Die Magie in einem MRI

Während der letzten Thanksgiving-Pause habe ich, wie jedes Jahr, mit meinen Freunden Fußball gespielt. Während des Spiels habe ich am Ende das Lisfranc-Band in meinem Fuß gerissen. Ich musste eine MRI machen lassen, um zu bestätigen, dass das Band tatsächlich gerissen war. Als ich die MRI bekam, dachte ich darüber nach, wie diese große Maschine in einen Körperteil schauen kann und jedes Stück Gewebe und Knorpel an dieser Stelle sehen kann.

Nun, MRT steht für Magnetresonanztomographie und verwendet ein starkes Magnetfeld und Radiowellen, um Bilder zu erzeugen, die mit Röntgenstrahlen, CT-Scans oder Ultraschall nicht zu sehen sind. Für Ärzte ist es sehr hilfreich, einen Blick in Gelenke, Bänder, Muskeln und Knorpel zu werfen.

MRIs basieren auf dem Wasser in Ihrem Körper. Das MRI konzentriert sich auf das Wasserstoffproton. Normalerweise drehen sich die Wasserstoffprotonen in Ihrem Körper in zufälligen Richtungen um ihre Achse. Ein Wasserstoffproton kann mit der Erde verglichen werden, die sich um ihre Achse dreht, mit einem Nord- und Südpol. Wasserstoffprotonen reagieren fast wie ein kleiner Stabmagnet. Wenn Sie in die Maschine eingesetzt werden, werden die Wasserstoffprotonen mit Magneten in einem Magnetfeld ausgerichtet. Dieses Magnetfeld ist etwa tausendmal stärker als ein typischer Kühlschrankmagnet. Der Scanner erzeugt auch eine Radiofrequenz, die ein variierendes Magnetfeld erzeugt. Sowohl das Magnetfeld als auch die Radiofrequenz bewirken, dass sich die Wasserstoffprotonen in Ihrem Körper viel schneller drehen als normalerweise. Während dieser Zeit werden mehrere schnelle Hochfrequenzimpulse durch Ihren Körper gesendet, um die verschiedenen Gewebe zu betonen.

Wenn die Maschine ausgeschaltet ist, kehren die Wasserstoffprotonen zu ihren normalen Spinnraten zurück und ein Signal wird an die Empfänger und die Maschine gesendet, die ein sehr detailliertes Bild eines Körperteils erzeugen können. Spulen im Scanner werden verwendet, um die Erkennung der ausgesendeten Signale zu verbessern. Dieser Vorgang wird als Präzession bezeichnet. Da die Wasserstoffprotonen in verschiedenen Geweben zu unterschiedlichen Zeiten zu ihrer normalen Spin-Rate zurückkehren, kann der Scanner zwischen allen verschiedenen Geweben im Körperteil unterscheiden, die gescannt werden. Die Intensität des empfangenen Signals wird dann auf einer Grauskala aufgezeichnet und dann werden Querschnittsbilder erstellt. Die Scannereinstellungen können angepasst werden, um einen Kontrast zwischen den verschiedenen Geweben zu erzeugen. Zusätzliche Magnetfelder können auch verwendet werden, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen, die aus verschiedenen Winkeln betrachtet werden können.

Es gibt viele verschiedene Arten von MRIs, aber die zwei am häufigsten verwendeten sind Diffusions- und funktionelle MRI. Diffusions-MRIs messen, wie Wassermoleküle durch Körpergewebe diffundieren. Bestimmte Krankheiten wie ein Schlaganfall oder ein Tumor können diesen Prozess einschränken. Daher wird diese Methode zur Diagnose verwendet. Diese Art von MRI ist relativ neu und gibt es erst seit etwa fünfzehn bis zwanzig Jahren.

Der zweite Typ, das funktionelle MRI, misst Änderungen des Blutflusses zu verschiedenen Teilen des Gehirns. Es wird verwendet, um Gehirnstrukturen zu beobachten und um festzustellen, welche Teile des Gehirns kritische Funktionen ausführen. Mit der funktionellen MRI können auch Kopfverletzungen oder die Alzheimer-Krankheit untersucht werden. "Es hat wirklich revolutioniert, wie wir das Gehirn untersuchen", sagte Filippi.

Aber warum hören wir dieses super laute Summen? Laut Dr. Keith Hentel handelt es sich um die Vibration von Metallspulen in der Maschine, die durch schnelle Stromimpulse verursacht werden. Innerhalb des Scanners befinden sich Metalldrahtspulen, sogenannte Gradientenspulen. Wenn Elektrizität durch die Spulen geleitet wird, entsteht ein Magnetfeld. Die schnellen Elektrizitätsimpulse, die diese Wicklungen durchlaufen, verursachen vorhersagbare Veränderungen, die zu Gewebeveränderungen führen, die gemessen und in Bilder umgewandelt werden können, die von Ärzten untersucht werden können. Diese Impulse verursachen die unerwünschten Vibrationen der Gradientenspulen. Je stärker die Magnete im MRI sind, desto stärker sind die Vibrationen und desto lauter ist das Geräusch. In einem Drei-Tesla-System, das üblicherweise in klinischen Praxen verwendet wird, können diese störenden Geräusche bis zu 150 Dezibel laut sein, ähnlich wie bei einem Konzert. Deshalb geben uns die Ärzte bei der Benutzung der Maschine Gehörschutz.

Es gibt jedoch einige Sicherheitsbedenken bei der Verwendung einer MRI. Laut Tobias Gilk, dem Präsidenten und Sicherheitsdirektor von Mednovus, gibt es drei Hauptanliegen. Dies sind thermische Verbrennungen, Geschosse und Hörverlust. Wärmeverbrennungen bereiten die größte Sorge, da sie von neueren MRIs stammen, die stärkere und schnellere Gradientenspulen verwenden. MRI hat auch dazu geführt, dass Objekte durch den Raum fliegen. Im Jahr 2001 starb ein sechsjähriger Junge, als ein Sauerstofftank durch den Raum gezogen wurde und ihn in der Maschine schlug. Obwohl diese Vorfälle selten sind, kosten sie viel Geld. Die Magnete in den Maschinen sind sehr stark, so dass sich während der MRT-Untersuchung keine Metalle im Raum befinden können. Implantate wie Herzschrittmacher oder künstliche Gelenke verursachen ein einzigartiges Sicherheitsrisiko für Patienten. Das starke, statische Magnetfeld kann auf unerwünschte Weise am Implantat ziehen und für den Patienten Probleme verursachen. Die Radiofrequenzen und das Magnetfeld können auch dazu führen, dass sich das Gerät erwärmt und Gewebe umgibt, was zu Verbrennungen führen kann. Bei elektrisch aktiven medizinischen Geräten kann die MRI zu Fehlfunktionen dieser Geräte führen und dazu führen, dass sie die beabsichtigte Therapie nicht durchführen können. Schließlich kann das Vorhandensein dieser medizinischen Geräte die Bildqualität beeinträchtigen, was zu einer falschen Diagnose des Patienten führen kann.

MRI werden immer stärker und weiterentwickelt. Diese Geräte helfen Ärzten, so viel über den menschlichen Körper zu verstehen. Ärzte können das Gehirn untersuchen und sehen, wie es funktioniert. MRIs helfen ihnen, mehr über das Gehirn zu lernen als je zuvor. Sie können Ärzten auch helfen, Patienten mit zerrissenen Bändern auf schwere Krankheiten wie Schlaganfall oder Alzheimer zu diagnostizieren. Diese Maschinen werden immer besser und mit neuen Fortschritten können wir so viel mehr über unseren Körper verstehen.