G = 1/R - Stevin.info

De MRI-scanner
Het overschot aan protonen in de lage energietoestand
bij een MRI systeem met een 1,5 T sterke
magneet lijkt niet groot: slechts 9 per miljoen.
Maar omdat er zo verschrikkelijk veel protonen in
het lichaam aanwezig zijn, is het overschot ≈ 10 20
per kg.
MRI gebruikt de waterstofkernen omdat deze
kernen in vergelijking met kernen van andere
elementen het beste reageren op het aangelegde
magneetveld. Door de radiopuls (een wisselend
magneetveld met precies de juiste frequentie)
komen de protonen in de hogere energietoestand.
Als de radiopuls voorbij is, zullen de protonen
weer terug slingeren naar hun laagste energietoestand
en daarbij radiostraling afgeven. Het
terug slingeren duurt even: de relaxatietijd. De
radiostraling die hierbij vrijkomt, wordt met
gevoelige ontvangers (spoelen) waargenomen en
omgezet in een beeld.
Een waterstofatoom kan zeer sterk gebonden zijn,
zoals in vetweefsel, maar ook zwak gebonden,
zoals in water. De sterk gebonden protonen geven
hun energie veel sneller af aan hun omgeving dan
de zwak gebonden protonen. Het tempo waarmee
ze hun energie afgeven is daarom ook anders.
In een MRI-scanner worden drie typen magneetvelden
gebruikt.
1. Het vaste sterke magneetveld
Dit veld wordt door (supergeleidende) stroomspoelen
tot stand gebracht. Het is nodig omdat er
dan meer waterstofatomen in het lichaam van de
patiënt beschikbaar zijn om aan te kunnen meten.
2.2 De MRI-scanner 5
Hoe sterker het vaste magneetveld, hoe meer
waterstofatomen in resonantie kunnen komen en
hoe duidelijker het signaal zal zijn dat de
ontvanger oppikt.
2. Een wisselend magneetveld (de radiogolven)
Dit veld wordt door middel van een wisselstroom
in een kleinere spoel tot stand gebracht. Als de
wisselstroom loopt, staat de ontvanger uit en
omgekeerd. Dit wisselende magneetveld moet de
waterstofkernen in resonantie brengen.
3. Het gradiëntveld
Als het vaste magneetveld overal hetzelfde is, dan
zullen alle protonen in het lichaam een signaal
terug sturen. Hoe kun je dan weten of het signaal
uit het hoofd komt? Met het derde magneetveld
(van de zogenaamde gradiëntspoelen) wordt de
sterkte van het vaste eerste magneetveld als
functie van de plaats gevarieerd.
Stel dat door dit derde magneetveld de sterkte van
het magneetveld in een plak van het hoofd van de
patiënt groter is dan ergens anders. De frequentie
van de radiogolven die de waterstofkernen in het
hoofd moeten laten omklappen zal dan iets hoger
zijn dan in de rest van het lichaam. Ook de
frequentie van de natrillende waterstofkernen zal
hoger zijn. Op deze wijze is uit de frequentie
waarmee de waterstofkernen natrillen, de positie
waar het signaal vandaan kwam te achterhalen.
De frequentie van de natrillende waterstofatomen
wordt, behalve door de sterkte van het magneetveld,
ook beïnvloed door het type weefsel (water
of vet) en een eventueel ingespoten contrastvloeistof.
Tijdens het MRI-onderzoek maken de magneetspoelen
harde, kloppende geluiden. Die worden
veroorzaakt door het in- en uitschakelen van de
stroom in de gradiëntspoelen. Hoewel die star in
een soort hars zijn ingebakken, zijn de krachten
groot genoeg om de spoelen te laten trillen.
Daarom krijgt de patiënt oordoppen in of een
koptelefoon met muziek op. Een MRI-onderzoek
kan soms wel een uur duren. Al die tijd mag je
niet bewegen.