Lääketieteellisen kuvantamisen historia alkoi noin sata vuotta sitten, kun röntgenläpivalaisu otettiin käyttöön potilaiden hoidossa. Sen avulla saatiin tietoa erityisesti luustosta, keuhkoista ja vatsaontelosta.
Röntgenläpivalaisun jälkeen tekniikan kehittyminen ja uudet oivallukset ovat mahdollistaneet yhä monipuolisemman kuvantamisen. 1960-luvulta alkaen käyttöön on otettu muun muassa ultraääni, tietokonetomografia ja viimeisimpänä magneettikuvaus.
Jokaisella lääketieteellisen kuvantamisen menetelmällä on parhaat käyttökohteensa. Röntgenkuvaus soveltuu parhaiten kovien kudosten tutkimiseen. Ultraääni taas kulkee hyvin nesteessä, joten se sopii runsaasti nestettä sisältävien elinten kuten rintojen, kivesten ja verisuonten sekä kaulan ja vatsan alueen elinten tutkimiseen.
Magneettikuvaus on paras menetelmä pehmytkudosten tutkimiseen. Sen avulla tutkitaankin elimistön arvoituksellisimpia alueita: aivoja, selkärankaa ja selkäydintä. Magneettikuvaus sopii myös lihasten, nivelten ja verisuonten tutkimiseen.
Tietotekniikan avulla voidaan yhdistellä eri kuvantamismenetelmillä saatuja tietoja.
Oulun yliopistollisen sairaalan radiologian klinikan ja Oulun yliopiston sähkötekniikan osaston poikkitieteellisessä lääketieteellisen kuvantamisen tutkimusryhmässä MIRG:ssä on kehitetty tutkimusohjelmisto Fantom, jolla pystytään monien muiden toimintojen ohella tekemään fuusiokuvia esimerkiksi tietokonetomografia- ja magneettikuvista.
Fantom-ohjelmistoa käytetään apuna niin opetuksessa, tutkimustyössä, lääketieteen tekniikan tuotannossa kuin potilaiden hoidossa ja potilastietojen arkistoinnissa.
Radiolähetys kuunteleville kudoksille
Lääketieteellisen kuvantamisen tutkija, diplomi-insinööri Lasse Jyrkinen oli perustamassa MIRG-tutkimusryhmää vuonna 1997. Hän kertoo, että kuvantamismenetelmistä magneettikuvaus antaa kaikkein monipuolisinta tietoa elimistöstä.
"Kudoksen erottelukyky on magneettikuvauksessa erinomainen. Tosin tämä edellyttää, että kudoksen rakenteessa on vety-ytimiä. Koska vety on sitoutunut ihmisen elimistössä yleensä vesimolekyyleihin, magneettikuvaus soveltuu parhaiten vesipitoisten pehmytkudosten tutkimiseen."
Magneettikuva muodostuu, kun kuvauslaitteella mitataan vety-ydinten magneettisia ominaisuuksia kudoksessa. Katetrien paikantamista MIRGissä tutkiva fyysikko Seppo Taivalkoski vertaa magneettikuvausta radiolähetykseen.
"Elimistön atomiytimet kuuntelevat radiotaajuudella tulevaa lähetystä ja vastaavat siihen. Ensin kuvauslaite lähettää kehoon tasaisesti samaa radiolähetystä ja jää sitten odottamaan kuulijapalautetta, jota tulee vaihtelevia määriä eri puolilta kehoa. Palautteen alueelliset erot johtuvat erilaisista kudostyypeistä. Palautteen perusteella on helppo laskea kudoskuva", Taivalkoski havainnollistaa.
Apua iskiaksen
hoitoon
Taivalkosken mukaan ylivoimaisesti suurin osa magneettikuvauksista tehdään tällä hetkellä diagnostisessa tarkoituksessa eli taudin määrittämiseksi.
"Magneettikuvasta määritetään yleensä pehmytkudosrakenteita, esimerkiksi tulehduksia nivelissä ja kudoksissa epäiltyjä kasvaimia. Magneettikuvauksella mitataan myös eräitä elimistön toimintoja, lähinnä sydämen, aivojen ja verisuonten toimintaa."
Magneettikuvaus sopii erinomaisesti diagnostiseen käyttöön, koska sen avulla voidaan erottaa jopa millimetrin kokoisia yksityiskohtia. Tästä on korvaamatonta apua esimerkiksi aivokasvainta leikattaessa. Kasvainkudosta on vaikea erottaa paljain silmin terveestä kudoksesta, joten kirurgi joutuu usein joko leikkaamaan liikaa aivoja tai liian vähän kasvainta. Magneettikuvauksessa kasvaimen ja terveen kudoksen raja saadaan tarkasti näkyviin.
Tekniikan ja hoitomenetelmien kehittyessä magneettikuvausta pystytään käyttämään yhä enemmän myös hoitotoimenpiteissä. Kudosnäytteen otto onnistuu jo magneettikuvausohjattuna. Oululaiset lääketieteen kuvantamisen tutkijat ovat kehittäneet ja tutkineet monipuolisesti operatiivisen magneettikuvauksen mahdollisuuksia.
Oululainen radiologian erikoislääkäri Roberto Blanco-Sequeiros tutki tuoreessa väitöstutkimuksessaan magneettikuvausohjattuja tukirangan hoitotoimenpiteitä. Hän muun muassa totesi, että luunäytteen otto tarkoitusta varten kehitetyllä instrumentilla ja iskiaskipua lievittävä alaselän hermojuurten puudutus onnistuvat hyvin magneettikuvauksessa.
Seppo Taivalkoski puolestaan tutkii katetrien kolmiulotteista paikantamista magneettikuvista. Koska katetri on taipuisa instrumentti, sitä on vaikeampi paikantaa kuin esimerkiksi neulaa. Taivalkoski kehitti fysiikan pro gradu -työssään ohjelmiston, jonka avulla katetrin muoto ja sijainti voidaan laskea reaaliajassa. Paikannusta tarvitaan, jotta magneettikuvausta voidaan tulevaisuudessa käyttää esimerkiksi valtimoiden pallolaajennuksessa.
Avaimenreikäkirurgia lisääntyy
Niin sanottu avaimenreikäkirurgia on mahdollista tarkkojen kuvantamismenetelmien ansiosta. Avaimenreikäkirurgiassa leikkaus rajoitetaan mahdollisimman tarkasti kohdekudokseen. Perinteisen avoleikkauksen vaarat vältetään, kun potilaalle tehdään hyvin pieni leikkaushaava tai ei haavaa lainkaan. Leikkausinstrumentit kuljetetaan leikkauskohteeseen elimistön kulkureittejä kuten verisuonia, hengitystiehyitä tai ruuansulatuskanavaa pitkin.
Magneettikuvauksen rooli leikkauksissa ei ole vielä kovin merkittävä. Magneettikuvauksen takamatka verrattuna muihin kuvantamenetelmiin johtuu Taivalkosken mukaan laitteiston kalleudesta ja menetelmän teknisestä haastavuudesta. Jo kuvauksen aikainen voimakas magneettikenttä asettaa tekniikalle erityisvaatimuksia.
Magneettikuvauksen monet vahvuudet kannustavat kuitenkin jatkamaan tutkimustyötä. Tulevaisuudessa uudet sovellukset mahdollistavat ehkä kehonsisäisten lämpötilamuutosten tutkimisen. Jo nyt kasvaimia voidaan tuhota polttamalla tai jäädyttämällä.
Oululaistutkijat ovat kokeilleet menestyksekkäästi magneettikuvausohjattua syöpäsolukon polttamista laserin avulla.
Magneettikuvauksen rinnalle on tulossa magneettispektroskopia, jolla voidaan mitata esimerkiksi solujen aineenvaihduntaa. Poikkeavan aineenvaihdunnan perusteella on jo pystytty tunnistamaan syöpäkasvaimia melko luotettavasti. Tulevaisuudessa hyödynnetään jopa robotiikkaa ja virtuaalitodellisuutta. Poikkitieteellinen kuvantamistutkimus siis jatkuu vahvana.
Kirjoittamisessa apuna Seppo Taivalkosken artikkeli Kuvantaohjauksessa katsotaan elimistön sisään (teoksessa Työvälineitä tietoyhteiskuntaan, 2001).Magneettikuvauksen rooli aivotutkimuksessa kasvaa koko ajan. Sen avulla voidaan esimerkiksi paikantaa tarkasti kasvaimia. Vähän aikaa sitten magneettikuvauksella havaittiin, että Alzheimerin tauti tuhoaa aivosoluja paljon luultua nopeammin.
Toiminnallinen magneettikuvaus eli aivotoiminnan tutkiminen magneettikuvauksella on kehittyvä lääketieteellisen kuvantamisen alue. Jo nyt pystytään selvittämään aivokasvainten laatua ja kartoittamaan aivoinfarktin aiheuttamia kudosvaurioita. Aivojen paikannuskuvista nähdään monia tärkeitä toiminnallisia alueita, esimerkiksi liikkeistä vastaava liikeaivokuori, jonka tunnistamisesta on apua leikkauksen suunnittelussa.
Tulevaisuudessa magneettikuvassa pystyttäneen havaitsemaan jopa ajatusten synnyttämiä reaktioita.