Bagaimana Mesin MRI berfungsi untuk Ortopedik

by Jonathan Cluett, MD, seorang doktor yang diperakui oleh lembaga

Pengimejan Magnetic Resonance

MRI bermaksud pengimejan resonans magnetik . Sebenarnya, nama yang sesuai untuk kajian ini adalah imej resonans magnetik nuklear (NMRI), tetapi apabila teknik itu sedang dibangunkan untuk digunakan dalam penjagaan kesihatan, konotasi perkataan "nuklear" dirasakan terlalu negatif dan ditinggalkan nama yang diterima.

MRI didasarkan pada prinsip fizikal dan kimia nuklear magnetik resonans (NMR), satu teknik yang digunakan untuk mendapatkan maklumat mengenai sifat molekul.

Bagaimana MRI berfungsi

Untuk memulakan, mari kita lihat bahagian-bahagian mesin MRI. Tiga komponen asas mesin MRI adalah:

Magnet utama
Bahagian terbesar MRI adalah magnet utama . Membangunkan medan magnet yang mencukupi untuk mencipta imej MRI adalah halangan awal untuk mengatasi perkembangan teknologi ini.
Magnet kecerunan
Magnet kecerunan adalah bahagian "penalaan halus" mesin MRI. Mereka membenarkan MRI memberi tumpuan kepada bahagian tertentu badan. Magnet kecerunan juga bertanggungjawab untuk "bunyi clanging" dalam MRI.
Gegelung
Di sebelah bahagian badan anda yang dicatatkan adalah gegelung . Terdapat gegelung yang dibuat untuk bahu, lutut, dan bahagian badan yang lain. Gegelung akan mengeluarkan radiofrequency yang menjadikan MRI mungkin.

Magnet Utama

Magnet kekal (seperti jenis yang anda gunakan di pintu peti sejuk anda) cukup kuat untuk digunakan dalam MRI akan terlalu mahal untuk menghasilkan dan terlalu rumit untuk disimpan.

Cara lain untuk membuat magnet adalah untuk gegelung dawai elektrik dan menjalankan arus melalui dawai. Ini mewujudkan medan magnet di tengah gegelung. Untuk mewujudkan medan magnet yang cukup kuat untuk melaksanakan MRI, gegelung dawai mesti tidak mempunyai rintangan; Oleh itu, mereka dimandikan dalam helium cair pada suhu 450 darjah Fahrenheit di bawah sifar!

Ini membolehkan gegelung untuk mengembangkan medan magnet sebanyak 1.5 hingga 3 Tesla (kekuatan MRI paling banyak), lebih daripada 20,000 kali lebih kuat daripada medan magnet bumi.

Magnet Gradien

Terdapat tiga magnet yang lebih kecil dalam mesin MRI yang dipanggil magnet kecerunan. Magnet ini jauh lebih kecil iaitu magnet utama (kira-kira 1/1000 yang kuat), tetapi ia membenarkan medan magnet diubah dengan tepat. Ia adalah magnet kecerunan yang membolehkan imej "iris" badan dicipta. Dengan mengubah magnet kecerunan, medan magnet boleh difokuskan secara khusus pada bahagian badan yang dipilih.

The Coil

MRI menggunakan sifat-sifat atom hidrogen untuk membezakan antara tisu yang berbeza di dalam tubuh manusia. Tubuh manusia terdiri terutamanya daripada atom hidrogen (63%), unsur biasa lain adalah oksigen (26%), karbon (9%), nitrogen (1%), dan jumlah fosforus, kalsium, dan natrium yang agak kecil. MRI menggunakan harta atom yang dipanggil "berputar" untuk membezakan perbezaan antara tisu seperti otot, lemak, dan tendon.

Dengan pesakit di mesin MRI dan magnet dihidupkan, nukleus atom hidrogen cenderung berputar di salah satu daripada dua arah. Nukleus atom hidrogen ini boleh beralih orientasi putaran mereka, atau precess, ke orientasi yang bertentangan.

Untuk memutar arah yang lain, gegelung memancarkan frekuensi radio (RF) yang menyebabkan peralihan ini (frekuensi tenaga yang diperlukan untuk membuat peralihan ini adalah khusus, dan dipanggil Frekuensi Larmour).

Isyarat yang digunakan untuk menghasilkan imej MRI berasal daripada tenaga yang dikeluarkan oleh molekul yang beralih atau precessing, dari tenaga tinggi ke keadaan tenaga rendah mereka. Pertukaran tenaga antara spin states dipanggil resonans, dan dengan itu nama pengimejan resonans magnetik .

Meletakkan Semuanya Bersama-sama

Gegelung juga berfungsi untuk mengesan tenaga yang diberikan oleh induksi magnetik dari precessing atom.

Komputer menginterpretasikan data dan mencipta imej yang memaparkan ciri-ciri resonans yang berbeza dari jenis tisu yang berbeza. Kami melihat ini sebagai imej warna kelabu - beberapa tisu badan muncul lebih gelap atau lebih ringan, semuanya bergantung kepada proses di atas.

Pesakit yang dijangka menjalani MRI akan ditanya beberapa soalan khusus untuk menentukan sama ada MRI selamat untuk pesakit itu. Antara isu yang akan ditangani termasuk:

Logam dalam badan
Pesakit dengan implan logam dalam badan perlu memberi amaran kepada kakitangan MRI sebelum menjalani ujian MRI. Sesetengah implan logam serasi dengan MRI, termasuk kebanyakan implan ortopedik . Walau bagaimanapun, sesetengah implan menghalang pesakit daripada pernah mengalami MRI, seperti klip aneurisme di otak dan implan mata logam .
Peranti terpadam
Pesakit dengan perentak jantung atau defibrilator dalaman perlu memberi amaran kepada kakitangan MRI, kerana peranti ini menghalang penggunaan ujian MRI.
Pakaian / Barang Kemas
Mana-mana pakaian atau barang kemas logam harus dikeluarkan sebelum menjalani kajian MRI.

Objek logam di sekitar MRI boleh berbahaya. Pada tahun 2001, budak lelaki berusia enam tahun terbunuh apabila tangki oksigen melanda kanak-kanak itu. Apabila magnet MRI dihidupkan, tangki oksigen disedut ke MRI, dan kanak-kanak itu diserang oleh benda berat ini. Kerana masalah ini, kakitangan MRI sangat berhati-hati dalam memastikan keselamatan pesakit.

The Noise

Pesakit sering mengadu bunyi 'clanging' yang disebabkan oleh mesin MRI. Bunyi ini datang dari magnet kecerunan yang diterangkan sebelum ini. Ini magnet kecerunan sebenarnya agak kecil berbanding dengan magnet MRI utama, tetapi ia penting dalam membolehkan perubahan yang halus dalam medan magnet untuk 'melihat' bahagian tubuh yang terbaik.

Ruang Angkasa

Sesetengah pesakit adalah sesak dan tidak suka mendapatkan mesin MRI . Nasib baik, terdapat beberapa pilihan yang tersedia.

MRI Extremity
MRI baru tidak memerlukan anda berbaring di dalam tiub. Sebaliknya, pesakit yang mempunyai MRI lutut, pergelangan kaki, kaki, siku, atau pergelangan tangan, boleh meletakkan bahagian badan itu dalam mesin MRI. Mesin jenis ini tidak berfungsi untuk MRI bahu, tulang belakang, pinggul atau pelvis.
Buka MRI
Terbuka MRI mempunyai masalah kualiti yang signifikan, tetapi teknologi imej telah bertambah baik sedikit sejak beberapa tahun yang lalu. Walaupun MRI tertutup masih disukai oleh ramai doktor , MRI yang terbuka mungkin merupakan alternatif yang sesuai.
Sedasi
Sesetengah pesakit menghadapi masalah untuk duduk selama 45 minit yang diperlukan untuk melengkapkan MRI, terutamanya dengan bunyi yang melekat. Oleh itu, adalah wajar untuk mengambil ubat untuk berehat sebelum menjalani kajian MRI. Bincangkan ini dengan doktor sebelum menjadualkan kajian MRI.