Πώς λειτουργεί μια μηχανή μαγνητικής τομογραφίας για ορθοπεδικά

Περιεχόμενο

• Πώς λειτουργεί η μαγνητική τομογραφία
• Ο κύριος μαγνήτης
• Οι μαγνήτες κλίσης
• Το πηνίο
• Βάζοντας τα όλα μαζί
• Ο θόρυβος
• Το διάστημα

MRI σημαίνει απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. Στην πραγματικότητα, το κατάλληλο όνομα για αυτήν τη μελέτη είναι μια εικόνα πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMRI), αλλά όταν η τεχνική αναπτύχθηκε για χρήση στην υγειονομική περίθαλψη, η έννοια της λέξης "πυρηνική" θεωρήθηκε πολύ αρνητική και έμεινε εκτός το αποδεκτό όνομα.

Η μαγνητική τομογραφία βασίζεται στις φυσικές και χημικές αρχές του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR), μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τη φύση των μορίων.

Πώς λειτουργεί η μαγνητική τομογραφία

Για να ξεκινήσετε, ας δούμε τα μέρη του μηχανήματος MRI. Τα τρία βασικά συστατικά του μηχανήματος MRI είναι:

• Ο κύριος μαγνήτης
  • Το μεγαλύτερο μέρος της μαγνητικής τομογραφίας είναι το πρωτεύων μαγνήτης. Η ανάπτυξη ενός μαγνητικού πεδίου επαρκούς ισχύος για τη δημιουργία εικόνων μαγνητικής τομογραφίας ήταν ένα πρώιμο εμπόδιο που πρέπει να ξεπεραστεί κατά την ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας.
• Οι μαγνήτες κλίσης
  • ο μαγνήτες κλίσης είναι το τμήμα "βελτιστοποίησης" του μηχανήματος MRI. Επιτρέπουν στη μαγνητική τομογραφία να επικεντρωθεί σε ένα συγκεκριμένο μέρος του σώματος. Οι μαγνήτες διαβάθμισης είναι επίσης υπεύθυνοι για τον "θόρυβο απόσβεσης" σε μια μαγνητική τομογραφία.
• Το πηνίο
  • Δίπλα στο μέρος του σώματός σας που απεικονίζεται είναι το πηνίο. Υπάρχουν σπείρες για ώμους, γόνατα και άλλα μέρη του σώματος. Το πηνίο θα εκπέμψει μια ραδιοσυχνότητα που καθιστά δυνατή μια μαγνητική τομογραφία.

Ο κύριος μαγνήτης

Ένας μόνιμος μαγνήτης (όπως αυτός που χρησιμοποιείτε στην πόρτα του ψυγείου σας) αρκετά ισχυρός για χρήση σε μαγνητική τομογραφία θα ήταν πολύ δαπανηρός για παραγωγή και πολύ δυσκίνητος για αποθήκευση. Ο άλλος τρόπος για να δημιουργήσετε έναν μαγνήτη είναι να τυλίξετε ηλεκτρικό καλώδιο και να τρέξετε ρεύμα μέσω του καλωδίου. Αυτό δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο στο κέντρο του πηνίου. Προκειμένου να δημιουργηθεί ένα αρκετά ισχυρό μαγνητικό πεδίο για την εκτέλεση μαγνητικής τομογραφίας, τα πηνία του σύρματος δεν πρέπει να έχουν αντίσταση. επομένως λούζονται σε υγρό ήλιο σε θερμοκρασία 450 βαθμούς Φαρενάιτ κάτω από το μηδέν! Αυτό επιτρέπει στα πηνία να αναπτύξουν μαγνητικά πεδία 1,5 έως 3 Tesla (η ισχύς των περισσότερων ιατρικών μαγνητικών τομογραφιών), περισσότερο από 20.000 φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της γης.

Οι μαγνήτες κλίσης

Υπάρχουν τρεις μικρότεροι μαγνήτες μέσα σε μια μηχανή μαγνητικής τομογραφίας που ονομάζεται κλίση μαγνητών. Αυτοί οι μαγνήτες είναι πολύ μικρότεροι από τον πρωτεύοντα μαγνήτη (περίπου 1/1000 όσο ισχυροί), αλλά επιτρέπουν την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου με μεγάλη ακρίβεια. Αυτοί οι μαγνήτες κλίσης επιτρέπουν τη δημιουργία "φετών" του σώματος. Με την αλλαγή των βαθμίδων μαγνητών, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να εστιαστεί ειδικά σε ένα επιλεγμένο μέρος του σώματος.

Το πηνίο

Η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιεί ιδιότητες ατόμων υδρογόνου για να διακρίνει μεταξύ διαφορετικών ιστών μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κυρίως από άτομα υδρογόνου (63%), άλλα κοινά στοιχεία είναι οξυγόνο (26%), άνθρακας (9%), άζωτο (1%) και σχετικά μικρές ποσότητες φωσφόρου, ασβεστίου και νατρίου. Η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιεί μια ιδιότητα ατόμων που ονομάζεται "περιστροφή" για να διακρίνει τις διαφορές μεταξύ ιστών όπως μυών, λίπους και τένοντα.

Με έναν ασθενή σε μηχανή μαγνητικής τομογραφίας και τον μαγνήτη ενεργοποιημένο, οι πυρήνες των ατόμων υδρογόνου τείνουν να περιστρέφονται σε μία από τις δύο κατευθύνσεις. Αυτοί οι πυρήνες ατόμων υδρογόνου μπορούν να μεταβαίνουν τον προσανατολισμό περιστροφής τους, ή να προχωρήσουν, στον αντίθετο προσανατολισμό. Για να περιστρέψετε την άλλη κατεύθυνση, το πηνίο εκπέμπει μια ραδιοσυχνότητα (RF) που προκαλεί αυτήν τη μετάβαση (η συχνότητα ενέργειας που απαιτείται για την πραγματοποίηση αυτής της μετάβασης είναι συγκεκριμένη και ονομάζεται συχνότητα Larmour).

Το σήμα που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εικόνων MRI προέρχεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται από μόρια που μεταβαίνουν ή προηγούνται, από την υψηλή τους ενέργεια στην κατάσταση χαμηλής ενέργειας. Αυτή η ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ των καταστάσεων περιστροφής ονομάζεται συντονισμός και επομένως το όνομα απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού.

Βάζοντας τα όλα μαζί

Το πηνίο λειτουργεί επίσης για την ανίχνευση της ενέργειας που εκπέμπεται από μαγνητική επαγωγή από την προδιάθεση των ατόμων. Ένας υπολογιστής ερμηνεύει τα δεδομένα και δημιουργεί εικόνες που εμφανίζουν τα διαφορετικά χαρακτηριστικά συντονισμού διαφορετικών τύπων ιστού. Το βλέπουμε αυτό ως εικόνα αποχρώσεων του γκρι - ορισμένοι ιστοί του σώματος εμφανίζονται πιο σκούροι ή ελαφρύτεροι, όλα ανάλογα με τις παραπάνω διαδικασίες.

Οι ασθενείς που έχουν προγραμματιστεί να υποβληθούν σε μαγνητική τομογραφία θα ερωτηθούν ορισμένες συγκεκριμένες ερωτήσεις προκειμένου να προσδιορίσουν εάν η μαγνητική τομογραφία είναι ασφαλής για αυτόν τον ασθενή. Μερικά από τα ζητήματα που θα αντιμετωπιστούν περιλαμβάνουν:

• Μέταλλο στο σώμα
  • Οι ασθενείς με μεταλλικά εμφυτεύματα στο σώμα πρέπει να ειδοποιούν το προσωπικό MRI πριν υποβληθούν σε εξέταση MRI. Ορισμένα μεταλλικά εμφυτεύματα είναι συμβατά με MRI, συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Ωστόσο, ορισμένα εμφυτεύματα εμποδίζουν τους ασθενείς να έχουν ποτέ μαγνητική τομογραφία, όπως κλιπ ανευρύσματος στον εγκέφαλο και εμφυτεύματα μεταλλικών ματιών.
• Εμφυτευμένες συσκευές
  • Οι ασθενείς με βηματοδότη ή εσωτερικούς απινιδωτές πρέπει να ειδοποιούν το προσωπικό MRI, καθώς αυτές οι συσκευές εμποδίζουν τη χρήση μιας δοκιμής MRI.
• Ρούχα / Κοσμήματα
  • Οποιαδήποτε μεταλλικά ρούχα ή κοσμήματα πρέπει να αφαιρεθούν πριν από τη μελέτη MRI.

Μεταλλικά αντικείμενα κοντά σε μια μαγνητική τομογραφία μπορεί να είναι επικίνδυνα. Το 2001, ένα εξάχρονο αγόρι σκοτώθηκε όταν μια δεξαμενή οξυγόνου έπληξε το παιδί. Όταν ενεργοποιήθηκε ο μαγνήτης MRI, η δεξαμενή οξυγόνου απορροφήθηκε στη μαγνητική τομογραφία και το παιδί χτυπήθηκε από αυτό το βαρύ αντικείμενο. Λόγω αυτού του δυνητικού προβλήματος, το προσωπικό της μαγνητικής τομογραφίας είναι εξαιρετικά προσεκτικό στη διασφάλιση της ασφάλειας των ασθενών.

Ο θόρυβος

Οι ασθενείς συχνά παραπονιούνται για θόρυβο «clanging» που προκαλείται από μηχανές μαγνητικής τομογραφίας. Αυτός ο θόρυβος προέρχεται από τους μαγνήτες κλίσης που περιγράφηκαν προηγουμένως. Αυτοί οι μαγνήτες διαβάθμισης είναι στην πραγματικότητα αρκετά μικροί σε σύγκριση με τον πρωτεύοντα μαγνήτη μαγνητικής τομογραφίας, αλλά είναι σημαντικοί στο να επιτρέπουν λεπτές μεταβολές στο μαγνητικό πεδίο να «βλέπουν» καλύτερα το κατάλληλο μέρος του σώματος.

Το διάστημα

Μερικοί ασθενείς είναι κλειστοφοβικοί και δεν τους αρέσει να μπαίνουν σε μηχανή MRI. Ευτυχώς, υπάρχουν πολλές διαθέσιμες επιλογές.

• MRIs Extremity
  • Οι νέες μαγνητικές τομογραφίες δεν απαιτούν να βρεθείτε μέσα σε ένα σωληνάριο. Αντίθετα, οι ασθενείς που έχουν μαγνητική τομογραφία του γόνατος, του αστραγάλου, του ποδιού, του αγκώνα ή του καρπού, μπορούν απλά να τοποθετήσουν αυτό το μέρος του σώματος μέσα στη μηχανή μαγνητικής τομογραφίας. Αυτός ο τύπος μηχανήματος δεν λειτουργεί για μαγνητική τομογραφία των ώμων, της σπονδυλικής στήλης, των γοφών ή της λεκάνης.
• Ανοίξτε τις μαγνητικές τομογραφίες
  • Τα ανοιχτά MRI είχαν σημαντικά προβλήματα ποιότητας, αλλά η τεχνολογία εικόνας έχει βελτιωθεί αρκετά τα τελευταία χρόνια. Ενώ οι κλειστές μαγνητικές τομογραφίες εξακολουθούν να προτιμούνται από πολλούς γιατρούς, η ανοιχτή μαγνητική τομογραφία μπορεί να είναι μια κατάλληλη εναλλακτική λύση.
• Νάρκωση
  • Μερικοί ασθενείς δυσκολεύονται να παραμείνουν ακίνητοι για τα 45 λεπτά που χρειάζονται για να ολοκληρώσουν μια μαγνητική τομογραφία, ειδικά με τον θόρυβο που προκαλεί. Επομένως, μπορεί να είναι κατάλληλο να πάρετε ένα φάρμακο για να χαλαρώσετε πριν κάνετε μια μελέτη μαγνητικής τομογραφίας. Συζητήστε το με το γιατρό σας πριν προγραμματίσετε τη μελέτη MRI.