Ayah saya dijadwalkan untuk pemindaian MRI pertamanya di hari lain, dan sebagai pakar teknis keluarga yang ditunjuk, Pop memiliki banyak pertanyaan untuk saya tentang apa yang diharapkan. Saya mengatakan kepadanya bahwa semua yang saya tahu tentang prosesnya, setelah memiliki beberapa diri, tetapi setelah ujian ia mengajukan pertanyaan pertama bahwa semua orang tampaknya bertanya: “Mengapa benda itu sangat keras?”
Sayangnya, saya tidak punya jawaban untuknya. Saya telah mengajukan pertanyaan yang sama setelah MRI saya, berharap untuk berteknologi dengan sedikit lebih banyak waktu dan jauh lebih banyak minat pada teknologi yang ia gunakan untuk menjawab saya dengan lebih banyak daripada “itu pembuatnya itu membuat suara “kuas. Ya, ya.
MRI adalah salah satu teknologi yang saya tidak merasa memiliki pemahaman yang cukup kuat, dan sepertinya sesuatu yang saya harus benar-benar lebih berpenganus masuk. Jadi saya membuat keputusan untuk mempelajari ke jeroan keajaiban medis modern ini untuk dilihat Jika saya dapat menjawab pertanyaan dasar ini, plus lihat apakah saya dapat mengatasi beberapa pertanyaan yang lebih rumit.
Spin Doctors.
Pencitraan resonansi magnetik didasarkan pada teknik spektroskopi resonansi magnetik nuklir. NMR menggunakan magnet yang kuat untuk menyelaraskan nukleus atom sampel kimia dan kemudian menggelitik mereka gelombang RF, mengungkapkan sifat struktural dan kimia dari sampel yang sedang diuji. Spektroskopi NMR telah digunakan selama beberapa dekade untuk mengeksplorasi struktur materi; Hampir setiap laboratorium kimia akademik atau industri memiliki akses ke NMR saat ini.
Scanner MRI menggunakan prinsip-prinsip NMR untuk memetakan molekul air dalam tubuh dengan menyelidiki proton tunggal dalam nukleus atom hidrogen. Magnet superkonduktor besar menghasilkan medan magnet yang kuat dan stabil turun sumbu panjang inti pemindai. Ketika seseorang dimasukkan ke dalam pembuatnya – wajar peringatan kepada claustrophobics bahwa ini tidak akan menjadi waktu yang menyenangkan bagi Anda – medan magnet dapat bekerja pada proton di air (dan lemak) di jaringan pasien.
Setiap proton memiliki properti kuantum yang disebut putaran, yang sedikit seperti bumi berputar pada porosnya. Di luar medan magnet, sumbu putaran masing-masing proton berorientasi secara acak, tetapi di dalam lapangan, semuanya terkunci dalam keselarasan. Sedikit lebih dari setengah proton berorientasi pada kepala pasien, yang merupakan keadaan energi rendah, dan sisanya diselaraskan ke arah kaki, yang merupakan keadaan yang sedikit lebih tinggi dan sebagai hasilnya kurang disukai. Hasilnya adalah momen putaran bersih kecil yang berorientasi pada kepala, menunjukkan bahwa tubuh Anda berubah menjadi magnet bar selama ujian.
Setelah proton berbaris, denyut energi RF yang kuat ditransmisikan ke jaringan yang dipelajari. Parameter yang tepat tergantung pada penelitian yang dilakukan, tetapi biasanya frekuensinya dalam kisaran 10 hingga 100 MHz pada kekuatan 10 hingga 30 kW. Ini mirip dengan menempatkan diri Anda yang berharga beberapa inci dari antena dari stasiun radio pendek, yang hampir tidak pernah ide yang baik. Tetapi RF dengan cepat berdenyut selama ujian, yang mengurangi siklus tugas dan mengurangi risiko paparan. Tetapi ada kasus di mana pemanasan signifikan dapat terjadi pada jaringan pasien sebagai akibat dari pulsa radio, ke titik di mana posisi tertentu dilarang menghentikan loop RF yang dapat menyebabkan pemanasan internal, dan ada pedoman untuk melaporkan “peristiwa pemanas.” Saya sudah merasakan ini sendiri; Selama MRI terakhir saya cincin pernikahan saya, yang diabaikan dalam pencarian pra-ujian untuk logam, dipanaskan ke titik di mana saya hampir meminta teknologi untuk menghentikan ujian.
Gelombang RF yang kuat ini merangsang proton yang selaras dalam keadaan energi tinggi untuk membalik ke keadaan energi rendah mereka, melepaskan energi RF dalam prosesnya. Jumlah sinyal yang diterima sebanding dengan jumlah proton, yang pada gilirannya mewakili jumlah air di jaringan yang berbeda. Tentu saja, ini adalah penyederhanaan drastis dari fisika nyata di sini. Saya telah meninggalkan semua jenis detail, seperti frekuensi larmor, berputar presesi, relaksasi, dan banyak hal lain. tetapi itu adalah dasar-dasar mendapatkan peta air di tubuh Anda
Gulungan berisik.
Tapi tetap: mengapa kebisingan? Dan jauh lebih penting bagi saya: Bagaimana kita mendapatkan data spasial dari satu antena? Teknik pencitraan lain menggunakan sinar-X, seperti CT scan, mudah dipahami – gantry memindahkan tabung sinar-X dan detektor digital di sekitar tubuh Anda dan mengubah aliran data kepadatan menjadi gambar 2D berdasarkan posisi balok relatif terhadap tubuh Anda. Tapi tidak ada yang bergerak di pemindai MRI selain tempat tidur individu, dan yang tetap diam selama pemindaian. Bagaimana pemindaian pemindai MRI?
Ternyata jawaban atas kedua pertanyaan tersebut terkait dengan set magnet lain di dalam pemindai: magnet gradien, atau gulungan gradien. Kumparan gradien pada dasarnya adalah elektromagnet yang kuat yang dibuat untuk sedikit mendistorsi yang sangat selaras, stabil, lapangan yang kuat berjalan menyusuri lubang pemindai. Ada tiga gulungan yang terletak di dalam magnet utama, diatur untuk mengganggu bidang utama dalam tigaukuran. Hasilnya adalah medan magnet dari berbagai kekuatan yang lokasinya dapat dikontrol secara akurat dalam tiga dimensi. Perangkat lunak pemindai mengkorelasikan sinyal RF yang dikembalikan ke lokasi yang ditentukan oleh tiga bidang gradien, menghasilkan gambar yang sangat mendalam yang kita semua lihat.
Tapi bagaimana dengan kebisingan? Kumparan gradien itu perlu berdenyut sangat cepat untuk memindai tujuan yang menarik di seluruh struktur apa pun yang perlu dicitrakan. Berkat kekuatan Lorenz, masing-masing dari pulsa itu menyebabkan gulungan sedikit membelokkan mekanis, menyebabkan getaran di udara. Pulsa biasanya dalam kisaran beberapa kilohertz, baik dalam rentang frekuensi audio. Dan mereka bisa keras, seperti 110 dB atau lebih. Berpikir kembali pada pemindaian saya, saya dapat mengingat periodisitas yang mendasarinya dengan suara – perubahan ritmis yang mungkin berkorelasi dengan bagaimana gradien itu persimpangan dengan tubuh. Hal-hal yang Anda perhatikan ketika Anda mengubah pikiran Anda ke dalam untuk menghindari kepanikan claustrophobia.
Saya hanya menggaruk permukaan bagaimana MRI bekerja di sini, tetapi setidaknya saya merasa seperti saya tahu sedikit lebih banyak tentang teknologi ini sekarang. Itu tidak akan membuat saya lebih bahagia untuk didorong ke dalam tabung berisik itu lagi, tetapi setidaknya saya akan dapat merenungkan apa yang terjadi di sekitar saya untuk menghabiskan waktu.
Dan omong-omong, ayah saya baik-baik saja, dan untungnya mereka tidak menemukan sesuatu yang salah.