osteoartritisa: magnetska rezonancija
Posljednji pregledao: 04.07.2025

Svi iLive sadržaji medicinski se pregledavaju ili provjeravaju kako bi se osigurala što je moguće točnija činjenica.
Imamo stroge smjernice za pronalaženje izvora i samo povezujemo s uglednim medijskim stranicama, akademskim istraživačkim institucijama i, kad god je to moguće, medicinski pregledanim studijama. Imajte na umu da su brojevi u zagradama ([1], [2], itd.) Poveznice koje se mogu kliknuti na ove studije.
Ako smatrate da je bilo koji od naših sadržaja netočan, zastario ili na neki drugi način upitan, odaberite ga i pritisnite Ctrl + Enter.

Magnetska rezonancija (MR) postala je jedna od vodećih metoda za neinvazivnu dijagnostiku osteoartritisa posljednjih godina. Od 1970-ih, kada su principi magnetske rezonancije (MR) prvi put korišteni za proučavanje ljudskog tijela, ova metoda medicinskog snimanja dramatično se promijenila i nastavlja se brzo razvijati.
Tehnička oprema i softver se poboljšavaju, razvijaju se metode snimanja i razvijaju se MR kontrastna sredstva. To omogućuje stalno pronalaženje novih područja primjene magnetske rezonancije. Ako je u početku njezina primjena bila ograničena na proučavanje središnjeg živčanog sustava, sada se magnetska rezonancija uspješno koristi u gotovo svim područjima medicine.
Godine 1946., skupine istraživača sa sveučilišta Stanford i Harvard neovisno su otkrile fenomen nazvan nuklearna magnetska rezonancija (NMR). Njegova je bit bila da su jezgre nekih atoma, nalazeći se u magnetskom polju, pod utjecajem vanjskog elektromagnetskog polja sposobne apsorbirati energiju, a zatim je emitirati u obliku radio signala. Za ovo otkriće F. Bloch i E. Parmel dobili su Nobelovu nagradu 1952. godine. Novi fenomen ubrzo je korišten za spektralnu analizu bioloških struktura (NMR spektroskopija). Godine 1973. Paul Rautenburg prvi je demonstrirao mogućnost dobivanja slike pomoću NMR signala. Tako se pojavila NMR tomografija. Prvi NMR tomogrami unutarnjih organa žive osobe demonstrirani su 1982. godine na Međunarodnom kongresu radiologa u Parizu.
Treba dati dva pojašnjenja. Unatoč činjenici da se metoda temelji na NMR fenomenu, naziva se magnetska rezonancija (MR), izostavljajući riječ "nuklearna". To se radi kako pacijenti ne bi imali misli o radioaktivnosti povezanoj s raspadom atomskih jezgri. I druga okolnost: MR tomografi nisu slučajno "ugođeni" na protone, tj. jezgre vodika. U tkivima ima puno ovog elementa, a njegove jezgre imaju najveći magnetski moment među svim atomskim jezgrama, što određuje prilično visoku razinu MR signala.
Ako je 1983. godine u svijetu bilo samo nekoliko uređaja prikladnih za klinička istraživanja, onda je do početka 1996. godine u svijetu u funkciji bilo oko 10 000 tomografa. Svake godine u praksu se uvodi 1000 novih uređaja. Više od 90% parka MR-tomografa su modeli sa supravodljivim magnetima (0,5-1,5 T). Zanimljivo je primijetiti da ako su se sredinom 80-ih tvrtki - proizvođači MR-tomografa vodili načelom "što veće polje, to bolje", fokusirajući se na modele s poljem od 1,5 T i više, onda je do kraja 80-ih postalo jasno da u većini područja primjene nemaju značajne prednosti u odnosu na modele s prosječnom jakošću polja. Stoga glavni proizvođači MR tomografa (General Electric, Siemens, Philips, Toshiba, Picker, Bruker itd.) trenutno posvećuju veliku pozornost proizvodnji modela sa srednjim, pa čak i niskim poljima, koji se od sustava visokog polja razlikuju po svojoj kompaktnosti i ekonomičnosti uz zadovoljavajuću kvalitetu slike i znatno nižu cijenu. Sustavi visokog polja koriste se prvenstveno u istraživačkim centrima za MR spektroskopiju.
Princip MRI metode
Glavne komponente MRI skenera su: super jaki magnet, radio odašiljač, prijemna radiofrekventna zavojnica, računalo i upravljačka ploča. Većina uređaja ima magnetsko polje s magnetskim momentom paralelnim s dugom osi ljudskog tijela. Jačina magnetskog polja mjeri se u teslama (T). Za kliničku MRI koriste se polja jačine 0,2-1,5 T.
Kada se pacijent stavi u jako magnetsko polje, svi protoni, koji su magnetski dipoli, okreću se u smjeru vanjskog polja (poput igle kompasa usmjerene prema Zemljinom magnetskom polju). Osim toga, magnetske osi svakog protona počinju se okretati oko smjera vanjskog magnetskog polja. To specifično rotacijsko gibanje naziva se procesija, a njegova frekvencija rezonantna frekvencija. Kada kratki elektromagnetski radiofrekventni impulsi prolaze kroz tijelo pacijenta, magnetsko polje radiovalova uzrokuje rotaciju magnetskih momenata svih protona oko magnetskog momenta vanjskog polja. Da bi se to dogodilo, frekvencija radiovalova mora biti jednaka rezonantnoj frekvenciji protona. Ovaj fenomen naziva se magnetska rezonancija. Da bi se promijenila orijentacija magnetskih protona, magnetska polja protona i radiovalova moraju rezonirati, tj. imati istu frekvenciju.
U tkivima pacijenta stvara se neto magnetski moment: tkiva su magnetizirana i njihov magnetizam je orijentiran strogo paralelno s vanjskim magnetskim poljem. Magnetizam je proporcionalan broju protona po jedinici volumena tkiva. Ogroman broj protona (jezgri vodika) sadržanih u većini tkiva znači da je neto magnetski moment dovoljno velik da inducira električnu struju u prijemnoj zavojnici koja se nalazi izvan pacijenta. Ovi inducirani MR signali koriste se za rekonstrukciju MR slike.
Proces prijelaza elektrona jezgre iz pobuđenog stanja u ravnotežno stanje naziva se proces spinsko-rešetkaste relaksacije ili longitudinalna relaksacija. Karakterizira ga T1 - vrijeme spinsko-rešetkaste relaksacije - vrijeme potrebno za prijenos 63% jezgri u ravnotežno stanje nakon njihove pobude impulsom od 90°. Razlikuje se i T2 - vrijeme spinsko-spinske relaksacije.
Postoji nekoliko metoda za dobivanje MR tomograma. Razlikuju se po redoslijedu i prirodi generiranja radiofrekventnih impulsa te metodama analize MR signala. Dvije najčešće korištene metode su spin-lattice i spin-echo. Spin-lattice uglavnom analizira vrijeme relaksacije T1. Različita tkiva (siva i bijela tvar mozga, cerebrospinalna tekućina, tumorsko tkivo, hrskavica, mišići itd.) sadrže protone s različitim vremenima relaksacije T1. Intenzitet MR signala povezan je s trajanjem T1: što je kraći T1, to je MR signal intenzivniji i svjetlije se zadano područje slike pojavljuje na TV monitoru. Masno tkivo je bijelo na MR tomogramima, a slijede mozak i leđna moždina, gusti unutarnji organi, vaskularne stijenke i mišići u silaznom redoslijedu intenziteta MR signala. Zrak, kosti i kalcifikacije praktički ne proizvode MR signal i stoga se prikazuju crnom bojom. Ovi odnosi vremena relaksacije T1 stvaraju preduvjete za vizualizaciju normalnih i promijenjenih tkiva na MRI snimkama.
U drugoj metodi magnetske rezonancije, nazvanoj spin-echo, niz radiofrekventnih impulsa usmjerava se na pacijenta, rotirajući protone u precesiji za 90°. Nakon što impulsi prestanu, snimaju se odzivni MRI signali. Međutim, intenzitet odzivnog signala različito je povezan s trajanjem T2: što je kraći T2, to je signal slabiji i, posljedično, niža je svjetlina sjaja na zaslonu TV monitora. Stoga je konačna MRI slika korištenjem T2 metode suprotna onoj dobivenoj korištenjem T1 metode (jer je negativ suprotan pozitivnom).
MRI tomogrami bolje prikazuju meka tkiva od CT snimki: mišiće, masne slojeve, hrskavicu i krvne žile. Neki uređaji mogu proizvesti slike krvnih žila bez ubrizgavanja kontrastnog sredstva (MRI angiografija). Zbog niskog sadržaja vode u koštanom tkivu, potonje ne stvara učinak zaštite, kao kod rendgenskog CT snimanja, tj. ne ometa sliku, na primjer, leđne moždine, intervertebralnih diskova itd. Naravno, jezgre vodika nisu sadržane samo u vodi, već su u koštanom tkivu fiksirane u vrlo velikim molekulama i gustim strukturama te ne ometaju MRI.
Prednosti i nedostaci magnetske rezonancije (MR)
Glavne prednosti magnetske rezonancije uključuju neinvazivnost, neškodljivost (bez izloženosti zračenju), trodimenzionalnu prirodu snimanja slike, prirodni kontrast od krvi u pokretu, bez artefakata iz koštanog tkiva, visoku diferencijaciju mekih tkiva, mogućnost izvođenja MP spektroskopije za in vivo studije metabolizma tkiva. Magnetska rezonancija omogućuje dobivanje slika tankih slojeva ljudskog tijela u bilo kojem presjeku - u frontalnoj, sagitalnoj, aksijalnoj i kosoj ravnini. Moguće je rekonstruirati volumetrijske slike organa, sinkronizirati snimanje tomograma sa zubima elektrokardiograma.
Glavni nedostaci obično uključuju relativno dugo vrijeme potrebno za dobivanje slika (obično minute), što dovodi do pojave artefakata respiratornih pokreta (to posebno smanjuje učinkovitost pregleda pluća), aritmije (kod pregleda srca), nemogućnost pouzdanog otkrivanja kamenaca, kalcifikacija, nekih vrsta koštane patologije, visoku cijenu opreme i njezina rada, posebne zahtjeve za prostorije u kojima se uređaji nalaze (zaštita od smetnji), nemogućnost pregleda pacijenata s klaustrofobijom, umjetne pacemakere, velike metalne implantate izrađene od nemedicinskih metala.
[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]
Kontrastna sredstva za magnetsku rezonancu
Na početku korištenja magnetske rezonancije vjerovalo se da prirodni kontrast između različitih tkiva eliminira potrebu za kontrastnim sredstvima. Ubrzo je otkriveno da se razlika u signalima između različitih tkiva, tj. kontrast MR slike, može značajno poboljšati kontrastnim sredstvima. Kada je prvo MR kontrastno sredstvo (koje sadrži paramagnetske ione gadolinija) postalo komercijalno dostupno, dijagnostički informacijski sadržaj magnetske rezonancije značajno se povećao. Bit korištenja MR kontrastnih sredstava je promjena magnetskih parametara protona tkiva i organa, tj. promjena vremena relaksacije (TR) T1 i T2 protona. Danas postoji nekoliko klasifikacija MR kontrastnih sredstava (ili bolje rečeno kontrastnih sredstava - KA).
Prema pretežnom utjecaju na vrijeme relaksacije, MR-KA se dijeli na:
- T1-CA, koji skraćuju T1 i time povećavaju intenzitet MP signala tkiva. Nazivaju se i pozitivni CA.
- T2-CA koje skraćuju T2, smanjujući intenzitet MR signala. To su negativne CA.
Ovisno o svojim magnetskim svojstvima, MR-CA se dijele na paramagnetske i superparamagnetske:
[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ]
Paramagnetska kontrastna sredstva
Paramagnetska svojstva posjeduju atomi s jednim ili više nesparenih elektrona. To su magnetski ioni gadolinija (Gd), kroma, nikla, željeza i mangana. Gadolinijev spojevi dobili su najširu kliničku primjenu. Kontrastni učinak gadolinija posljedica je skraćivanja vremena relaksacije T1 i T2. U niskim dozama prevladava učinak na T1, povećavajući intenzitet signala. U visokim dozama prevladava učinak na T2, smanjujući intenzitet signala. Paramagneti se sada najčešće koriste u kliničkoj dijagnostičkoj praksi.
Superparamagnetska kontrastna sredstva
Dominantni učinak superparamagnetskog željezovog oksida je skraćivanje T2 relaksacije. S povećanjem doze dolazi do smanjenja intenziteta signala. U ovu skupinu CA mogu se uvrstiti i feromagnetski željezni oksidi, koji uključuju feromagnetske željezove okside strukturno slične magnetitnom feritu ( Fe2 + OFe23+ O3 ).
Sljedeća klasifikacija temelji se na farmakokinetici CA (Sergeev PV i sur., 1995.):
- izvanstanični (tkivno nespecifični);
- gastrointestinalni;
- organotropni (tkivno specifični);
- makromolekularne, koje se koriste za određivanje vaskularnog prostora.
U Ukrajini su poznate četiri MR-CA, koje su izvanstanične paramagnetske CA topljive u vodi, od kojih se široko koriste gadodiamid i gadopentetska kiselina. Preostale skupine CA (2-4) prolaze klinička ispitivanja u inozemstvu.
Izvanstanični vodotopivi MR-CA
Međunarodni naziv |
Kemijska formula |
Struktura |
Gadopentetinska kiselina |
Gadolinijev dimeglumin dietilentriamin penta-acetat ((NMG)2Gd-DTPA) |
Linearni, ionski |
Gadoterična kiselina |
(NMG)Gd-DOTA |
Ciklički, ionski |
Gadodiamid |
Gadolinijev dietilentriamin pentaacetat-bis-metilamid (Gd-DTPA-BMA) |
Linearni, neionski |
Gadoteridol |
Gd-HP-D03A |
Ciklički, neionski |
Izvanstanične CA se primjenjuju intravenozno, 98% ih se izlučuje putem bubrega, ne prodiru kroz krvno-moždanu barijeru, imaju nisku toksičnost i pripadaju skupini paramagnetskih tvari.
Kontraindikacije za magnetsku rezonancu
Apsolutne kontraindikacije uključuju stanja u kojima pregled predstavlja prijetnju životu pacijenata. Na primjer, prisutnost implantata koji se aktiviraju elektronički, magnetski ili mehanički - to su prvenstveno umjetni pacemakeri. Izloženost radiofrekventnom zračenju iz MRI skenera može poremetiti funkcioniranje pacemakera koji radi u sustavu zahtjeva, budući da promjene magnetskih polja mogu oponašati srčanu aktivnost. Magnetska privlačnost također može uzrokovati pomicanje pacemakera u svojoj utičnici i pomicanje elektroda. Osim toga, magnetsko polje stvara prepreke radu feromagnetskih ili elektroničkih implantata srednjeg uha. Prisutnost umjetnih srčanih zalistaka je opasna i apsolutna je kontraindikacija samo kada se pregledavaju na MRI skenerima s visokim poljima i ako se klinički sumnja na oštećenje zaliska. Apsolutne kontraindikacije za pregled također uključuju prisutnost malih metalnih kirurških implantata (hemostatskih kopči) u središnjem živčanom sustavu, budući da njihovo pomicanje zbog magnetske privlačnosti prijeti krvarenjem. Njihova prisutnost u drugim dijelovima tijela predstavlja manju prijetnju, budući da nakon liječenja fibroza i enkapsulacija kopči pomažu u održavanju njihove stabilnosti. Međutim, osim potencijalne opasnosti, prisutnost metalnih implantata s magnetskim svojstvima u svakom slučaju uzrokuje artefakte koji stvaraju poteškoće u tumačenju rezultata studije.
Kontraindikacije za magnetsku rezonancu
Apsolutno: |
Relativno: |
Pacemakeri |
Ostali stimulansi (inzulinske pumpe, živčani stimulatori) |
Feromagnetski ili elektronički implantati srednjeg uha |
Neferomagnetski implantati unutarnjeg uha, proteze srčanih zalistaka (u jakim poljima, ako se sumnja na disfunkciju) |
Hemostatske kopče za moždane žile |
Hemostatske kopče na drugim mjestima, dekompenzirano zatajenje srca, trudnoća, klaustrofobija, potreba za fiziološkim praćenjem |
Relativne kontraindikacije, uz gore navedene, uključuju dekompenzirano zatajenje srca, potrebu za fiziološkim praćenjem (mehanička ventilacija, električne infuzijske pumpe). Klaustrofobija je prepreka studiji u 1-4% slučajeva. Može se prevladati, s jedne strane, korištenjem uređaja s otvorenim magnetima, a s druge - detaljnim objašnjenjem uređaja i tijeka pregleda. Nema dokaza o štetnom učinku magnetske rezonancije na embrij ili fetus, ali preporučuje se izbjegavanje magnetske rezonancije u prvom tromjesečju trudnoće. Primjena magnetske rezonancije tijekom trudnoće indicirana je u slučajevima kada druge neionizirajuće dijagnostičke metode snimanja ne pružaju zadovoljavajuće informacije. MRI pregled zahtijeva veće sudjelovanje pacijenta od kompjuterizirane tomografije, budući da pokreti pacijenta tijekom pregleda imaju puno veći utjecaj na kvalitetu slika, pa je pregled pacijenata s akutnom patologijom, oštećenom sviješću, spastičnim stanjima, demencijom, kao i djece često otežan.