Kliinisten 1H MR-spektroskopiatutkimuksien yhdenmukaisuuden arviointi laitevalmistajien välillä

Abstract

Ydinmagneettinen resonanssi [nuclear magnetic resonance, NMR] on atomin ytimen kvanttimekaaninen ominaisuus, jota hyödyntämällä voidaan tutkia mm. materian rakennetta, koostumusta, lämpötilaa ja molekyylien diffuusiota. Kiinnostuksen kohteesta saadaan tietoa, joko kvalitatiivisesti kuvan muodossa, tai kvantitatiivisesti konsentraatiospektrin avulla.

Jälkimmäistä ilmiötä tutkitaan magneettispektroskopian [magnetic resonance spectroscopy, MRS] avulla, joka voidaan suorittaa tavallisella sairaalan magneettikuvauslaitteella [magnetic resonance imaging, MRI], tai laboratorioolosuhteissa pienemmällä (ja tarkemmalla) magneettispektrometrillä. Tässä opinnäytetyössä tutkitaan MRI-laitteilla suoritettavaa protonimagneettispektroskopiaa (1H MRS).

Protonilla on erinomaiset ominaisuudet käytettäväksi NMR-tutkimuksissa, koska sillä on alkuainesta suurin gyromagneettinen suhde γ ja vedyn isotoopeista suurin luonnollinen esiintyvyys, ollen siten herkin ydin spektroskopiatutkimuksiin. Herkkyydellä tarkoitetaan NMR-ilmiölle välttämätöntä Zeemanin energitasojen miehityseroa, jotka opinnäytetyössä käydään tarkemmin läpi. Vaikka spektroskopiatutkimuksissa koko vetyatomi protium 1H on tärkeä elektronin ja molekyylisidosten tarkastelussa, puhutaan silti vain pelkän ytimen käsittävistä protoneista.

Opinnäytetyöhön kuuluu teoreettinen osuus, jossa tarkastellaan ydinmagneettisen resonanssin fysiikkaa ja siihen liittyvien mittauskohteiden kemiaa. Tämän jälkeen tulee empiirinen osuus, jossa tarkastellaan protonispektroskopiatutkimuksien toistettavuutta kahdella kuvantamislaitteella. Koe suoritetaan ihmisaivojen aineenvaihduntatuotteiden mittausten avulla testikuvauskohteella, sekä erilaisten tunnettujen rasvojen relaksaatioaikojen mittausten kautta. Toistettavuuden tutkiminen on tärkeää esimerkiksi tieteelliselle tutkimukselle, joka aloitetaan yhdellä laitteella ja joudutaan syystä tai toisesta saattamaan loppuun toisella.

Opinnäyte kirjoitettiin Turun valtakunnallisessa PET-keskuksessa, jossa vanha PET-MRI tuli käyttöikänsä päähän ja tilalle hankittiin uusi, eri valmistajan laite. Tieteellisten tutkimuksien ollessa vielä kesken, herää kysymys tutkimusten tulosten yhdenmukaisuuksista ja siirrettävyyksistä laitteiden kesken.