Mri Nasıl Çalışır? - 2019 | Tech
Yayınlandığı: Tech • Görünümler: 24609
Mri taraması insan vücudunun içinde görmenin en iyi yoludur. Mri taraması sırasında neler olduğunu görün ve mr görüntülerini ve mrg güvenliğini öğrenin.
MRI Mıknatıslar: Büyük Oyuncu
MRI Makinenin Diğer Parçaları
Hidrojen Atomları ve Manyetik Momentler
MRI taramasında başka neler oluyor?
MR görüntüleri ve nasıl yapılır
MRG Güvenlik Endişeleri
Bir doktor ve bilim adamı olan Dr. Raymond Damadian, yıllarca vücudu mıknatısların kullanımıyla invazif olmayan bir şekilde tarayabilen bir makine üretmeye çalışıyordu. Bazı yüksek lisans öğrencileri ile birlikte süper iletken bir mıknatıs inşa etti ve bir anten kablosu serisini tasarladı. Kimse bu kontrasepteki ilk kişi olmak istemediğinden, ilk hasta olmak için Kanadalı gönüllü oldu.
Ancak, oraya tırmandığında hiçbir şey olmadı. Damadian yıllarca başarısız bir icat için harcanıyordu, ancak meslektaşlarından biri cesurca makineye göre çok büyük olabileceğini öne sürdü. Bir lisansüstü öğrencisi denemeye gönüllü oldu ve 3 Temmuz 1977'de ilk MRI sınavı bir insana uygulandı. Bir görüntü üretmek yaklaşık beş saat sürdü ve "Sonsuz" adlı orijinal makine şimdi Smithsonian Institution'a ait.
Sadece birkaç yıl içinde, kullanımı manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tarayıcılar muazzam bir şekilde büyüdü. Doktorlar MRI taramaları için birkaç skleroz, beyin tümörü, yırtık ligament, tendinit, kanser ve inme tanısı koymaya yardımcı olabilir. Bir MRI taraması, insan vücudunun açılmasını kesmeden görmenin en iyi yoludur.
X-ışınları nasıl çalışır?
MRI sınavına hazırlanırken bu size biraz rahatlık verebilir. Mücevher ve kredi kartlarından sıyrılmışsın ve içinde olabilecek tüm metalik aletler hakkında detaylı sorular soruyorsun. Küçük bir levhaya kondun ve bir insan için yeterince büyük görünen bir deliğe ittiniz. Yüksek seslere maruz kalıyorsunuz ve mükemmel bir şekilde yalan söylemelisiniz ya da bunu tekrar başınıza yapacaklar. Ve her dakika, bu makinede iken vücudunuza neler olduğunu merak edemezsiniz. Bu çirkinliğin bir X-ışını veya CAT taraması gibi başka bir görüntüleme tekniğinden gerçekten daha iyi olması gerçekten olabilir mi? Raymond Damadian'ın nesi var?
Bu güçlü makinenin mıknatısları sizi bir sonraki sayfaya çeksin ve içeride neler olduğuna bir göz atalım.
Bir MR sisteminin bileşenleri
MRI tarayıcıları boyut ve şekil olarak değişir ve bazı yeni modellerde kenarlarda daha fazla açıklık vardır. Yine de, temel tasarım aynıdır ve hasta çapı [kaynak: Hornak] sadece 24 inç (60 santimetre) olan bir tüpe itilir. Ama orada ne var?
Bir MR sisteminin en büyük ve en önemli bileşeni mıknatısdır. Yatay bir tüp var - hasta giriyor aynı - mıknatıs boyunca önden arkaya doğru koşuyor. Bu tüp olarak bilinir delik. Ama bu sadece bir mıknatıs değil - burada büyük, istikrarlı bir manyetik alan üretebilen inanılmaz güçlü bir sistemle uğraşıyoruz.
MRI sistemindeki bir mıknatısın gücü, bilinen bir ölçü birimi kullanılarak derecelendirilir. tesla. Mıknatıslarla yaygın olarak kullanılan bir başka ölçü birimi gaus (1 tesla = 10.000 gauss). MRI sistemlerinde bugün kullanılan mıknatıslar, 0.5 tesla 2.0-tesla veya 5.000 ila 20.000 gauss'luk bir manyetik alan oluşturur. Dünyanın manyetik alanının 0.5 gauss olduğunu ölçtüğünüzde, bu mıknatısların ne kadar güçlü olduğunu görebilirsiniz.
Çoğu MRI sistemi süper iletken mıknatısElektrik akımının geçtiği birçok bobin veya tel sarımından oluşan ve 2.0 tesla kadar manyetik bir alan oluşturan. Böyle büyük bir manyetik alanın sürdürülmesi, iyi bir enerji enerjisi gerektirir, süper iletkenlikveya tellerdeki direnci neredeyse sıfıra indirmek. Bunu yapmak için, teller sürekli olarak sıfır helyumun 452.4 derece altında (sıfır derece Celsius'un 269.1'in altında) sıvı helyumda yıkanır [kaynak: Coyne]. Bu soğuk bir vakum tarafından yalıtılmıştır. Süperiletken mıknatıslar pahalı olsa da, güçlü manyetik alan en yüksek kalitede görüntülemeye olanak tanır ve süperiletkenlik sistemin ekonomik çalışmasını sağlar.
MRI makineleri, daha sabırlı olmaları için gelişmektedir. Örneğin, birçok klostrofobik insan sadece sıkışık sınırlara dayanamaz ve delik obez insanlara uyum sağlayamayabilir. Daha fazla alan sağlayan daha açık tarayıcılar vardır, ancak bu makinelerin zayıf manyetik alanları vardır, yani anormal dokuları kaçırmak daha kolay olabilir. Belirli vücut kısımlarını görüntüleyen çok küçük tarayıcılar da geliştirilmektedir.
MRG alanında başka gelişmeler de yapılmaktadır. Fonksiyonel MR (fMRIÖrneğin, ikincisi ikincisi sinir hücresi aktivitesinin beyin haritalarını yaratır ve araştırmacıların beynin nasıl çalıştığını daha iyi anlamalarına yardımcı olur. Manyetik rezonans anjiyografi (MRA) vücudun hemen hemen her yerinde akan kan, atardamar ve damar görüntülerini oluşturur.
MRI sistemlerinde iki tane daha mıknatıs daha az oranda kullanılmaktadır. Dirençli mıknatıslar yapısal olarak süperiletken mıknatıslar gibidir, ancak sıvı helyumdan yoksundurlar. Bu fark büyük miktarda elektrik gerektirdiği anlamına gelir ve bu da 0,3 tesla seviyesinin üzerinde çalışmanın pahalıya mal olması anlamına gelir. Kalıcı mıknatıslar sabit bir manyetik alana sahip olmakla birlikte, çok büyükler, büyük bir manyetik alanı devam ettirebilecek bir yapı inşa etmenin zor olacağıdır.
Üç tane de var degrade mıknatıslar MRI makinesinin içinde.Bu mıknatıslar ana manyetik alana göre çok daha düşük mukavemettir; 180 gauss'tan 270 gauss'a kadar değişebilir. Ana mıknatıs, hastanın etrafında yoğun ve sabit bir manyetik alan yaratırken, gradyan mıknatıslar vücudun farklı bölümlerinin taranmasını sağlayan değişken bir alan oluşturur.
MRI sisteminin bir başka kısmı, radyofrekans dalgalarını hastanın vücuduna ileten bir dizi serpantidir. Vücudun farklı bölgeleri için farklı bobinler vardır: dizler, omuzlar, bilekler, başlıklar, boyunlar vb. Bu bobinler genellikle, görüntülenen vücut kısmının konturuna uygundur ya da en azından sınav sırasında ona çok yakındır. Makinenin diğer parçaları çok güçlü bir bilgisayar sistemi ve hastayı deliğe kaydıran bir hasta masası içerir. Hastanın başa ya da ayağa ilk girip girmeyeceği, vücudun hangi bölümünün incelenmeye ihtiyacı olduğunu belirler. Taranacak vücut parçası tam merkezde olduğunda veya İzomerkezmanyetik alandan, tarama başlayabilir.
Tarama sırasında neler oluyor? Bir sonraki sayfada öğrenin.
Bir MRI adımları
Hastalar bir MRI makinesine kaydıklarında, onlarla birlikte insan vücudunu oluşturan milyarlarca atomu alırlar. MRI taramasının amaçları için, yalnızca vücut su ve yağdan oluştuğu için bol olan hidrojen atomu ile ilgileniyoruz. Bu atomlar rastgele dönüyor veya precessingOnların ekseni üzerinde bir çocuğun tepesi gibi. Tüm atomlar çeşitli yönlerde ilerliyorlar, ancak manyetik bir alana yerleştirildiğinde, atomlar alanın yönünde sıraya giriyor.
Bu hidrojen atomları güçlü manyetik anYani, bir manyetik alanda, alanın yönünde sıralanırlar. Manyetik alan, makinenin ortasından aşağı doğru aktığından, hidrojen protonları, hastanın ayaklarına ya da kafasına işaret edecek şekilde sıraya girer. Her bir yanda yaklaşık yarım hareket, böylece protonların büyük çoğunluğu birbirlerini yok ederler - yani, her bir atomun ayaklara doğru dizilmiş olması için biri başa doğru sıraya dizilir. Her milyondan sadece bir çift proton iptal edilmiyor. Bu çok fazla gelmiyor, ama vücuttaki çok sayıda hidrojen atomu, son derece ayrıntılı görüntüler oluşturmak için yeterli. Şu an ilgilendiğimiz bu eşsiz atomlar.
Ardından, MRI makinesi bir radyo frekansı (RF) darbesi Bu sadece hidrojene özgüdür. Sistem darbeyi incelemek istediğimiz vücut alanına yönlendirir. Darbe uygulandığında, eşsiz protonlar enerjiyi emer ve tekrar farklı bir yönde dönerler. Bu MRI'nın "rezonans" kısmıdır. RF darbesi, belirli bir frekansta belirli bir frekansta dönmeye zorlar. Rezonansın spesifik frekansı denir Larmour sıklığı ve görüntülenen belirli dokuya ve ana manyetik alanın kuvvetine göre hesaplanır.
Yaklaşık aynı zamanda, üç degrade mıknatıslar harekete geçer. Ana mıknatısın içinde öyle bir şekilde düzenlenirler ki, belirli bir şekilde hızla açılıp kapandıklarında, yerel manyetik alanı ana seviyede değiştirirler. Bunun anlamı, tam olarak istediğimiz alanı seçebilmemiz; bu alan "dilim" olarak adlandırılır. Birkaç milimetre kadar ince dilimlerle bir somun ekmek düşünün - MRI'daki dilimler kesin. Dilimler vücudun herhangi bir yerinde herhangi bir yönde alınabilir ve doktorlara diğer görüntüleme yöntemlerine göre büyük bir avantaj sağlar. Bu aynı zamanda makinenin farklı bir yönden bir görüntü elde etmesi için hareket etmenize gerek olmadığı anlamına gelir - makine degrade mıknatıslarla her şeyi değiştirebilir.
Ancak makine, sürekli bir hızlı çekiçleme gibi görünen bir tarama sırasında muazzam miktarda ses çıkarır. Bu, ana manyetik alanın karşı karşıya olduğu degrade mıknatısların tellerindeki yükselen elektrik akımından kaynaklanır. Ana alan ne kadar güçlü olursa, gradyan gürültüsü de o kadar yüksek olur. Çoğu MRI merkezinde, raketi atmak için bir müzik çalar getirebilir ve hastalara kulak tıkacı verilir.
RF darbesi kapatıldığında, hidrojen protonları yavaş yavaş manyetik alan içindeki doğal hizalamalarına geri döner ve RF atımlarından emilen enerjiyi serbest bırakır. Bunu yaptıklarında, bobinlerin bilgisayar sistemine aldıklarını ve gönderdiklerini bildirirler. Ama bu sinyal bir şey anlamına gelen bir resme nasıl dönüştürülür?
Ron Levine / Görüntü Bankası / Getty Images
Doktorlar MRI taramasındaki zıtlıkları inceler.
MRI tarayıcı, hastanın vücudunun içinde çok küçük bir nokta seçip, "Ne tip bir doku sizsiniz?" Diye sorar. Sistem, hastanın vücut noktasından, doku tiplerinin bir haritasını oluşturan noktadan geçer. Daha sonra 2 boyutlu görüntüler veya 3 boyutlu modeller oluşturmak için bu bilgilerin tümünü entegre eder. Fourier dönüşümü. Bilgisayar, eğirme protonlarından gelen sinyali matematiksel veri olarak alır; veriler bir resme dönüştürülür. Bu MRI'nın "görüntüleme" kısmı.
MRI sistemi kullanıyor enjektabl kontrastveya incelenen dokudaki lokal manyetik alanı değiştirmek için boyalar. Normal ve anormal doku, bu ufak değişikliklere farklı tepki verir ve bize farklı sinyaller verir. Bu sinyaller görüntülere aktarılır; Bir MRI sistemi, değişen doku [kaynak: Coyne] betimlemek için daha fazla 250 gri tonu görüntüleyebilir.Görüntüler, doktorların farklı tipte doku anormalliklerini kontrastsız yapabileceklerinden daha iyi görselleştirmelerini sağlar. "A" dediğimizde normal dokunun "B" gibi görüneceğini biliyoruz - eğer yoksa, bir anormallik olabilir.
Bir X-ışını, doktorlara kırık bir kemik göstermek için çok etkilidir, ancak organlar, bağlar ve dolaşım sistemi de dahil olmak üzere hastanın yumuşak dokusuna bakmak isterlerse, muhtemelen MRI isteyebilirler. Ve son sayfada bahsettiğimiz gibi, MRI'ın diğer bir önemli avantajı, herhangi bir düzlemde görüntü alma kabiliyetidir. Bilgisayarlı tomografi (CT), örneğin, bir düzlemle sınırlıdır. eksen düzlem (ekmek somun benzerliğinde, eksenel düzlem, normalde bir somun ekmeğinin nasıl olacağıdır). Bir MRI sistemi yanı sıra eksenel görüntüler oluşturabilir sagitall (ekmeği uzunlamasına yan yana dilimlemek) ve koronal (Katman keki içindeki katmanları düşünün) ya da hiç hareket etmeden, hasta hareket etmeden.
Ancak bu yüksek kaliteli görüntüler için hasta çok fazla hareket edemez. MRI taramaları, hastaların 20 ila 90 dakika veya daha uzun süre bekletilmesini gerektirir. Taranan parçanın çok hafif hareketi bile tekrarlanması gerekecek çarpık görüntülere neden olabilir. Ve bu tür bir kaliteye yüksek bir maliyet var; MRI sistemleri satın almak için çok pahalıdır ve bu nedenle sınavlar da oldukça pahalıdır.
Ama başka masraflar var mı? Hastanın güvenliği ne durumda?
Peluş Studios / Blend görüntüleri / Getty Images
Bu hasta kalkış için temizlendi.
Belki de tüm atomlarınızın karışmasının uzun vadedeki etkisinden endişe duyuyorsunuz, ama manyetik alanın dışına çıktığınızda, vücudunuz ve kimyası normale döner. İnsanların günümüzde tıbbi görüntülemede kullanılan kuvvetin manyetik alanlarına maruz kalmasından dolayı bilinen herhangi bir biyolojik tehlike yoktur. MRI sistemlerinin diğer görüntüleme aygıtları gibi iyonlaştırıcı radyasyon kullanmadığı gerçeği, MRI kontrast maddelerinin çok az yan etki görülmesi gibi birçok hasta için bir rahatlıktır. Çoğu tesis, gelişmekte olan bir fetus üzerindeki manyetik alanların biyolojik etkilerinin sınırlı araştırması nedeniyle hamile kadınları görüntülememeyi tercih etmektedir. Gebe bir hastayı taramanın gerekip gerekmediği kararı, MRG radyoloğu ile hastanın doğum hekimi arasında konsültasyon ile vaka bazında yapılır.
Ancak, sıkı önlemler dikkate alınmadığında MRG paketi çok tehlikeli bir yer olabilir. Kredi kartları veya manyetik kodlama ile başka herhangi bir şey silinecektir. Metal nesneler, tarama odasına alınırsa tehlikeli mermiler haline gelebilir. Örneğin, ataç, kalem, anahtar, makas, mücevher, stetoskoplar ve diğer küçük nesneler, cepler dışına çekilebilir ve herhangi bir uyarıda bulunmadan gövdeden çıkarılabilir; bu noktada, mıknatısın açıklığına doğru çok yüksek hızlarda uçarlar.
Büyük nesneler de risk oluşturuyor - paspas kovaları, elektrikli süpürgeler, IV kutuplar, hasta sedyeleri, kalp monitörleri ve sayısız diğer nesneler, MRG'nin manyetik alanlarına çekildi. 2001 yılında, bir oksijen tankı manyetik deliğe (kaynak: McNeil) çekildiğinde, taramalı genç bir çocuk öldü. Bir kez bir tabanca bir polisin tabancasının dışına uçtu, silahın ateşlenmesine neden olan kuvvet. Kimse yaralanmadı.
Güvenliği sağlamak için, hastalara ve destek personeline tarama odasına girmeden önce metal nesneler için kapsamlı bir şekilde tarama yapılmalıdır. Bununla birlikte, çoğu zaman, hastaların içlerinde güçlü bir manyetik alanın varlığında olmalarını çok tehlikeli hale getiren implantlar bulunur. Bunlar şunları içerir:
Bu parçaları hareket ettirmek çok tehlikeli olan gözdeki metalik parçalar göz hasarına veya körlüğe neden olabilir.
Tarama sırasında veya hatta makinenin yakınında arızalanabilen kalp pili
Mıknatıs eğer onları hareket ettirirse tamir etmek için yerleştirilen çok arteri yırtılabilen beyindeki anevrizma klipleri
Diş implantları, eğer manyetik ise
Zımba telleri, yapay eklemler ve stentler de dahil olmak üzere modern cerrahi implantların çoğu, manyetik olmayan malzemelerden yapılmıştır ve olmasalar bile, tarama için onaylanabilirler. Ancak, tarama alanındaki bazı ortopedik donanımlar görüntüde bozulmalara neden olabileceğinden doktorunuzu bilgilendirin.
Ultimate MRI Sınavı
Mamografilere ek olarak hangi kadın MRI almalıdır?
Nükleer Tıp Nasıl Çalışır?
Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı
Berman, Phyllis. "Bu gömülü canlı hissetme nasıl engellenir." Forbes. 28 Şubat 1994.
Coyne, Kristen Eliza. "MRI: Rehberli Tur." Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı. (6 Ağustos 2008)
Damadian, Raymond V. "MRI'nın hikayesi." Cumartesi akşam sonrası. Mayıs / Haziran 1994.
Hornak, Joseph P. "MRI'nın Temelleri." 1996. (6 Ağustos 2008)
Kirby, David. "Hastalar Yeni Nesil Görüntüleme Makineleri Kucaklıyor." New York Times. 8 Mayıs 2001. (6 Ağustos 2008)
McNeil, Donald G. Jr. "M.R.I. Kazalarda Atılan Güçlü Mıknatıslar." New York Times. 19 Ağustos 2005. (6 Ağustos 2008)
Wakefield, Julie. "Sonsuz" MRI. " Smithsonian. Haziran 2000.
Woodward, Peggy. "Teknologlar için MRI." McGraw-Hill Professional. 2000. (6 Ağustos 2008)
Video Takviyesi: MRI Cihazları Nasıl Çalışır ? (Oldukça basit bir anlatım).
6 Basit Makineler: Daha Kolay Çalışmak