Jak działa MRI dla ortopedii

MRI oznacza rezonans magnetyczny. W rzeczywistości właściwą nazwą dla tego badania jest obraz jądrowego rezonansu magnetycznego (NMRI), ale kiedy opracowywano tę technikę do użytku w służbie zdrowia, konotacja słowa "jądrowa" była uważana za zbyt negatywną i została pominięta. zaakceptowana nazwa.

MRI jest oparty na fizycznych i chemicznych zasadach magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), techniki stosowanej do uzyskiwania informacji o naturze cząsteczek.

Jak działa MRI

Na początek spójrzmy na części urządzenia MRI. Trzy podstawowe elementy maszyny MRI to:

• Główny magnes
  • Największa część MRI to główny magnes. Opracowanie pola magnetycznego o odpowiedniej sile do tworzenia obrazów MRI było wczesną przeszkodą do pokonania w rozwoju tej technologii.
• Magnesy gradientowe
  • The magnesy gradientowe to "dostrajanie" części maszyny MRI. Pozwalają MRI skupić się na określonej części ciała. Magnesy gradientowe są również odpowiedzialne za "hałas dzwonka" w MRI.
• Cewka
  • Obok obrazu twojego ciała cewka. Cewki są wykonane na ramiona, kolana i inne części ciała. Cewka wyemituje częstotliwość radiową, która umożliwi uzyskanie MRI.

Główny magnes

Magnes trwały (taki, jakiego używacie na drzwiach lodówki) wystarczająco potężny, aby można go było użyć w MRI, byłby zbyt kosztowny w produkcji i zbyt kłopotliwy do przechowywania. Innym sposobem wykonania magnesu jest zwijanie przewodu elektrycznego i przepuszczanie prądu przez przewód. Tworzy to pole magnetyczne w środku cewki. Aby stworzyć wystarczająco silne pole magnetyczne do wykonania MRI, cewki z drutu nie mogą mieć oporu; dlatego kąpią się w ciekłym helu w temperaturze 450 stopni Celsjusza poniżej zera! To pozwala cewkom rozwijać pola magnetyczne o wartości od 1,5 do 3 Tesli (siła większości medycznych MRI), ponad 20 000 razy silniejsze niż ziemskie pole magnetyczne.

Magnesy gradientowe

Istnieją trzy mniejsze magnesy w maszynie MRI o nazwie magnesy gradientowe. Magnesy te są znacznie mniejsze od magnesu głównego (około 1/1000 jako silne), ale umożliwiają bardzo precyzyjną zmianę pola magnetycznego. To właśnie te gradientowe magnesy umożliwiają tworzenie obrazów "plasterków" ciała. Zmieniając magnesy gradientowe, pole magnetyczne może być specyficznie skupione na wybranej części ciała.

Cewka

MRI wykorzystuje właściwości atomów wodoru do rozróżniania różnych tkanek w ludzkim ciele. Ciało ludzkie składa się głównie z atomów wodoru (63%), inne powszechne pierwiastki to tlen (26%), węgiel (9%), azot (1%) i stosunkowo niewielkie ilości fosforu, wapnia i sodu. MRI wykorzystuje właściwość atomów zwaną "spin", aby odróżnić różnice między tkankami, takimi jak mięśnie, tłuszcz i ścięgno.

Z pacjentem w maszynie MRI i włączonym magnesem jądra atomów wodoru mają tendencję do wirowania w jednym z dwóch kierunków. Te jądra atomu wodoru mogą przenosić swoją orientację spinową lub preces do odwrotnej orientacji. Aby zakręcić się w przeciwnym kierunku, cewka emituje częstotliwość radiową (RF), która powoduje to przejście (częstotliwość energii wymaganej do tego przejścia jest specyficzna i nazywana częstotliwością Larmour).

Sygnał używany do tworzenia obrazów MRI pochodzi z energii uwalnianej przez cząsteczki przechodzące lub precesyjne, od ich stanu wysokoenergetycznego do niskiego. Ta wymiana energii między stanami spinowymi nazywana jest rezonansem, a tym samym nazwą magnetycznego rezonansu magnetycznego.

Kładąc wszystko razem

Cewka służy również do wykrywania energii wydzielanej przez indukcję magnetyczną z precesji atomów. Komputer interpretuje dane i tworzy obrazy, które wyświetlają różne charakterystyki rezonansowe różnych typów tkanek. Widzimy to jako obraz odcieni szarości - niektóre tkanki ciała są ciemniejsze lub jaśniejsze, a wszystko zależy od powyższych procesów.

Pacjenci, którzy zostaną poddani MRI, zostaną poproszeni o kilka konkretnych pytań w celu ustalenia, czy MRI jest bezpieczny dla tego pacjenta. Niektóre z problemów, które zostaną poruszone, obejmują:

• Metal w ciele
  • Pacjenci z metalowymi implantami w ciele muszą zaalarmować personel MRI przed poddaniem się badaniu MRI. Niektóre implanty metalowe są kompatybilne z MRI, w tym większość implantów ortopedycznych. Jednak niektóre implanty uniemożliwiają pacjentom kiedykolwiek uzyskanie MRI, takich jak klipsy do tętniaków w mózgu i metalowe implanty oka.
• Wszczepione urządzenia
  • Pacjenci z rozrusznikami serca lub defibrylatorami wewnętrznymi muszą ostrzegać personel MRI, ponieważ urządzenia te uniemożliwiają zastosowanie testu MRI.
• Odzież / biżuteria
  • Wszelkie metalowe ubrania lub biżuterię należy usunąć przed poddaniem się badaniu MRI.

Metalowe obiekty w pobliżu MRI mogą być niebezpieczne. W 2001 roku sześcioletni chłopiec został zabity, gdy czołg z tlenem uderzył w dziecko. Gdy magnes MRI został włączony, zbiornik tlenu został zassany do MRI, a dziecko zostało uderzone przez ten ciężki przedmiot. Z powodu tego potencjalnego problemu personel MRI jest niezwykle ostrożny w zapewnieniu bezpieczeństwa pacjentów.

Hałas

Pacjenci często skarżą się na hałas "brzęczenia" powodowany przez urządzenia MRI. Hałas ten pochodzi z magnesów gradientowych, które opisano wcześniej. Te magnesy gradientowe są w rzeczywistości dość małe w porównaniu do pierwotnego magnesu MRI, ale są one ważne w umożliwieniu subtelnych zmian w polu magnetycznym, aby najlepiej "widzieć" odpowiednią część ciała.

Przestrzeń

Niektórzy pacjenci mają klaustrofobię i nie lubią wchodzić do urządzenia MRI. Na szczęście dostępnych jest kilka opcji.

• MRIs skrajności
  • Nowe MRI nie wymagają, abyś leżał w tubie. Przeciwnie, pacjenci z MRI kolana, kostki, stopy, łokcia lub nadgarstka, mogą po prostu umieścić tę część ciała w maszynie MRI. Ten typ maszyny nie działa w MRI ramion, kręgosłupa, bioder lub miednicy.
• Otwórz MRIs
  • Otwarte MRI miały znaczące problemy z jakością, ale technologia obrazu uległa znacznej poprawie w ciągu ostatnich kilku lat. Podczas gdy zamknięte MRI są nadal preferowane przez wielu lekarzy, otwarty MRI może być odpowiednią alternatywą.
• Opanowanie
  • Niektórzy pacjenci mają problem z zatrzymaniem się przez 45 minut, aby wykonać MRI, szczególnie przy hałasie brzęczenia. W związku z tym może być wskazane przyjęcie leku relaksującego przed wykonaniem badania MRI. Porozmawiaj o tym z lekarzem przed zaplanowaniem badania MRI.