איך פועל מכשיר דימות MRI?
6/05/2012

מבוסס על:

מכשיר הדימות בתהודה מגנטית (Magnetic resonance imaging) הוא מכשיר רפואי המשמש להדמיה פנימית של הגוף בצורה מפורטת.

טכנולוגיית ה – MRI  מספקת ניגודיות טובה בין רקמות רכות – כלומר שאינן עצמות – שונות. ניתן להבדיל בעזרתה בין הרקמות הללו לפי הבדלי בהירות, צבע וכו'. לכן שיטה זו עדיפה על פני קרינת רנטגן או CTלצורך דימות של המוח, שרירים, הלב וגידולים סרטניים. יתרון נוסף של שימוש בשיטה זו הוא שאין בה שימוש בקרינה מייננת (היכולה לעקור אלקטרון מאטום ועלולה להיות מסוכנת מבחינה בריאותית, כיוון שהיא עלולה להשפיע על הדנ"א).

 

מהי, אם כן, שיטת הפעולה של המכשיר?

כידוע , גוף האדם מכיל כמות גדולה של מים. כל מולקולת מים מורכבת משני אטומי מימן ואטום אחד של חמצן. כל גרעין של אטום מימן מכיל פרוטון אחד. כאשר ישנו מספר אי זוגי של פרוטונים או ניטרונים בגרעין, אזי יש לגרעין תכונות של מגנט, כלומר מומנט מגנטי – זהו וקטור המצביע מכיוון הקוטב הדרומי המגנטי לכיוון הקוטב הצפוני המגנטי של הגרעין.

 

החולה מוכנס למכשיר המוקף מגנטים היוצרים שדה מגנטי קבוע חזק מאד. כאשר מפעילים על גוף האדם שדה מגנטי חיצוני קבוע, כיוון המומנט המגנטי הממוצע של הפרוטונים יהיה בכיוון השדה החיצוני. כאמור, השדה המגנטי צריך להיות חזק ביותר – 0.5 עד 2 טסלה (גדול בערך פי 10,000 מהשדה המגנטי של דור הארץ). כדי ליצור שדה מגנטי חזק כל-כך, נעשה שימוש במוליכי-על המקוררים לטמפרטורה נמוכה מאוד, לרוב בעזרת חנקן נוזלי.

 

לאחר מכן מפעילים לפרק זמן קצר משדר המשדר גלי רדיו. זה יוצר שדה מגנטי משתנה. השדה המשתנה הזה הוא בדיוק בתדר התהודה של הפרוטונים, כלומר כזה המתאים להפרש ברמות האנרגיה בין המצב בו המומנט המגנטי הגרעיני הוא בכיוון השדה המגנטי הקבוע, למצב בו הוא הפוך לכיוון השדה המגנטי הקבוע. בנוסף, פועלים עוד מגנטים הנמצאים בסורק. תפקידם של מגנטים אלו הוא ליצור שינוי הדרגתי של השדה המגנטי על פני הגוף, כך שתדר גלי הרדיו יתאים לתדר התהודה רק באזור מסוים בגוף. כך ניתן לכוון את הסקירה לאזור בגוף אותו מעוניינים לבדוק בכל פעם, ואין צורך בהזזת החולה בתוך המכשיר. בתוך כך נוצרים כוחות חזקים מאד בין המגנטים השונים, ואלו יוצרים רעש חזק מאד שיכול להגיע לעוצמה של 130 דציבלים.

 

כעת מכבים את המשדר. הפרוטונים יסתובבו בחזרה כך שכיוונן המומנט המגנטי שלהם יהיה בכיוון המקורי של השדה המגנטי הקבוע. תוך כדי כך הם פולטים גלי רדיו, שאותם ניתן לגלות בעזרת סלילים. (בסלילים נוצר זרם חשמלי כאשר הם קולטים את גלי הרדיו). המידע הזה מעובד לתמונה בעזרת טכניקה מתמטית הנקראת "התמרת פורייה". ניתן להמיר את המידע לתמונות דו ממדיות או תלת ממדיות.