MRI on mitteinvasiivne pilditehnoloogia, mis toodab kolmemõõtmelisi üksikasjalikke anatoomilisi kujutisi. Seda kasutatakse sageli haiguste avastamiseks, diagnoosimiseks ja ravi jälgimiseks. See põhineb keerukal tehnoloogial, mis ergastab ja tuvastab eluskudesid moodustavas vees leiduvate prootonite pöörlemistelje suuna muutumise.
Kuidas MRI töötab?
MRI-d kasutavad võimsaid magneteid, mis tekitavad tugeva magnetvälja, mis sunnib kehas olevaid prootoneid selle väljaga joonduma. Kui raadiosageduslik vool seejärel läbi patsiendi impulsseeritakse, stimuleeritakse prootoneid ja nad pöörlevad tasakaalust välja, pingutades vastu magnetvälja tõmbejõudu. Kui raadiosagedusväli on välja lülitatud, suudavad MRI-andurid tuvastada prootonite magnetväljaga joondumisel vabaneva energia. Aeg, mis kulub prootonitel magnetväljaga ümber joondumiseks, samuti vabaneva energia hulk, muutub olenevalt keskkonnast ja molekulide keemilisest olemusest. Arstid suudavad nende magnetiliste omaduste põhjal eristada eri tüüpi kudesid.
MRI-pildi saamiseks asetatakse patsient suure magneti sisse ja ta peab jääma pildistamise ajal väga paigale, et kujutist mitte hägustada. Kontrastaineid (mis sisaldavad sageli elementi Gadoliinium) võib patsiendile manustada intravenoosselt enne MRI-d või selle ajal, et suurendada prootonite magnetväljaga kohanemise kiirust. Mida kiiremini prootonid ümber joonduvad, seda heledam on pilt.
Milliseid magneteid MRI-d kasutavad?
MRI-süsteemid kasutavad kolme põhitüüpi magneteid:
-Takistusmagnetid on valmistatud paljudest traadipoolidest, mis on mähitud ümber silindri, mille kaudu juhitakse elektrivoolu. See tekitab magnetvälja. Kui elekter välja lülitatakse, siis magnetväli sureb. Nende magnetite valmistamise hind on madalam kui ülijuhtivate magnetite puhul (vt allpool), kuid traadi loomuliku takistuse tõttu vajavad need töötamiseks tohutul hulgal elektrit. Elekter võib kallineda, kui on vaja suurema võimsusega magneteid.
-Püsimagnet on just see -- püsimagnet. Magnetväli on alati olemas ja alati täisvõimsusel. Seetõttu ei maksa põllu ülalpidamine midagi. Peamine puudus on see, et need magnetid on äärmiselt rasked: mõnikord palju, palju tonne. Mõned tugevad väljad vajaksid nii raskeid magneteid, et neid oleks raske konstrueerida.
- Ülijuhtivad magnetid on MRI-des kõige sagedamini kasutatavad. Ülijuhtivad magnetid on mõneti sarnased takistusmagnetitega – magnetvälja loovad läbiva elektrivooluga traadipoolid. Oluline erinevus seisneb selles, et ülijuhtivas magnetis ujutatakse traati pidevalt vedelas heeliumis (452,4 miinuskraadi juures). See peaaegu kujuteldamatu külm langetab juhtme takistuse nullini, vähendades järsult süsteemi elektrivajadust ja muutes selle töö palju ökonoomsemaks.
Magnetite tüübid
MRT kujunduse määrab sisuliselt põhimagneti tüüp ja formaat ehk suletud, tunnel-tüüpi või avatud MRT.
Kõige sagedamini kasutatavad magnetid on ülijuhtivad elektromagnetid. Need koosnevad mähist, mis on heeliumi vedelikjahutusega ülijuhtivaks muudetud. Need tekitavad tugevaid homogeenseid magnetvälju, kuid on kallid ja vajavad regulaarset hooldust (nimelt heeliumipaagi lisamist).
Ülijuhtivuse kaotuse korral hajub elektrienergia soojusena. See kuumutamine põhjustab vedela heeliumi kiire keemise, mis muundatakse väga suureks koguseks gaasiliseks heeliumiks (jahutus). Termilise põletuse ja lämbumise vältimiseks on ülijuhtivatel magnetitel turvasüsteemid: gaasi väljatõmbetorud, hapniku protsendi ja temperatuuri jälgimine MRT ruumi sees, väljapoole avanev uks (ülerõhk ruumis sees).
Ülijuhtivad magnetid töötavad pidevalt. Magneti paigaldamise piirangute piiramiseks on seadmel varjestussüsteem, mis on kas passiivne (metallist) või aktiivne (välimine ülijuhtiv mähis, mille väli on vastupidine sisemise mähise omale), et vähendada hajuväljatugevust.
Madala väljaga MRI kasutab ka:
- Takistuslikud elektromagnetid, mis on odavamad ja kergemini hooldatavad kui ülijuhtivad magnetid. Need on palju vähem võimsad, kasutavad rohkem energiat ja vajavad jahutussüsteemi.
-Eri formaadis püsimagnetid, mis koosnevad ferromagnetilistest metallkomponentidest. Kuigi nende eeliseks on see, et nad on odavad ja kergesti hooldatavad, on need väga rasked ja nõrga intensiivsusega.
Kõige homogeensema magnetvälja saamiseks tuleb magnet peenhäälestada (“shimming”), kas passiivselt, kasutades liikuvaid metallitükke, või aktiivselt, kasutades magnetis jaotatud väikeseid elektromagnetmähiseid.
Põhimagneti omadused
Magneti peamised omadused on järgmised:
- Tüüp (ülijuhtivad või takistuslikud elektromagnetid, püsimagnetid)
- Toodetud välja tugevus, mõõdetuna Teslas (T). Praeguses kliinilises praktikas varieerub see vahemikus 0,2 kuni 3,0 T. Teadusuuringutes kasutatakse magneteid, mille tugevus on 7 T või isegi 11 T ja rohkem.
-Homogeensus
