Hva er MR?
MR (magnetisk resonanstomografi) er en metode for å fremstille snittbilder av kroppen. Bildeopptaket utføres ved hjelp av et kraftig magnetfelt og radiobølger. Det er derfor ingen ioniserende stråling, og generelt ingen kjente biologiske effekter eller risiko ved å gjennomføre en MR-undersøkelse, så lenge man ikke har kontraindikasjoner mot MR. Dermed er gjentatte undersøkelser og undersøkelser av barn og friske frivillige ansett som trygt. Det er derfor viktig at materialer med magnetisk mottakelighet ikke kommer inn i MR-rommet. Det kan imidlertid forekomme at friske frivillige har sykdommer som ikke gir symptomer, eller at man finner tegn på mulighet for sykdom i framtiden.
Et anatomisk område kan fremstilles på mange ulike måter avhengig av hva man ønsker å fremheve (f.eks. normale anatomiske strukturer, sykt vev, tilstedeværelse av kontrastmiddel, blodåreanatomi, osv.). I tillegg benyttes MR til å gi funksjonell informasjon. Eksempler er blodstrømshastighet, blodgjennomstrømning (perfusjon), og molekylenes termiske bevegelser (vevsdiffusjon). Den teknikken som kalles funksjonell MR eller fMRI går ut på å registrere og lokalisere ulike hjernefunksjoner som for eksempel områder for motorisk og sensorisk aktivitet, syn, språk, tale, hukommelse, osv.
Hvordan oppleves en MR-undersøkelse?
MR-maskinen ligner en kort, opplyst tunnel, med åpning i begge ender og regulerbart klimaanlegg. Pasienten plasseres inni tunnelen med området som skal undersøkes i midten av tunnelen. Det kommer mye støy fra MR-maskinen mens undersøkelsen pågår, så hørselsvern er påkrevd.
MR-teknikken er svært følsom for bevegelse, og krever at pasienten ligger rolig under bildeopptaket. I tillegg er en MR-undersøkelse tidkrevende, med varighet opp mot 1 time. Derfor er det ofte nødvendig at barn blir undersøkt i narkose eller under sedasjon.
Nylige fremskritt i MR-teknologi, som mindre bråkete maskiner, raskere bildeteknikker og bruk av KI (kunstig intelligens) for å forbedre bildekvalitet og redusere skanningstider, fortsetter å forbedre hvordan MR-undersøkelser utføres.
MR kontraindikasjoner
En del medisinsk utstyr og implantater påvirkes av magnetfeltet i MR-maskinen. Pasienter med slikt utstyr kan ikke undersøkes med MR.
Dette gjelder hovedsakelig
- aneurismeklips
- metallspon i øyet (for eksempel fra sveising)
Metall i kroppen er vanligvis ikke kontraindisert, men dersom metallet er i samme området som bildeopptaket, kan dette forstyrre bildene slik at undersøkelsen ikke blir brukbar. Derfor bes man for eksempel alltid om å fjerne piercinger i ansiktet før en hodeundersøkelse.
Kontrastmidler
Ved en del MR-undersøkelser kan det være behov for å injisere kontrastmiddel i blodårene. Ulike vev har ulik evne til å ta til seg kontrastmiddel, og sykt vev kan ha et annet kontrastopptak enn friskt vev. Dermed vil kontrastmidler endre signalintensitetene (gråtoner) mellom ulike vev, og kan være en hjelp i karakterisering av vev.
Kontrastvæskene som benyttes ved MR-undersøkelser inneholder metalliske grunnstoffer som endrer vevenes magnetiske egenskaper. Væsken injiseres som regel i en vene i albuen. Det utvises forsiktighet ved graviditet og amming.
Alvorlige bivirkninger av magnettomografikontrastmidler er meget sjeldne. Milde bivirkninger som smaksfornemmelser kan forekomme. En vanlig type kontrastmiddel som brukes i MR er gadoliniumbaserte agenter. I dette tilfellet bør det tas forholdsregler under administrasjonen av kontrastmidler, inkludert screeningprosedyrer for nyrefunksjon eller allergier, ettersom pasienter med nyreproblemer eller allergier mot kontrastmidler kan trenge spesiell vurdering.
7T MRI
I 2019 ble Norges første kliniske 7T MR scanner installert på NTNU og St. Olavs hospital i Trondheim. Denne maskinen er produsert av Siemens og heter Magnetom Terra 7T. (En MRI scanner er en maskin som ved bruk av magnetisme og radiobølger tar bilder av kroppens indre organer f.eks. hjernen.)
For å danne MR bilder må personen som skal avbildes plasseres i et kraftig magnetfelt, som måles i Tesla. Jordas eget magnetfelt er på 0,000032T. Vanlige feltstyrker på MR maskiner i Norge i dag er 1.5T og 3T. En 7T MR maskin har et magnetfelt som er ca. 220 000 ganger kraftigere enn jordas magnetfelt. MR maskiner med magnetfelt på 7T eller høyere har vært benyttet i forskning i mennesker og dyr i flere tiår. Det er like trygt å bli tatt bilde av med en 7T maskin som med de vanlige MR maskinene. 7T MR maskinen kan brukes klinisk, dvs. til å undersøke pasienter som vanlig rutine, og til forskning. Enn så lenge kan 7T maskinen i Trondheim kun benyttes til å ta bilde av hodet og kne, men flere typer avbildning vil komme etter hvert.
Figur 1: Siemens Magnetom Terra 7T MRI scanner (kilde: Siemens AG, München, Tyskland)
Fordeler med 7T
Fordelen med å gå fra 3T til 7T MRI scanner er økt signal-til-støy forhold (Signal-to-Noise ratio (SNR)). SNR er forholdet mellom signal fra den delen av kroppen som undersøkes i forhold til bakgrunnsstøy i bildet. Det er helt essensielt at signalet er sterkere enn støyen for å kunne danne bilder. Med høyere SNR kan vi ta bilder som kan framstille anatomi og sykdom mer detaljert og med høyere romlig oppløsning. For eksempel kan 7T MR avbildning benyttes til å undersøke hjernen til pasienter med multippel sklerose mer nøyaktig (Figur 2). 7T MR kan også gi mer presise bilder av basalgangliene (Figur 3) og medial temporallappen inkludert hippocampus, og avgrense ulike subenheter som bygger opp hippocampus (Figur 4).
Økt feltstyrke gir også økt sensitivitet på avbildning av endringer i magnetfelt, en avbildningsteknikk som kalles for suscepbilitetsavbildning. Funksjonell MR er en metode basert på suscepbilitetsavbildning og brukes til å kartlegge hjerneaktivitet ved å se på endringer mellom oksygenert og ikke oskygenert hemoglobin i blodet i hjernen. Når et område i hjernen er aktivt vil det strømme mer oksygenrikt blod til dette område, noe som vil føre til en liten endring av magnetfeltet. Denne endringen er lettere å oppdage med 7T enn 3T feltstyrke. Sammen med høy romlig oppløsning, kan en 7T MRI scanner gi oss en unik mulighet til å studere hvordan hjernen jobber i detalj.
Økt sensitivitet for suscepbilitetsavbildning gjør det også lettere å oppdage og sikrere avgrense omfang av mikroblødninger (microbleeds) i hjernen. Vi finner ofte mikroblødninger hos pasienter med traumatiske hjerneskader. Traumatiske hjerneskader er en viktig årsak til død og invaliditet i aldersgruppen mellom 15 og 40 år. Mange pasienter med traumatisk hjerneskade har diffuse aksonale skader (Diffuse Axonal Injury (DAI)). Bildemessige (radiologiske) kjennetegn ved DAI er blant annet mikroblødninger. Det er viktig å kunne oppdage, presist lokalisere og bedømme utbredelse av mikroblødninger for å avdekke omfang og alvorlighetsgrad av hodeskaden, og bedre tilpasse behandling og forutsi prognose. Studier har vist at 7T MR avbildning er mer sensitiv enn 3T MR på akkurat dette området.
Biologiske effekter med 7T feltstyrke
På grunn av det kraftige magnetfeltet, kan noen bli svimmel og/eller kvalme, men dette er forbigående.
Multimedia
Video av installasjonen av 7T scanneren i 2019 på St. Olavs hospital/NTNU i Trondheim:
https://www.youtube.com/watch?v=5x-_zaH9AHY
Link til Norwegian 7T MR Center:
https://www.ntnu.edu/mh/7tmr
REFERANSER
1. Ultra-High-Field MR Neuroimaging (Balchandani et al 2015)
2. Ultra-high-field (7.0 Tesla and above) MRI is now necessary to make the next step forward in understanding MS pathophysiology – YES (Bagnato et al 2017)
3. Clinical fMRI: Evidence for a 7T benefit over 7T (Beisteiner et al 2011)
4. Diffuse Axonal Injury at Ultra-High Field MRI (Moeninghoff et al 2014)
- Ultra-high field magnetic resonance imaging of the basal ganglia and related structures (Plantinga et al 2014)
- Comparison of Routine Brain Imaging at 3 T and 7 T. (Springer et al 2016)
- Key Clinical Benefits of neuroimaing at 7T (Trattning et al 2016)
Funksjonell MR
Hva er funksjonell MR?
Funksjonell MR eller fMRI («functional magnetic resonance imaging») er alle typer MR bildedannelse der man ser på fysiologi eller funksjon, og ikke på struktur.
Den vanligste teknikken for fMRI er basert på BOLD-signalet. BOLD står for Blood Oxygenation Level Dependent, som betyr «avhengig av oksygennivået i blodet». Denne teknikken brukes til å måle aktivitetsnivået i hjernen, altså hvor hardt hjernen jobber. Bildeopptak med BOLD fMRI foregår veldig raskt, hele hjernen avbildes på 1-3s, dermed kan vi ta mange bilder etter hverandre og studere hvordan hjerneaktiviteten endres over tid, f.eks. mens man utfører en oppgave.
Hvordan virker det?
Når aktiviteten til en gruppe nerveceller øker, øker også deres forbruk av oksygen og glukose (sukker). For å tilføre mer oksygen og glukose, øker blodtilførselen til det aktuelle området i hjernen. Fordi tilførselen av oksygen øker mer enn forbruket, øker konsentrasjonen av oksygenert hemoglobin i blodet. Dette endrer de magnetiske egenskapene til vevet og påvirker signalet fra hydrogenatomene, slik at MR-signalet blir sterkere. BOLD-fMRI er en MR-teknikk som er følsom for slike små endringer i oksygenert hemoglobin.
Hva bruker vi fMRI til?
Med fMRI kan man undersøke hvilke områder i hjernen som er aktive i forbindelse med ulike tankeprosesser og aktiviteter, som f.eks. språk, hukommelse, bevegelser, luktesans og navigasjon. Man kan undersøke hvordan hjerneaktiveringen endrer seg ved trening, medisiner, i forbindelse med sykdom eller i løpet av tid. I tillegg kan BOLD fMRI brukes til å lokalisere hvor i hjernebarken viktige funksjoner sitter i forhold til en hjernesvulst, som f.eks. motorikk og språk. Slik informasjon hjelper kirurgen når svulsten skal opereres ut.
Hvordan foregår en fMRI-undersøkelse?
Før undersøkelsen starter blir du lagt på et bord som skyves et stykke inn i MR-maskinen. Maskinen er en slags tunnel som er åpen i begge ender.
Mens bildeopptaket pågår får du presentert en oppgave, vanligvis via en skjerm. Skjermen er plassert bak MR-maskinen, og du vil se denne gjennom et speil som er festet over hodet ditt. Du skal følge instruksene på skjermen. Du kan f.eks. bli bedt om å lese ord, bevege fingrene, eller se på bilder. I noen tilfeller skal du svare på spørsmål ved å trykke inn noen knapper.
I tillegg til fMRI gjøres et eller flere standard MR-opptak for å avbilde hjernens struktur. Mens dette pågår kan man ligge i ro og slappe av. Hele undersøkelsen varier i 15-60 min, avhengig av hvilke områder og hvilke funksjoner som skal kartlegges.
Er det noen risiko forbundet med fMRI?
Det er ingen kjent risiko knyttet til bruken av fMRI. Metoden innebærer ingen skadelig stråling, og det er ikke nødvendig å gi noe kontrastmiddel. Du kan føle noe ubehag pga. støyen fra maskinen.
Pasienter med metalliske fremmedlegemer eller implantater i kroppen, slik som pacemaker eller intracerebrale clips, blir ekskludert fra deltakelse. Andre pasienter må fjerne løse magnetiske gjenstander (smykker, mynter og lignende) før undersøkelsen starter.
Resting state fMRI
Hva er resting-state fMRI?
Resting-state fMRI er en type MR-undersøkelse som måler hjernens aktivitetsmønstre under hvile. Når vi hviler er hjernen i stor grad «styrt innenfra» og aktiv med å bl.a. bearbeide tanker og inntrykk, og forberede seg til nye oppgaver. Dette fører til at hjernen former forskjellige nettverk av områder som aktiveres samtidig og kommuniserer med hverandre. Det er disse nettverkene vi studerer med resting-state fMRI. Teknikken er den samme som i standard fMRI, bortsett fra at man ikke utfører en noen oppgave, kun hviler, mens bildeopptaket blir gjort.
Hvordan foregår undersøkelsen?
Resting-state fMRI blir som regel gjort i sammenheng med en annen type MR-undersøkelse av hjernen (les mer om hvordan dette foregår her). Mens bildene blir tatt skal du ligge helt rolig og slappe av, holde øynene åpne og ikke tenke på noe spesielt. Undersøkelsen varer i ca 10 min.
Hva kan resultatene fortelle oss?
Resting-state fMRI er en nokså ny metode og brukes hovedsakelig til forskning. Vi bruker metoden til å finne ut hvordan hjernens «hvile-modus» varierer med personlige faktorer som alder og kjønn, hvordan den påvirker senere atferd og oppgaveløsning, eller hvordan den endres ved sykdom. Per i dag kan vi ikke bruke bildene til diagnostikk.
Strukturell MR
Strukturell MR er MR metoder for avbildning av strukturer i hjernen. Hjernevevet består av hvit- og grå substans. Hvit substans inneholder hovedsakelig nerveutløperne som forbinder ulike områder av hjernen, hjernestammen, lille hjernen og ryggmargen med hverandre. Nerveutløperne er isolert av et fettholdige stoff som gjør at vevet ser hvitt ut. Grå substans består av nervecelle kroppene og små utløpere som «mottar» beskjeder fra andre hjerneceller. Det er også utløpere som førere signaler videre til andre nerveceller i grå substans, men de er liten grad isolert av fettstoffet. Hjernebarken er grå substans, i tillegg er det kjerner av grå substans i dypet av hjernen. Det er væske (cerebrospinalvæske) rundt og i hjernen, og fibrøse hinner (falx cerebri, tentoriet og dura) rundt og imellom større hjernedeler.
Figur: Viser falx (mellom storhjernehemisfærer), tentoriet (mellom storhjerne og lillehjerne) og dura (mellom hjernen og skallebenet) (Kilde Biology forum)
Strukturelle MR bilder gis oss informasjon om anatomien i hjernen. Vi kan bruke disse bildene til å se etter sykdomstilstander som medfødte misdannelser, svulster, infeksjon eller anatomiske avvik. Vi kan også bruke disse bildene til å vurdere hjernesvinn for eksempel ved Alzheimers sykdom.
For å kartlegge hjernestrukturer bruker vi ulike MR metoder som gir oss forskjellige vevskontraster. Vevskontrast er en måte å fremstille ulike vev med ulike gråtoner. De vanligste vevskontrastene for strukturell MR er T1, T2 og FLAIR.
Under finner du informasjon om de ulike vevstypene og sykelige tilstander som ses ved de ulike vevskontraster.
T1 vevskontrast
Med T1 vevskontrast vil tunge molekyler som fett lyse opp, mens små lette molekyler som vann vil forbli mørkt. Figuren under er et T1 bilde av hjernen. Grå substans i hjernebarken (pil) er mørkt da den består av nerveceller. Under gråsubstans finner man hvit substans som består for det meste av fett og den blir derfor lys med T1 vevskontrast. Helt i midten av hjernen finner man væske (cerebrospinalvæske) som består av lette vannmolekyler og blir da helt svart.
Det finnes mange ulike sykelige tilstander som vises tydelig på T1 vevskontrast.
- Spredning av føflekkreft (inneholder melanin)
- Forandring i blodårer (karmalformasjon som inneholder blod)
For best mulig å kunne kartlegge evt. sykdom i hjernen med T1 vevskontrast, kan man bruke intravenøs gadoliniumholdig kontrastvæske.
Under er en kort liste av tilstander som lyser opp på T1-vevskontrast forsterket med intravenøs Gd-kontrastvæske.
Ulike type svulster
- meningiom, acusticus nevrinom
- gliomer: glioblastom, gangliom, pilocystic astrocytom
- Lymfom
- Metatsaser (spredning av kreft fra andre organer til hjernen)
Anne sykdom
- Infeksjon
- Absess
- Multiple sklerose
T2 vevskontrast
Med T2 vevskontrast vil små lette molekyler som vann (i cerebrospinalvæske) lyse opp. Mens hvit substans som inneholder store og tunge fettmolekyler blir mørkt.
De vanligste forandringer som lyser opp på T2-vevskontrast er uspesifikke hvitsubstanslesjoner og/eller kroniske ischemiske forandringer.
Eksempel på andre tilstander som lyser opp på T2-vevskontrast
- Multiple sklerose
- Vaskulitter og andre inflammatoriske forandringer
- De fleste svulster, da de inneholder rikelig med væske
I tillegg er MR-sekvensen for å fremstille bilder med T2-vevskontrast mer robust ovenfor forstyrrelser i magnetfelt forårsaket av overgang mellom bløtvev, beinvev og luft. Derfor er T2-vevskontrast godt egnet til å lage tynne bildesnitt gjennom hjernestammen for å se etter sykdommer. For eksempel svulster i indreøregang, eller der det er krysninger mellom nerve og blodårer
FLAIR vevskontrast
FLAIR er en forkortelse for FLuid Attenuated Inverse Recovery. FLAIR vevskontrast er som regel basert på T2-vevskontrast, der signal fra frittflytende vann (cerebrospinalvæske) er nullet ut. Det er kun vann som er i vevet (i rommene mellom celler og inni celler). Forandringer som lyser opp på FLAIR vevskontrast skyldes ulike tilstander som øker vannmengden i vevet som ved slag, svulst eller betennelse. En av de vanligste tilstander som lyser opp på FLAIR er uspesifikke hvitsubstanslesjoner og kroniske ischemiske forandringer.
Figur viser bilde med FLAIR-vevskontrast.
Eksempel på andre tilstander som lyser opp på FLAIR-vevskontrast
- knusningsskader i hjernevev
- Ødem på grunn av hjernesvulst, betennelse, akutt hjerneslag eller hjerneblødning
Diffusjonsvektet MR
Diffusjonsavbildning
I MR benytter vi forskjellige metoder for å danne kontrasten i bildet. Diffusjonsavbildning er en av disse metodene, hvor vi måler diffusjon (tilfeldig bevegelse) av hydrogen i kroppen. Ved å måle diffusjon kan vi se forskjeller mellom friskt og sykt vev som ikke er mulig å se i konvensjonelle MR-bilder (som T1 og T2 vektede MR-bilder). Området med sykt vev vil da få en annen intensitet i MR-bildet enn friskt vev. Diffusjonsavbildning kan brukes til å diagnostisere for eksempel slag, hjernesvulst, infeksjoner og multippel sklerose.
Diffusjonsvektede MR-opptak er svært følsomme for pasientbevegelser. Det er derfor viktig at pasienten ligger helt stille under opptaket. Diffusjonsavbildning utføres med en rask metode som fører til mye støy. Pasienten har derfor dobbelt hørselsvern med ørepropper og hørselsvern.
En diffusjonsavbildning tar ca. 5 minutter.
DTI
DTI står for «diffusion tensor imaging (diffusjon tensor avbildning)», og er også en MR-metode hvor vi måler diffusjon av hydrogen i kroppen. DTI er følsom for mikrostrukturelle egenskaper i hvit substans (nervebanene) som ikke er målbare med konvensjonelle MR-teknikker og heller ikke ved vanlig diffusjonsavbildning.
Sammenlignet med vanlig diffusjonsavbildning, måler vi diffusjon i mange retninger (12-30), og hovedsakelig i hjernen. Årsaken til det er at i noen typer vev, som i hvit substans, så er ikke diffusjonen lik i alle retninger. I hvit substans er diffusjonen stor langs nervebanene, og liten på tvers av nervebanene. Vi måler derfor diffusjon i mange retninger i hjernen for å finne retningen med størst diffusjon. Denne informasjonen brukes til å danne et bilde av nervebanene i hjernen, som kalles et traktografi kart (se figur). Traktografi kart kan gi en indirekte indikasjon på nevronal konnektivitet og avvik i denne ved eventuell sykdom som berører hvit substans.
DTI brukes også til å beregne en størrelse som kalles for fraksjonell anisotropi (FA), som sier noe om integriteten i hvit substans. En reduksjon i denne størrelsen kan bety skade i hvit substans.
DTI benyttes mest i forskningsprosjekter for å studere sykdommer i hvit substans som ved traumatisk hodeskade, multippel sklerose, Alzheimers, schizofreni, epilepsi, prematur fødsel etc. DTI er ikke utbredt i vanlige kliniske undersøkelser, men benyttes til prekirurgisk planlegging for kartlegging av nervebaner som ligger nært hjernesvulster som skal opereres. En DTI-undersøkelsen tar 5-10 minutter.
PET/MR
PET/MR er en medisinsk avbildningsmetode hvor vi kan avbilde pasienter med PET (positron emisjons tomografi) og MR (magnetisk resonans avbildning) samtidig i samme skanner. Norges første PET/MR-skanner ble installert på St. Olavs Hospital i Trondheim høsten 2013, og var en gave fra Trond Mohn. I dag er tilsvarende PET/MR skannere også installert i Tromsø og Bergen, og en fjerde PET/MR skanner skal installeres i Stavanger i 2025.
PET er en nukleærmedisinsk undersøkelse, hvor det brukes radioaktive stoffer (PET-tracere) for å fremstille fysiologiske funksjoner som glukoseopptak eller tilstedværelse av spesielle celletyper. PET-tracerne fremstilles ved hjelp av en liten partikkelakselerator (syklotron) og en synteseenhet, og det ferdige produktet injiseres inn i blodbanen til pasientene før PET-undersøkelsen. PET-bildene dannes ved å detektere strålingen som PET-tracerne sender ut på PET-detektorene på PET/MR skanneren (Figur 2).
PET benyttes hovedsakelig til kreftdiagnostikk (Figur 1), men også innen diagnostikk av for eksempel demens (Figur 2). MR er en radiologisk undersøkelse som benytter seg av et sterkt magnetfelt og radiobølger for å gi en presis avbildning av kroppens anatomi, og er den beste radiologiske undersøkelsen for å avbilde kroppens bløtvev. Man kan også undersøke fysiologi med MR, men ikke med samme oppløsning eller følsomhet som PET. PET og MR framstiller ikke de samme prosessene, og ved å kombinere PET og MR har vi derfor nye muligheter til å få mer informasjon i en og samme undersøkelse.
De radioaktive stoffene som brukes i PET undersøkelsen gir stråledoser i samme størrelsesorden som en CT-undersøkelse (ca. 4-5 mSv), og forsvinner raskt ut av kroppen etter undersøkelsen. I motsetning til en PET/CT-undersøkelse, hvor pasienten får stråledose fra både PET og CT, gir en PET/MR undersøkelse ca. halvert dose av den radioaktive strålingen fordi MR ikke medfører noen strålingsbelastning for pasientene. PET/MR kan derfor bli en viktig diagnostisk undersøkelse for pasientgrupper som er mer sårbare for stråling, som barn, gravide og pasienter som trenger gjentatte undersøkelser gjennom sitt sykdomsforløp.
Forskning har vist at PET/MR er spesielt lovende innen felt som nevro-onkologi og i øre-nese-hals cancer (dvs. kreft i hals og hode regionen og hjernen), men også innen terapirespons, stråleterapi, kardiologi (hjerteundersøkelser) og ondartede sykdommer i abdomen og bekken.
MR spektroskopi
Magnetisk resonans spektroskopi (MRS) er en metode der man analyserer vevets kjemiske egenskaper. I en MRS undersøkelse ser man typisk på signalet fra hydrogenatomer i kjemiske substanser i kroppen. Det er mulig å se på andre typer atomer, for eksempel fluor eller fosfor, men det er ikke en del av rutine diagnostikken i dag.
Det enkelte hydrogenatom vil ha ulike kjemiske omgivelser avhengig av i hvilken type kjemisk forbindelse det befinner seg i. Disse forskjellene fører til at signalet fra hydrogenatomene i et molekyl vil være forskjellig fra signalet fra hydrogenatomene i et annet molekyl. Ulike molekyler i vevet vil derfor være representert med hvert sitt signal, så fremt de er mobile og har en konsentrasjon som er > 1 mmol/l. Signalet fra de ulike molekylene framstilles som topper langs en akse som benevnes med parts per million (ppm) (se figuren nedenfor). Hvert molekyl har sin topp på en spesiell ppm, og arealet under toppene representerer mengden av molekylet. Dette MR spekteret kan man derfor bruke til å finne ut hvilke molekyler som det er mest av i området man undersøker, om det er en normal fordeling mellom de molekylene og/eller om det er noen molekyler tilstede som ikke skal finnes i friskt vev.
MRS kan være til stor hjelp klinisk. Noen ganger er det vanskelig å bestemme ut ifra MR bildet hva som er årsaken til en forandring. For eksempel kan det være vanskelig å skille mellom skade på hjernevev pga. stråling og ny vekst av svulst. Da kan den kjemiske profilen i området hjelpe røntgenlegen å finne den rette årsaken til forandringen. Dette er viktig fordi det vil påvirke hvilken behandling som skal settes i gang.
Ved visse sykdommer kan den kjemiske profilen i vevet være forstyrret og for mest presis diagnose kan MRS være en del av MR undersøkelsen. For eksempel vil Alzheimers sykdom føre til hjernecelle død, og dermed faller mengden molekyler som befinner seg i hjernecellene (se figur nedenfor)
Ved Alzheimer sykdom er det redusert mengden av molekyler som reflekterer antall hjerneceller (pilene)
En MRS undersøkelse er som en vanlig MR undersøkelse. Det blir alltid tatt noen vanlige MR bilder i tillegg, for å bestemme hvor MRS undersøkelsen skal gjøres. En MRS undersøkelse omfatter i utgangspunktet ikke hele hjernen som de vanlige MR bildene som oftest gjør, men er begrenset til enten et mindre område eller til noen snitt gjennom hjernen.
Ulike MRS metoder brukes mye i kreftutredning og forskning. For mer informasjon se MR cancer-gruppen.
For mer detaljer i forhold til klinisk bruk, se for eksempel Klinisk MR spektroskopi av hjernen.
Utredning ved ulike sykdommer
For tidlig fødsel og senvirkninger undersøkt med MR
Hvert år fødes om lag 15 millioner barn for tidlig (< 37 fullførte svangerskapsuker), noe som utgjør mellom 5% og 18% av alle fødsler i hele verden (WHO). I Norge er forekomsten av for tidlig fødsel relativt stabil på 5-6%. Veldig tidlig fødsel («very preterm birth») er fødsler før 32 uker.
Overlevelsesratene ved for tidlig fødsel har gått opp på grunn av bedre nyfødtmedisinsk behandling, og det er færre tilfeller av cerebral parese, alvorlige nevrologiske utviklingsforstyrrelser og synsproblemer enn tidligere. Men det er i dag større oppmerksomhet omkring de mer subtile psykologiske langtidsvirkningene ved for tidlig fødsel med veldig lav fødselsvekt. For tidlig fødsel og veldig lav fødselsvekt (VLBW, fødselsvekt ≤ 1500 gram) medfører økt risiko for hjerneskade, som periventrikulær leukomalasi (PVL) som er skade i hvit substans (se Figur 1) eller blødninger (se Figur 2). PVL finnes i to former; diffus og fokal (cystisk eller ikke-cystisk). I tillegg fører for tidlig fødsel til at hjernen modnes på en annen måte enn om barnet fødes til termin.
Noen barn fødes til termin, men er small for gestational age (SGA), som vil si at de har en fødselsvekt under tiende persentil. Vi antar at omtrent en tredel av disse har hatt intrauterin veksthemning og dermed ikke har nådd sitt genetiske vekstpotensiale (NB! dette er et usikkert anslag. Ingen vet sikkert hvilken andel av SGA som er «naturlig» (genetisk) små av vekst). Selv om hjernen i utgangspunktet er et prioritert organ, kan SGA påvirke hjerneveksten.
Disse påvirkningen på hjernen kan ha negative konsekvenser for kognitivt evnenivå, mental helse og adferd gjennom hele livsløpet. Kognitiv svekkelse påvises i rundt 50% som er født for tidlig med veldig lav fødselsvekt. Det er også forhøyet forekomst av oppmerksomhets-problemer (attention deficit disorder uten hyperaktivitet, ADD) og lettere psykiske lidelser som angst i denne gruppen.
Det er lagt ned betydelig forskningsinnsats i å finne ut hvordan funksjonsutfall og -svekkelser henger sammen med avvik i hjernens struktur og utvikling i personer som er født for tidlig. Hjerneavbildning med magnetresonanstomografi (MR) har økt vår kunnskap om hjernens utvikling i denne populasjonen.
Hjernebarken
En rekke MR-studier av hjernebarken har vist avvikende struktur hos mennesker som er født for tidlig med veldig lav fødselsvekt. Disse avvikene omfatter tynnere hjernebark baktil i tinninglappen (gyrus temporalis medius og superior) og i tilstøtende isselappsregioner (primært gyrus angularis og suprmarginalis, men i noen studier også gyrus parietalis superior og inferior). Samtidig er det funnet tykkere hjernebark i pannelappen og medialt i bakhodelappen (se Figur 3, nedre panel). Avvikene er påvist hos barn (1), ungdom (2) og unge voksne (3, 4). I tillegg har man påvist redusert overflateareal i hjernebarken i alle de fire hjernelappene hos barn (1, 5), ungdom (6) og unge voksne (6, 7) født for tidlig med VLBW (se Figur 3, øvre panel). Mye av forskningen på dette feltet har foregått ved St Olavs hospital og NTNU.
Subkortikale strukturer
Studier av strukturene i dypet av hjernen har også påvist avvik i hjernene til personer som er for tidlig fødte med lav fødselsvekt: Thalamus, som fungerer som en reléstasjon for sensorisk og motorisk signaloverføring til og fra hjernen, og hippokampus, som er sentral for læring og minne, er vanligvis mindre i for tidlig fødte (8, 9). Det er også mye som tyder på at forbindelsene mellom subkortikale grå substans-strukturer og hjernebarken (såkalte thalamokortikale kretser) er forstyrret (10, 11). Såkalt resting state fMRI, som avdekker funksjonelle forbindelser («konnektivitet») mellom hjerneregioner, har vist redusert konnektivitet mellom mellom amygdala og thalamus, hypothalamus, hjernestamme og insula i nyfødte pasienter født veldig for tidlig (<32 ukers svangerskap og 500 til 1500 gram) (12).
Hvit substans
Studier som benytter MR-basert diffusjonsvektet bildebehandling har vist at diffus hvit substansskade ofte er ledsaget av lav fraksjonell anisotropi (FA), som kan indikere redusert mikrostrukturell integritet eller dysorganisering av hjernens nervebaner. Reduserte FA-verdier betraktes som et tegn på diffus hvit substansskade (13). dMRI-studier har vist redusert FA i for tidlig fødte barn ved terminekvivalent alder (14). Disse avvikene vedvarer gjennom barndommen og inn i ungdomsårene (15-19) og tidlig voksenalder (20).
Forholdet mellom skader i grå og hvit substans
En mye sitert teori (21, 22) går ut på at hvit substansskader er den primære hjerneskaden i personer son er født for tidlig med veldig lav fødselsvekt. Periventrikulær leukomalasi (PVL) er en skade som kan gå over i nekrose i den hvite substansen rundt sideventriklene og som ofte rammer premature spedbarn. Slike hvitsubstansskader kan forstyrre utviklingen av hjernebarken, for eksempel via degenerasjon av hjerneceller i hjernebarken i områder hvor nervebanene er skadet på grunn av PVL (antegrad degenerasjon), eller ved at migrasjonen av nevroner som dannes i en sone rundt verktiklene forhindres av skaden slik at de ikke kommer fram til hjernebarken. Skjevutvikling i hjernebarken vil i så fall være sekundær til en primær hvit substansskade. Det har ikke vært mulig å verifisere denne teorien. Ved bruk av kvantitativ MR er strukturelle abnormiteter i både hvit substans og hjernebark avdekket, men forholdet mellom hvit substansskade og avvik i hjernebarken og hvordan disse påvirkere hverandre i VLBW, er ikke fullstendig avklart.
Noen studier rapporterer en tendens til at det er mindre omfattende hvitsubstansskade i barn født på 2000-tallet enn de født sent på 1980-tallet (1, 24). Den bedre hjerneutviklingen i de som er født på 2000-tallet ansees å komme av bedre behandling med steroider for å akselerere lungemodning før fødsel og moderne nyfødtmedisinsk intensivbehandling. Det har derfor vært spekulert om hvit substansskadene hovedsakelig oppstår etter fødsel, og derfor kan forhindres eller begrenses med bedre nyfødtmedisinsk behandling, mens grå substansskadene i større grad oppstår før fødsel (6).
Longitudinelle studier
Vi finner ikke at det er noen forskjell i utviklingen av hjernebarken6 eller i subkortikale grå substans strukturer (8) hos de for tidlig fødte og termin-fødte kontrollgrupper mellom 15 og 20 års alder. Det er altså ikke tegn til såkalt «catch-up growth», det vil si at de som er født for tidlig tar igjen de son er født til termin etter hvert. Derfor mener man at personer som er født for tidlig med lav fødselsvekt, har ulik hjerneutvikling i tidlig liv, og at denne forskjellen vedvarer. Vi har i senere undersøkelser påvist at de hjernestrukturelle avvikene fremdeles er til stede ved 26 år (upubliserte resultater).
Problemstillinger for fremtidig forskning
Det meste av forskningen på for tidlig fødsel har vært fokusert på «very preterm birth» (< 32 uker) og/eller VLBW. Det betyr at vi vet forholdsvis lite om hvordan det står til med de som fødes mellom 32 og 27 uker og om tidlig hjerneutvikling i denne populasjonen. I tillegg vet vi generelt for lite om hvilke hjernestrukturelle avvik som oppstår før fødsel og hvilke som følger av forstyrret hjerneutvikling under og etter fødsel i populasjonen av for tidlig fødte.
Vi vet etter hvert mye om hjernestrukturelle avvik og funksjonsutfall i sen barndom, tenårene og ung voksen alder i personer som er for tidlig fødte med lav fødselsvekt. Vi vet mindre om hvor store avvikene er i tidlige barneår, og i voksen alder (fra 30 år og oppover). Mangelen på gode studier av små barn henger sammen med at det er vanskelig å gjøre gode MR studier av denne gruppen, både fordi det er vanskelig å få barn mellom 2 og 5 år til å ligge stille i scanneren og fordi det er mer krevende å utføre morfometriske analyser på hjernene til små barn. Blant annet finnes det ingen standardisert metode eller spesialisert software for analyse av småbarns hjerner. Det er foreløpig ingen som har fulgt en for tidlig født kohort inn i middelalder og alderdom.
Figur 1: Figuren viser periventrikulær leukomalasi. Røde sirkler viser områder som har høyere ultralydsignal enn normalt, kalles for flaring. Blåe sirkler viser områder med svarte prikker, disse er cyster som utvikles fra flaringsforandringer. (Bilder er tatt fra Radiopaedia)
Hjerneskader
Ved milde, moderat og alvorlig traumatisk hjerneskade (TBI; traumatic brain injury) er CT-undersøkelse av hodet, den første medisinske billedundersøkelsen som gjøres i tidlig fase etter skaden. Ikke alle med milde hodeskader skal ha CT. CT undersøkelsen avklarer om pasienten trenger rask kirurgisk behandling eller ikke. En type skal etter hodeskade framstilles dårlig med CT. Dette gjelder traumatisk aksonal skade (TAI. Også kalt diffus aksonal skade), som er en skade på nervefibrene i hvit substans i hjernen. Denne skadetypen vises i liten grad på CT, men kan detekteres ved hjelp av ulike kliniske MR sekvenser. Flere av TAI lesjonene forsvinner imidlertid med tiden, slik at for å få gjort en best mulig vurdering av skadeomfanget, kan det være viktig å få gjort klinisk MR også i den tidlige fase etter skaden. Å avklare det totale skadeomfanget kan ha betydning både for utsiktene framover og planlegging av rehabilitering. Avanserte MR metoder har vist å kunne avdekke også mer subtile skader av mikrostrukturen i hjernen etter TBI, men nytteverdien og den kliniske bruken er fremdeles ikke helt avklart.
Hjernesvulster
Mål for undersøkelsen
Bildediagnostiske undersøkelser brukes for å påvise hjernesvulst der det er mistanke om det på bakgrunn av nevrologiske undersøkelser. Man ønsker også å kartlegge utbredelsen av svulsten i hjernen med tanke på beliggenhet og størrelse, hvilke vitale funksjoner og strukturer svulsten ligger nært, samt forsøke å bestemme hvilken type svulst det er snakk om. Alle disse faktorene brukes i fastsettelse av diagnose og under planlegging av eventuell operasjon og behandling av svulsten.
Metode
Ved hjelp av strukturelle MR-sekvenser (T1 før og etter kontrast, T2, og FLAIR) kartlegger man de anatomiske forholdene ved svulsten. Dette forteller oss om størrelsen på svulsten, hvor den ligger i hjernen, om det er mye ødem (hevelse) rundt svulsten og hvor mye den trykker på omliggende hjernestrukturer.
For å få et helt sikkert svar på hvilken type svulst det er, må man ta vevsprøver (biopsi) av svulsten. Men man bruker de bildediagnostiske undersøkelsene for å få en tidlig indikasjon på diagnose, prognose og behandlingsplan. Disse kan gi verdifull innsikt før vevsprøvene er tilgjengelige. Det kan likevel være vanskelig å bestemme hva slags type svulst det er snakk om kun på bakgrunn av anatomisk MR, og noen ganger er det vanskelig å skille hjernesvulster fra andre lignende tilstander som hjernemetastaser, abscesser og infarkt. Derfor bruker man ofte avanserte MR-metoder som diffusjon, perfusjon og spektroskopi, samt BOLD fMRI og PET-undersøkelser, for å få mer informasjon om svulsten.
Med MR spektroskopi kan man kartlegge om det er endringer i den kjemiske sammensetningen av et område i hjernen. Dersom det foreligger en hjernesvulst, så kan man studere hva denne svulsten er sammensatt av for å anslå hvilken type svulst det dreier seg om.
Perfusjons-MR kartlegger blodgjennomstrømningen i hjernen og svulsten. Et kjennetegn ved aggressive svulster er at de raskt danner nye blodkar, noe som vil gi økt blodgjennomstrømning. Dermed kan økt perfusjon indikere at det er snakk om en høygradig svulst.
Aminosyre-PET viser ofte opptak i hjernesvulster, og har nesten ikke bakgrunnsopptak i normalt hjernevev, slik at svulsten kan fremstilles med høy kontrast. Aminosyre-PET blir i økende grad brukt som supplerende diagnostisk metode til MR for å indikere malignitetsgrad, avgrense svulsten, og ved valg av biopsisted.
Med diffusjons-MR kan man kartlegge i hvor stor grad svulsten påvirker de viktige store nervebanene i hjernen som f.eks. pyramidebanen (tractus corticospinalis) som formidler nervesignaler fra hjernebarken til ryggmargen om å utføre bevegelser, eller språktrakten (fasciculus arcuatus) som går mellom forskjellige språkområder.
3D-visualisering av hvordan en hjernesvulst (oransje) har forflyttet pyramidebanen (røde rør)
Om det påvises malign hjernesvulst, vil behandlingen veldig ofte innebære operasjon for å fjerne så mye av svulsten som mulig. Med BOLD fMRI kan man kartlegge spesielt viktige hjerneområder som ligger nært svulsten, f.eks. de hjerneområdene som styrer bevegelser av hender og føtter, eller de hjerneområdene som er spesielt viktig for språket. Denne informasjonen brukes under planlegging av operasjon, for å unngå skade på de viktigste funksjonene der det mulig.
Resultat av undersøkelsen
Alle bildene som blir tatt analyseres og tolkes av en MR-radiolog (røntgenlege) som lager en beskrivelse av funnene. Bildene og tolkningene blir diskutert med hjernekirurgen før operasjonen, og ofte blir MR-bildene også brukt under selve operasjonen dersom man opererer med nevronavigasjon. MR bildene som er tatt før operasjonen blir senere sammenlignet med nye MR bilder som tas etter operasjonen og ved senere kontroller.
Annen informasjon
Kreftlex har mye god informasjon om kreft i sentralnervesystemet for pasienter. Sidene til Helsedirektoratet har også mer utdypende informasjon om forløpet av utredning og behandling av hjernekreft.
Psykiatri
Mål for undersøkelsen
I noen tilfeller blir det tatt MR av hjernen i forbindelse med utredning av psykiatrisk sykdom. Dette pleier sjeldent å anvendes for å direkte diagnostisere psykiatriske sykdommer, men heller anvende for å utelukke somatiske årsaksforklaringer til psykiatriske sykdommer. Eksempelvis kan en hjernesvulst utartes i form av depresjonsliknende symptomer. Bruk av MR undersøkelse kan derfor være et alternativ om pasienten ikke har tidligere historikk med psykisk sykdom.
Siden de strukturelle endringene observert relatert til psykiatrisk sykdom viser stor intern variasjon i tillegg til overlapp mellom forskjellige diagnoser, brukes ikke MR-undersøkelser til å diagnostisere psykiatrisk sykdom.
Metode
Flere forskjellige typer MR-bilder blir tatt for å framstille hjernen slik at alle typer hjernesykdom kan bli avdekket. Fordi mange typer MR-bilder tas etter hverandre, varer undersøkelsen mellom 25-45 minutter.
Resultatet av undersøkelsen
Basert på alle de ulike MR bildene beskriver røntgenlegen bildene.
Multippel sklerose (MS)
Multippel sklerose er en inflammatorisk sykdom som ødelegger myelinet (fettlaget) rundt utløperne (aksonene) på nervecellene (nevronene) i hjernen og i ryggmargen. Myelin er et fettholdig stoff som isolerer utløperen og gjør at nervesignalet går raskt. Aksoner med myelinlaget rundt utgjør hvitsubstans i hjernen. Ved MS blir myelinlaget brutt ned og signaler går saktere gjennom aksoner. Dette kan føre til nevrologiske symptomer som synsforstyrrelser, nummenhetsfølelse eller nedsatt kraft. Symptomene kan ofte svinge og være verre i perioder. Vi skiller generelt mellom attakkvis MS og primær progressiv MS.
MR undersøkelse ved mistenkt MS
Ved mistanke om MS, gjøres det MR undersøkelse av hjernen og ryggmargen (nevroaksen). Under MR undersøkelsen tar man flere forskjellig typer MR bilder som til sammen kan vise utbredelse av MS forandringene i hvit substans og bidra til å stille diagnosen. Man bruker også kontrast siden aktive MS forandringer vil ta opp kontrast og man vet da at det er aktiv MS sykdom på undersøkelsestidspunktet.
Hjerneinfarkt
Hjerneinfarkt forårsakes av stopp i eller svært lav blodtilførsel til et område av hjernen. Hjernen må ha kontinuerlig tilførsel av oksygen og glukose (sukker) via blodet. Hjernen er annerledes enn for eksempel huden og musklene, som kan klare seg en tid uten blodtilførsel. Det er to grunner til hjerneinfarkt: 1. innsnevring og forkalkninger (aterosklerose) i en eller flere blodårer i hjernen som utvikles over tid for så å bli så innsnevret at blodforsyningen blir for lav. Dette er den vanligste grunnen til hjerneinfarkt. 2. blodpropp fra annet sted i kroppen (for eksempel fra forkalkninger i halspulsåren eller fra hjertet) som stopper til en blodåre i hjernen. Viktige risikofaktorer for hjerneinfarkt er høyt blodtrykk, hjerteflimmer (atrieflimmer), diabetes, høyt kolesterol, tidligere hjerneinfarkt/drypp/hjerteinfarkt og røyking.
Hjernecellene trenger et minimum av blodtilførsel. Hvis hjernen får mindre blodtilførsel enn dette minimumet inntrer ulike prosesser som kan føre til død av hjerneceller. Om cellene dør er avhengig av hvor lav blodtilførselen er og hvor lenge den lave blodtilførselen varer. Desto mindre blodtilførsel og lengre varighet vil gi større skade. Det er derfor veldig viktig å komme raskt til sykehuset ved mistanke om hjerneinfarkt.
Symptomene på hjerneinfarkt avhenger av hvilke områder i hjernen som er affisert.
Forkortelsen FAST: F = fjes, A, = arm, S = språk og T = tid, oppsummerer de viktigste symptomene ved hjerneinfarkt. F: usymmetrisk i ansiktet (for eksempel hengende munnvik), A: nedsatt kraft av en arm (evt. bein), S: problemer med å forstå hva noen sier og/eller snakke selv. Mer generelt nedsatt bevissthet kan også være tegn på hjerneinfarkt. T: tidsfaktoren, «tid-er-hjerne», jo lengre symptomene vedvarer, jo større kan skaden bli.
Første tegn på hjerneinfarkt er at hjernecellene svulmer opp. Slik cellesvelling kan vi se på MR ved hjelp av diffusjonsvektet avbildning få minutter etter at blodtilførselen til et hjerneområde stoppes opp. Derfor er MR den mest følsomme metoden for å diagnostisere hjerneinfarkt. Likevel er standard utredning ved mistanke om hjerneinfarkt CT avbildning av hjernen. Det gjør man for å skille mellom hjerneinfarkt og hjerneblødning, da begge har liknende symptomer men veldig ulik behandling. Det er derfor viktig og raskt skille disse to sykdommene fra hverandre, noe man gjør raskt og meget godt med CT.
Hjerneinfarkt kan behandles med trombolyse (legemiddel som løser opp proppen), trombektomi (man «fisker» ut proppen fra blodårene med ett metallgitter) eller med medisiner, avhengig av blant annet alvorlighetsgrad. Dette avgjøres av en lege. I Norge har man som mål at alle med hjerneslag skal utredes og behandles i spesialiserte enheter som kalles slagenheter.
Med tiden vil hjernecellene som er irreversibelt skadet dø, hjernevevet forsvinner og isteden kommer det væskefylte «arr». Avhengig av hvor infarktet har vært vil disse «arrene» være på ulike steder og gi opphav til forskjellige typer problemer.
Drypp eller transitatorisk iskemisk attakk (TIA)
Akutte symptom på hjerneinfarkt kan av og til gå helt tilbake (varer oftest under 60 minutter), og kalles da ett drypp eller TIA. Ved et drypp har man funn på diffusjonsvektet MR i rundt halvparten av tilfellene. Rundt hver femte person som har drypp, vil få hjerneslag i løpet av de første månedene.
Stille infarkt
Det er ganske vanlig å ha infarkt som man ikke er klar over å ha hatt. I aldersgruppen under 65 år det faktisk mer vanlig å ha et stille infarkt enn et infarkt som har gitt symptomer. Slike stille infarkter sitter oftest i hvit substans, men kan også sitte i de dype grå substans kjernen eller i hjernebarken. Man kan ha hatt ett eller flere slike stille infarkter.
De blå pilene peker på stille hjerneinfarkter i tre ulike personer. Størrelsen og lokaliseringen er ulik, men ingen av personene har opplevd symptomer på hjerneinfarkt
Meningeom
Meningeom (turkis pil) er den vanligste typen hjernesvulst. Meningeomer oppstår ikke i selve hjernevevet, men vokser ut fra hjernehinnene som ligger utenpå hjernen (gul pil). Risikoen for å få meningeom øker med alderen og er større hos kvinner enn hos menn.
Meningeomer er i utgangpunktet en godartet svulst som vokser langsomt. De fleste meningeomer gir lite eller ingen symptomer og krever ikke behandling. I noen tilfeller kan svulsten imidlertid trykke på hjernevevet og gi plager som hodepine, generell sløvhet, epileptisk anfall, eller spesifikk nedsatt funksjon som dårlig styring av en arm eller endringer i synet. Hvilke symptomer man får avhenger av størrelsen på meningeomet og hvilken del av hjernen det trykker på.
Der det er mistanke om meningeom på bakgrunn av symptomer, brukes en standard tumor MR-protokoll. Meningeomer har ofte opptak av kontrastvæske, og T1-vektede bildeserier etter kontrast brukes gjerne for å definere størrelse og utbredelse av tumoren. T2- og FLAIR-sekvenser tas for å vurdere tumorens påvirkning av omliggende friskt hjernevev.
Figuren viser et meningeom avbildet med MR og kontrastmiddel som gjør at avgrensingen av svulsten kommer bedre fram
Siden de fleste meningeomer er asymptomatiske, oppdages de ofte tilfeldig i forbindelse med at det tas MR av hjernen av annen grunn. De færreste meningeomer som oppdages tilfeldig må opereres, men det er vanlig å følge opp med MR for å få inntrykk av veksthastigheten. Ved MR-kontroll av ubehandlede meningeomer benyttes gjerne en forkortet bildeprotokoll med kun 3D FLAIR og 3D T1 med kontrastvæske.
Metastase
Hjernemetastaser oppstår når kreftsykdommer med opphav andre steder i kroppen sprer seg til hjernen (metastaserer). De vanligste hjernemetastasene kommer fra lungekreft, hudkreft (malignt melanom), nyrekreft og brystkreft. Spredningen kan enten sette seg langs hjernehinnene, langs hjernenervene, eller oppstå som egne svulster i hjernevevet. Avhengig av hvor i hjernevevet metastasene sitter kan man få ulike typer symptomer som hodepine, kvalme, oppkast, epileptiske anfall, språkforstyrrelser eller nedsatte krefter.
Dersom man mistenker at en kjent kreftsykdom har spredt seg til hjernen gjennomfører man en MR-undersøkelse med anatomiske sekvenser. Metastaser har ofte har opptak av kontrastvæske, så man vil også benytte seg av T1-vektede bilder med kontrast. Basert på plasseringen av svulstene i bildene gjør man en vurdering på om det er trygt å fjerne svulstene med operasjon.
Det samme forløpet følges dersom man har mistanke om metastase på bakgrunn av symptomene til pasienten, men ikke har påvist annen primærkreft. I dette tilfellet tas det gjerne CT og MR av andre deler av kroppen også, for å se etter primærkreften eller spredning i vev som er mindre vanskelig å ta biopsier fra. Om man ikke finner annen spredning, blir MR-bildene fra hjernen brukt til å planlegge vevsprøve (biopsi) av den største svulsten for å bestemme krefttypen.
Bildet viser en metastase som lader kontrast (pil)
Aneurisme
Et aneurisme er en utvidelse av karveggen i en arterie, ofte der hvor karet deler seg. Årsaken til aneurismer er en kombinasjon av flere faktorer, men de to viktigste er en arvelig disposisjon og høy trykk/turbulens mot en svakhet i karveggen. Karveggen gir da etter for trykket som skapes av blodstrømmen og det dannes en utposning. I karene som forsyner hjernen skjer dette oftest i Willis’ arterielle sirkel
Figur C: Eksempel på plass aneurisme kan forekomme. Klikk på bildeet for å forstørre (Kilde: David M. Klemm)
Aneurismer gir som regel ingen symptomer, og oppdages ofte ved en tilfeldighet ved utredning av andre urelaterte tilstander. Enkelte kan imidlertid oppleve hodepine og eller for eksempel synsforstyrrelser hvis aneurismet ligger nært synsnerven.
I hjernen har de fleste aneurismer sekkliknende fasong (sakkulær utvidelse), noen ganger med flere innvendige blærer. I enkelte tilfeller kan de også ha en mer langstrakt fasong (fusiform utvidelse).
Den største faren ved tilstanden er at aneurismet kan sprekke, og det oppstår da en blødning under spindelvevhinnen som ligger over hjernen (subaraknoidal blødning). Risikoen for at dette skal skje øker med aneurismets diameter, bestemte lokalisajoner i hjernen og fasong kan også ha betydning for blødningsrisiko. Røyking og høyt blodtrykk øker også risikoen for at aneurismet sprekker. Det er derfor vanlig å følge opp med MR for å få inntrykk av fasong, størrelse og endringer over tid.
MR og flow
For evaluering av aneurismer er det viktig å fremstille patologien presist med korrekt gjengivelse av fasong, størrelse og blodårene rundt.
«Time of flight»-angiografi (TOF-angio) er en spesiell MR-sekvens som er sensitiv for blodstrøm (flow) som kan framstille henholdsvis arterier og vener, mens signalet fra omkringliggende vev er undertrykt (Illustrasjon). 2D eller 3D fasekontrast kan benyttes til å gjøre blodstrømsmålinger i spesifikke kar.
Figur: TOF 3D rekonstruksjon basert på 2D TOF bilder som viser en liten aneurisme. (Kilde: Applied Radiology)
Behandling
Behandling av aneurismer avhenger av flere forhold inkludert egenskaper ved aneurismet, symptomer, annen sykdom, og avgjøres i hvert enkelt tilfelle av lege. Hovedsakelig kan vi dele behandling av aneurismer i to typer. Ikke invasiv medikamentell behandling eller invasiv behandling. Ved invasiv behandling benyttes det enten metallklammer (clips) som klemmer igjen aneurisme, metall wire (coiling) som tetter aneurisme eller en kombinasjon av disse to. I tillegg er røykeslutt viktig.
Noen former for invasiv behandling innebærer at pasienten får satt inn materialer som kan være kontraindisert for MR-undersøkelse. I tillegg til eventuelle kontraindikasjoner kan innsatt materiale gi artefakter som forringer bildekvaliteten på MR i området i nærheten av aneurismet. Dette vanskeliggjør fremstilling og evaluering av områder i og omkring det innsatte materialet.
Det kan ha fatale konsekvenser å ikke følge bruksanvisninger og forbehold ved innsatt materiale. Pasientjournalen skal inneholde informasjon om merke, type og produksjonsnummer for innsatt materiale som er benyttet ved behandling. Sikkerhet og eventuelle begrensninger for MR-undersøkelse sjekkes opp mot The List på MRI Safety
Karmalformasjon
Karmalformasjoner er medfødte misdannelser av blodårene i hjernen. En vanlig type er arteriovenøse malformasjoner (AVM). Andre typer er utviklingsrelaterte vene anomalier/venøst angiom (DVA, developmental venous anomaly) og kavernøse hemangiomer.
Det er en viss risiko for at blodkarene som inngår i en AVM kan sprekke og gi blødning. AVM kan også forårsake epilepsi, tinnitus og hodepine. De oppdages som regel i forbindelse med symptomutredning, men kan også oppdages ved en tilfeldighet ved utredning av andre urelaterte tilstander.
Det er liten risiko for blødning av kavernøse hemangiomer og disse forblir da asymptomatiske gjennom hele livet. Risikoen for blødning er omtrent 1 % i familiære tilfeller og enda lavere i sporadiske tilfeller.
Det er ingen risiko for blødninger tilknyttet DVA.
Utredning av AVM med MR
For evaluering av AVM er det viktig å fremstille patologien presist med korrekt gjengivelse av beliggenhet, størrelse, og blodårene som fører blod inn malformasjonen og venen som fører blodet ut.
«Time of flight»-angiografi (TOF-angio) er en spesiell MR-sekvens som er sensitiv for blodstrøm (flow) som kan framstille henholdsvis arterier og vener, mens signalet fra omkringliggende vev er undertrykt (Illustrasjon). 2D eller 3D fasekontrast kan benyttes til å gjøre blodstrømsmålinger i spesifikke kar.
Figur: 3D rekonstruksjon av hjerne med AVM. Rødt (arterier) og blått (vener) representere blodårer som fører blod til og fra AVM. Grønt område representerer AVM. (Kilde: Erik Berntsen)
Utredning av DVM med MR
Dynamisk kontrastundersøkelse og 3D-opptak av vener (SWI) kan også være kan være aktuelt ved karmalformasjoner i hjernen.
Figur: SWI av DVA. Pilene peker på DVA.
Behandling
Det finnes flere behandlingsalternativer for karmalformasjoner i hjernen. Pasienter som er symptomfrie eller har nytte av medikamentell behandling av symptomer følges opp uten noen form for invasiv behandling.
Invasiv behandling innebærer bruk av metallwire (coil) eller lim/små partikler for å tette malformasjonen eller kirurgisk fjerning av malformasjonen. I tillegg kan noen behandles med bestråling (gammakniv). Endelig behandlingsalternativ avgjøres av en rekke faktorer som type malformasjon, symptomer, egenskaper ved malformasjonen, andre sykdommer og blir foretatt av en lege.
Figur: Viser invasiv behandling med både coil og lim/partikler. (Kilde: Mayfield Clinic)
Noen former for invasiv behandling innebærer at pasienten får satt inn materialer som kan være kontraindisert for MR-undersøkelse. I tillegg til eventuelle kontraindikasjoner kan innsatt materiale gi artefakter som forringer bildekvaliteten på MR i området i nærheten av aneurismet. Dette vanskeliggjør fremstilling og evaluering av områder i og omkring det innsatte materialet.
Det kan ha fatale konsekvenser å ikke følge bruksanvisninger og forbehold ved innsatt materiale. Pasientjournalen skal inneholde informasjon om merke, type og produksjonsnummer for innsatt materiale som er benyttet i behandling. Sikkerhet og eventuelle begrensninger for MR-undersøkelse sjekkes opp mot The List på MRI Safety.
Neonatal encefalopati
Neonatal encefalopati betyr sykdom i hjernen hos nyfødte. Det er et klinisk syndrom som refererer til unormal nevrologisk funksjon i løpet av første levedøgnene hos barn født til termin eller etter uke 35.
Symptomer på neonatal encefalopati kan være pustevansker, mangel på muskeltonus/refleks, redusert bevissthet og epileptisk anfall.
Det er flere årsaker til neonatal encefalopati. Den vanligste årsaken er global hypoksisk iskemisk (oksygenmangel) hjerneskade. Cerebral parese er en form for neonatal encefalopati som rammer 2 - 9 per 1 000 levende fødte.
Klinisk presentasjon
Nyfødte med mistanke om encefalopati har ofte lav Apgar skår og surt blod i navlestrengen. I løpet av de første 24 timene kan de utvikle symptomer.
Hjernen har en automatisk reguleringsmekanisme for blodgjennomstrømning. Når hjernen ikke får nok oksygenrikt blod, vil denne mekanismen bli satt ut av funksjon. Det kan føre til hjerneskade. Alvorligheten på hjerneskaden er avhengig av hvor lite oksygenrikt blod hjernen får og hvor moden hjernen er. Modne hjerner hos terminbarn er mer utsatt enn umodne hjerner hos premature barn.
Diagnostikk
Ultralyd kan brukes til å oppdage forandringer ved hypoksisk hjerneskade. Disse kan være blødning, forandringer i hvitsubstans (periventrikular leukomalacia) og vannhode (hydrocefalus). Men det er MR som er den mest sensitive og spesifikke metoden for undersøkelse av nyfødte med mistanke om hypoksisk hjerneskade. Med MR kan man lett oppdage skader forårsaket av hypoksi og i tillegg kreft (neoplasme) og medfødte misdannelser.
Demens
Demens er en samlebetegnelse for en tilstand av kognitiv svikt som påvirker funksjon i dagliglivet, med symptomer som svekket hukommelse, desorientering og språkproblemer. Demens kan forårsakes av ulike sykdommer, hvor den mest vanlige årsaken er Alzheimers sykdom som står for omtrent 60-70% av tilfellene.
Andre årsaker til demens inkluderer vaskulær demens, Lewy-legeme demens og frontotemporal demens. Disse ulike formene kan ha spesifikke symptomer og kjennetegn, men deler ofte noen felles symptomer som svekket hukommelse, reduserte kognitive ferdigheter og vansker med daglige aktiviteter.
Symptomene på demens utvikler seg vanligvis gradvis, og de første tegnene kan være subtile og lett oversett. Dette kan inkludere vanskeligheter med å huske nylige hendelser, delta i samtaler og benevning av gjenstander. Ofte er imidlertid langtidshukommelsen intakt, men med tid og utvikling av sykdommen vil også denne bli forverret. Etter hvert som tilstanden forverres, kan det bli utfordrende å utføre dagligdagse oppgaver. I avanserte stadier av demens kan disse utfordringene føre til avhengighet av pleie og støtte fra andre. I noen tilfeller personer med demens oppleve betydelige endringer i personlighet og atferd, Dette er et mest typisk kjennetegn for frontotemporal demens, men kan også vise seg ved Alzheimers sykdom.
Årsakene til demens ved Alzheimers sykdom kan være mange, og involverer både genetiske, miljømessige og livsstilsfaktorer. De samme livsstilsfaktorene som ved utvikling av hjerte- og karsykdommer øker også risikoen for utvikling av demens. Dette innebærer faktorer som diabetes, fedme, røyking og høyt blodtrykk. I tillegg er nedsatt hørsel, lavt utdanningsnivå, depresjon, fysisk inaktivitet og sosial isolasjon alle kjente risikofaktorer for utvikling av demens.
Diagnostisering av demens innebærer vanligvis en grundig medisinsk evaluering, inkludert en vurdering av medisinsk historie, fysiske undersøkelser, nevropsykologiske tester og bildediagnostikk som MR eller CT-skanning.
Transitorisk global amnesi (TGA)
Transitorisk global amnesi (TGA) er en forbigående tilstand karakterisert av midlertidig tap av korttidshukommelsen uten andre plager. TGA varer ikke lengre enn 24 timer. Personer med TGA husker informasjon om seg selv, men orientering for sted og tid forsvinner. Man vet ikke hvorfor noen får transitorisk global amnesi, men stress og hard fysisk aktivitet har vært foreslått som mulige årsaker. Transitorisk global amnesi går alltid over, og er ikke assosiert med hjerneslag. En del får riktignok gjentatte TGA, og da vil man ofte gjennomføre en grundigere utredning.
Utredning med MR kan være aktuelt. I noen tilfeller vil man kunne se små hvite flekker (lesjoner) i en del av hjernen som kalles hippocampus ved bruk av diffusjonsvektet MR (DWI). Dette gjelder spesielt ved bruk av MR med høy oppløsning (7T MR).
Aldersrelaterte forandringer i hjernen
Med alderen øker risikoen for hjernesykdommer som hjerneslag, Parkinsons sykdom, demens (for eksempel Alzheimers sykdom og vaskulær demens), hjernetumor og hjernehinne tumor (meningeom). I tillegg inntreffer aldersbetingede forandringer som ansees som normale aldersforandringer. Det er slike vanlige aldersforandringer som beskrives her. Noen personer kan ha svært uttalte aldersbetingede forandringer i hjernen, og da vil det beskrives av radiologen som mer tydelig eller uttalt enn forventet i forhold til alderen.
Endringer i hjernens størrelse
Det totale hjernevolumet blir mindre med alderen, samtidig som hjerneskallen beholder sin størrelse. Studier av hjernevev med mikroskop viser at det først og fremst er tap av forbindelser og kontaktpunkter mellom hjernecellene og mindre «fyllstoff») mellom de ulike cellene i hjernen som gjør at hjernevolumet blir mindre med alderen.
Det er stor variasjon blant friske eldre når det gjelder hjernens volum, og det er ikke en enkel sammenheng mellom hjernens størrelse og funksjon.
Hvit substans hyperintensiteter
Hvit substans er hjernevev som består av «ledningene» (aksonene) som forbinder hjernecellene. Fra rundt 40-årene regnes det som normalt å ha enkelte «hvite flekker» eller hvit substans hyperintensiteter (rosa pil på figuren). Etter 60 år blir det mer og mer vanlig med slike hvit substans hyperintensiteter. Forandringene ligger rundt ventriklene (de væskefylte hulrommene) og i hvitsubstansen mellom ventrikkelsystemet og hjernens overflate. Selv om alder er det som betyr mest for tilstedeværelse av slike hyperintensiteter, er det ingen enkel sammenheng. Figuren under viser hvit substans hyperintensiteter i tre ulike personer med ulik alder. Det er stor forskjell på hvor mye av hvit substans som er berørt, fra små flekker til sammenhengende områder som omfatter nesten all hvit substans.
Undersøkelser med mikroskop av slike hyperintensiteter viser ulike typer forandringer. Det kan være fra litt arrvev mellom aksonene til at aksonene er helt borte og erstattet av arrvev. Hvit substans hyperintensiteter ansees å komme av forandringer i de små blodårene for eksempel på grunn av høyt blodtrykk. Veldig uttalte hvit substans hyperintensiteter kan bety skade på aksonene. Det kan føre til saktere og/eller manglende signaloverføring mellom ulike hjerneområder. For at hjernen skal fungere optimalt er det viktig at signalene kommer raskt fram og til rett tid, for at alle hjerneområdene med sine ulike funksjoner skal fungere best mulig sammen.
Forkalkninger og jernavleiringer
Akkurat som det kommer forkalkninger og avleiringer i andre organer med alderen, kan det samme skje i hjernen. Det er typisk i dype kjerner med grå substans ( for eksempel basalgangliene) at slike forkalkninger opptrer hyppig med alderen. I moderate mengder betraktes dette som regel som en normal aldersforandring hos voksne personer. Figuren under viser små forkalkninger i basalgangliene i begge storhjerne-halvdelene hos en 85 år gammel person.
Hjernemorfometri
Morfometri betyr måling («-metri») av struktur («morfo-»). Hjernemorfometri er derfor måling av hjernens struktur eller anatomi. Det innebærer i praksis at vi skanner hodet til pasienter eller frivillige forsøkspersoner med en MR-maskin. Vi bruker MR fordi ingen annen avbildningsmetode gir bedre framstilling av hjernen. MR-maskinen lager 3-dimensjonale digitale bilder som fremstiller hjernens anatomi i detalj med høy oppløsning (Figur 1). Hjernemorfometri brukes til å studere forskjeller i hjernens anatomi, for eksempel ved sykdom (som Alzheimers, MS, epilepsi), eller over tid (som i studier av hjernens utvikling hos fortidligfødte barn).
MR-bildene vi bruker i hjernemorfometri inneholder store mengder data, som analyseres av kraftige datamaskiner med programmer som kjenner igjen hjernens ulike deler (hjernestrukturer). Slik kan vi måle størrelsen på hjernestrukturene, som for eksempel hjernebarken – nervecellene som omslutter hele hjernen i et 3-4 millimeter tykt lag.
Vi kan beregne tykkelsen og arealet på hjernebarken, og ved å gjøre MR-opptak av mennesker på ulike stadier av livet kan vi se hvordan hjernebarken utvikler seg over tid i pasienter og i normalbefolkning (Figur 2).
Figur 2: Reduksjon fra 15 til 20 -års alder (oppgitt i prosent), i hjernebarkens overflateareal (øverst) og kortikal tykkelse (nederst). Disse bildene viser hvor endringen er størst fra 15 til 20 -års alder; i lyseblå regioner er det størst endring, i mørkeblå regioner er det mindre endring, og i grå regioner er det nesten ingen endring.
Inne i dypet av hjernen ligger såkalte kjerner (nuclei) med grå substans, som innehar viktige funksjoner relatert til blant annet motivasjon, frykt og belønning, bearbeiding av informasjon fra sanseapparatet, kontroll av bevegelsesapparatet, innkoding av minner m.m. (Figur 3). Også her måler vi størrelsen (i noen tilfeller formen) på strukturene og undersøker forskjeller i hjerneanatomi ved sykdom og utvikling over tid. Ved noen sykdomstilstander, som f.eks. Alzheimers sykdom, ser vi redusert volum i en eller flere slike kjerner og i noen tilfeller forstørrelse av væskefylte hulrom i hjernen (ventrikler), som følge av reduksjoner i nærliggende hjernevev.
Figur 3: En oversikt over gråsubstanskjerner inne i dypet av hjernen
Barn og MR
Hva er en MR-undersøkelse?
MR er en forkortelse for magnetisk resonans. Ved en MR-undersøkelse brukes en kraftig magnet, en radiosender, en radiomottaker og en datamaskin for å lage bilder av kroppen din. Det er ingen form for stråling i forbindelse med en MR-undersøkelse.
Før MR-undersøkelsen
Før en MR-undersøkelse er det viktig å sjekke at man ikke har noen form for metall på klær, i lommer, eller inni kroppen. Før undersøkelsen blir du bedt om å legge fra deg klokke, verdisaker og alle løse metallgjenstander i en oppbevaringsboks.
Hvis barnet ditt har vært operert i hjerne, øyne, ører eller hjerte, eller har fått innoperert annet metall i kroppen, må du ta kontakt med henvisende lege. I disse tilfellene vil det bli vurdert om undersøkelsen skal gjennomføres.
Stifttenner, broer og tannregulering vil ikke være til hinder for undersøkelsen. Du kan spise og drikke som vanlig før undersøkelsen, med unntak av enkelte mageundersøkelser, men da vil du få beskjed om det på forhånd. Dersom du bruker medisiner, skal du ta dem på vanlig måte.
Narkose
En MR-undersøkelse krever at pasienten/barnet ligger stille under bildeopptaket. Dette kan være spesielt vanskelig for et barn, og det kan derfor være nødvendig med narkose under undersøkelsen. Behovet for narkose vurderes ut fra barnets alder, type undersøkelse og varighet. MR-undersøkelser på barn inntil ca. 3 måneders alder blir vanligvis utført uten narkose, og kun ved regulering av mat og søvn. Barn mellom 3 måneder og 5 år får vanligvis narkose fordi det er vanskelig for barnet å ligge stille. Men det vil også variere fra barn til barn og vurderes før undersøkelsen.
Ved narkose vil MR-undersøkelsen ta litt lenger tid (ca. 1 time). I tillegg til MR-personell vil det også være anestesilege og sykepleier til stede som utfører selve narkosen, og som overvåker barnet under MR-undersøkelsen.
Undersøkelsen
Under selve MR-undersøkelsen, vil barnet ligge i en opplyst, rørformet magnet som er åpen i begge ender. Når bildene blir tatt høres kraftige bankelyder. Da er det viktig at barnet ikke beveger seg. På grunn av støy har barnet øretelefoner for beskyttelse av hørsel. Undersøkelsen er ikke smertefull, og personalet har kontakt med barnet under hele undersøkelsen.
Det er også mulig for barnet å se MR-personalet i kontrollrommet gjennom et speil, og høre på musikk/lydbok under undersøkelsen. Ta gjerne med barnets favorittmusikk/lydbok. På noen MR-skannere er det også mulig å se på film gjennom et speil.
Hvis barnet ikke er i narkose kan foreldre bli med inn i MR-rommet og holde barnet i hånden/benet under undersøkelsen.
Undersøkelsen vil ta ca. en halv time, avhengig av hva det skal tas bilde av. Bevegelser fører til dårlig bildekvalitet, og undersøkelsen vil derfor kunne ta litt lenger hvis bilder må tas om igjen.
Det vil også være behov for injeksjon av kontrastmidler ved noen MR-undersøkelser. På forhånd vil pasienten få lagt inn en kanyle i en vene (vanligvis i armen). Via denne kanylen administreres kontrastmiddelet.
Etter undersøkelsen
Når undersøkelsen er avsluttet blir bildene gjennomgått av en lege. Hvis barnet har fått narkose blir barnet transportert tilbake til avdeling for observasjon og oppvåkning.