MRI is een niet-invasieve beeldvormingstechnologie die driedimensionale gedetailleerde anatomische beelden produceert. Het wordt vaak gebruikt voor ziektedetectie, diagnose en monitoring van behandelingen. Het is gebaseerd op geavanceerde technologie die de verandering in de richting van de rotatie-as van protonen in het water waaruit levend weefsel bestaat, opwekt en detecteert.
Hoe werkt MRI?
MRI's maken gebruik van krachtige magneten die een sterk magnetisch veld produceren dat protonen in het lichaam dwingt zich op één lijn te brengen met dat veld. Wanneer vervolgens een radiofrequente stroom door de patiënt wordt gepulseerd, worden de protonen gestimuleerd en raken ze uit evenwicht, waarbij ze zich inspannen tegen de aantrekkingskracht van het magnetische veld. Wanneer het radiofrequentieveld wordt uitgeschakeld, kunnen de MRI-sensoren de energie detecteren die vrijkomt wanneer de protonen zich opnieuw uitlijnen met het magnetische veld. De tijd die de protonen nodig hebben om zich opnieuw uit te lijnen met het magnetische veld, evenals de hoeveelheid energie die vrijkomt, verandert afhankelijk van de omgeving en de chemische aard van de moleculen. Artsen kunnen op basis van deze magnetische eigenschappen het verschil zien tussen verschillende soorten weefsels.
Om een MRI-beeld te verkrijgen, wordt een patiënt in een grote magneet geplaatst en moet hij tijdens het beeldvormingsproces heel stil blijven liggen om het beeld niet te vervagen. Contrastmiddelen (die vaak het element Gadolinium bevatten) kunnen vóór of tijdens de MRI intraveneus aan een patiënt worden toegediend om de snelheid te verhogen waarmee protonen zich opnieuw uitlijnen met het magnetische veld. Hoe sneller de protonen zich opnieuw uitlijnen, hoe helderder het beeld.
Welke soorten magneten gebruiken MRI's?
MRI-systemen gebruiken drie basistypen magneten:
-Resistieve magneten zijn gemaakt van vele draadspoelen die rond een cilinder zijn gewikkeld waardoor een elektrische stroom wordt geleid. Hierdoor ontstaat een magnetisch veld. Wanneer de elektriciteit wordt uitgeschakeld, sterft het magnetische veld af. De productiekosten van deze magneten zijn lager dan die van een supergeleidende magneet (zie hieronder), maar ze hebben enorme hoeveelheden elektriciteit nodig om te werken vanwege de natuurlijke weerstand van de draad. De elektriciteit kan duur worden als magneten met een hoger vermogen nodig zijn.
-Een permanente magneet is precies dat: permanent. Het magnetische veld is er altijd en altijd op volle sterkte. Daarom kost het niets om het veld te onderhouden. Een groot nadeel is dat deze magneten extreem zwaar zijn: soms vele, vele tonnen. Voor sommige sterke velden zijn magneten nodig die zo zwaar zijn dat ze moeilijk te construeren zijn.
-Supergeleidende magneten worden veruit het meest gebruikt bij MRI's. Supergeleidende magneten lijken enigszins op resistieve magneten: draadspoelen met een passerende elektrische stroom creëren het magnetische veld. Het belangrijke verschil is dat bij een supergeleidende magneet de draad voortdurend wordt ondergedompeld in vloeibaar helium (bij een koude temperatuur van 452,4 graden onder nul). Door deze bijna onvoorstelbare kou daalt de weerstand van de draad tot nul, waardoor de elektriciteitsbehoefte voor het systeem dramatisch afneemt en het veel zuiniger in gebruik wordt.
Soorten magneten
Het ontwerp van MRI wordt in wezen bepaald door het type en formaat van de hoofdmagneet, dwz gesloten, tunneltype MRI of open MRI.
De meest gebruikte magneten zijn supergeleidende elektromagneten. Deze bestaan uit een spoel die door heliumvloeistofkoeling supergeleidend is gemaakt. Ze produceren sterke, homogene magnetische velden, maar zijn duur en vereisen regelmatig onderhoud (namelijk het bijvullen van de heliumtank).
Bij verlies van supergeleiding wordt elektrische energie gedissipeerd als warmte. Deze verhitting veroorzaakt een snel afkoken van het vloeibare helium, dat wordt omgezet in een zeer hoog volume gasvormig helium (quench). Om thermische brandwonden en verstikking te voorkomen, zijn supergeleidende magneten voorzien van veiligheidssystemen: gasafvoerbuizen, monitoring van het zuurstofpercentage en de temperatuur in de MRI-kamer, deur die naar buiten opent (overdruk in de kamer).
Supergeleidende magneten functioneren continu. Om de beperkingen bij de installatie van de magneet te beperken, heeft het apparaat een afschermingssysteem dat passief (metaalachtig) of actief is (een buitenste supergeleidende spoel waarvan het veld tegengesteld is aan dat van de binnenste spoel) om de strooiveldsterkte te verminderen.
Laagveld-MRI maakt ook gebruik van:
-Resistieve elektromagneten, die goedkoper en gemakkelijker te onderhouden zijn dan supergeleidende magneten. Deze zijn veel minder krachtig, verbruiken meer energie en vereisen een koelsysteem.
-Permanente magneten, van verschillende formaten, samengesteld uit ferromagnetische metalen componenten. Hoewel ze het voordeel hebben dat ze goedkoop en gemakkelijk te onderhouden zijn, zijn ze erg zwaar en zwak van intensiteit.
Om het meest homogene magnetische veld te verkrijgen, moet de magneet fijn worden afgesteld (“shimming”), hetzij passief, met behulp van bewegende stukken metaal, hetzij actief, met behulp van kleine elektromagnetische spoelen die in de magneet zijn verdeeld.
Kenmerken van de hoofdmagneet
De belangrijkste kenmerken van een magneet zijn:
-Type (supergeleidende of resistieve elektromagneten, permanente magneten)
-Sterkte van het geproduceerde veld, gemeten in Tesla (T). In de huidige klinische praktijk varieert dit van 0,2 tot 3,0 T. In onderzoek worden magneten met een sterkte van 7 T of zelfs 11 T en meer gebruikt.
-Homogeniteit
