25 yılı aşan bir süredir kimyâsal analizlerde ve molekül yapısının incelenmesinde kullanılmakla birlikte, insan vücudunun içinin araştırılması için NMR ile görüntü kaydetmek çok yeni bir keşiftir. Bu teknikte, görüntü meydana getiren bir manyetik alanın varlığında radyofrekans radyasyon kullanır. Bu yolla elde edilen görüntüler, sadece organın anatomik durumunu yansıtmakla kalmaz, aynı zamanda, organın fizyolojik durumunu, (normal) fonksiyonlarını da yansıtır.

Normal şartlarda hidrojen atom çekirdekleri, düzensiz bir biçimde dağınık durur, manyetik bir alan varlığında ise, net bir manyetizma üretirler. İşte, bu yeni düzendeki hidrojen çekirdeklerine radyofrekans radyasyon uygulanırsa, bu çekirdekler, dışardan verilen manyetik alanın ekseni çevresinde dönmeye başlarlar. Dönme frekansı, uygulanan manyetik alanın gücüyle orantılıdır. Dönmeye başlayan çekirdekler, denge durumlarına dönerlerken, ayarlanmış bir antenle kaydedilip, analiz edilebilecek radyofrekans radyasyon yayarlar. Manyetiklenen çekirdeklerin yeniden denge durumuna dönmesi, dinlenme zamânı ile ifâde edilebilir. T1, manyetikleşme vektörünün dikey bileşeninin denge konumuna dönmesi için gerekli süre; T2, manyetikleşmiş çekirdeklerin eksen etrafında dönmelerinin faz dışı kalması için gerekli zaman (dinlenme zamanı) T2, aynı zamanda çekirdekten yayılan nükleer sinyalin sona ermesini de etkiler. T1 ve T2 farklı dokularda farklı olabilir. Baâzı kanserlerde T1’in, bu dokulardaki karşılık gelen bölümlere oranla oldukça fazla olduğu bilinmektedir. Ağırlıkla T1 bilgisine dayanan NMR görüntüleri aracılığıyla, normal ve anormal dokuları ayırdetmek mümkün olabilir.

Bir NMR tarayıcısı şu bölümlerden meydana gelir: Bilgisayar, radyo cihazı, bilgi deposu, görüntü gösterme sistemi, manyetik gradyen ve tabii mıknatıs. NMR’deki bilgisayar, bilgi depolama sistemi ve görüntü gösterme sistemi, Bilgisayarlı Tomografi sisteminde de görülen aynı fonksiyonlara sâhiptir.

Mıknatıs: Piyasada üç ana mıknatıs türü vardır: Dirençli, süper iletken ve permanent.

Dirençli mıknatıslar, genel olarak kompleks Helmoltz aranjmanı diye bilinen bir biçimde düzenlenmiştir. Bu aranjman, ortak bir merkezi yanyana monte edilmiş, içte iki büyük sarmal (çapı yaklaşık 90 cm) ve dışta iki küçük sarmal (çapı yaklaşık 60 cm)dan meydana gelir. Bu sistemde hiç demir yoktur. Çevredeki demir bir eşyâ, sistemin homojenliğini (eşit manyetik dağılımını) bozabilir.

Süper iletken maddeler, ısı mutlak sıfıra yaklaşırken dirençlerini kaybederler. Bu sebeple, süper iletken mıknatıs, yaklaşık mutlak sıfır ısı derecesinde olmalıdır. Bu, sıvı helyumun kullanıldığı bir soğutma sistemiyle sağlanır. Bu sistem çok pahalıdır.

Üçüncü tür mıknatıs ise, permanent mıknatıstır. Elektrik enerjisi olmadan manyetik alan meydana getirmesi, üstünlüğüdür. Ayrıca soğutma sistemine gerek duyulmaması da bir üstünlüğünü teşkil eder. Manyetik alanın, üstelik çok az kısmı dışa sızar. Yalnız, kütlesi çok büyük (90,78 tona kadar) ve gücü sınırlıdır. NMR sisteminde; süper iletken sistemi kullanılması ağır basmaktadır.

Manyetik Gradyen: NMR sinyalinin lokalizasyonunu (yerleşimini) sağlar.

Radyo Cihazı: Alıcı, radyo sinyalini, esas görüntüyü hazırlaması için bilgisayarın işleyebileceği digital şekle dönüştürecek bir usülden ibârettir.

NMR’ın biyolojik tesirleri: NMR görüntülemesinin beyin tomografisine üstünlüğü, hastaya radyasyonun uygulanmamasıdır. Bunun yerine hastaya, manyetik alanlar uygulanır. Statik manyetik alan, hayvanlarda denenmiş ve yalnız aort damarı üzerinde çok küçük bir elektrik potansiyelinin meydana geldiği tespit edilmiştir. Yâni kalp ritmini değiştirmemektedir.

Gradyan manyetik alanlar sinyal şeklinde verilir ve çeşitli vücut dokularında, özellikle sinir hücreleri ve kas liflerinde elektrik akımına yol açar; en ciddî tesiriyse, retinanın uyarılmasıdır. Bunun sonucunda ışık çakmaklarına karşı duyarlı hâle gelir. Bu, rahatsız edici bir durum olmakla birlikte, retinada kalıcı bir hasar meydana gelmez.

İnsan vücudunda, radyofrekans alanlarının uygulanmasıyla meydana gelen başlıca etki, vücut dokularının direnci sırasında enerji kaybına bağlı ısı üretimidir. 1°C’lik veya daha az ısı artışı, herhangi bir tehlikeye yolaçmaz.

Görüntüleme: Oldukça yavaştır. Tarama süresi birkaç dakikaya çıkabilir. Ancak, yakın gelecekte bunun kısalması beklenmektedir.

Kalp: Devamlı çalışan bir organ olduğu için, görüntülemesi en güç olan organdır. Sadece çok hızlı bilgi toplayan teknikler (Ultrasound) veya kalp hareketlerine bağlanacak teknikler uygundur. NMR görüntüsünü kalp hareketlerine bağlamak mümkündür; böylece gerçek üç boyutlu görüntüler elde edilir ve istenilen düzlemde bunların tomogramı (tabakalı şekilleri) çıkarılabilir. Oksijen, zayıf bir paramanyetik maddedir ve sol karıncıktaki kan sağ taraftakiyle karıştırıldığında daha fazla NMR sinyaline sâhip olduğu kaydedilmiştir. Kalp karıncıklarında oksijen karışımlarını NMR görüntüleriyle izafi hesaplamak mümkündür. Bunun da doğuştan kalp hastalığı araştırmasında eşsiz bir değeri olacağı açıktır.

Sodyum, NMR’ye aşırı biçimde hassas bir elementtir. NMR sodyuma bağlanarak, kan birikimi görüntülemesi de mümkündür. Üstelik, normal miyokard (kalp adalesi), az miktarda sodyum ihtiva ederken, miyokarddaki bir hasar, sodyum-potasyum pompasında bir bozukluğa yol açar ve miyokard hücrelerine sodyum akar. Miyokard hasarının boyutlarını, sodyuma dayalı NMR görüntülemesi aracılığıyla tespit etmek mümkündür.

NMR; beyin tomografisinde pek iyi görünmeyen beyindeki farklı dokuları, en çarpıcı şekilde, ayrıntılarıyla gösterebilme özelliğine sahiptir. Beyin, beyincik, omurilik, beyindeki gri ve beyaz cevher, karıncıklar, beyin zarları vs. hepsi net olarak tefrik edilebilir. NMR, ayrıca beyin kanamalarında, beyin urlarında, menenjit, multipl skleroz gibi hastalıklarda da çok önemli bir muayene ve teşhis imkânı verir.

NMR’nin en ümit verici tekniklerinden biri de Fosfor 31 NMR’dir. İnsan vücudunda sâdece birkaç türlü fosfor bileşiği bulunmaktadır. Fosfor 31 (P31)in bu özelliği, NMR’ye, insan vücudundaki belirli fosfor bileşenlerini inceleme, haklarında kimyâsal netice elde etme imkânı sağlar. Bu teknikte fiilî olarak vücûdun içi incelenebilir ve belli noktalarda hangi bileşiklerin olduğu ve bu bileşiklerin karışım oranları belirlenebilir. P31 NMR kimyâsal bilgiler verebilmekte ve bâzı hastalık durumlarında yukarıdaki iki teknikten daha fazla bilgi verebilmektedir.

Ne yazık ki P31 NMR, proton NMR sistemine oranla daha az duyarlıdır. Bu yeni teknik, emekleme devresinde olsa bile, birtakım sonuçlar çıkarabilir. Hastayı iyonize radyasyona veya kontrast maddelerine tâbi tutmadan bilgi sağlamaktadır. NMR, üstün bir yumuşak doku farklılığını tespit edebilmesi ve normal-anormal doku farklılığını gösterebilmesi özelliklerine sâhip olması hâlinde büyük başarı sağlayacaktır.