整形外科用MRI装置のしくみ

MRIの略 磁気共鳴画像。実際には、この研究の正式名称は核磁気共鳴画像（NMRI）ですが、このテクニックが医療での使用のために開発されていたとき、「核」という言葉の暗示は否定的過ぎると感じられ除外されました受け入れられた名前

ＭＲＩは、分子の性質についての情報を得るために使用される技術である核磁気共鳴（ＮＭＲ）の物理的および化学的原理に基づいている。

MRIのしくみ

はじめに、MRI装置の部品を見てみましょう。 MRI装置の3つの基本的な構成要素は次のとおりです。

• 一次磁石
  • MRIの最大の部分は 一次磁石。 ＭＲＩ画像を作成するために十分な強度の磁場を開発することは、この技術の開発において克服すべき初期のハードルであった。
• 勾配磁石
  • の 勾配磁石 MRI装置の「微調整」部分です。それらはMRIが体の特定の部分に焦点を合わせることを可能にします。グラジエントマグネットは、MRIの「ノイズの変化」の原因でもあります。
• コイル
  • 撮像されているあなたの体の部分の隣には コイル。肩、膝、そして他の体の部分のために作られたコイルがあります。コイルは、ＭＲＩを可能にする無線周波数を放射するだろう。

一次磁石

MRIで使用するのに十分強力な永久磁石（あなたがあなたの冷蔵庫のドアに使用する種類のような）は製造するには余りにも高価でありそして貯蔵するのには余りにも面倒であろう。磁石を作るもう一つの方法は、電線を巻いて電線に電流を流すことです。これにより、コイルの中心内に磁界が発生します。 ＭＲＩを実行するのに十分に強い磁界を発生させるために、ワイヤのコイルは抵抗を有さなくてはならない。したがって、彼らは華氏450度以下の温度で液体ヘリウムに浸される！これにより、コイルは1.5〜3テスラ（ほとんどの医療用MRIの強度）の磁場を発生させることができ、地球の磁場よりも20,000倍以上強くなります。

グラデーションマグネット

傾斜磁場磁石と呼ばれるMRI装置内の3つの小さい磁石があります。これらの磁石は一次磁石よりはるかに小さい（約1/1000強力）が、磁場を非常に正確に変えることができる。身体の画像「スライス」を作り出すことを可能にするのはこれらの勾配磁石である。勾配磁石を変えることによって、磁場を身体の選択された部分に特に集中させることができる。

コイル

ＭＲＩは、人体内の異なる組織を区別するために水素原子の特性を使用する。人体は主に水素原子（63％）で構成され、他の一般的な元素は酸素（26％）、炭素（9％）、窒素（1％）、そして比較的少量のリン、カルシウム、ナトリウムです。 MRIは筋肉、脂肪、腱などの組織間の違いを区別するために「スピン」と呼ばれる原子の特性を使用します。

患者がＭＲＩ装置に入っていて磁石がオンになっていると、水素原子の核は２つの方向のうちの一方に回転する傾向がある。これらの水素原子核は、それらのスピン配向または歳差運動を反対の配向に遷移させることができる。他の方向に回転させるためには、 コイル この遷移を引き起こす無線周波数（RF）を放射します（この遷移を起こすのに必要なエネルギーの周波数は特定的であり、ラーモア周波数と呼ばれます）。

ＭＲＩ画像を作成する際に使用される信号は、それらの高エネルギー状態からそれらの低エネルギー状態への、遷移または歳差運動によって分子が放出するエネルギーに由来する。スピン状態間のこのエネルギー交換は共鳴と呼ばれ、したがって磁気共鳴イメージングと呼ばれる。

すべてを一緒に入れて

コイルはまた、原子の歳差運動からの磁気誘導によって放出されるエネルギーを検出するように機能する。コンピュータはデータを解釈し、異なる組織型の異なる共鳴特性を表示する画像を作成する。私たちはこれを灰色の陰影のイメージとして見ています - 体の組織の中には上記のプロセスによりますが、暗くなったり明るくなったりするものがあります。

ＭＲＩを受ける予定の患者は、ＭＲＩがその患者にとって安全であるかどうかを判断するためにいくつかの特定の質問をされるであろう。対処される問題のいくつかは、次のとおりです。

• 体内の金属
  • 体内に金属インプラントを装着している患者は、MRI検査を受ける前にMRIスタッフに警告する必要があります。ほとんどの整形外科用インプラントを含むいくつかの金属製インプラントは、ＭＲＩと適合性がある。しかし、一部のインプラントでは、脳内の動脈瘤クリップや金属製の眼のインプラントなど、患者がこれまでにMRI検査を受けることを妨げていました。
• 植え込まれた機器
  • ペースメーカーまたは体内除細動器を装着した患者は、MRI検査の使用を妨げるため、MRIスタッフに警告する必要があります。
• 服・ジュエリー
  • MRI検査を受ける前に、金属製の衣服や宝石類を取り除く必要があります。

MRIの近くにある金属製の物体は危険です。 2001年に、酸素タンクが子供を襲ったとき、6歳の男の子は殺されました。 MRIマグネットをオンにすると、酸素タンクがMRIに吸い込まれ、子供はこの重い物に襲われました。この潜在的な問題のために、ＭＲＩスタッフは患者の安全を確保することにおいて非常に慎重である。

雑音

患者はしばしばMRI装置によって引き起こされる「音がする」ノイズを訴えます。このノイズは、前述のグラジエントマグネットから発生しています。これらのグラジエントマグネットは、実際には主なMRIマグネットに比べてかなり小さいですが、磁場の微妙な変化が体の適切な部分を最もよく見ることができるようにするために重要です。

スペース

閉所恐怖症で、MRI装置に入るのが嫌いな患者もいます。幸いなことに、いくつかの選択肢があります。

• 四肢MRI
  • 新しいMRIでは、チューブの中に横になる必要はありません。むしろ、膝、足首、足、肘、または手首のＭＲＩを有する患者は、単にその身体部分をＭＲＩ装置内に配置することができる。このタイプの機械は、肩、背骨、腰、または骨盤のMRIには機能しません。
• オープンMRI
  • オープンMRIは重大な品質問題を抱えていましたが、画像技術は過去数年間でかなり改善されました。クローズドＭＲＩは依然として多くの医師に好まれているが、オープンＭＲＩは適切な代替法であり得る。
• 鎮静
  • 何人かの患者はMRIを完了するのにかかる45分間静止している問題を抱えています。したがって、MRI検査を受ける前にリラックスするために薬を飲むのが適切かもしれません。 MRI検査を計画する前に、医師と相談してください。