Înlăturând pericolele cauzate de razele X, IRM poate fi văzută ca o alegere mai bună decât o scanarea CT, fiind utilizată pe scară largă în diagnosticare, stadializare a bolii și urmărirea fără expunerea corpului la radiații. Cu toate că în multe situaţii poate înlocui CT-ul, IRM-ul poate furniza informații de diagnostic diferite de CT. În comparație cu scanările CT, şi scanările IRM au anumite riscuri şi disconfort: examinările IRM durează de obicei mai mult și sunt mai puternice și de obicei au nevoie ca subiectul să intre într-un tub îngust. În plus, persoanele cu unele implante medicale sau alte metale nedemontabile din interiorul corpului ar putea să nu poată fi supuse unei examinări IRM în siguranță.
Iniţial denumită IRMN (NMRI - imagistica prin rezonanță magnetică nucleară), prin renunţarea la utilizarea “nucleului” în acronim, pentru a evita asocierea cu ceea ce reprezintă ideea de fizică nucleară, s-a ajuns la consacrarea denumirii actuale de IRM (Imagistica prin rezonanță magnetică).
Pe scurt, fenomenologia se bazează pe faptul că anumite nuclee atomice sunt capabile să absoarbă și să emită energie de frecvență radio atunci când sunt plasate într-un câmp magnetic extern. De altfel în IRM-ul clinic și de cercetare, atomii de hidrogen sunt cel mai adesea folosiți pentru a genera un semnal detectabil de frecvență radio care este recepționat de către antene situate în imediata apropiere a structurii anatomice examinate. Atomii de hidrogen sunt abundenți, în mod natural, în oameni și în alte organisme biologice, în special în apă și grăsimi. Din acest motiv, cele mai multe scanări IRM vizează, în esență, locația apei și a grăsimilor din organism. Impulsurile undelor radio excizează tranziția energiei nucleare de spin, iar gradientele câmpului magnetic localizează semnalul în spațiu. Prin modificarea parametrilor secvenței pulsului, se pot genera contraste diferite între țesuturi pe baza proprietăților de relaxare ale atomilor de hidrogen din acestea.
De la dezvoltarea sa în anii 1970 și 1980, tehnica IRM sa dovedit a fi o tehnică extrem de versatilă de imagistică. În timp ce aplicaţia IRM este cel mai vizibil utilizat în medicina de diagnostic și în cercetarea biomedicală, ea poate fi utilizată și pentru a forma imagini cu obiecte ne-vii. Scanările IRM sunt capabile să producă o varietate de date chimice și fizice, în plus față de imagini spațiale detaliate. Creșterea susținută a cererii de IRM în cadrul sistemelor de sănătate a condus la preocupări legate de eficacitatea costurilor și de diagnosticul excesiv [10].
La început un câmp magnetic puternic aliniazǎ spinii fiecărui atom de hidrogen ai corpului uman, precesie într-o frecvență centrală care este dependentă de intensitatea câmpului magnetic. Pe măsură ce câmpul magnetic este îndreptat în jos de centrul mașinii de IRM, protonii hidrogenului se aliniaza fie către capul sau picioarele pacientului, cu aproximație 50% mergând către fiecare, anulându-se reciproc in mod eficient. Un număr foarte mic de protoni sunt de neegalat și nu sunt anulați ( circa 1-2 la un milion). Apoi, un puls (B1) de frecvență radio (FR), specific pentru hidrogen, este aplicat de către mașina de IRM către partea corpului ce trebuie examinat. Acest puls face ca protonii neegalați să se rotească într-o direcție diferită la o frecvență specifică, numită frecvența Larmor. Totodată, o serie de magneți de gradient, comandaţi a fi activi sau inactivi, creează un gradient magnetic, care schimbǎ principalul câmp magnetic la un nivel specific, permițând imaginilor transversale să fie achiziționate. Atunci când pulsul FR încetează, ionii de hidrogen se întorc la starea lor nativă și eliberează energia absorbită de la impulsuri. Această emisie cu putere redusă (în intervalul pW) este detectată de bobinele receptoare în IRM și sunt trimise la un calculator, unde o transformare Fourier inversată (TFI) convertește semnalul de la protoni în date matematice (k-spațiu), apoi într-o imagine care poate fi interpretată de către clinician.
1.2.1. Instalaţia de Imagistică prin Rezonanţă magnetică
Pentru a efectua o investigaţie, persoana este poziționată într-un scaner IRM care formează un câmp magnetic puternic în jurul zonei ce va fi înregistrată. În majoritatea aplicațiilor medicale, protonii (atomii de hidrogen) din țesuturile care conțin molecule de apă creează un semnal care este procesat pentru a forma o imagine a corpului. În primul rând, energia dintr-un câmp magnetic oscilant este temporar aplicată pacientului la frecvența de rezonanță corespunzătoare. Atomii de hidrogen excitați emite un semnal de frecvență radio, care este măsurat printr-o bobină de recepție. Semnalul radio poate fi făcut pentru a codifica informațiile de poziție prin modificarea câmpului magnetic principal utilizând bobine de gradient. Pe măsură ce aceste bobine sunt activate și deconectate rapid, ele produc zgomotul repetitiv caracteristic unei scanări IRM. Contrastul dintre diferitele țesuturi este determinat de viteza la care atomii excitați revin la starea de echilibru. Agenții de contrast exogeni pot fi dat persoanei pentru a face imaginea mai clară. |
 |
Componentele majore ale unui scaner IRM sunt magnetul principal care polarizează eșantionul, bobinele de ștanțare pentru corectarea schimbărilor în omogenitatea câmpului magnetic principal, sistemul de gradient care este utilizat pentru a localiza semnalul MR și sistemul RF, care excită proba și detectează semnalul IRM rezultat. Întregul sistem este controlat de unul sau mai multe computere.
IRM necesită un câmp magnetic care este atât puternic, cât și uniform. Forța de câmp a magnetului este măsurată în tesla - și în timp ce majoritatea sistemelor funcționează la 1,5 T, sistemele comerciale sunt disponibile între 0,2 și 7T. Majoritatea magneților clinici sunt magneți superconductori, care necesită heliu lichid. Pozițiile inferioare ale câmpului pot fi atinse cu magneți permanenți, care sunt adesea utilizați în scanere IRM "deschise" pentru pacienții claustrofobi [11]. Recent, IRM a fost demonstrată și în domenii ultra-joase, adică în gama μT-mT, unde o calitate suficientă a semnalului este posibilă prin prepolarizare (de ordinul a 10-100 mT) și prin măsurarea câmpurilor de precesie Larmor la aproximativ 100 μT cu dispozitive de interferență superconductoare superconductoare (SQUID) [12][13][14].
Fiecare țesut revine la starea sa de echilibru după excitație prin procesele de relaxare independente ale T1 (spin-lattice, adică magnetizarea în aceeași direcție cu câmpul magnetic static) și T2 (spin-spin, transversal la câmpul magnetic static). Pentru a crea o imagine ponderată T1, magnetizarea este permisă pentru a se recupera înainte de a măsura semnalul MR modificând timpul de repetare (TR). Această ponderare a imaginii este utilă pentru evaluarea cortexului cerebral, identificarea țesutului gras, caracterizarea leziunilor hepatice focale și, în general, pentru obținerea informațiilor morfologice, precum și pentru imagistica post-contrast. Pentru a crea o imagine ponderată T2, magnetizarea este permisă să se descompună înainte de a măsura semnalul MR modificând timpul de ecou (TE). Această ponderare a imaginii este utilă pentru detectarea edemelor și inflamațiilor, care dezvăluie leziuni ale materiei albe și evaluarea anatomiei zonale în prostată și uter.
Afișajul standard al imaginilor IRM reprezintă caracteristicile lichidului în imagini alb-negru.
1.2.2. IRM în diagnosticul medical
IRM-ul are un impact asupra diagnosticului si tratamentului în mai multe specialități, deși efectul asupra rezultatelor de sănătate îmbunatățite este incert [15]. Din moment ce IRM-ul nu utilizează radiații ionizante, utilizarea sa este, în general, favorizată în defavoarea CT-ului, chiar dacă ambele modalități ar putea aduce aceeași informație. (În anumite cazuri, IRM-ul nu este preferat deoarece poate fi mai scump, s-ar pierde mai mult timp, și s-ar produce exacerbarea claustrofobica).
IRM-ul este, în general, o tehnica sigură, dar numărul de incidente care provoacă daune pacientului a crescut. Contraindicațiile IRM-ului includ majoritatea implanturilor cohleare și stimulatoare cardiace, schije și corpuri metalice străine în ochi. Siguranța IRM-ului în timpul primului trimestru de sarcină este incert, dar ar putea fi de preferat în locul altor opțiuni [16].
IRM-ul este instrumentul de investigare ales pentru cancere neurologice, deoarece are o rezoluție mai bună decât CT-ul și oferă o vizualizare mai bună a fosei posterioare. Contrastul dintre substanta cenușie și substanta alba face ca IRM-ul sa fie cea mai bună alegere pentru multe condiții ale sistemului nervos central, cum ar fi bolile demielinizante, demența, boli cerebrovasculare, boli infecțioase și epilepsie [17]. Deoarece multe imagini sunt luate la intervale de milisecunde între ele, se arată cum creierul răspunde la diferiți stimuli; cercetătorii pot studia apoi ambele anomalii ale creierului (funcționale și structurale) din tulburările psihologice [18]. IRM-ul este, de asemenea, utilizat în chirurgia IRM-ghidata stereotactic și chirurgia radio pentru tratamentul tumorilor intracraniene, marformații arterio-venoase și alte condiții chirurgicale tratabile utilizând un dispozitiv cunoscut ca N-localizer [19].
IRM funcțional (fIRM) este folosit pentru a înțelege cum diferite părți ale creierului răspund la stimuli exteriori sau la activități pasive într-o stare de repaus. Nivelul dependent de oxigenare a sângelui (BOLD) - IRM măsoară răspunsul hemodinamic la activitatea neuronală tranzitorie care rezultă dintr-o schimbare a raportului dintre oxihemoglobină și deoxihemoglobină. Metodele statistice sunt utilizate pentru a construi o hartă parametrică 3D a creierului indicând regiunile cortexului care demonstrează o schimbare semnificativă a activității, ca răspuns la sarcină. fIRM are aplicații în domeniul cercetării comportamentului uman și in cel cognitiv, precum și în planificarea neurochirurgiei din zone elocvente ale creierului [20].
IRM-ul cardiac este complementar altor tehnici imagistice, cum ar fi ecocardiografia, CT-ul cardiac și medicina nucleară. Aplicațiile sale includ evaluarea
IRM-ul cardiac este complementar altor tehnici imagistice, cum ar fi ecocardiografia, CT-ul cardiac și medicina nucleară. Aplicațiile sale includ evaluarea ischemiei miocardice și viabilitatea, cardiomiopatii, miocardite, supraîncarcarea/supradozarea cu fier, boli vasculare și boli cardiace congenitale [21].
Rezonantele magnetice (MRA) generează imagini ale arterelor pentru a le evalua pentru stenoză (îngustare anormală) sau anevrisme (dilatări ale peretelui vascular, expuse riscului ruperii). MRA este adesea folosit pentru a evalua arterele gâtului și creierului, aorta toracică și abdominală, arterele renale și picioarele (numită "run-off"). O varietate de tehnici pot fi utilizate pentru generarea imaginilor, cum ar fi administrarea unui agent de contrast paramagnetic (gadoliniu) sau folosind o tehnică cunoscută sub denumirea de "îmbunătățire în legătură cu fluxul" (de exemplu, secvențe 2D și 3D de timp de zbor) cea mai mare parte a semnalului de pe o imagine se datorează sângelui care sa mutat recent în acel avion (vezi, de asemenea, IRM FLASH). Tehnicile care implică acumularea de faze (cunoscute sub numele de angiografie cu contrast de fază) pot fi, de asemenea, folosite pentru a genera hărți ale vitezei de curgere cu ușurință și cu precizie. Rezonanța cu rezonanță magnetică (MRV) este o procedură similară utilizată pentru a imagina vene. În această metodă, țesutul este acum excitat inferior, în timp ce semnalul este adunat în planul imediat superior celui de excitație - imaginând astfel sângele venos care sa mutat recent de pe planul excitat.
Aplicațiile din sistemul musculo-scheletic includ imagistica măduvei spinării, evaluarea bolilor articulare și tumori ale țesuturilor moi.
IRM-ul hepatobiliar este folosit pentru a detecta și caracteriza leziuni ale canalelor hepatice, pancreatice și biliare. Tulburările focale sau difuze pot fi evaluate utilizând difuzia-ponderata, imagistica fazelor-opuse și secventele dinamice cu contrast înbunătățit. Agenții de contrast extracelulari sunt utilizați pe scară largă în IRM-ul ficatului și agenții hepatobiliari de contrast mai noi de asemenea dau posibilitatea de a efectua imagistica biliară functională. Imagisitica anatomică a canalelor hepatobiliare este realizată utilizând o secvență T2-concentrată semnificativ în rezonanța magnetică colangiopancreatografică (MRCP). Imagistica funcțională a pancreasului este realizată urmărind administrarea secretinei. Enterografia-IRM oferă o evaluare non-invazivă a bolilor inflamatorii intestinale și a tumorilor intestinului subțire. Colonografia-IRM poate juca un rol în detectarea de polipi mari la pacienții cu risc crescut de cancer colorectal [22].