Hur en MR-maskin fungerar för ortopedi

MR står för magnetisk resonansbilder. I själva verket är det korrekta namnet för denna studie en kärnmagnetisk resonansbild (NMRI), men när tekniken utvecklades för användning i hälsovården ansågs konnotationen av ordet "kärnämne" vara för negativ och lämnades ut ur det accepterade namnet

MR är baserad på de fysikaliska 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 delar av MR-maskinen. De tre grundläggande komponenterna i MR-maskinen är:

• Den primära magneten
  • Den största delen av MR är den primärmagnet. Att utveckla ett magnetfält med tillräcklig styrka för att skapa MR-bilder var ett tidigt hinder att övervinna i utvecklingen av denna teknik.
• Graderingsmagneterna
  • De gradientmagneter är "finjusterande" delen av MR-maskinen. De tillåter MR att fokusera på en viss del av kroppen. Graderingsmagneterna är också ansvariga för "klangljudet" 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 MRT skulle vara för dyr att producera och för besvärlig att lagra. Det andra sättet att göra en magnet är att spola elektrisk ledning och köra en ström genom ledningen. Detta skapar ett magnetfält inom 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 450 grader Fahrenheit under noll! Detta gör att spolarna kan utveckla magnetfält på 1,5 till 3 Tesla (styrkan hos de flesta medicinska MRI), mer än 20.000 gånger starkare än jordens magnetfält.

Gradientmagneterna

Det finns tre mindre magneter inom en MRI-maskin som kallas gradientmagneter. Dessa magneter är mycket mindre att den primära magneten (ca 1/1000 lika stark), men de tillåter magnetfältet att ändras mycket exakt. Det är dessa gradientmagneter som tillåter bild "skivor" av kroppen som ska skapas. Genom att ändra gradientmagneterna kan magnetfältet vara specifikt fokuserat på en vald del av kroppen.

Spolen

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

Med en patient i en MR-maskin och magneten tänds tenderar kärnorna i väteatomerna att rotera i en av två riktningar. Dessa väteatomkärnor kan övergå sin rotationsorientering eller förberedelse till motsatt orientering. För att snurra i andra riktningen, spolen avger en radiofrekvens (RF) som orsakar denna övergång (frekvensen av energi som krävs för att göra denna övergång är specifik och kallas Larmour-frekvensen).

Signalen som används för att skapa MR-bilder är härledd från den energi som frigörs av molekyler som övergår eller förbehandling, från deras hög energi till deras låg-energiläge. Denna växling av energi mellan spinn tillstånd kallas resonans, och därmed namnet magnetisk resonansbildning.

Få alltid att falla på plats

Spolen fungerar också för att detektera den energi som ges av magnetisk induktion från atomernas förbehandling. En dator tolkar data och skapar bilder som visar de olika resonansegenskaperna hos olika vävnadstyper. Vi ser detta som en bild av gråtoner - vissa kroppsvävnader dyker upp eller ljusare, allt beroende på ovanstående processer.

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

• Metall i kroppen
  • Patienter med metallimplantat i kroppen måste varna MR-personal innan de genomgår ett MR-test. Vissa metallimplantat är kompatibla med MR, inklusive de flesta ortopediska implantat. Några implantat förhindrar dock att patienter någonsin har en MR, såsom aneurysmklämmor i hjärnan och metalliska ögonimplantat.
• Implanterade enheter
  • Patienter med pacemakare eller interna defibrillatorer måste varna MR-personal, eftersom dessa enheter förhindrar användning av ett MR-test.
• Kläder / Smycken
  • Alla metallkläder eller smycken ska tas bort innan de genomgår en MR-studie.

Metallobjekt i närheten av en MR kan vara farligt. År 2001 dödades en sexårig pojke när en syretank slog barnet. När MR-magneten var påslagen sugades syretanken i MR, och barnet slogs av detta tunga föremål. På grund av detta potentiella problem är MR-personal mycket försiktig för att säkerställa patienternas säkerhet.

Bullret

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

Utrymmet

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

• Extremitet MRI
  • Nya MRI kräver inte att du ligger inom ett rör. Snarare kan patienter som har en MR i knä, fotled, fot, armbåge eller handled enkelt placera den kroppsdelen i MR-maskinen. Denna typ av maskin fungerar inte för MR i axlarna, ryggraden, höfterna eller bäckenet.
• Öppna MRI
  • Öppna MRI hade betydande kvalitetsproblem, men bildtekniken har förbättrats ganska mycket de senaste åren. Även om slutna MR-läkemedel fortfarande föredras av många läkare, kan öppen MR vara ett lämpligt alternativ.
• sedering
  • Vissa patienter har problem med att sitta still i 45 minuter som krävs för att slutföra en MR, speciellt med klangljudet. Därför kan det vara lämpligt att ta en medicin för att slappna av innan den har en MR-studie. Diskutera detta med din läkare innan du planerar MR-studien.