MRI je neinvazívna zobrazovacia technológia, ktorá vytvára trojrozmerné podrobné anatomické snímky. Často sa používa na detekciu chorôb, diagnostiku a monitorovanie liečby. Je založený na sofistikovanej technológii, ktorá excituje a detekuje zmenu smeru rotačnej osi protónov nachádzajúcich sa vo vode, ktorá tvorí živé tkanivá.
Ako funguje MRI?
MRI využívajú silné magnety, ktoré vytvárajú silné magnetické pole, ktoré núti protóny v tele, aby sa zarovnali s týmto poľom. Keď potom cez pacienta pulzuje rádiofrekvenčný prúd, protóny sa stimulujú a vychýlia sa z rovnováhy, pričom sa namáhajú proti ťahu magnetického poľa. Keď je rádiofrekvenčné pole vypnuté, MRI senzory sú schopné detekovať energiu uvoľnenú, keď sa protóny zosúladia s magnetickým poľom. Čas potrebný na opätovné zarovnanie protónov s magnetickým poľom, ako aj množstvo uvoľnenej energie sa mení v závislosti od prostredia a chemickej povahy molekúl. Na základe týchto magnetických vlastností sú lekári schopní rozoznať rozdiel medzi rôznymi typmi tkanív.
Na získanie obrazu magnetickou rezonanciou sa pacient umiestni do veľkého magnetu a počas procesu zobrazovania musí zostať veľmi pokojný, aby sa obraz nerozmazal. Kontrastné látky (často obsahujúce prvok gadolínium) sa môžu podávať pacientovi intravenózne pred alebo počas MRI, aby sa zvýšila rýchlosť, ktorou sa protóny zoraďujú s magnetickým poľom. Čím rýchlejšie sa protóny prestavujú, tým je obraz jasnejší.
Aké typy magnetov používajú MRI?
Systémy MRI používajú tri základné typy magnetov:
-Odporové magnety sú vyrobené z mnohých cievok drôtu omotaných okolo valca, cez ktorý prechádza elektrický prúd. To vytvára magnetické pole. Keď sa elektrina vypne, magnetické pole zanikne. Náklady na výrobu týchto magnetov sú nižšie ako pri výrobe supravodivých magnetov (pozri nižšie), ale kvôli prirodzenému odporu drôtu potrebujú na svoju činnosť obrovské množstvo elektriny. Elektrina môže byť drahá, keď sú potrebné magnety s vyšším výkonom.
Permanentný magnet je práve taký -- permanentný. Magnetické pole je vždy prítomné a vždy v plnej sile. Údržba ihriska preto nič nestojí. Hlavnou nevýhodou je, že tieto magnety sú extrémne ťažké: niekedy veľa, veľa ton. Niektoré silné polia by potrebovali magnety také ťažké, že by bolo ťažké ich skonštruovať.
-Supravodivé magnety sú zďaleka najčastejšie používané v MRI. Supravodivé magnety sú trochu podobné odporovým magnetom - cievky drôtu s prechádzajúcim elektrickým prúdom vytvárajú magnetické pole. Dôležitý rozdiel je v tom, že v supravodivom magnete sa drôt neustále kúpe v tekutom héliu (pri teplote 452,4 stupňov pod nulou). Tento takmer nepredstaviteľný chlad znižuje odpor drôtu na nulu, čím sa dramaticky znižujú požiadavky na elektrickú energiu systému a jeho prevádzka je oveľa ekonomickejšia.
Druhy magnetov
Dizajn MRI je v podstate určený typom a formátom hlavného magnetu, tj uzavretým, tunelovým typom MRI alebo otvoreným MRI.
Najčastejšie používané magnety sú supravodivé elektromagnety. Pozostávajú z cievky, ktorá sa stala supravodivou chladením héliom. Vytvárajú silné, homogénne magnetické polia, ale sú drahé a vyžadujú pravidelnú údržbu (konkrétne dopĺňanie héliovej nádrže).
V prípade straty supravodivosti sa elektrická energia rozptýli ako teplo. Toto zahrievanie spôsobí rýchle vyvarenie kvapalného hélia, ktoré sa premení na veľmi vysoký objem plynného hélia (uhasenie). Aby sa predišlo tepelným popáleninám a uduseniu, supravodivé magnety majú bezpečnostné systémy: potrubie na odvod plynu, sledovanie percenta kyslíka a teploty vo vnútri miestnosti MRI, otváranie dverí smerom von (pretlak vo vnútri miestnosti).
Supravodivé magnety fungujú nepretržite. Na obmedzenie obmedzení pri inštalácii magnetu má zariadenie tieniaci systém, ktorý je buď pasívny (kovový) alebo aktívny (vonkajšia supravodivá cievka, ktorej pole je v protiklade s poľom vnútornej cievky), aby sa znížila intenzita rozptylového poľa.
Nízke pole MRI tiež používa:
-Odporové elektromagnety, ktoré sú lacnejšie a ľahšie sa udržiavajú ako supravodivé magnety. Sú oveľa menej výkonné, spotrebujú viac energie a vyžadujú chladiaci systém.
- Permanentné magnety rôznych formátov, zložené z feromagnetických kovových komponentov. Aj keď majú tú výhodu, že sú lacné a ľahko sa udržiavajú, sú veľmi ťažké a slabé.
Na získanie čo najhomogénnejšieho magnetického poľa musí byť magnet jemne vyladený ("shimming"), buď pasívne pomocou pohyblivých kúskov kovu, alebo aktívne pomocou malých elektromagnetických cievok rozmiestnených v magnete.
Charakteristika hlavného magnetu
Hlavné vlastnosti magnetu sú:
-Typ (supravodivé alebo odporové elektromagnety, permanentné magnety)
-Sila vytvoreného poľa, meraná v Tesle (T). V súčasnej klinickej praxi sa to pohybuje od 0,2 do 3,0 T. Vo výskume sa používajú magnety so silou 7 T alebo dokonca 11 T a viac.
- Homogenita
