MRI היא טכנולוגיית הדמיה לא פולשנית המייצרת תמונות אנטומיות מפורטות תלת מימדיות. הוא משמש לעתים קרובות לאיתור מחלות, אבחון וניטור טיפול. הוא מבוסס על טכנולוגיה מתוחכמת המרגשת ומזהה את השינוי בכיוון ציר הסיבוב של פרוטונים המצויים במים המרכיבים רקמות חיות.
איך עובד MRI?
מכשירי MRI משתמשים במגנטים רבי עוצמה המייצרים שדה מגנטי חזק המאלץ פרוטונים בגוף להתיישר עם השדה הזה. כאשר זרם תדר רדיו פועם דרך המטופל, הפרוטונים מעוררים, ומסתחררים משיווי משקל, מתאמצים כנגד משיכת השדה המגנטי. כאשר שדה תדר הרדיו כבוי, חיישני ה-MRI מסוגלים לזהות את האנרגיה המשתחררת כשהפרוטונים מתיישרים מחדש עם השדה המגנטי. הזמן שלוקח לפרוטונים להתיישר מחדש עם השדה המגנטי, כמו גם כמות האנרגיה המשתחררת, משתנה בהתאם לסביבה ולאופי הכימי של המולקולות. רופאים מסוגלים להבחין בהבדל בין סוגים שונים של רקמות על סמך תכונות מגנטיות אלו.
כדי לקבל תמונת MRI, מטופל מונח בתוך מגנט גדול ועליו להישאר דומם מאוד במהלך תהליך ההדמיה על מנת לא לטשטש את התמונה. חומרי ניגוד (המכילים לרוב את היסוד גדוליניום) עשויים להינתן למטופל דרך הווריד לפני או במהלך ה-MRI כדי להגביר את המהירות שבה פרוטונים מתיישרים מחדש עם השדה המגנטי. ככל שהפרוטונים יישור מחדש מהר יותר, כך התמונה בהירה יותר.
באילו סוגי מגנטים משתמשים במכשירי MRI?
מערכות MRI משתמשות בשלושה סוגים בסיסיים של מגנטים:
-מגנטים התנגדות עשויים מסלילי תיל רבים הכרוכים סביב גליל שדרכו מועבר זרם חשמלי. זה יוצר שדה מגנטי. כאשר החשמל מנותק, השדה המגנטי מת. עלות היצור של מגנטים אלו נמוכים יותר מאשר מגנט מוליך-על (ראה להלן), אך זקוקים לכמויות עצומות של חשמל כדי לפעול בגלל ההתנגדות הטבעית של החוט. החשמל יכול להיות יקר כאשר יש צורך במגנטים בעלי הספק גבוה יותר.
-מגנט קבוע הוא בדיוק זה -- קבוע. השדה המגנטי תמיד שם ותמיד במלוא עוצמתו. לכן לא עולה כלום לתחזק את השדה. החיסרון העיקרי הוא שהמגנטים הללו כבדים במיוחד: לפעמים הרבה מאוד טונות. כמה שדות חזקים יצטרכו מגנטים כל כך כבדים שיהיה קשה לבנות אותם.
-מגנטים מוליכים-על הם ללא ספק הנפוץ ביותר ב-MRI. מגנטים מוליכים-על דומים במידה מסוימת למגנטים התנגדות - סלילי תיל עם זרם חשמלי עובר יוצרים את השדה המגנטי. ההבדל החשוב הוא שבמגנט מוליך-על החוט נשטף ללא הרף בהליום נוזלי (בקור של 452.4 מעלות מתחת לאפס). הקור הכמעט בלתי נתפס הזה מוריד את התנגדות החוט לאפס, מפחית באופן דרמטי את דרישת החשמל למערכת והופך אותה לחסכונית הרבה יותר לתפעול.
סוגי מגנטים
עיצוב ה-MRI נקבע בעיקרו לפי סוג ופורמט המגנט הראשי, כלומר MRI סגור, מסוג מנהרה או MRI פתוח.
המגנטים הנפוצים ביותר הם אלקטרומגנטים מוליכים-על. אלה מורכבים מסליל שנעשה על מוליך על ידי קירור נוזלי הליום. הם מייצרים שדות מגנטיים חזקים והומוגניים, אך הם יקרים ודורשים תחזוקה שוטפת (כלומר, מילוי מיכל ההליום).
במקרה של אובדן מוליכות-על, אנרגיה חשמלית מתפזרת כחום. חימום זה גורם להרתחה מהירה של ההליום הנוזלי שהופך לנפח גבוה מאוד של הליום גז (מרווה). על מנת למנוע כוויות תרמיות ואספקסיה, למגנטים מוליכים יש מערכות בטיחות: צינורות פינוי גז, ניטור אחוז החמצן והטמפרטורה בתוך חדר ה-MRI, פתיחת דלת כלפי חוץ (לחץ יתר בתוך החדר).
מגנטים מוליכים-על פועלים ברציפות. כדי להגביל את אילוצי התקנת המגנטים, למכשיר יש מערכת מיגון שהיא פסיבית (מתכתית) או אקטיבית (סליל מוליך חיצוני חיצוני שהשדה שלו מנוגד לזה של הסליל הפנימי) כדי להפחית את חוזק השדה התועה.
MRI בשדה נמוך משתמש גם ב:
-אלקטרומגנטים עמידים, שהם זולים וקלים יותר לתחזוקה ממגנטים מוליכים-על. אלה הרבה פחות חזקים, צורכים יותר אנרגיה ודורשים מערכת קירור.
-מגנטים קבועים, בפורמטים שונים, המורכבים מרכיבים מתכתיים פרומגנטיים. למרות שיש להם יתרון שהם זולים וקלים לתחזוקה, הם כבדים מאוד וחלשים בעוצמתם.
כדי להשיג את השדה המגנטי ההומוגני ביותר, המגנט חייב להיות מכוון עדין ("שימינג"), או באופן פסיבי, באמצעות חלקי מתכת זזים, או באופן אקטיבי, באמצעות סלילים אלקטרומגנטיים קטנים המפוזרים בתוך המגנט.
מאפייני המגנט הראשי
המאפיינים העיקריים של מגנט הם:
-סוג (אלקטרומגנטים מוליכים או התנגדות, מגנטים קבועים)
-חוזק השדה המיוצר, נמדד בטסלה (T). בפרקטיקה הקלינית הנוכחית, זה משתנה בין 0.2 ל-3.0 T. במחקר משתמשים במגנטים בעלי חוזק של 7 T או אפילו 11 T ומעלה.
-הוֹמוֹגֵנִיוּת
