Bagaimana Mesin MRI Bekerja untuk Ortopedi

MRI adalah singkatan dari pencitraan resonansi magnetik. Pada kenyataannya, nama yang tepat untuk penelitian ini adalah gambar resonansi magnetik nuklir (NMRI), tetapi ketika teknik ini sedang dikembangkan untuk digunakan dalam perawatan kesehatan konotasi kata "nuklir" dirasakan terlalu negatif dan ditinggalkan dari nama yang diterima.

MRI didasarkan pada prinsip fisik dan kimia resonansi magnetik nuklir (NMR), teknik yang digunakan untuk mendapatkan informasi tentang sifat molekul.

Bagaimana MRI Bekerja

Untuk memulai, mari kita lihat bagian-bagian dari mesin MRI. Tiga komponen dasar dari mesin MRI adalah:

• Magnet utama
  • Bagian terbesar dari MRI adalah magnet utama. Mengembangkan medan magnet dengan kekuatan yang memadai untuk membuat gambar MRI adalah rintangan awal untuk diatasi dalam pengembangan teknologi ini.
• Magnet gradien
  • Itu magnet gradien adalah bagian "fine-tuning" dari mesin MRI. Mereka memungkinkan MRI untuk fokus pada bagian tubuh tertentu. Magnet gradien juga bertanggung jawab untuk "suara bising" dalam MRI.
• Koil
  • Di sebelah bagian tubuh Anda yang dicitrakan adalah koil. Ada gulungan yang dibuat untuk bahu, lutut, dan bagian tubuh lainnya. Koil akan memancarkan frekuensi radio yang memungkinkan MRI.

Magnet Utama

Magnet permanen (seperti yang Anda gunakan di pintu kulkas) cukup kuat untuk digunakan dalam MRI akan terlalu mahal untuk diproduksi dan terlalu rumit untuk disimpan. Cara lain untuk membuat magnet adalah dengan menggulung kabel listrik dan menjalankan arus melalui kawat. Ini menciptakan medan magnet di tengah koil. Untuk membuat medan magnet yang cukup kuat untuk melakukan MRI, kumparan kawat harus tidak memiliki resistansi; karena itu mereka dimandikan dalam helium cair pada suhu 450 derajat Fahrenheit di bawah nol! Ini memungkinkan kumparan untuk mengembangkan medan magnet 1,5 hingga 3 Tesla (kekuatan kebanyakan MRI medis), lebih dari 20.000 kali lebih kuat daripada medan magnet bumi.

Magnet Gradien

Ada tiga magnet yang lebih kecil di dalam mesin MRI yang disebut gradient magnet. Magnet-magnet ini jauh lebih kecil daripada magnet primer (sekitar 1/1000 sekuat), tetapi magnet ini memungkinkan medan magnet diubah dengan sangat tepat. Ini adalah magnet gradien yang memungkinkan gambar "irisan" dari tubuh yang akan dibuat. Dengan mengubah magnet gradien, medan magnet dapat secara khusus difokuskan pada bagian tubuh yang dipilih.

Coil

MRI menggunakan sifat-sifat atom hidrogen untuk membedakan antara berbagai jaringan di dalam tubuh manusia. Tubuh manusia terutama terdiri dari atom hidrogen (63%), unsur umum lainnya adalah oksigen (26%), karbon (9%), nitrogen (1%), dan jumlah fosfor, kalsium, dan natrium yang relatif kecil. MRI menggunakan sifat atom yang disebut "spin" untuk membedakan perbedaan antara jaringan seperti otot, lemak, dan tendon.

Dengan pasien dalam mesin MRI dan magnet dihidupkan, inti atom hidrogen cenderung berputar di salah satu dari dua arah. Inti atom hidrogen ini dapat mentransisikan orientasi putarannya, atau presesi, ke arah yang berlawanan. Untuk memutar ke arah lain, koil memancarkan frekuensi radio (RF) yang menyebabkan transisi ini (frekuensi energi yang diperlukan untuk membuat transisi ini spesifik, dan disebut Frekuensi Larmour).

Sinyal yang digunakan dalam membuat gambar MRI berasal dari energi yang dilepaskan oleh molekul yang melakukan transisi atau pendahuluan, dari energi tinggi ke keadaan energi rendah. Pertukaran energi antara keadaan putaran ini disebut resonansi, dan dengan demikian dinamakan pencitraan resonansi magnetik.

Menyatukan Semuanya

Koil juga berfungsi untuk mendeteksi energi yang dilepaskan oleh induksi magnetik dari pendahuluan atom. Komputer menginterpretasikan data dan membuat gambar yang menampilkan karakteristik resonansi berbeda dari jenis jaringan yang berbeda. Kami melihat ini sebagai gambar nuansa abu-abu - beberapa jaringan tubuh tampak lebih gelap atau lebih terang, semua tergantung pada proses di atas.

Pasien yang dijadwalkan menjalani MRI akan ditanyai beberapa pertanyaan khusus untuk menentukan apakah MRI aman untuk pasien tersebut. Beberapa masalah yang akan diatasi meliputi:

• Logam di dalam tubuh
  • Pasien dengan implan logam dalam tubuh perlu mengingatkan staf MRI sebelum menjalani tes MRI. Beberapa implan logam kompatibel dengan MRI, termasuk sebagian besar implan ortopedi. Namun, beberapa implan mencegah pasien dari pernah memiliki MRI, seperti klip aneurisma di otak dan implan mata logam.
• Perangkat yang ditanamkan
  • Pasien dengan alat pacu jantung atau defibrillator internal perlu memperingatkan staf MRI, karena perangkat ini mencegah penggunaan tes MRI.
• Pakaian / Perhiasan
  • Pakaian atau perhiasan logam apa pun harus dilepaskan sebelum menjalani studi MRI.

Objek logam di sekitar MRI bisa berbahaya. Pada 2001, seorang bocah lelaki berusia enam tahun tewas ketika sebuah tangki oksigen menabrak anak itu. Ketika magnet MRI dinyalakan, tangki oksigen tersedot ke dalam MRI, dan anak itu dikejutkan oleh benda berat ini. Karena potensi masalah ini, staf MRI sangat berhati-hati dalam memastikan keselamatan pasien.

Kebisingan

Pasien sering mengeluh tentang bunyi 'dentang' yang disebabkan oleh mesin MRI. Kebisingan ini berasal dari magnet gradien yang dijelaskan sebelumnya. Magnet gradien ini sebenarnya cukup kecil dibandingkan dengan magnet MRI primer, tetapi mereka penting untuk memungkinkan perubahan halus dalam medan magnet untuk 'melihat' bagian tubuh yang tepat.

Ruang angkasa

Beberapa pasien klaustrofobik dan tidak suka menggunakan mesin MRI. Untungnya, ada beberapa opsi yang tersedia.

• MRI ekstremitas
  • MRI baru tidak mengharuskan Anda berbaring di dalam tabung. Sebaliknya, pasien yang memiliki MRI lutut, pergelangan kaki, kaki, siku, atau pergelangan tangan, dapat dengan mudah menempatkan bagian tubuh itu dalam mesin MRI. Mesin jenis ini tidak berfungsi untuk MRI dari bahu, tulang belakang, pinggul, atau panggul.
• Buka MRI
  • Open MRI memiliki masalah kualitas yang signifikan, tetapi teknologi gambar telah meningkat sedikit dalam beberapa tahun terakhir. Sementara MRI tertutup masih lebih disukai oleh banyak dokter, MRI terbuka mungkin merupakan alternatif yang cocok.
• Sedasi
  • Beberapa pasien mengalami kesulitan duduk diam selama 45 menit yang dibutuhkan untuk menyelesaikan MRI, terutama dengan suara dentang. Oleh karena itu, mungkin tepat untuk minum obat untuk rileks sebelum menjalani studi MRI. Diskusikan hal ini dengan dokter Anda sebelum menjadwalkan studi MRI.