MRI on ei-invasiivinen kuvantamistekniikka, joka tuottaa kolmiulotteisia yksityiskohtaisia anatomisia kuvia. Sitä käytetään usein sairauksien havaitsemiseen, diagnosointiin ja hoidon seurantaan. Se perustuu kehittyneeseen teknologiaan, joka kiihottaa ja havaitsee eläviä kudoksia muodostavasta vedestä löytyvien protonien pyörimisakselin suunnan muutoksen.
Miten MRI toimii?
MRI:ssä käytetään voimakkaita magneetteja, jotka tuottavat voimakkaan magneettikentän, joka pakottaa kehon protonit linjaamaan tämän kentän kanssa. Kun radiotaajuinen virta pulssitetaan potilaan läpi, protonit stimuloituvat ja pyörivät pois tasapainosta rasittaen magneettikentän vetoa vastaan. Kun radiotaajuuskenttä on kytketty pois päältä, MRI-anturit pystyvät havaitsemaan vapautuvan energian, kun protonit kohdistavat uudelleen magneettikentän. Aika, joka kuluu protonien kohdistamiseen uudelleen magneettikentän kanssa, sekä vapautuvan energian määrä muuttuvat ympäristön ja molekyylien kemiallisen luonteen mukaan. Lääkärit pystyvät erottamaan erityyppiset kudokset näiden magneettisten ominaisuuksien perusteella.
MRI-kuvan saamiseksi potilas asetetaan suuren magneetin sisään ja hänen on pysyttävä hyvin paikallaan kuvantamisen aikana, jotta kuva ei hämärtyisi. Varjoaineita (jotka sisältävät usein elementtiä gadolinium) voidaan antaa potilaalle suonensisäisesti ennen magneettikuvausta tai sen aikana nopeuden lisäämiseksi, jolla protonit kohdistuvat uudelleen magneettikentän kanssa. Mitä nopeammin protonit kohdistavat uudelleen, sitä kirkkaampi kuva.
Millaisia magneetteja MRI:ssä käytetään?
MRI-järjestelmät käyttävät kolmea perustyyppiä magneetteja:
-Resistiiviset magneetit on valmistettu monista lankakeloista, jotka on kiedottu sylinterin ympärille, jonka läpi sähkövirta johdetaan. Tämä synnyttää magneettikentän. Kun sähkö katkaistaan, magneettikenttä kuolee. Näiden magneettien valmistuskustannukset ovat alhaisemmat kuin suprajohtavat magneetit (katso alla), mutta ne tarvitsevat valtavia määriä sähköä toimiakseen langan luonnollisen vastuksen vuoksi. Sähkö voi tulla kalliiksi, kun tarvitaan suurempitehoisia magneetteja.
- Kestomagneetti on juuri sitä -- kestomagneetti. Magneettikenttä on aina olemassa ja aina täydellä voimakkuudella. Siksi kentän ylläpito ei maksa mitään. Suurin haittapuoli on, että nämä magneetit ovat erittäin raskaita: joskus monta, monta tonnia. Jotkut voimakkaat kentät tarvitsevat niin painavia magneetteja, että niitä olisi vaikea rakentaa.
-Suprajohtavat magneetit ovat ylivoimaisesti yleisimmin käytettyjä magneettikuvauksissa. Suprajohtavat magneetit ovat jossain määrin samanlaisia kuin resistiiviset magneetit - magneettikentän muodostavat lankakelat, joissa on kulkeva sähkövirta. Tärkeä ero on, että suprajohtavassa magneetissa lanka kylpee jatkuvasti nestemäisessä heliumissa (kylmässä 452,4 astetta pakkasta). Tämä lähes käsittämätön kylmä pudottaa johdon resistanssin nollaan, mikä vähentää dramaattisesti järjestelmän sähkön tarvetta ja tekee siitä paljon taloudellisempaa käyttää.
Magneettien tyypit
MRI:n suunnittelun määrää olennaisesti päämagneetin tyyppi ja muoto, eli suljettu, tunnelityyppinen magneettikuvaus tai avoin magneettikuvaus.
Yleisimmin käytetyt magneetit ovat suprajohtavia sähkömagneetteja. Nämä koostuvat kelasta, joka on tehty suprajohtavaksi heliumnestejäähdytyksellä. Ne tuottavat vahvoja, homogeenisia magneettikenttiä, mutta ovat kalliita ja vaativat säännöllistä huoltoa (eli heliumsäiliön täyttöä).
Jos suprajohtavuus häviää, sähköenergia hajoaa lämpönä. Tämä kuumennus aiheuttaa nestemäisen heliumin nopean kiehumisen, joka muuttuu erittäin suureksi tilavuudeksi kaasumaista heliumia (sammutus). Lämpöpalovammojen ja tukehtumisen estämiseksi suprajohtavissa magneeteissa on turvajärjestelmät: kaasunpoistoputket, happiprosenttiosuuden ja lämpötilan valvonta magneettikuvaushuoneen sisällä, ovi aukeaa ulospäin (ylipaine huoneen sisällä).
Suprajohtavat magneetit toimivat jatkuvasti. Magneetin asennusrajoitusten rajoittamiseksi laitteessa on suojausjärjestelmä, joka on joko passiivinen (metallinen) tai aktiivinen (ulompi suprajohtava käämi, jonka kenttä on vastakkainen sisemmän kelan kenttää vastaan) hajakentän voimakkuuden vähentämiseksi.
Matalakentän MRI:ssä käytetään myös:
-Resistiiviset sähkömagneetit, jotka ovat halvempia ja helpompia huoltaa kuin suprajohtavat magneetit. Nämä ovat paljon vähemmän tehokkaita, kuluttavat enemmän energiaa ja vaativat jäähdytysjärjestelmän.
-Ferromagneettisista metallikomponenteista koostuvat kestomagneetit, eri muotoja. Vaikka niiden etuna on se, että ne ovat edullisia ja helppohoitoisia, ne ovat erittäin raskaita ja voimakkuudeltaan heikkoja.
Homogeenisimman magneettikentän saamiseksi magneetti täytyy hienosäätää ("shimming") joko passiivisesti käyttämällä liikkuvia metallikappaleita tai aktiivisesti käyttämällä pieniä sähkömagneettisia keloja, jotka on jaettu magneetin sisään.
Päämagneetin ominaisuudet
Magneetin tärkeimmät ominaisuudet ovat:
- Tyyppi (suprajohtavat tai resistiiviset sähkömagneetit, kestomagneetit)
-Tuotetun kentän voimakkuus mitattuna Teslassa (T). Nykyisessä kliinisessä käytännössä tämä vaihtelee välillä 0,2-3,0 T. Tutkimuksessa käytetään magneetteja, joiden vahvuus on 7 T tai jopa 11 T ja enemmän.
- Homogeenisuus
