Kako MRI stroj deluje za ortopedijo

MRI pomeni slikanje z magnetno resonanco. Pravzaprav je pravo ime za to študijo slika jedrske magnetne resonance (NMRI), toda ko se je tehnika razvijala za uporabo v zdravstvu, je bila konotacija besede "jedrska" občutena kot preveč negativna in je bila izpuščena iz sprejeto ime.

MRI temelji na fizikalnih in kemijskih principih jedrske magnetne resonance (NMR), tehnike, ki se uporablja za pridobivanje informacij o naravi molekul.

Kako deluje MRI

Za začetek si poglejmo dele stroja MRI. Tri osnovne komponente MRI stroja so:

• Primarni magnet
  • Največji del MRI je primarni magnet. Razvoj magnetnega polja ustrezne moči za ustvarjanje slik MRI je bila zgodnja ovira, ki jo je bilo treba premagati pri razvoju te tehnologije.
• Gradientni magneti
  • The gradientni magneti so del "finega uravnavanja" stroja MRI. MRI omogočajo, da se osredotoči na določen del telesa. Gradientni magneti so prav tako odgovorni za "hrup" v MRI.
• Tuljava
  • Poleg dela telesa, ki ga posnamete, je tuljavo. Obstajajo tuljave za ramena, kolena in druge dele telesa. Tuljava bo oddajala radiofrekvenco, ki omogoča MRI.

Primarni magnet

Stalni magnet (kot je vrsta, ki jo uporabljate na vratih hladilnika) je dovolj močna, da jo lahko uporabite v MRI, in bi bila preveč draga za proizvodnjo in preveč okorna za shranjevanje. Drugi način, da naredite magnet, je, da se električna žica namesti na električno omrežje in se preko žice izvede tok. To ustvari magnetno polje v središču tuljave. Da bi ustvarili dovolj močno magnetno polje za izvedbo MRI, morajo biti žice brez upora; zato se kopajo v tekočem heliju pri temperaturi pod 450 stopinj Fahrenheita pod ničlo! To omogoča, da tuljave razvijejo magnetna polja od 1,5 do 3 Tesla (moč večine medicinskih MRI), več kot 20.000-krat močnejša od zemeljskega magnetnega polja.

Gradientni magneti

V MRI aparatu so trije manjši magneti, imenovani gradientni magneti. Ti magneti so veliko manjši kot primarni magnet (približno 1/1000 kot močan), vendar omogočajo zelo natančno spreminjanje magnetnega polja. Prav ti gradientni magneti omogočajo ustvarjanje slikovnih "rezin" telesa. S spreminjanjem gradientnih magnetov se lahko magnetno polje posebej osredotoči na izbrani del telesa.

Tuljava

MRI uporablja lastnosti atomov vodika za razlikovanje med različnimi tkivi v človeškem telesu. Človeško telo je sestavljeno predvsem iz atomov vodika (63%), drugi skupni elementi so kisik (26%), ogljik (9%), dušik (1%) in relativno majhne količine fosforja, kalcija in natrija. MRI uporablja lastnost atomov, imenovanih "spin", za razlikovanje razlik med tkivi, kot so mišice, maščobe in tetive.

Ko je pacient v MRI aparatu in magnet vklopljen, se jedra vodikovih atomov nagibajo k vrtenju v eni od dveh smeri. Ta jedra vodikovega atoma lahko preusmerijo svojo spin-orientacijo ali preceso v nasprotno usmeritev. Da bi zavrtili drugo smer, tuljavo oddaja radiofrekvenco (RF), ki povzroča ta prehod (frekvenca energije, potrebna za določitev tega prehoda, in se imenuje Larmour Frequency).

Signal, ki se uporablja pri ustvarjanju slik MRI, izvira iz energije, ki jo sproščajo molekule, ki prehajajo ali precesirajo, od njihove visoke energije do njihovega nizkoenergijskega stanja. Ta izmenjava energije med spin-stanjem se imenuje resonanca in s tem imenom magnetna resonanca.

Vse skupaj

Tuljava deluje tudi za zaznavanje energije, ki jo oddaja magnetna indukcija pred preoblikovanjem atomov. Računalnik interpretira podatke in ustvari slike, ki prikazujejo različne značilnosti resonance različnih tipov tkiv. To vidimo kot podobo odtenkov sive - nekatera telesna tkiva so temnejša ali svetlejša, odvisno od zgoraj navedenih procesov.

Bolnikom, za katere se načrtuje, da bodo opravili MRI, bodo postavljena nekatera specifična vprašanja, da bi ugotovili, ali je MRI varen za tega bolnika. Nekatera vprašanja, ki bodo obravnavana, vključujejo:

• Kovina v telesu
  • Bolniki s kovinskimi vsadki v telesu morajo opozoriti osebje MRI, preden opravijo MRI test. Nekateri kovinski vsadki so združljivi z MRI, vključno z večino ortopedskih vsadkov. Vendar pa nekateri vsadki preprečujejo bolnikom, da bi kdaj imeli MRI, kot so aneurizme v možganih in kovinski očesni vsadki.
• Implantirane naprave
  • Bolniki s srčnimi spodbujevalniki ali z notranjim defibrilatorjem morajo opozoriti osebje MRI, saj te naprave preprečujejo uporabo MRI testa.
• Oblačila / Nakit
  • Vsako kovinsko obleko ali nakit je treba odstraniti pred začetkom študije MRI.

Kovinski predmeti v bližini MRI so lahko nevarni. Leta 2001 je bil šestletni fant ubit, ko je otroka napolnil kisik. Ko je bil magnet MRI vklopljen, je bila posoda za kisik sesana v MRI in otrok je bil zaden s tem težkim predmetom. Zaradi tega potencialnega problema je osebje MRI zelo previdno pri zagotavljanju varnosti bolnikov.

Hrup

Pacienti se pogosto pritožujejo zaradi "zvokov" hrupa, ki ga povzročajo MRI stroji. Ta hrup prihaja iz gradientnih magnetov, ki so bili opisani prej. Ti gradientni magneti so dejansko precej majhni v primerjavi s primarnim magnetom magnetne resonance, vendar so pomembni pri omogočanju subtilnih sprememb v magnetnem polju, da bi najbolje 'videli' ustrezen del telesa.

Vesolje

Nekateri bolniki so klavstrofobni in jim ni všeč, da pridejo v stroj MRI. Na srečo je na voljo več možnosti.

• MRI z ekstremnostjo
  • Nove MRI ne zahtevajo, da ležite v cevi. Pacienti, ki imajo MRI kolena, gležnja, stopala, komolca ali zapestja, lahko preprosto postavijo ta del telesa v stroj MRI. Ta vrsta stroja ne deluje za MRI ramena, hrbtenice, bokov ali medenice.
• Odprite MRI
  • Odprte MRI-je so imele pomembne težave s kakovostjo, vendar se je tehnologija slike v zadnjih nekaj letih precej izboljšala. Medtem ko številni zdravniki še vedno dajejo prednost zaprtim MRI, je lahko primerna alternativa odprta MRI.
• Sedacija
  • Nekateri bolniki imajo težave pri sedenju še 45 minut, potrebnih za dokončanje magnetne resonance, še posebej pri hrupu. Zato je morda primerno vzeti zdravilo za sprostitev pred študijo MRI. Pred načrtovanjem študije MRI se o tem pogovorite s svojim zdravnikom.