Hur en MR-maskin fungerar för ortopedi

Innehåll

• Hur MR fungerar
• Primärmagneten
• Gradientmagneterna
• Spolen
• Sätta ihop allting
• Bullret
• Utrymmet

MR står för magnetisk resonanstomografi. I själva verket är det riktiga namnet för denna studie en kärnmagnetisk resonansbild (NMRI), men när tekniken utvecklades för användning inom hälso- och sjukvården ansågs konnotationen av ordet "nukleär" vara för negativ och lämnades utanför det accepterade namnet.

MR är baserad på de fysiska och kemiska principerna för kärnmagnetisk resonans (NMR), en teknik som används för att få information om molekylernas natur.

Hur MR fungerar

För att börja, låt oss titta på delarna av MR-maskinen. De tre grundläggande komponenterna i MR-maskinen är:

• Den primära magneten
  • Den största delen av MR är primärmagnet. Att utveckla ett magnetfält med tillräcklig styrka för att skapa MR-bilder var ett tidigt hinder att övervinna i utvecklingen av denna teknik.
• Gradientmagneterna
  • De lutningsmagneter är den "finjusterande" delen av MR-maskinen. De tillåter MR att fokusera på en viss del av kroppen. Gradientmagneterna är också ansvariga för "clanging noise" i en MR.
• Spolen
  • Bredvid den del av din kropp som avbildas är spolen. Det finns spolar gjorda för axlar, knän och andra kroppsdelar. Spolen kommer att avge en radiofrekvens som gör en MR möjlig.

Primärmagneten

En permanent magnet (som den typ du använder på din kylskåpsdörr) som är kraftfull nog att använda i en MR skulle vara för dyr att producera och för besvärlig att lagra. Det andra sättet att skapa en magnet är att spola elektrisk ledning och köra en ström genom ledningen. Detta skapar ett magnetfält i mitten av spolen. För att skapa ett tillräckligt starkt magnetfält för att utföra MR, måste trådspolarna inte ha något motstånd; därför badas de i flytande helium vid en temperatur på 450 grader Fahrenheit under noll! Detta gör det möjligt för spolarna att utveckla magnetfält på 1,5 till 3 Tesla (styrkan hos de flesta medicinska MRT), mer än 20 000 gånger starkare än jordens magnetfält.

Gradientmagneterna

Det finns tre mindre magneter i en MR-maskin som kallas gradientmagneter. Dessa magneter är mycket mindre än den primära magneten (ungefär 1/1000 så stark), men de tillåter att magnetfältet ändras mycket exakt. Det är dessa lutningsmagneter som gör att bild "skivor" av kroppen kan skapas. Genom att ändra gradientmagneterna kan magnetfältet fokuseras specifikt på en utvald del av kroppen.

Spolen

MR använder egenskaper hos väteatomer för att skilja mellan olika vävnader i människokroppen. Människokroppen består främst av väteatomer (63%), andra vanliga grundämnen är syre (26%), kol (9%), kväve (1%) och relativt små mängder fosfor, kalcium och natrium. MR använder en egenskap hos atomer som kallas "spin" för att skilja skillnader mellan vävnader som muskler, fett och senor.

Med en patient i en MR-maskin och magneten påslagen tenderar väteatomernas kärnor att snurra i en av två riktningar. Dessa väteatomkärnor kan överföra sin rotationsorientering, eller föregångare, till motsatt orientering. För att snurra åt andra hållet, spolen avger en radiofrekvens (RF) som orsakar denna övergång (den energifrekvens som krävs för att göra denna övergång är specifik och kallas Larmour Frequency).

Signalen som används för att skapa MR-bilder härrör från den energi som frigörs av molekyler som övergår eller föregår, från deras högenergi till deras lågenergitillstånd. Detta utbyte av energi mellan spinntillstånd kallas resonans och därmed namnet magnetisk resonansavbildning.

Sätta ihop allting

Spolen fungerar också för att detektera den energi som avges genom magnetisk induktion från atomernas föregångare. En dator tolkar data och skapar bilder som visar olika resonansegenskaper för olika vävnadstyper. Vi ser detta som en bild av nyanser av grå-vissa kroppsvävnader visas mörkare eller ljusare, allt beroende på ovanstående processer.

Patienter som är planerade att genomgå en MR kommer att ställas några specifika frågor för att avgöra om MR är säker för den patienten. Några av de frågor som kommer att behandlas är:

• Metall i kroppen
  • Patienter med metallimplantat i kroppen måste varna MR-personalen innan de genomgår ett MR-test. Vissa metallimplantat är kompatibla med MR, inklusive de flesta ortopediska implantat. Men vissa implantat hindrar patienter från att någonsin få en MR, såsom aneurysmklämmor i hjärnan och metalliska ögonimplantat.
• Implanterade enheter
  • Patienter med pacemaker eller interna defibrillatorer måste varna MR-personalen, eftersom dessa enheter förhindrar att ett MR-test används.
• Kläder / smycken
  • Alla metallkläder eller smycken bör tas bort innan en MR-studie genomförs.

Metallföremål i närheten av en MR kan vara farliga. År 2001 dödades en sex år gammal pojke när en syretank slog till barnet. När MR-magneten slogs på sugs syrgasbehållaren in i MR och barnet slogs av detta tunga föremål. På grund av detta potentiella problem är MR-personalen extremt försiktig med att säkerställa patienternas säkerhet.

Bullret

Patienter klagar ofta på ett "klingande" ljud orsakat av MR-maskiner. Detta ljud kommer från lutningsmagneterna som beskrivits tidigare. Dessa gradientmagneter är faktiskt ganska små jämfört med den primära MR-magneten, men de är viktiga för att möjliggöra subtila förändringar i magnetfältet för att bäst "se" den lämpliga delen av kroppen.

Utrymmet

Vissa patienter är klaustrofoba och tycker inte om att komma in i en MR-maskin. Lyckligtvis finns det flera alternativ tillgängliga.

• Extremitet-MR
  • Nya MR-er kräver inte att du ligger i ett rör. Snarare kan patienter som har en MR i knä, fotled, fot, armbåge eller handled helt enkelt placera den kroppsdelen i MR-maskinen. Denna typ av maskin fungerar inte för MR på axlar, ryggrad, höfter eller bäcken.
• Öppna MR
  • Öppna MRI hade betydande kvalitetsproblem, men bildtekniken har förbättrats en hel del under de senaste åren. Medan slutna MR-undersökningar fortfarande föredras av många läkare kan öppen MR vara ett lämpligt alternativ.
• Sedation
  • Vissa patienter har problem med att sitta stilla under de 45 minuter som det tar att slutföra en MR, särskilt med det störande ljudet. Därför kan det vara lämpligt att ta ett läkemedel för att koppla av innan en MR-studie genomförs. Diskutera detta med din läkare innan du planerar MR-studien.