Hoe een MRI-machine werkt voor orthopedie

MRI staat voor magnetische resonantie beeldvorming. In werkelijkheid is de eigennaam voor dit onderzoek een kernmagnetisch resonantiebeeld (NMRI), maar toen de techniek werd ontwikkeld voor gebruik in de gezondheidszorg, werd de connotatie van het woord "nucleair" als te negatief ervaren en werd het buiten beschouwing gelaten. de geaccepteerde naam.
MRI is gebaseerd op de fysische en chemische principes van nucleaire magnetische resonantie (NMR), een techniek die wordt gebruikt om informatie te verkrijgen over de aard van moleculen.

Hoe MRI werkt

Laten we beginnen met kijken naar de onderdelen van de MRI-machine. De drie basiscomponenten van de MRI-machine zijn:

• De primaire magneet
  • Het grootste deel van de MRI is de primaire magneet. Het ontwikkelen van een magnetisch veld van voldoende sterkte om MRI-beelden te creëren, was een vroege hindernis om te overwinnen bij de ontwikkeling van deze technologie.
• De gradiëntmagneten
  • De gradiëntmagneten zijn de "fine-tuning" -onderdelen van de MRI-machine. Ze laten de MRI toe zich te concentreren op een specifiek deel van het lichaam. De gradiëntmagneten zijn ook verantwoordelijk voor de "clanging noise" in een MRI.
• De spoel
  • Naast het deel van je lichaam dat wordt afgebeeld is dat de spoel. Er zijn spoelen gemaakt voor schouders, knieën en andere lichaamsdelen. De spoel zendt een radiofrequentie uit die een MRI mogelijk maakt.

De primaire magneet

Een permanente magneet (zoals de soort die u op de deur van uw koelkast gebruikt) die krachtig genoeg is om in een MRI te gebruiken, is te duur om te produceren en te omslachtig om op te slaan. De andere manier om een ​​magneet te maken, is om de elektrische draad te spoelen en een stroom door de draad te laten lopen. Dit creëert een magnetisch veld in het midden van de spoel. Om een ​​sterk genoeg magnetisch veld te creëren om MRI uit te voeren, moeten de draadspoelen geen weerstand hebben; daarom worden ze ondergedompeld in vloeibaar helium bij een temperatuur van 450 graden Fahrenheit onder nul! Hierdoor kunnen de spoelen magnetische velden van 1,5 tot 3 Tesla ontwikkelen (de sterkte van de meeste medische MRI's), meer dan 20.000 keer sterker dan het aardmagnetisch veld.

De gradiëntmagneten

Er zijn drie kleinere magneten in een MRI-machine, gradiëntmagneten. Deze magneten zijn veel kleiner dan de primaire magneet (ongeveer 1/1000 zo sterk), maar ze laten het magnetisch veld heel precies veranderen. Het zijn deze gradiëntmagneten waarmee beeld "slices" van het lichaam kunnen worden gemaakt. Door de gradiëntmagneten te veranderen, kan het magnetische veld specifiek op een geselecteerd deel van het lichaam worden geconcentreerd.

De spoel

MRI gebruikt eigenschappen van waterstofatomen om onderscheid te maken tussen verschillende weefsels in het menselijk lichaam. Het menselijk lichaam bestaat voornamelijk uit waterstofatomen (63%), andere veel voorkomende elementen zijn zuurstof (26%), koolstof (9%), stikstof (1%) en relatief kleine hoeveelheden fosfor, calcium en natrium. MRI gebruikt een eigenschap van atomen die "spin" wordt genoemd om verschillen tussen weefsels zoals spieren, vetten en pezen te onderscheiden.
Met een patiënt in een MRI-machine en de magneet ingeschakeld, hebben de kernen van de waterstofatomen de neiging om in een van de twee richtingen te draaien. Deze waterstofatoomkernen kunnen hun spinoriëntatie, of precessie, naar de tegenovergestelde oriëntatie overbrengen. Om de andere richting te draaien, de spoel zendt een radiofrequentie (RF) uit die deze overgang veroorzaakt (de frequentie van energie die nodig is om deze overgang te maken is specifiek en wordt de Larmour-frequentie genoemd).
Het signaal dat wordt gebruikt bij het maken van MRI-afbeeldingen is afgeleid van de energie die vrijkomt door moleculen die overgaan of precesseren, van hun hoge energie naar hun lage energietoestand. Deze uitwisseling van energie tussen spintoestanden wordt resonantie genoemd, en dus de naam magnetische resonantiebeeldvorming.

Alles samenvoegen

De spoel functioneert ook om de energie te detecteren die wordt afgegeven door magnetische inductie uit de precessie van de atomen. Een computer interpreteert de gegevens en maakt afbeeldingen met de verschillende resonantiekenmerken van verschillende weefseltypen. We zien dit als een afbeelding van grijstinten - sommige lichaamsweefsels verschijnen donkerder of lichter, allemaal afhankelijk van de bovenstaande processen.
Patiënten die een MRI moeten ondergaan, zullen enkele specifieke vragen worden gesteld om te bepalen of de MRI veilig is voor die patiënt. Enkele van de problemen die worden aangepakt, zijn onder meer:

• Metaal in het lichaam
  • Patiënten met metalen implantaten in het lichaam moeten het MRI-personeel waarschuwen voordat ze een MRI-test ondergaan. Sommige metalen implantaten zijn compatibel met MRI, inclusief de meeste orthopedische implantaten. Sommige implantaten voorkomen echter dat patiënten ooit een MRI hebben, zoals aneurysmaclips in de hersenen en metalen oogimplantaten.
• Geïmplanteerde apparaten
  • Patiënten met pacemakers of interne defibrillatoren moeten het MRI-personeel waarschuwen, omdat deze apparaten het gebruik van een MRI-test verhinderen.
• Kleding / Jewelry
  • Alle metalen kleding of sieraden moeten worden verwijderd voordat ze een MRI-onderzoek ondergaan.

Metalen objecten in de buurt van een MRI kunnen gevaarlijk zijn. In 2001 werd een zesjarige jongen gedood toen een zuurstoftank het kind trof. Toen de MRI-magneet werd ingeschakeld, werd de zuurstoftank in de MRI gezogen en werd het kind geraakt door dit zware voorwerp. Vanwege dit potentiële probleem is het MRI-personeel uiterst voorzichtig met het waarborgen van de veiligheid van patiënten.

Het lawaai

Patiënten klagen vaak over een 'rinkelende' ruis veroorzaakt door MRI-machines. Deze ruis komt van de gradiëntmagneten die eerder werden beschreven. Deze gradiëntmagneten zijn eigenlijk vrij klein in vergelijking met de primaire MRI-magneet, maar ze zijn belangrijk in het toestaan ​​van subtiele veranderingen in het magnetisch veld om het juiste deel van het lichaam het beste te 'zien'..

De ruimte

Sommige patiënten zijn claustrofobisch en houden er niet van om in een MRI-apparaat te worden opgenomen. Gelukkig zijn er verschillende opties beschikbaar.

• Extremiteit MRI's
  • Bij nieuwe MRI's hoeft u niet in een buis te liggen. Integendeel, patiënten met een MRI van de knie, enkel, voet, elleboog of pols kunnen eenvoudig dat lichaamsdeel binnen de MRI-machine plaatsen. Dit type machine werkt niet voor MRI van de schouders, wervelkolom, heupen of bekken.
• Open MRI's
  • Open MRI's hadden aanzienlijke kwaliteitsproblemen, maar de beeldtechnologie is de afgelopen jaren behoorlijk verbeterd. Hoewel gesloten MRI's nog steeds de voorkeur hebben van veel artsen, kan open MRI een geschikt alternatief zijn.
• verdoving
  • Sommige patiënten hebben moeite met stilzitten gedurende de 45 minuten die nodig zijn om een ​​MRI te voltooien, vooral met het rinkelende geluid. Daarom kan het aangewezen zijn om een ​​medicijn te nemen om te relaxen voordat u een MRI-onderzoek doet. Bespreek dit met uw arts voorafgaand aan het plannen van de MRI-studie.