MRI یک فناوری تصویربرداری غیر تهاجمی است که تصاویر آناتومیک با جزئیات سه بعدی تولید می کند. اغلب برای تشخیص بیماری، تشخیص و نظارت بر درمان استفاده می شود. این مبتنی بر فناوری پیچیده ای است که تغییر جهت محور چرخشی پروتون های موجود در آب را که بافت های زنده را تشکیل می دهد، تحریک می کند و تشخیص می دهد.
ام آر آی چگونه کار می کند؟
MRI ها از آهنرباهای قدرتمندی استفاده می کنند که یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند که پروتون ها را در بدن مجبور می کند تا با آن میدان هماهنگ شوند. هنگامی که یک جریان فرکانس رادیویی از طریق بیمار وارد می شود، پروتون ها تحریک می شوند و از حالت تعادل خارج می شوند و در برابر کشش میدان مغناطیسی تحت فشار قرار می گیرند. هنگامی که میدان فرکانس رادیویی خاموش است، حسگرهای MRI قادر به تشخیص انرژی آزاد شده در هنگام همسویی مجدد پروتون ها با میدان مغناطیسی هستند. مدت زمانی که طول می‌کشد تا پروتون‌ها با میدان مغناطیسی مجدداً هماهنگ شوند و همچنین مقدار انرژی آزاد شده بسته به محیط و ماهیت شیمیایی مولکول‌ها تغییر می‌کند. پزشکان می توانند بر اساس این خواص مغناطیسی تفاوت بین انواع مختلف بافت ها را تشخیص دهند.
برای به دست آوردن تصویر MRI، بیمار در داخل یک آهنربای بزرگ قرار می گیرد و باید در طول فرآیند تصویربرداری بسیار ثابت بماند تا تصویر تار نشود. مواد کنتراست (اغلب حاوی عنصر گادولینیوم) ممکن است قبل یا در طول MRI به صورت داخل وریدی به بیمار داده شود تا سرعت همسو شدن مجدد پروتون ها با میدان مغناطیسی را افزایش دهد. هر چه پروتون‌ها سریع‌تر مرتب شوند، تصویر روشن‌تر می‌شود.
MRI از چه نوع آهنربایی استفاده می کند؟
سیستم های MRI از سه نوع اصلی آهنربا استفاده می کنند:
آهنرباهای مقاومتی از سیم پیچ های زیادی ساخته می شوند که دور یک استوانه پیچیده شده اند که جریان الکتریکی از آن عبور می کند. این یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. هنگامی که برق قطع می شود، میدان مغناطیسی می میرد. هزینه ساخت این آهنرباها نسبت به آهنرباهای ابررسانا کمتر است (پایین را ببینید)، اما به دلیل مقاومت طبیعی سیم، به مقدار زیادی برق برای کار کردن نیاز دارند. در صورت نیاز به آهنرباهای با توان بالاتر، برق می تواند گران شود.
یک آهنربای دائمی همین است -- دائمی. میدان مغناطیسی همیشه وجود دارد و همیشه با قدرت کامل است. بنابراین، هیچ هزینه ای برای حفظ این رشته ندارد. یک اشکال عمده این است که این آهنرباها بسیار سنگین هستند: گاهی اوقات بسیار بسیار تن. برخی از میدان‌های قوی به آهنرباهایی به قدری سنگین نیاز دارند که ساختن آنها دشوار باشد.
- آهنرباهای ابررسانا به مراتب رایج ترین مورد استفاده در MRI هستند. آهنرباهای ابررسانا تا حدودی شبیه آهنرباهای مقاومتی هستند - سیم پیچ های سیم با جریان الکتریکی عبوری میدان مغناطیسی را ایجاد می کنند. تفاوت مهم این است که در یک آهنربای ابررسانا، سیم به طور مداوم در هلیوم مایع غوطه ور می شود (در دمای سرد 452.4 درجه زیر صفر). این سرمای تقریبا غیرقابل تصور مقاومت سیم را به صفر می‌رساند و به طور چشمگیری نیاز برق را برای سیستم کاهش می‌دهد و کارکرد آن را بسیار مقرون به صرفه‌تر می‌کند.
انواع آهنربا
طراحی MRI اساساً بر اساس نوع و فرمت آهنربای اصلی یعنی MRI بسته، نوع تونلی یا MRI باز تعیین می شود.
متداول ترین آهنرباها، آهنرباهای ابررسانا هستند. اینها از یک سیم پیچ تشکیل شده اند که با خنک کردن مایع هلیوم ابررسانا شده است. آنها میدان های مغناطیسی قوی و همگن تولید می کنند، اما گران هستند و نیاز به نگهداری منظم دارند (یعنی پر کردن مخزن هلیوم).
در صورت از دست دادن ابررسانایی، انرژی الکتریکی به صورت گرما تلف می شود. این گرما باعث جوشیدن سریع هلیوم مایع می شود که به حجم بسیار بالایی از هلیوم گازی (کوئنچ) تبدیل می شود. به منظور جلوگیری از سوختگی حرارتی و خفگی، آهنرباهای ابررسانا دارای سیستم های ایمنی هستند: لوله های تخلیه گاز، نظارت بر درصد اکسیژن و دمای داخل اتاق MRI، باز شدن درب به بیرون (فشار بیش از حد داخل اتاق).
آهنرباهای ابررسانا به طور پیوسته عمل می کنند. برای محدود کردن محدودیت های نصب آهنربا، دستگاه دارای یک سیستم محافظ است که یا غیرفعال (فلزی) یا فعال (یک سیم پیچ ابررسانای بیرونی که میدان آن با سیم پیچ داخلی مخالف است) است تا قدرت میدان سرگردان را کاهش دهد.
MRI میدان کم نیز از موارد زیر استفاده می کند:
- آهنرباهای الکترومغناطیس مقاومتی که نسبت به آهنرباهای ابررسانا ارزان تر و راحت تر نگهداری می شوند. اینها قدرت بسیار کمتری دارند، انرژی بیشتری مصرف می کنند و به سیستم خنک کننده نیاز دارند.
آهنرباهای دائمی، با فرمت های مختلف، متشکل از اجزای فلزی فرومغناطیسی. اگرچه این مزیت ارزان بودن و نگهداری آسان است، اما بسیار سنگین و از نظر شدت ضعیف هستند.
برای به دست آوردن همگن ترین میدان مغناطیسی، آهنربا باید به خوبی تنظیم شود ("شیمینگ")، یا به صورت غیرفعال، با استفاده از قطعات متحرک فلز، یا به طور فعال، با استفاده از سیم پیچ های الکترومغناطیسی کوچکی که در داخل آهنربا توزیع شده اند.
ویژگی های آهنربای اصلی
ویژگی های اصلی آهنربا عبارتند از:
-نوع (مغناطیس های الکتریکی ابررسانا یا مقاومتی، آهنرباهای دائمی)
-قدرت میدان تولید شده، با تسلا (T) اندازه گیری می شود. در عمل بالینی فعلی، این مقدار از 0.2 تا 3.0 T متغیر است. در تحقیقات، آهنرباهایی با قدرت 7 T یا حتی 11 T و بیشتر استفاده می شود.
-همگنی
