MRI ir neinvazīva attēlveidošanas tehnoloģija, kas rada trīsdimensiju detalizētus anatomiskus attēlus. To bieži izmanto slimību noteikšanai, diagnostikai un ārstēšanas uzraudzībai. Tas ir balstīts uz sarežģītu tehnoloģiju, kas ierosina un nosaka to protonu rotācijas ass virziena izmaiņas, kas atrodas ūdenī, kas veido dzīvos audus.
Kā darbojas MRI?
MRI izmanto spēcīgus magnētus, kas rada spēcīgu magnētisko lauku, kas liek protoniem organismā saskaņoties ar šo lauku. Kad radiofrekvences strāva tiek impulsēta caur pacientu, protoni tiek stimulēti un izgriežas no līdzsvara, sasprindzinoties pret magnētiskā lauka vilkšanu. Kad radiofrekvences lauks ir izslēgts, MRI sensori spēj noteikt enerģiju, kas izdalās, protoniem atkal saskaņojot ar magnētisko lauku. Laiks, kas nepieciešams, lai protoni pārorientētos ar magnētisko lauku, kā arī izdalītās enerģijas daudzums mainās atkarībā no vides un molekulu ķīmiskās dabas. Pamatojoties uz šīm magnētiskajām īpašībām, ārsti spēj atšķirt dažādu veidu audus.
Lai iegūtu MRI attēlu, pacients tiek ievietots lielā magnētā, un attēlveidošanas procesā viņam jāpaliek ļoti nekustīgam, lai attēls netiktu izplūdis. Kontrastvielas (bieži satur elementu gadolīniju) pacientam var ievadīt intravenozi pirms MRI vai tās laikā, lai palielinātu ātrumu, ar kādu protoni sakrīt ar magnētisko lauku. Jo ātrāk protoni izlīdzinās, jo spilgtāks ir attēls.
Kādus magnētu veidus izmanto MRI?
MRI sistēmās tiek izmantoti trīs magnētu pamatveidi:
-Pretestības magnēti ir izgatavoti no daudzām stieples spolēm, kas aptītas ap cilindru, caur kuru tiek izlaista elektriskā strāva. Tas rada magnētisko lauku. Kad elektrība tiek izslēgta, magnētiskais lauks nomirst. Šo magnētu izgatavošanas izmaksas ir zemākas nekā supravadoša magnēta izgatavošanai (skatīt zemāk), taču, lai darbotos, ir nepieciešams milzīgs elektroenerģijas daudzums stieples dabiskās pretestības dēļ. Elektroenerģija var kļūt dārga, ja ir nepieciešami jaudīgāki magnēti.
-Pastāvīgais magnēts ir tieši tāds -- pastāvīgs. Magnētiskais lauks vienmēr ir tur un vienmēr ar pilnu spēku. Līdz ar to lauku uzturēšana neko nemaksā. Būtisks trūkums ir tas, ka šie magnēti ir ārkārtīgi smagi: dažreiz daudzas, daudzas tonnas. Dažiem spēcīgiem laukiem būtu nepieciešami tik smagi magnēti, ka tos būtu grūti uzbūvēt.
-Supravadošie magnēti ir visizplatītākie MRI. Supravadošie magnēti ir nedaudz līdzīgi pretestības magnētiem - stieples spoles ar plūstošu elektrisko strāvu rada magnētisko lauku. Būtiskā atšķirība ir tāda, ka supravadītāja magnētā vads tiek nepārtraukti peldēts šķidrā hēlijā (aukstā 452,4 grādi zem nulles). Šis gandrīz neiedomājamais aukstums samazina stieples pretestību līdz nullei, ievērojami samazinot sistēmas elektroenerģijas nepieciešamību un padarot to daudz ekonomiskāku.
Magnētu veidi
MRI dizainu būtībā nosaka galvenā magnēta veids un formāts, ti, slēgts, tuneļveida MRI vai atvērts MRI.
Visbiežāk izmantotie magnēti ir supravadoši elektromagnēti. Tie sastāv no spoles, kas ar hēlija šķidruma dzesēšanu ir padarīta supravadoša. Tie rada spēcīgus, viendabīgus magnētiskos laukus, taču ir dārgi un tiem nepieciešama regulāra apkope (proti, hēlija tvertnes papildināšana).
Supravadītspējas zuduma gadījumā elektriskā enerģija tiek izkliedēta siltuma veidā. Šī karsēšana izraisa strauju šķidrā hēlija uzvārīšanos, kas tiek pārveidots par ļoti lielu gāzveida hēlija daudzumu (rūdīšana). Lai novērstu termiskus apdegumus un nosmakšanu, supravadošajiem magnētiem ir drošības sistēmas: gāzes evakuācijas caurules, skābekļa procentuālā daudzuma un temperatūras kontrole MRI telpā, durvju atvēršana uz āru (pārspiediens telpā).
Supravadošie magnēti darbojas nepārtraukti. Lai ierobežotu magnēta uzstādīšanas ierobežojumus, ierīcei ir vai nu pasīva (metāla) vai aktīva (ārējā supravadītāja spole, kuras lauks ir pretstatā iekšējās spoles laukam), lai samazinātu izkliedētā lauka stiprumu.
Zema lauka MRI izmanto arī:
- Pretestības elektromagnēti, kas ir lētāki un vieglāk kopjami nekā supravadošie magnēti. Tie ir daudz mazāk jaudīgi, patērē vairāk enerģijas un prasa dzesēšanas sistēmu.
- Dažādu formātu pastāvīgie magnēti, kas sastāv no feromagnētiskiem metāliskiem komponentiem. Lai gan tiem ir priekšrocība, ka tie ir lēti un viegli kopjami, tie ir ļoti smagi un ar vāju intensitāti.
Lai iegūtu visviendabīgāko magnētisko lauku, magnēts ir precīzi jānoregulē (“shimming”), vai nu pasīvi, izmantojot kustīgus metāla gabalus, vai aktīvi, izmantojot mazas elektromagnētiskās spoles, kas sadalītas magnētā.
Galvenā magnēta raksturojums
Magnēta galvenās īpašības ir:
-Tips (supravadoši vai rezistīvi elektromagnēti, pastāvīgie magnēti)
-Izgatavotā lauka stiprums, mērīts Teslā (T). Pašreizējā klīniskajā praksē tas svārstās no 0,2 līdz 3,0 T. Pētījumos tiek izmantoti magnēti, kuru stiprums ir 7 T vai pat 11 T un vairāk.
- Viendabīgums
