Az MRI egy nem invazív képalkotó technológia, amely háromdimenziós részletes anatómiai képeket készít. Gyakran használják betegségek kimutatására, diagnosztizálására és a kezelés monitorozására. Kifinomult technológián alapul, amely gerjeszti és érzékeli az élő szöveteket alkotó vízben található protonok forgási tengelyének változását.
Hogyan működik az MRI?
Az MRI-k erős mágneseket alkalmaznak, amelyek erős mágneses teret hoznak létre, amely arra kényszeríti a testben lévő protonokat, hogy igazodjanak ehhez a mezőhöz. Amikor rádiófrekvenciás áramot áramoltatnak át a páciensen, a protonok stimulálódnak, és kipörögnek az egyensúlyi helyzetből, és a mágneses mező húzóerejének megfeszülnek. Ha a rádiófrekvenciás mező ki van kapcsolva, az MRI érzékelők képesek érzékelni a felszabaduló energiát, amikor a protonok újra igazodnak a mágneses mezőhöz. A protonok mágneses térhez való igazodásának ideje, valamint a felszabaduló energia mennyisége a környezettől és a molekulák kémiai természetétől függően változik. Az orvosok e mágneses tulajdonságok alapján képesek különbséget tenni a különböző típusú szövetek között.
Az MRI-kép készítéséhez a pácienst egy nagy mágnesbe helyezik, és a képalkotás során nagyon mozdulatlannak kell maradnia, hogy a kép ne legyen elmosva. Kontrasztanyagok (gyakran gadolinium elemet tartalmazó) adhatók a páciensnek intravénásan az MRI előtt vagy alatt, hogy növeljék a protonok mágneses térhez való igazodásának sebességét. Minél gyorsabban rendeződnek újra a protonok, annál világosabb a kép.
Milyen típusú mágneseket használnak az MRI-k?
Az MRI rendszerek három alapvető típusú mágnest használnak:
- Az ellenállásmágnesek sok huzaltekercsből készülnek, amelyek egy henger köré vannak tekerve, és amelyen elektromos áram folyik át. Ez mágneses mezőt hoz létre. Amikor az áramot lekapcsolják, a mágneses tér elhal. Ezek a mágnesek olcsóbbak, mint a szupravezető mágnesek (lásd alább), de a vezeték természetes ellenállása miatt hatalmas mennyiségű elektromos áramra van szükségük a működésükhöz. Az áram megdrágulhat, ha nagyobb teljesítményű mágnesekre van szükség.
-Az állandó mágnes már csak ilyen -- állandó. A mágneses tér mindig ott van és mindig teljes erejű. Ezért nem kerül semmibe a pálya fenntartása. Nagy hátránya, hogy ezek a mágnesek rendkívül nehezek: néha sok-sok tonnás. Néhány erős mezőhöz olyan nehéz mágnesekre lenne szükség, amelyeket nehéz lenne megépíteni.
- A szupravezető mágnesek messze a leggyakrabban használt MRI-k. A szupravezető mágnesek némileg hasonlítanak az ellenállásmágnesekhez – áthaladó elektromos árammal ellátott huzaltekercsek hozzák létre a mágneses teret. A lényeges különbség az, hogy a szupravezető mágnesben a vezetéket folyamatosan folyékony héliumban fürdik (452,4 fokos hidegben). Ez a szinte elképzelhetetlen hideg nullára csökkenti a vezeték ellenállását, drámaian csökkentve a rendszer villamosenergia-igényét, és sokkal gazdaságosabbá teszi a működését.
A mágnesek típusai
Az MRI tervezését alapvetően a fő mágnes típusa és formátuma határozza meg, azaz zárt, alagút típusú MRI vagy nyitott MRI.
A leggyakrabban használt mágnesek a szupravezető elektromágnesek. Ezek egy tekercsből állnak, amelyet hélium folyadékhűtéssel tettek szupravezetővé. Erős, homogén mágneses tereket állítanak elő, de drágák és rendszeres karbantartást igényelnek (nevezetesen a héliumtartály feltöltését).
A szupravezetés elvesztése esetén az elektromos energia hőként disszipálódik. Ez a melegítés a folyékony hélium gyors kiforrását okozza, amely nagyon nagy mennyiségű gáz halmazállapotú héliummá alakul (kioltás). A termikus égési sérülések és fulladás elkerülése érdekében a szupravezető mágnesek biztonsági rendszerekkel rendelkeznek: gázelvezető csövek, oxigén százalékos és hőmérséklet figyelése az MRI helyiségben, ajtó kifelé nyíló (túlnyomás a helyiségben).
A szupravezető mágnesek folyamatosan működnek. A mágnes beépítési korlátainak korlátozása érdekében az eszköz passzív (fémes) vagy aktív (külső szupravezető tekercs, amelynek tere ellentétes a belső tekercs mezőjével) árnyékoló rendszerrel rendelkezik, hogy csökkentse a szórt térerősséget.
Az alacsony látóterű MRI a következőket is használja:
- Ellenálló elektromágnesek, amelyek olcsóbbak és könnyebben karbantarthatók, mint a szupravezető mágnesek. Ezek sokkal kisebb teljesítményűek, több energiát fogyasztanak, és hűtőrendszert igényelnek.
-Ferromágneses fém alkatrészekből álló, különböző formátumú állandó mágnesek. Bár előnyük, hogy olcsók és könnyen karbantarthatók, nagyon nehezek és gyenge intenzitásúak.
A leghomogénebb mágneses tér eléréséhez a mágnest finoman be kell hangolni („shimming”), akár passzívan, mozgatható fémdarabok segítségével, akár aktívan, a mágnesen belül elosztott kis elektromágneses tekercsek segítségével.
A fő mágnes jellemzői
A mágnes főbb jellemzői:
- Típus (szupravezető vagy rezisztív elektromágnesek, állandó mágnesek)
-Az előállított térerősség Teslában (T) mérve. A jelenlegi klinikai gyakorlatban ez 0,2 és 3,0 T között változik. A kutatás során 7 T vagy akár 11 T vagy annál nagyobb erősségű mágneseket használnak.
- Homogenitás
