Magneettikuvaus

Magneettikuvaus (MK / MRI, Magnetic Resonance Imaging) on yksi tärkeimmistä kuvausmenetelmistä nykylääketieteessä. Magneettikuvaus on terveydelle suotuisampi kuin röntgenkuvaus, koska magneettikuvauksessa ei altistuta ionisoivalle säteilylle. Magneettikuvaus perustuu vety-ydinten eli protonien lähettämiin radioaaltoihin, kun virittyneet protonit palaavat korkeammasta energiatilasta takaisin perustilaansa. Ihmisessä on paljon vettä ja täten myös vetyatomeja. Vety on heikosti magneettinen aine, eikä Maan oma magneettikenttä vaikuta vetyatomien suuntautumiseen. Sen sijaan kelojen avulla tuotetussa voimakkaassa Maan magneettikenttään nähden 100 000-kertaisessa magneettikentässä vety-ytimet järjestäytyvät magneettikentän määräämään suuntaan. Kun kehoon tuodaan sopivalla taajuudella radioaaltopulssi, vety-ytimet absorboivat pulssin energiaa ja siirtyvät korkeampaan energiatilaan. Kun pulssi päättyy, vety-ytimet palautuvat perustilaansa ja lähettävät radioaaltoja. Vety-ytimien lähettämät radioaallot voidaan mitata ja samalla muodostaa kuva tutkittavasta kohteesta. Kudokset erottuvat toistaan niiden erilaisten vetypitoisuuksien perusteella. Magneettikuvaus on tavallisimpia tilanteita, missä ihminen on ydinfysiikkaan liittyvän ilmiön kanssa tekemisissä.

Magneettikuvan aikaansaamiseksi hyödynnetään monia fysiikan ilmiöitä. Voimakas magneettikenttä syntyy suurien sähkövirtojen avulla. Tavallisesti sähköjohtimilla on resistanssia, joka rajoittaa sähkövirran suurenemista. Suurien sähkövirtojen tuottamiseksi tarvitaan suprajohtavaa ainetta, jossa resistanssi ei rajoita sähkövirtaa. Aine muuttuu suprajohteeksi riittävän alhaisessa lämpötilassa. Johtimet viilennetään nestemäisellä heliumilla neljän kelvinin lämpötilaan. Magneettikuvauksen kohde pitää eristää ympäristöstä tulevilta radiotaajuisilta signaaleilta, jotta protonien lähettämät heikot radioaallot voidaan mitata ja muodostaa kohteesta kuva. Eristäminen tehdään rakentamalla Faradayn häkki eli metallikehikko magneettikuvaushuoneen ympärille. Faradayn häkki estää muiden radioaaltojen tulon tutkimustilaan, jotta protonien lähettämän signaalin mittaus ei häiriinny. Tutkittavasta kohteesta ei muodostu kuvaa ilman Faradayn häkin kaltaista eristystä.

Magneettikuvaus on käyttökelpoinen tapa kuvata koko kehoa. Se sopii niin tuki- ja liikuntaelimistön kuin pään alueen tutkimukseen. Osa metalleista on ferromagneettista ainetta. Ferromagneettiset kappaleet kehossa ovat kuvauseste, koska ne vuorovaikuttavat voimakkaasti magneettikenttien kanssa. Kuvattavalla voi olla metalliproteesi, mutta sydämentahdistin saattaa olla kuvauseste. Ensimmäiset magneettikuvauslaitteet tulivat Suomeen 1980-luvulla. Nykyään laitteita on lukuisissa sairaaloissa ja niitä on kulkenut Suomessa rekan perävaunuissa jo vuodesta 1996 lähtien. Alla on magneettikuva ihmisen polvesta.