Magnetic Resonance Imaging

Voorwerk

1. Inleiding

Samenvatting

Het eerste MRI-toestel in Nederland werd in 1983 geplaatst. In de beginjaren was de taak van de laborant op de MRI beperkt. Het is wel belangrijk te bedenken dat dit op de tijdbalk vóór het digitale tijdperk plaatsvond. Het besturingsprogramma Windows was nog niet ontwikkeld en de computermuis was nog niet uitgevonden. Niemand had thuis een computer, laat staan een mobiele telefoon of digitale camera. De laboranten moesten zich veel nieuwe termen eigen maken, zoals bits en bytes, RAM- en ROM-geheugen, en de bediening van de apparatuur was minder eenvoudig dan vandaag de dag.

Ria Zuurbier

2. De geschiedenis van MRI in Nederland

Samenvatting

De basis voor de theorie van NMR (nucleaire magnetische resonantie) ligt in het vooroorlogse werk van de Groningse lector Cornelis Jacobus Gorter (1907-1980). Hij beschreef het principe van de kernspinresonantie. Bij het door hem uitgevoerde experiment (1938) werd echter geen signaal verkregen. In latere jaren bleek dat Gorter zijn experiment met zuiver water gedaan had. De T₁-relaxatietijd hiervan was zo lang dat het water volledig verzadigd was en geen signaal verkregen werd.

George Ziedses des Plantes

3. Het MRI-signaal

Samenvatting

Bij MRI worden de afbeeldingen gemaakt met behulp van de magnetische eigenschappen van waterstofkernen. Waterstof zit in alle moleculen van organische stoffen en is dus volop aanwezig in het menselijk lichaam.

Ria Zuurbier

4. Contrast

Samenvatting

Door een RF-puls raken protonen in een magnetisch veld geëxciteerd; dat wil zeggen ze gaan over naar een hoger energieniveau. Als er gestopt wordt met het uitzenden van de RF-puls (het excitatiesignaal), zullen de protonen weer terug willen naar hun oorspronkelijke richting. Dat heet relaxatie. Excitatie gaat zeer snel, de RF-puls werkt als het ware als een hamerslag.

Ria Zuurbier

5. Ruimtelijke codering en resolutie

Samenvatting

Het signaal dat voor het maken van MRI-afbeeldingen wordt gebruikt, wordt door de patiënt uitgezonden. Om weefsels van elkaar te kunnen onderscheiden, is het belangrijk dat er verschillen in signaal zijn. Deze signaalverschillen zorgen voor het contrast in de afbeelding. Ook is het belangrijk dat je kunt herkennen uit welk deel van het lichaam het signaal afkomstig is. Hiervoor moet het lichaam in plakken en voxels (volume-elementen) worden opgedeeld en is het noodzakelijk ervoor te zorgen dat je kunt herkennen uit welk volume-element een signaal afkomstig is. Dat doe je door het signaal per voxel een code te geven, die uniek is ten opzichte van het signaal van andere voxels. Dit coderen doe je door middel van gradiënten in het magneetveld.

Ria Zuurbier

6. K-vlak en scantijd

Samenvatting

Tijdens de acquisitie wordt de geselecteerde plak opgedeeld in fasen en frequenties. Het MRI-signaal is een optelsom van alle signalen die per echo uitgezonden worden. Behalve verschillen in frequentie en fase, zijn er ook verschillen in signaalintensiteit per pixel (afhankelijk van de T₁- of de T₂-relaxatietijd van het weefsel dat zich in die pixel bevindt). Het MRI-signaal is dus een tamelijk complex signaal.

Ria Zuurbier

7. De turbo-spin-echosequentie

Samenvatting

De spin-echopulssequentie is een stabiele pulssequentie met een goede beeldkwaliteit en een breed toepassingsgebied, waarbij veldinhomogeniteiten opgeheven worden door de 180°-pulsen.

Jos Peeters

8. Gradiëntechosequenties

Samenvatting

Om de scantijd te verkorten ten opzichte van de spin-echosequentie is de gradiëntechosequentie (gradient recalled echo, GRE) ingevoerd. Bij deze sequentie wordt de 180°-omkeerpuls weggelaten; hierdoor kan de repetitietijd korter worden en daardoor ook de scantijd. Een kortere repetitietijd betekent dat de protonspins minder tijd krijgen om te relaxeren.

Ria Zuurbier

9. Systeemcomponenten of hardware

Samenvatting

In dit hoofdstuk komen de verschillende systeemcomponenten aan de orde. Een MRI-systeem bestaat uit de volgende onderdelen:

1

kooi van Faraday;

 

2

magneet;

 

3

gradiënten;

 

4

zend- en ontvangstgedeelte;

 

5

spoelen en antennes;

 

6

computer;

 

7

onderzoekstafel.

 

Johan Nahuis

10. MRI-spoelen

Samenvatting

Nucleaire spins, gericht naar een sterk statisch magnetisch veld (B₀), kunnen in geëxciteerde toestand gebracht worden door middel van een kortdurend hoogfrequent veld (B₁) dat loodrecht staat op het eerste veld. Na het uitzetten van dit tweede veld, keren de spins weer terug naar hun oorspronkelijke rusttoestand (relaxatieproces). Tijdens dit proces wordt een signaal uitgezonden, dat informatie bevat over het karakter van de spins.

Herman Flick

11. Artefacten

Samenvatting

In dit hoofdstuk komen de meest voorkomende artefacten aan de orde. Artefacten horen min of meer bij een MRI-onderzoek. Ik heb ooit een radioloog horen zeggen: ‘Het beoordelen van een MRI-onderzoek is door de artefacten heen kijken.’ Artefacten zijn meestal storend, maar in sommige gevallen wordt er gebruikgemaakt van een artefact om een diagnose te stellen; een voorbeeld hiervan is een gradiëntecho van de hersenen waarbij gebruik wordt gemaakt van susceptibiliteitartefacten om bloedingen aan te tonen.

Johan Nahuis

12. Veiligheid bij een MRI-onderzoek

Samenvatting

MRI staat tot op heden bekend als een veilig onderzoek, dat wil zeggen dat er nog geen schadelijke gevolgen zijn aangetoond van het blootstellen van het lichaam aan een MRI-systeem of -onderzoek. Het is echter niet zo dat iedere patiënt een MRI-onderzoek kan ondergaan en dat eenieder zomaar de magneetruimte binnen kan stappen. Een zorgvuldige anamnese en screening zijn erg belangrijk.

Johan Nahuis

13. Parallel imaging

Samenvatting

In de eerste hoofdstukken van dit boek is uitgelegd hoe het MRI-signaal tot stand komt en wat de signaal-ruisverhouding (SNR) is. De SNR hangt in sterke mate af van de veldsterkte van de scanner; een 3-teslascanner heeft bijvoorbeeld een twee keer zo grote SNR als een 1,5-teslascanner. In hoofdstuk 5 (Ruimtelijke codering en resolutie) en 6 (K-vlak en scantijd) is beschreven dat de SNR afhankelijk is van de scantijd en de gewenste resolutie.

Ria Zuurbier

14. Contrastmiddelen

Samenvatting

Bij de introductie van de MRI, begin jaren tachtig van de vorige eeuw, ging men er in eerste instantie van uit dat er bij deze – qua contrast – sublieme techniek geen contrastmiddelen nodig waren. De mogelijkheden van de techniek werden echter snel uitgebreid en samen met de industrie werd een gadoliniumverbinding ontwikkeld die de relaxatietijden van de weefsels kon beïnvloeden.

Anton Brouwers

15. MR-angiografie

Samenvatting

In dit hoofdstuk worden drie manieren om de bloedvaten (MRA) af te beelden besproken:

1

fasecontrast;

 

2

time of flight (TOF);

 

3

contrast-enhanced MRA.

 

Johan Nahuis, Ria Zuurbier

16. Meer dan imaging

Samenvatting

Behalve het maken van statische beelden, is het met MRI mogelijk om fysiologische processen te volgen en vast te leggen. In dit hoofdstuk worden enkele van deze processen in grote lijnen besproken. Een diepgaande behandeling van deze technieken zou een boek op zichzelf vergen en valt daarom buiten het kader van dit boek.

Ria Zuurbier

17. MRI van het hoofd

Samenvatting

Het hoofd en in het bijzonder de hersenen zijn een belangrijk toepassingsgebied voor MRI. Om een goed MRI-onderzoek te kunnen uitvoeren, moeten er keuzes gemaakt worden tussen de vele mogelijkheden aan sequenties en de beschikbare scantijd. Deze keuzes betreffen bijvoorbeeld het af te beelden gebied, de resolutie (bijvoorbeeld plakdikte) en de sequenties.

Ria Zuurbier

18. MRI van de wervelkolom

Samenvatting

MRI van de wervelkolom is een non-invasieve methode om de verschillende weefsels, zoals ruggenmerg, de tussenwervelschijven, de wortelkanalen en de wervels zelf te beoordelen. De cervicale, thoracale en lumbale wervelkolom worden meestal apart gescand in een protocol waarbij de plakdikte, het FOV en de matrix verschillen.

Ria Zuurbier

19. MRI van de gewrichten

Samenvatting

Het schoudergewricht​ is een zeer beweeglijk gewricht, maar daardoor ook zeer kwetsbaar. De kop van het gewricht, de humeruskop, is te groot voor de kom, de cavitas glenoidalis. De cavitas glenoidalis maakt deel uit van de scapula. De kom wordt vergroot door een ring van kraakbeen, het labrum glenoidale. De kop wordt verder op zijn plaats gehouden door het gewrichtskapsel en ligamenten. Bewegingen van de schouder worden mogelijk gemaakt door een complex van spieren en pezen, de rotator cuff. Tot de rotator cuff behoren de musculus subscapularis, de musculus supraspinatus, de musculus infraspinatus en de musculus teres minor. De pezen van deze spieren vormen één doorlopend peesblad. Er is maar één onderbreking, de groeve waar de bicepspees loopt. Om de schouder heen zitten nog diverse andere structuren.

Ria Zuurbier

20. MRI van het abdomen

Samenvatting

In de beginjaren van het MRI-onderzoek was het ondenkbaar dat onderzoek van het abdomen gedaan zou worden met behulp van MRI. De acquisitietijden waren dermate lang en de signaal-ruisverhouding van de geïntegreerde bodycoil zo slecht, dat het de moeite niet loonde om zo’n onderzoek uit te voeren.

Johan Nahuis

21. MRI van het hart

Samenvatting

Het hart zorgt ervoor dat het bloed door het lichaam wordt gepompt. Vanuit het hart (en weer terug) zijn er twee circulaties:

Ria Zuurbier

22. MRI van de mammae

Samenvatting

De mamma bestaat uit drie structuren, te weten huid, subcutaan weefsel en borst-parenchym en stroma. Het parenchym bestaat uit 15 tot 20 lobi of segmenten, die convergeren naar de tepel.

Carla Boetes

Nawerk