MRI to nieinwazyjna technologia obrazowania, która pozwala uzyskać trójwymiarowe szczegółowe obrazy anatomiczne. Jest często używany do wykrywania chorób, diagnozowania i monitorowania leczenia. Opiera się na zaawansowanej technologii, która wzbudza i wykrywa zmianę kierunku osi obrotu protonów znajdujących się w wodzie tworzącej żywe tkanki.
Jak działa MRI?
W rezonansie magnetycznym wykorzystywane są potężne magnesy, które wytwarzają silne pole magnetyczne, które zmusza protony w organizmie do ustawienia się w jednej linii z tym polem. Kiedy następnie przez pacjenta przepływa prąd o częstotliwości radiowej, protony są stymulowane i wytrącają się z równowagi, przeciwstawiając się przyciąganiu pola magnetycznego. Kiedy pole o częstotliwości radiowej jest wyłączone, czujniki MRI są w stanie wykryć energię uwalnianą, gdy protony ponownie ustawiają się w polu magnetycznym. Czas potrzebny protonom na ponowne ustawienie się w polu magnetycznym, a także ilość uwolnionej energii zmieniają się w zależności od środowiska i chemicznej natury cząsteczek. Lekarze są w stanie odróżnić różne typy tkanek na podstawie tych właściwości magnetycznych.
Aby uzyskać obraz MRI, pacjenta umieszcza się wewnątrz dużego magnesu i podczas obrazowania musi pozostać nieruchomo, aby nie zamazać obrazu. Środki kontrastowe (często zawierające pierwiastek gadolin) można podać pacjentowi dożylnie przed badaniem MRI lub w jego trakcie w celu zwiększenia szybkości, z jaką protony wyrównują się z polem magnetycznym. Im szybciej protony się ustawiają, tym jaśniejszy jest obraz.
Jakiego rodzaju magnesów używa się w rezonansie magnetycznym?
Systemy MRI wykorzystują trzy podstawowe typy magnesów:
-Magnesy rezystancyjne składają się z wielu cewek drutu owiniętych wokół cylindra, przez który przepływa prąd elektryczny. To generuje pole magnetyczne. Po wyłączeniu prądu pole magnetyczne zanika. Magnesy te są tańsze w wykonaniu niż magnesy nadprzewodzące (patrz poniżej), ale do działania wymagają ogromnych ilości energii elektrycznej ze względu na naturalny opór drutu. Energia elektryczna może być droga, gdy potrzebne są magnesy o większej mocy.
-Magnes trwały jest właśnie tym - trwałym. Pole magnetyczne jest zawsze obecne i zawsze z pełną siłą. Dlatego utrzymanie pola nic nie kosztuje. Główną wadą jest to, że magnesy te są niezwykle ciężkie: czasami wiele, wiele ton. Niektóre silne pola wymagałyby magnesów tak ciężkich, że trudno byłoby je skonstruować.
- Magnesy nadprzewodzące są zdecydowanie najczęściej stosowane w rezonansie magnetycznym. Magnesy nadprzewodzące są nieco podobne do magnesów rezystancyjnych - cewki drutu, przez które przepływa prąd elektryczny, wytwarzają pole magnetyczne. Ważna różnica polega na tym, że w magnesie nadprzewodzącym drut jest stale kąpany w ciekłym helu (o temperaturze 452,4 stopnia poniżej zera). To prawie niewyobrażalne zimno obniża rezystancję drutu do zera, radykalnie zmniejszając zapotrzebowanie systemu na energię elektryczną i czyniąc go znacznie bardziej ekonomicznym w obsłudze.
Rodzaje magnesów
Projekt rezonansu magnetycznego jest zasadniczo zdeterminowany rodzajem i formatem magnesu głównego, tj. zamkniętym, tunelowym MRI lub otwartym MRI.
Najczęściej stosowanymi magnesami są elektromagnesy nadprzewodzące. Składają się one z cewki, która stała się nadprzewodząca w wyniku chłodzenia cieczą helową. Wytwarzają silne, jednorodne pola magnetyczne, są jednak drogie i wymagają regularnej konserwacji (tj. uzupełniania helu w zbiorniku).
W przypadku utraty nadprzewodnictwa energia elektryczna jest rozpraszana w postaci ciepła. Ogrzewanie to powoduje szybkie odparowanie ciekłego helu, który przekształca się w bardzo dużą objętość gazowego helu (ochłodzenie). Aby zapobiec poparzeniom termicznym i uduszeniu, magnesy nadprzewodzące posiadają systemy bezpieczeństwa: rury odprowadzające gaz, monitorowanie procentowej zawartości tlenu i temperatury w pomieszczeniu MRI, otwieranie drzwi na zewnątrz (nadciśnienie wewnątrz pomieszczenia).
Magnesy nadprzewodzące działają w sposób ciągły. Aby ograniczyć ograniczenia związane z instalacją magnesu, urządzenie posiada system ekranowania, który jest albo pasywny (metalowy), albo aktywny (zewnętrzna cewka nadprzewodząca, której pole jest przeciwne do pola cewki wewnętrznej), aby zmniejszyć natężenie pola błądzącego.
MRI o niskim polu wykorzystuje również:
-Elektromagnesy rezystancyjne, które są tańsze i łatwiejsze w utrzymaniu niż magnesy nadprzewodzące. Są one znacznie mniej wydajne, zużywają więcej energii i wymagają układu chłodzenia.
-Magnesy trwałe o różnych formatach, składające się z ferromagnetycznych elementów metalowych. Chociaż mają tę zaletę, że są niedrogie i łatwe w utrzymaniu, są bardzo ciężkie i mają słabą intensywność.
Aby uzyskać najbardziej jednorodne pole magnetyczne, magnes musi zostać precyzyjnie dostrojony („podstawki”), albo pasywnie, przy użyciu ruchomych kawałków metalu, albo aktywnie, przy użyciu małych cewek elektromagnetycznych rozmieszczonych w magnesie.
Charakterystyka magnesu głównego
Główne cechy magnesu to:
-Typ (elektromagnesy nadprzewodzące lub rezystancyjne, magnesy trwałe)
- Siła wytworzonego pola, mierzona w Teslach (T). W aktualnej praktyce klinicznej waha się ona od 0,2 do 3,0 T. W badaniach wykorzystuje się magnesy o sile 7 T, a nawet 11 T i większej.
-Jednorodność
