Forståelse af MRI: Hvordan magnetfelter hjælper medicinsk diagnose

Hvordan en MRI-scanner virker

I hjertet af en magnetresonanstomografi-scanner finder man en supraledende magnet, kølet af flydende helium til -452,4 grader Fahrenheit og kapabel for at producere et magnetfelt 60.000 gange stærkere end Jordens. Disse medicinske enheder blev brugt til at udføre 60 millioner scanninger af mennesker verden over i 2003, ifølge National High Magnetic Field Laboratory. MRI-scannere kan producere billeder i enhver vinkel og dybde uden behov for kirurgi. Læger bruger billederne til at hjælpe med at diagnosticere medicinske tilstande som multippel sklerose, tumorer og apopleksi.

Atomær struktur af hydrogen

Vandmolekyler, som findes gennem hele kroppen, indeholder hver to hydrogenatomer. Den unikke atomære struktur af hydrogen gør det muligt for MRI-scannere at producere detaljerede billeder. I modsætning til andre atomer har hydrogen ingen neutroner i sin kerne – kun et enkelt proton. Dette proton spinder som en bamses topp og skaber et magnetfelt, som giver det en positiv og negativ pol, ligesom enderne på nålen på en kompas.

Magnetisk tiltrækning

Når hydrogenatomer placeres inde i et større magnetfelt, som det skabt af en MRI-scanner, linjer protonerne sig op med det større felt; dette ligner måden, en kompas nåle linjer sig op med Jordens magnetfelt. Lidt flere protoner ender i en lav-energi retning frem for en høj-energi retning. Ligesom hydrogen påvirkes alle atomer med ulige antal protoner og neutroner af magnetfelter på samme måde, men hydrogen bruges til MRIs, fordi vand er meget overordnet i kroppen.

Radiosignaler

Udover at skabe et stort magnetfelt sender MRI-scanneren et radiofrekvenssignal, ligesom et FM-radio-signal. Dette "puls" får de ekstra lav-energi protoner til at skifte til høj-energi retningen. Når signalet stopper, går disse protoner tilbage til lav-energi retningen og udsender et signal, der omdannes til en elektrisk strøm. MRI-computeren analyserer signalerne fra hvert atom for at skabe billeder af kroppen.

Lag og skiver

Når mere vand er til stede i et kropsvæv, er der også flere hydrogenatomer, der kan udsende signaler. Computeren bruger denne information til at bestemme vævets tæthed og skabe et billede, der viser kropens struktur. MRI-scannere kan fange billeder i tre planer: aksialt, fra hoved til tå; sagittalt, fra side til side; og koronal, fra forresten til bagsiden.

Kliniske anvendelser

• Diagnose af multippel sklerose, tumorer, apopleksi
• Vurdering af hjerne, rygrad, led og bløde væv
• Ikke-invasiv og uden joniserende stråling
• Multiplanet billeddannelse for præcis lokalisering