Wednesday, 29 February 2012

MAGNETIK RESONANCE IMAGING
Pada tanggal 3 Juli 1977, sebuah acara yang akan berlangsung selamanya mengubah lansekap dari medis modern. Acara ini pertama ujian MRI pernah dilakukan pada manusia.
Butuh waktu hampir lima jam untuk menghasilkan satu gambar.TGambar itu dengan standar hari ini, sangat jelek.Dr Raymond Damadian, dengan dokter dan ilmuwan, bersama dengan rekan Dr Larry Minkoff dan Dr Michael Goldsmith, bekerja tanpa lelah selama tujuh tahun untuk mencapai ke tahap ini. Mereka bernama asli mereka mesin "Indomitable" untuk menangkap semangat perjuangan mereka untuk melakukan apa yang masih banyak yang mengaku tidak dapat dilakukan.
Mesin ini sekarang di Lembaga Smithsonian. Sebagai akhir sebagai 1982, tetapi ada segelintir MRI scanner di seluruh Amerika.Saat ini ada ribuan. Kami dapat menghasilkan gambar dalam hitungan detik, yang dulunya butuh waktu satu jam.
MRI adalah teknologi yang sangat rumit tidak dipahami oleh banyak orang. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari semua tentang bagaimana besar, noise mesin MRI sebenarnya bekerja. Apa yang terjadi untuk tubuh Anda saat Anda berada di dalam mesin? Apa yang dapat kita lihat dengan MRI Ini lebih banyak pertanyaan dan akan dijawab di sini, jadi mari kita mulai!

MRI Scan

Jika Anda pernah melihat sebuah mesin MRI, Anda tahu bahwa desain dasar yang digunakan di sebagian besar merupakan kubus raksasa. Kubus yang khas dalam sistem mungkin dengan tinggi 7 kaki lebar 7 kaki dengan panjang 10 kaki (2 m 2 m 3 m), meskipun model baru sekarang lebih mengecil. Ada tabung horisontal berjalan melalui magnet dari depan ke belakang. Tabung ini dikenal sebagai gantri dari magnet.
Pasien, tiduran pada meja sliding ke dalam lubang di meja khusus. Apakah pasien masuk kepala duluan atau kaki duluan, ditentukan oleh pemeriksaan yang akan dilangsungkan. MRI scanner berbeda dalam ukuran dan bentuk, dan model baru memiliki beberapa derajat keterbukaan di sekitar pihak, tetapi desain dasar adalah sama. Setelah bagian tubuh yang akan discan berada tepat di pusat atau isocenter medan magnetik , proses secanning dapat dilakukan.
Dalam kaitannya dengan gelombang radio pulses energi, MRI dapat menemukan titik yang sangat kecil di dalam tubuh pasien dan dapat membedakan jenis soft tissue. Sudut mungkin sebuah kubus yang setengah milimeter pada setiap sisinya. MRI sistem yang berjalan melalui tubuh pasien poin demi poin, membangun 2-D atau 3-D peta jaringan lunak (soft tissue). Ia kemudian mengintegrasikan seluruh informasi ini bersama-sama untuk membuat gambar 2-D atau 3-D model.
MRI memberikan pandangan di dalam tubuh manusia. TTingkat rinci yang dapat dilihat sangat luar biasa dibandingkan dengan modalitas imaging yang lain. MRI adalah metode pilihan untuk diagnosa berbagai jenis luka dan kondisi karena kemampuan yang luar biasa untuk menyesuaikan pemeriksaan dan diagnosa medis yang dinginkan. Dengan mengubah parameter pemeriksaan, MRI sistem yang dapat menyebabkan tisu dalam tubuh pada penampilan yang berbeda. Hal ini sangat membantu bagi radiolog (yang membaca MRI) dalam menentukan sesuatu yang normal atau tidak. Kita tahu bahwa ketika kita melakukan "A," normal jaringan akan terlihat seperti "B" - jika tidak, mungkin ada yang keabnormalan. MRI sistem dapat juga menggambarkan aliran darah di hampir semua bagian tubuh. Hal ini memungkinkan kita untuk melakukan studi menunjukkan sistem arterial di dalam tubuh, tetapi bukan jaringan di sekelilingnya. Dalam banyak kasus, sistem MRI dapat melakukannya tanpa suntikan kontras, yang diperlukan dalam Radiologi vascular.

Resonansi magnetik


Photo courtesy NASA
Dalam MRI scan ini, Anda dapat dengan jelas melihat fragmen pergelangan tangan manusia yang rusak akibat jatuh.
. Untuk memahami bagaimana MRI bekerja, mari kita mulai dengan fokus pada "magnetis" di MRI. Komponen paling penting dalam sebuah sistem MRI adalah magnet. Magnet di dalam sebuah sistem MRI menggunakan unit pengukuran dikenal sebagai Tesla. Unit ukuran lain yang umum digunakan adalah dengan magnet Gauss (1 Tesla = 10.000 Gauss). Magnet yang digunakan sekarang ini di MRI di rentang 0,5 Tesla -- 2,0 Tesla , atau 5000 ke 20.000 Gauss. Magnet yang lebih besar dari 2 Tesla belum disetujui untuk digunakan dalam medis, wlaupun ada yang lebih besar lagi - hingga 60 Tesla - digunakan dalam penelitian.
Ruang MRI dapat menjadi tempat yang sangat berbahaya jika tindakan pencegahan yang ketat tidak dilakukan. objek logam dapat menjadi proyektil berbahaya jika dimasukkan ke dalam ruang MRI. Misalnya, kertas, pen, kunci, gunting, hemostats, stethoscopes dan lain benda kecil dapat dicabut dari kantong dan keluar dari tubuh tanpa peringatan, dan terbang menuju sumber medan magnet (dimana pasien ditempatkan) pada kecepatan sangat tinggi, sehingga akan menjadi ancaman bagi semua orang di dalam kamar. kartu kredit, bank dan kartu magnetik dengan hal lain yang menggunakan Encoding akan terhapus oleh sistem MRI.

Keselamatan MRI

Sebelum mempersilahkan seorang pasien atau staf scan ke dalam ruangan, kita harus mengecek apakah ada benda besi di tubuh pasien. Hingga titik ini, kami hanya berbicara tentang obyek eksternal. Seringkali Namun, pasien telah Implants di dalam mereka yang membuat itu sangat berbahaya bagi mereka yang akan di hadapan yang kuat magnetis. Metallic fragmen dalam mata sangat berbahaya karena mereka bergerak fragmen dapat menyebabkan mata kerusakan atau kebutaan. Mata Anda tidak berupa jaringan parut sebagai sisa dari tubuh Anda tidak. Sebuah fragmen dari logam dalam mata Anda yang telah ada selama 25 tahun itu sama berbahaya karena hari ini kemudian - tidak ada jaringan parut untuk ditahan di tempat itu. Orang dengan pacemakers tidak dapat dipindai atau bahkan pergi dekat dengan scanner magnet karena dapat menyebabkan alat pacu jantung untuk kerusakan. Aneurysm klip di otak dapat sangat berbahaya karena dapat ditarik oleh magnet, menyebabkan mereka untuk merobek sangat arteri pada mereka untuk perbaikan. Beberapa gigi Implants bersifat magnetis. Kebanyakan pembedahan tulang Implants, walaupun mereka mungkin ferromagnetic, tidak ada masalah karena mereka yang tertanam di tulang. Bahkan logam yang merupakan makanan pokok di sebagian besar bagian tubuh yang halus - sekali mereka telah di seorang pasien selama beberapa minggu (biasanya enam minggu), cukup jaringan parut telah dibentuk untuk ditahan di tempat mereka. Setiap kali kita menemukan pasien dengan implan atau benda logam di dalam tubuh mereka, kami menyelidiki dengan teliti untuk memastikan agar aman untuk memindai mereka. Beberapa pasien dipalingkan karena terlalu berbahaya. Bila ini terjadi, biasanya ada alternatif metode imaging yang dapat membantu mereka

Photo courtesy NASA
This image set is comparing a young individual (left) with an athletic male in his 80's (center) and with a person of similar age having Alzheimer's Disease (right), all imaged at the same level.
 
Tidak diketahui biological hazards untuk manusia yang terkena medan magnetik dari kekuatan digunakan dalam medical imaging. Sebagian besar fasilitas tidak menscaning wanita hamil. Hal ini disebabkan oleh kenyataan yang ada belum banyak penelitian dilakukan tentang efek biologis pada pengembangan janin. Waktu tiga bulan pertama dalam kehamilan yang paling penting karena merupakan waktu yang paling cepat selular reproduksi dan divisi. Keputusan apakah atau tidak memindai pasien hamil yang dibuat pada kasus-kasus oleh-dasar konsultasi dengan MRI radiolog antara pasien dan dokter. Keuntungan dengan melakukan scan harus lebih penting dr risiko, walaupun kecil, untuk janin dan ibu. Radiografer MRI yang sedang hamil masih dapat bekerja di departemen MRI.

Magnet MRI


Photo courtesy NASA
This image shows the tumor growth in a female's brain, sliced here in lateral view.
Terdapat tiga dasar jenis magnet yang digunakan dalam sistem MRI:
  • Resistive magnets terdiri dari banyak windings atau coils dari kawat melibat silinder atau lubang melalui sebuah arus listrik . Ini menyebabkan sebuah medan gaya yang akan dihasilkan. Jika listrik dimatikan, medan gaya magnet menghilang. Ini magnet yang lebih rendah dalam biaya untuk membangun dibandingkan dengan superconducting magnet (lihat di bawah), namun memerlukan jumlah besar listrik (hingga 50 kilowatts) untuk beroperasi karena daya tahan di kawat. Untuk jenis ini beroperasi di atas rentang magnet 0,3 Tesla akan prohibitively mahal.
  • magnet permanen .Medan gaya yang selalu ada dan selalu penuh pada kekuatan, sehingga tidak ada biaya untuk menjaga medan gaya. The major drawback is that these magnets are extremely heavy: They weigh many, many tons at the 0.4-tesla level. masalah utama adalah magnet ini sangat berat: Medan Magnet Yang lebih kuat akan memerlukan magnet jadi berat akan sulit untuk membangun. Magnet permanen yang mendapatkan lebih kecil, tetapi masih terbatas untuk bidang kekuatan rendah.
  • Superconducting magnet yang paling sering digunakan. superconducting magnet agak sedikit mirip dengan resistive magnet - coils atau melalui windings dari kawat yang saat ini listrik adalah lulus menciptakan lapangan magnetik. Perbedaan penting adalah bahwa kawat terus direndam dalam helium cair di 452,4 derajat di bawah nol. Ya, jika Anda di dalam mesin MRI, Anda dikelilingi oleh substansi yang dingin! Ini hampir tak terbayangkan dingin menyebabkan resistensi pada dawai drop ke nol, mengurangi kebutuhan listrik untuk sistem secara dramatis dan membuatnya menjadi jauh lebih ekonomis untuk beroperasi. Superconductive sistem masih sangat mahal, tetapi mereka dapat dengan mudah menghasilkan 0,5-Tesla untuk 2,0 Tesla-bidang, yang memungkinkan untuk-jauh lebih tinggi kualitas gambar.

Photo courtesy NASA
This MRI image shows some of the internal organs in someone's upper torso.

Bagaimana MRI bekerja: atom

Tubuh manusia terdiri dari miliaran atom , blok bangunan fundamental dari semua masalah. Inti dari sebuah atom berputar, atau precesses, pada suatu poros.

A top that is spinning slightly off the vertical axis is precessing about the vertical axis.



A hydrogen atom precesses about a magnetic field.
Bayangkan miliar nuclei semua pemintalan atau precessing secara acak di setiap arah. Ada berbagai jenis atom dalam tubuh, tetapi untuk keperluan MRI, kami hanya bersangkutan dengan atom hidrogen. Hal ini ideal untuk atom MRI karena inti memiliki satu proton dan besar momen magnetik. momen Magnetik yang besar berarti, bila ditempatkan di suatu daerah magnetis, hidrogen atom memiliki kecenderungan untuk baris dengan arah magnetis.
Di dalam bore dari scanner,medan magnetis berjalan lurus kebawah pusat dari tabung di tempat pasien berada. Ini berarti bahwa jika seorang pasien tidur pada posisi supine pada scanner, hidrogen protons di tubuhnya atau akan berbaris ke arahbaik kaki atau kepala. Sebagian besar dari protons ini akan membatalkan setiap keluar lain - yaitu, untuk setiap satu bertahap sampai ke kaki, menuju satu kepala akan membatalkan itu. Hanya beberapa protons dari setiap juta tidak keluar dibatalkan. walaupun tidak banyak, tetapi jumlah atom hidrogen di tubuh cukup untuk menghasilkan gambar/image yang dibutuhkan.

All of the hydrogen protons will align with the magnetic field in one direction or the other. The vast majority cancel each other out, but, as shown here, in any sample there is one or two "extra" protons.
Inside the magnetic field, these billions of extra protons are lined up and ready to go. Di dalam medan gaya,miliaran protons tambahan berbaris teratur, dan siap untuk pergi

Mesin MRI

Mesin MRI menerapkan RF (frekuensi radio) yang hanya berdenyut/pulsa khusus untuk hidrogen. Sistem mengarahkan pulsa menuju kawasan tubuh yang kita ingin periksa. The pulse causes the protons in that area to absorb the energy required to make them spin, or precess , in a different direction. Pulsa menyebabkan protons di area yang diperiksa menyerap energi yang diperlukan untuk membuat mereka berputar, atau precess, dalam arah yang berbeda.Ini adalah "Resonansi" dari MRI. Pulsa RF memaksa mereka (hanya satu atau dua tambahan protons per juta) untuk berputar di frekuensi tertentu, dalam arah tertentu. Spesifik frekuensi resonansi disebut Larmour frekuensi dan dihitung berdasarkan jaringan tertentu yang digambarkan dan diberi gaya olah medan magnet utama.

Photo courtesy NASA
Dibandingkan dengan kebanyakan CAT Scan gambar, yang dibuat oleh MRI cenderung lebih rinci dan sering memiliki lebih kontras.
RF pulses ini biasanya diterapkan melalui coil. MRI mesin datang dengan berbagai coils dirancang untuk berbagai bagian tubuh: lutut, bahu, pergelangan tangan, kepala, leher dan sebagainya. Coils ini biasanya memenuhi garis dari bagian tubuh yang sedang digambarkan, atau setidaknya berada sangat dekat selama pemeriksaan.Pada waktu yang bersamaan, tiga gradient magnet bekerja. Mereka dapat diatur dengan cara utama di dalam magnet yang ketika mereka dihidupkan dan off sangat pesat dalam cara tertentu, mereka mengubah lapangan utama magnetis di tingkat lokal. Apakah ini berarti bahwa kami dapat memilih yang tepat kawasan kami menginginkan sebuah gambaran. Dalam MRI kami berbicara tentang "slices" Pikirkan roti dengan iris tipis sebagai beberapa millimeters - slice di MRI sama seperti itu. Kami bisa "mengiris/slices" setiap bagian tubuh mana saja, kami memberikan keuntungan lebih besar dari modalitas imaging lainnya. Ini juga berarti Anda tidak perlu untuk berpindah dari control panel untuk mendapatkan gambar dari arah yang berbeda - mesin dapat memanipulasi semuanya dengan gradient magnet.
Bila pulsa RF dimatikan, hidrogen protons mulai lambat , mereka kembali ke arah alaminya dalam medan gaya dan melepaskan kelebihan energi yang disimpan. Ketika mereka melakukannya, mereka mengeluarkan suatu sinyal yang akan ditangkap oleh coils dan mengirimkannya ke sistem komputer. Yang diterima oleh sistem adalah data matematika dikonversikan melalui penggunaan Transformasi Fourier, menjadi gambar yang kita cetak ke dalam film. Itulah bagian "Imaging" dari MRI.
Jadi bagaimana gambar/image diubah menjadi foto yang menguak rincian spesifik kami cari?
     Komponen–komponen utama dalam sistem MRI, yaitu magnet utama, koil gradien, koil pemancar, koil penerima dan komputer.
a. Magnet Utama
Magnet utama digunakan untuk memproduksi medan magnet yang besar, yang mampu menginduksi jaringan atau obyek sehingga mampu menimbulkan magnetisasi dalam obyek. Beberapa jenis magnet utama adalah:
1). Permanen Magnet.
Permanen magnet dibuat dari bahan-bahan ferromagnetic. Yang umum digunakan sebagai pembuat magnet permanen adalah campuran antara aluminium, nikel, dan kobalt, disebut juga alnico. Permanen magnet tidak memerlukan listrik, kadangkala dirancang dengan model terbuka dan sangat umum digunakan pada pasien-pasien klaustrophobia, obesitas, ataupun pasien dengan pemeriksaan musculoskeletal dan teknik intervensional yang sulit dilakukan dengan MRI yang tertutup (Westbrook dan Kaut, 1998)
2). Resistive Magnet.
Gambar 2. Resistive magnet (Westbrook dan Kaut,1998)
 Magnet jenis ini dibangkitkan dengan memberikan arus listrik melalui kumparan. Resistive magnet lebih ringan dibandingkan dengan permanen magnet, sementara kuat medan magnet maksimum yang dihasilkan kurang dari 0,3 Tesla.
3). Super Conducting magnet.
Super conducting magnet menggunakan bahan yang terbuat dari miobium dan titanium. Bahan tersebut akan menjadi superconductive pada temperatur 4K (Kelvin) dengan memberikan arus listrik melalui kumparan-kumparan. Untuk menjaga kemagnetan kumparan harus dalam temperatur yang sangat dingin. Biasanya digunakan helium cair yang disebut juga dengan cryogen bath. Kuat medan magnet yang dihasilkan berkisar antara 0,5-4 Tesla untuk pencitraan diagnostik, dan lebih dari 9 Tesla untuk penelitian spectroscopic dan high resolution.
b. Koil Gradien
Koil gradien digunakan untuk membangkitkan suatu medan magnet yang mempunyai fraksi-fraksi kecil terhadap medan magnet utama. Gradien digunakan untuk memvariasikan medan pada pusat magnet. Terdapat tiga medan yang saling tegak lurus antara ketiganya, yaitu bidang x, y, dan z. Fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan irisan yang dipilih (axial, sagital, atau koronal), gradien ini digunakan sesuai dengan koordinat dimensi ruang sebagai berikut:
1)     Gradien pemilihan irisan (slice selection), yaitu Gz.
2)     Gradien pemilihan fase (phase encode), yaitu Gy.
3)     Gradien pemilihan frekuensi (frequency encode), yaitu Gx.
 
 Gambar 3. Kumparan gradien pada MRI menunjukkan tiga kumparan gradien yang saling tegak lurus pada bidang x, y, dan z. (Hashemi dan Bradley, 1997)
 
Gambar 4. Menunjukkan pemilihan gradien sepanjang sumbu x, y, dan z dengan z axis pasien sejajar dengan z axis magne (Hashemi dan Bradley, 1997)
 Dengan asumsi bahwa z axis tubuh sejajar dengan long axis magnet dengan arah cranio-caudal (CC), y axis pada arah posteroanterior (PA) dan x axis dari arah kanan ke kiri (R/L) akan menghasilkan gradien pemilihan irisan sepanjang z.
Pemilihan irisan dapat kita lihat dalam tabel berikut:
Irisan
Slice- Select Gradient
Phase-Encoding Gradient
Frequency-Encoding Gradient
Axial
Z
Y
X
Sagital
X
Y
Z
Coronal
Y
X
Z
Tabel 1. Tabel gradien (Hashemi dan Bradley, 1997
c. Koil Radiofrekuensi
Koil yang umum digunakan, yaitu koil penerima dan koil pemancar-penerima (transceiver coil).
Koil pemancar berfungsi memancarkan gelombang radio pada inti yang terlokalisir sehingga terjadi eksitasi. Sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output dari sistem setelah eksitasi terjadi (Woordward, Peggy, 1995).
Semakin dekat objek terhadap koil, kemampuan koil menerima sinyal semakin baik. Receive Only Coils, koil jenis ini hanya menerima sinyal, didesain untuk dapat ditempatkan pada organ-organ tertentu seperti caudorectal untuk melihat prostat, rectum, atau uterus. Koil jenis ini disebut juga local coil. Beberapa jenis koil diantaranya :
1)     Koil Volume, koil ini dapat menangkap sinyal lebih besar dari jaringan yang tereksitasi sehingga Signal to Noise Ratio (SNR) menjadi lebih baik. Koil ini merupakan koil transceiver yang berfungsi sebagai pemancar sekaligus penerima, digunakan untuk pemeriksaan kepala, ekstremitas, abdomen, dan pelvis.
2)   Koil Permukaan (Surface Coil), merupakan penguat sinyal yang diterima dan dapat ditempatkan dekat dengan objek (sumber sinyal). Surface coil juga meningkatkan SNR.
3)     Koil Linier, merupakan koil yang sensitif terhadap perubahan arah medan magnet atau perubahan medan magnet sepanjang axis.
4)   Koil Kuadrat, merupakan koil yang sensitif terhadap perubahan medan magnet sepanjang axis ganda.
5)    Multi Koil (Coil Phased Array), koil ini mencakup objek yang lebih besar tanpa menimbulkan noise sebagaimana jika digunakan dua koil yang diletakkan berdekatan. Pada Coil Phased Array, masing-masing koil tidak saling berhubungan sehingga SNR tidak terganggu.
d. Sistem Komputer
Sistem komputer digunakan sebagai pengendali sebagian besar operasional peralatan MRI. Dengan kelengkapan perangkat lunaknya, komputer mampu melakukan tugas-tugas mulai dari input data, pemilihan protokol pemeriksaan, pemilihan irisan, mengontrol seluruh sistem, pengolahan data, penyimpanan data, pengolahan citra, display citra sampai rekam data.lalu muncul dalam hubungannya dengan perubahan imej.
 Gambar 5.  Prinsip dasar MRI (Jeff Orchard, 2004)

No comments:

Post a Comment