Magnetic resonance imaging
(
MRI
), in het Nederlands soms aangeduid met
kernspintomografie
,
[1]
is een
medische beeldvormingstechniek
die wordt gebruikt voor het in kaart brengen van het lichaam en bepaalde lichaamsprocessen. MRI-scanners werken met een sterk
magneetveld
en
radiogolven
waarmee de organen in het lichaam zichtbaar kunnen worden gemaakt. Aan MRI komen geen
rontgenstralen
of
ioniserende straling
te pas, waardoor het zich onderscheidt van
CT- of CAT-
en
PET-scans
.
MRI wordt in de geneeskunde veel gebruikt voor het stellen van een diagnose, het bepalen van het stadium van een ziekte en voor het opvolgen van patienten zonder ze bloot te stellen aan gevaarlijke straling. Vergeleken met CT-scans duren MRI-scans vaak langer, maken de scanners veel meer lawaai en moeten mensen in een langere tunnel liggen. Dit wordt door sommige mensen als onprettig ervaren. De
resolutie
(scherpheid) van MRI-scans kan hoger zijn dan die van CT-scans, maar het is met name het contrast tussen de verschillende weefsels waardoor artsen een duidelijker beeld kunnen krijgen van eventueel letsel of ziekte binnenin het lichaam.
MRI berust op het
natuurkundige
mechanisme van de
nuclear magnetic resonance
(
NMR
), oftewel
kernspinresonantie
. Deze term is voor de medische beeldvorming in onbruik geraakt vanwege de onterechte associatie met
kernreacties
en radioactieve straling, maar de afkorting NMR wordt verder in de exacte wetenschappen (natuurkunde,
scheikunde
,
biochemie
) wel normaal gebruikt voor onderzoek met kernspinresonantie.
[2]
In Belgie wordt de afkorting NMR nog wel gebruikt om MRI aan te duiden.
[3]
[4]
[5]
De eerste die zich realiseerde dat met NMR beelden van levend weefsel konden worden gemaakt was begin 1970 de Amerikaanse
biofysicus
Raymond Damadian
. Tegen 1977 kon hij een eerste (enorm groot) prototype laten zien. Daarna ging de ontwikkeling snel en ieder jaar werden er verbeteringen in de beeldvorming en verwerking aangebracht.
MRI-scan van de
hersenen
MRI is gebaseerd op dezelfde technieken als de kernspinresonantie-
spectroscopie
zoals die in de
chemische
analyse
wordt gebruikt. Om een MRI-scan te maken, wordt iemand in een MRI-scanner gelegd. Rondom het te scannen gebied wordt door de MRI-scanner een sterk magneetveld gecreeerd.
Protonen
(
waterstof
kern
) in lichaamsweefsel dat water of vet bevat geven een signaal af dat verwerkt kan worden tot een afbeelding. Eerst wordt er met
elektromagnetische straling
een
trilling
in het magneetveld opgewekt met precies de juiste
resonantiefrequentie
. De
aangeslagen
kernspins van de waterstofatomen zenden dan
radiogolven
uit, die worden gemeten met een
spoel
. De radiogolven kunnen zo worden afgesteld dat ze informatie geven over posities van bepaalde structuren in het lichaam door een
gradient
in de sterkte van het magneetveld te maken. De spoelen worden snel aan- en uitgezet, wat het kenmerkende rammelende geluid van een MRI-scan produceert. Het contrast tussen verschillende weefsels wordt onder andere bepaald door de hoeveelheid waterstof in het weefsel. Aangezien allerlei soorten weefsel verschillende waterstofdichtheden hebben kunnen dan details van de
anatomie
worden waargenomen.
Voor MRI is een sterk en
homogeen
magneetveld nodig. De sterkte van het magneetveld wordt gemeten in
tesla
(T). De sterkte wisselt per apparaat, typisch tussen 0,2 en 7 T. Het magneetveld wordt opgewekt door
supergeleidende
spoelen. De spoelen moeten door vloeibaar
helium
worden gekoeld. Recente vooruitgang in de
vastestoffysica
heeft echter materialen opgeleverd die bij hogere temperaturen dan van vloeibaar helium ook supergeleiding vertonen. Deze kunnen gekoeld worden met het veel beter hanteerbare vloeibare
stikstof
. De verwachting is dat MRI-scanners een flink stuk goedkoper en kleiner kunnen worden en daardoor ook in kleinere ziekenhuizen en klinieken gebruikt zullen gaan worden.
Met permanente magneten kunnen zwakkere magneetvelden worden gemaakt. Dit kan nuttig zijn voor "open" MRI-scanners, voor
claustrofobische
patienten.
[6]
7T-scanners hebben een heel sterk magneetveld en kunnen daardoor zeer scherpe beelden produceren. Deze worden alleen gebruikt in (medische) onderzoekscentra, en niet voor klinische doeleinden. Het
LUMC
in Leiden,
Amsterdam UMC
en het
UMC Utrecht
hebben zo'n scanner. Een MRI-scanner van 9,4 T werd in 2013 in een nieuw onderzoekscentrum van de
Universiteit Maastricht
geplaatst.
[7]
Voorbeelden van T1-, T2- en PD (proton dichtheid)-gewogen MRI-scans
Naast de waterstofdichtheid, zijn er ook andere weefseleigenschappen waarvan een plaatje te maken is, namelijk de snelheid waarmee de kernspin van aangeslagen atomen terugkeert naar de grondtoestand, de zogenaamde
relaxatietijden
. Zo is de tijd te meten waarin de longitudinale spincomponent voor 63% terugklapt, de zogenaamde T1. Deze is afhankelijk van de snelheid waarmee de waterstofkernen (protonen) in het weefsel de energie van hun spin afstaan in de vorm van warmte. Tevens is de tijd die het duurt voordat de transversale (dwars)component voor 63% vervalt te meten (T2). Op T1-gewogen opnamen geeft weefsel met een korte T1, zoals
vetweefsel
een hoog signaal waardoor het in wit op het beeld zichtbaar is. Bij een T2-opname geven weefsels met juist een lange T2, zoals vocht en vloeistoffen een sterk signaal. Een T1- of T2-gewogen afbeelding wordt vervaardigd door de fliphoek, de echotijd en repetitietijd in te stellen.
MRI-beelden worden standaard in zwart-wit afgebeeld, waarin de verschillende soorten weefsels hun eigen
grijstint
hebben:
Signaal
|
T1-gewogen
|
T2-gewogen
|
Sterk
|
|
|
Gemiddeld
|
|
- Witte stof is donkerder dan grijze stof
[10]
|
Zwak
|
|
|
Om het resultaat te visualiseren wordt de scan door de computer meestal als een aantal 'plakjes' van het lichaam of het hoofd gepresenteerd, die naar keuze in de drie anatomische vlakken (
sagittaal
,
transversaal
,
coronaal
) kunnen worden bekeken. Vaak kan zelfs elk mogelijk vlak onder willekeurige hoek gekozen worden - de gegevens kunnen door een snelle computer op iedere gewenste manier worden gepresenteerd, de enige beperkende factor is de benodigde rekentijd. Ook driedimensionale weergaven van bepaalde structuren in een bepaalde lichtval behoren tot de mogelijkheden, zolang er maar een manier bestaat om met behulp van de software te onderscheiden welke
voxel
(beeldpunt) tot de structuur behoort en welke niet. De software-ontwikkeling is daarom onverbrekelijk verbonden met die van de andere technieken.
Met moderne MRI-scanners is het
scheidend vermogen
ongeveer 0,3 millimeter (2005).
Om het contrast van de MRI-scans te verhogen kan men een
contrastmiddel
in de bloedstroom inspuiten. Om een
artrogram
(afbeelding van een gewricht) van bijvoorbeeld de schouder, heup of pols te maken wordt dit contrastmiddel verdund in het gewricht geinjecteerd. Contrastmiddelen voor MRI zijn meestal
gadoliniumverbindingen
, die
paramagnetische
eigenschappen hebben. Voorbeelden zijn: gadoterate meglumine (Gd-DOTA, merknaam: Dotarem),
gadopentetaatdimeglumine
[11]
(Gd-DTPA, merknaam: Magnevist),
gadoxetaat
(Gd-EOB-DTPA, merknaam: Primovist) en
gadobutrol
(Gd-BT-DO3A, merknaam: Gadovist). De gadoliniumverbindingen kunnen echter moeilijk uitgescheiden worden bij patienten met een
nierstoornis
en in ernstige gevallen kan het nodig zijn om ze te verwijderen door middel van
hemodialyse
. Bij patienten met een ernstige nierinsufficientie kunnen bepaalde soorten gadoliniumhoudende contrastmiddelen ook een
toxische
reactie (
nefrogene systemische fibrose
) veroorzaken. Tot nu toe lijken de minder stabiele verbindingen (non-ionisch, lineair) de boosdoeners te zijn. Sommige contrastmiddelen kunnen ook
allergische reacties
veroorzaken.
Veelvoorkomend veiligheidssymbool
Waarschuwingstekst bij een MRI-scanner in het
UMCG
(2015)
Bij een MRI-scan mag beslist geen
ferrometaal
aanwezig zijn. Dat geldt zelfs voor make-up, waarin vaak metaaldeeltjes zitten. Kleding met ritssluitingen en metalen knopen of sluitingen zoals beha's moeten worden uitgetrokken, bijvoorbeeld achtergebleven metalen paperclips in nieuwe overhemden moeten worden verwijderd, net als sleutelbossen en portemonnees met munten. Gouden sieraden en gouden tanden zijn geen probleem. Giropasjes en dergelijke worden gewist door het sterke magneetveld van de MRI.
De patient krijgt een drukknop in de hand voor hulp. Deze werkt met luchtdruk: het is geen elektrische drukknop maar een knijpballetje dat lijkt op het vroeger in de fotografie gebruikte
bulb
attribuut. Soms krijgt de patient een koptelefoon voor muziek naar keuze en/of contact met de laborant.
De aanwezigheid van sommige metalen voorwerpen in het lichaam van patienten (onder andere
endoprothesen
,
pacemakers
,
spiraaltjes
, neurostimulatoren,
insulinepompen
, intraoculaire metaaldeeltjes (in het oog), metalen kunst
hartkleppen
en
cochleaire implantaten
[12]
) kan, afhankelijk van de sterkte van het magnetische veld van het MRI-apparaat, een
contra-indicatie
zijn voor het uitvoeren van het MRI-onderzoek, omdat het plaatsen van deze voorwerpen in een magnetisch veld een gevaar kan opleveren voor de patient. Dit geldt vooral voor
ferromagnetische
materialen.
Er zijn gevallen bekend van patienten met metalen clips (knijpers) op slagaders van de hersenen waarbij tijdens een MRI-onderzoek de clips losschoten en letsel aan de hersenen toebrachten. Moderne implanteerbare clips en andere voorwerpen zijn om deze reden in het algemeen niet gevoelig meer voor magneetvelden (ze worden veelal gemaakt van
titanium
) maar kunnen soms nog wel de beeldvorming bij MRI verstoren. Normaal gesproken ligt hierbij de grens bij het jaar
1990
:
ferromagnetische
clips die hiervoor intracranieel (in de schedel) zijn aangebracht of die minder dan vijf weken voor het onderzoek zijn geplaatst vormen een absolute contra-indicatie (tegenargument) voor het vervaardigen van een MRI. Ook bij een
zwangerschapsduur
korter dan twaalf weken wordt meestal geen MRI vervaardigd. Oude
tatoeages
(die door het magneetveld kunnen vervloeien) en
claustrofobie
vormen relatieve contra-indicaties.
De beelden van een MRI-onderzoek lijken in eerste instantie op die van een
CT-scanner
met rontgenstraling, beide zijn zogenaamde
tomografieen
. Maar er zijn grote verschillen door de wijze waarop de beelden gevormd worden. Een CT-scanner meet
absorptie
van
rontgenstraling
, waarbij vooral het dichte
calcium
in botten opvalt. Een MRI-scanner meet met behulp van radiostraling het voorkomen van een element, vaak is dat waterstof, maar
koolstof
,
stikstof
en
fosfor
kunnen ook gevolgd worden. Een MRI-scanner stelt de patient niet bloot aan de
ioniserende straling
zoals de rontgenstraling van CT-scanners. Er zijn wel andere gevaren, zoals het eerder genoemde sterke magnetisme. Bij specifieke instellingen kan door het gebruik van de radiogolven de temperatuur in de patient wat oplopen. De scanner lijkt dan op een zeer groot uitgevallen
magnetron
. Er zit voldoende beveiliging op de scanners om de opwarming minimaal te houden. Als er zich toch metalen voorwerpen in of op de patient bevinden, dan kunnen deze, bij specifieke instellingen van de scanner, wel nare brandwonden veroorzaken.
CT en MRI vullen elkaar aan, maar ze kunnen elkaar niet helemaal vervangen.
Voorstelling van de
precessie
van een vrije wenteling van de kernspin in een magnetisch veld
|
Weergave van een wenteling van de kernspin in een
sequence inversion recovery
|
|
Foto van een open MRI-scanner.
Naast de traditionele holle cilindrische systemen komen ook meer open systemen beschikbaar. Deze open systemen zijn vooral voor patienten met
claustrofobie
en
obesitas
van belang: de patient ligt nog steeds, maar de cilinder is vervangen door twee platen die zich onder en boven de patient bevinden. Nog een stap verder gaan de apparaten waarbij de patient, in plaats van in de traditionele, horizontaal liggende positie, ook verticaal (staand en zittend en alle posities daartussenin) gepositioneerd kan worden. Een dergelijk systeem stelt de
radioloog
in staat om de patient te onderzoeken in een natuurlijker positie, waarbij het lichaam onderhevig is aan de normale dagelijkse omstandigheden onder invloed van de zwaartekracht.
Animatie van een
fMRI-scan
. Horizontale doorsneden van de hersenen worden getoond, van boven naar beneden. De stip linksboven is een
vitamine E
-pil, die tegen het hoofd geplakt was om links en rechts niet te verwisselen.
Binnen de
neurowetenschap
wordt vaak gebruik gemaakt van
functionele MRI
(fMRI). Met fMRI is het mogelijk te zien welke hersengedeelten tijdens een bepaalde activiteit meer zuurstof gebruiken. Dit wordt zowel in het biologische (medische) als in het psychologische onderzoek toegepast, en bepaalt daardoor mede de ontwikkeling van de psychologie, die tegenwoordig niet alleen een van de sociale wetenschappen, maar ook een van de neurowetenschappen geworden is.
[13]
Parasagittale MRI van de hersenen
Rontgenstraling wordt geabsorbeerd door materialen. Ze kan dus onderscheid maken tussen bijvoorbeeld bot (bevat calcium) en lucht in de longen. MRI kan onderscheid maken tussen
weke delen
en is daardoor effectiever bij de meeste aandoeningen, maar niet bij botafwijkingen; voor een
schedelbasisfractuur
zal men een
CT-scan
met rontgenstraling maken, voor een
hersenkneuzing
een MRI.
Bij
multiple sclerose
zijn met MRI vage witte vlekken te zien in hersenen en
ruggenmerg
. Hoewel andere ziekten, zoals de
ziekte van Lyme
hierop gelijkende beelden kunnen veroorzaken, is het meestal mogelijk met een combinatie van MRI en laboratorium de
diagnose
te stellen.
Bij een recente
beroerte
maakt men in principe een CT-scan. De apparatuur is bijna altijd in ziekenhuizen aanwezig en het scannen duurt korter, zodat men eventueel bij een niet bloederig herseninfarct kan overgaan tot openen van het bloedvat. Bij twijfel kan een MRI gemaakt worden, deze toont het infarct eerder dan de CT-scan en toont meer details.
[14]
Diffusion weighted imaging is bijna 100% sensitief op dit gebied.
MRI is een prima manier om het verdere verloop te vervolgen. Ook kan een MRI worden ingezet om bij andere aandoeningen zoals de (
ziekte van Parkinson
of
dementie
een beroerte uit te sluiten. Met
MR-angiografie
(afbeelding bloedvaten met contrastvloeistof) kan men de plek in de bloedvaten opsporen, waar de
bloedproppen
die de beroerte of de
TIA
(transient ischemic attack) veroorzaakten vandaan kwamen.
Vooral wanneer er tevens een contrastmiddel wordt toegediend is een
tumor
goed zichtbaar te maken met MRI. Andere MRI-technieken kunnen gebruikt worden om het gezwel nader te onderzoeken,
MRI-spectroscopie
bijvoorbeeld geeft de chemische samenstelling van het weefsel in een beeldelement.
[15]
Nog niet zo lang geleden moest men gelaten afwachten, wat er stond te gebeuren als de eerste verschijnselen van dementie opgemerkt werden. Met behulp van onder andere MRI zijn de verschillende dementiesyndromen nu vroegtijdig te
diagnosticeren
, waardoor men er beter op in kan spelen.
[16]
Met behulp van MRI is de precieze grootte en plaats van een
hartinfarct
en zijn gevolgen goed af te beelden. De
hartkleppen
kunnen goed bestudeerd worden. Afwijkingen aan de grotere bloedvaten worden goed zichtbaar.
De
dunne darm
is niet te bereiken met
endoscopie
en maar moeizaam met rontgenonderzoek. Maar met behulp van MRI kan men de dunne darm goed onderzoeken om bijvoorbeeld de
ziekte van Crohn
op te sporen. Ook wordt MRI gebruikt om afbeeldingen te maken van
lever
of
alvleesklier
.
Met behulp van MRI kan de ontwikkeling van
cystenieren
goed gevolgd worden.
[17]
MRI van een knie
Met een MRI kan een
hernia
zo goed zichtbaar gemaakt worden, dat gebleken is dat heel veel mensen er klachtenvrij mee rondlopen. Het is dan ook zaak niet te snel over te gaan tot onderzoek en behandeling. Met MRI zijn de weke delen (alles behalve bot) van gewrichten goed af te beelden, zoals
Bronnen, noten en/of referenties
- ↑
Friedbichler, M., Friedbichler, I. & Eerenbeemt, A.M.M. van den
(2009).
Pinkhof Medisch Engels
. Bohn Stafleu van Loghum, Houten.
- ↑
(
en
)
Vlaardingerbroek MT, den Boer JA
(1994).
Magnetic Resonance Imaging Theory and Practice
. Springer-Verlag, pp. 500.
ISBN 978-3-540-43681-2
.
- ↑
AZ Sint-Lucas
,
NMR-onderzoek
. Gearchiveerd op
22 januari 2019
. Geraadpleegd op
21 januari 2019
.
- ↑
AZ Sint-Elisabeth Zottegem
,
NMR onderzoek
.
Gearchiveerd
op
22 maart 2016
.
- ↑
AZ Mol
,
Informatiebrochure NMR
. Gearchiveerd op
4 maart 2016
. Geraadpleegd op
21 januari 2019
.
- ↑
Sasaki M, Ehara S, Nakasato T, Tamakawa Y, Kuboya Y, Sugisawa M, Sato T
(April 1990).
MR of the shoulder with a 0.2-T permanent-magnet unit
.
AJR. American Journal of Roentgenology
154
(4): 777?8.
PMID
2107675
.
DOI
:
10.2214/ajr.154.4.2107675
.
- ↑
mumc.nl
,
Super MRI scanner
(
6 mei 2013
).
Gearchiveerd
op
28 februari 2019
. Geraadpleegd op
11 januari 2016
.
- ↑
a
b
c
d
e
f
g
h
Magnetic Resonance Imaging
.
University of Wisconsin
. Gearchiveerd op
10 mei 2017
. Geraadpleegd op
11 maart 2019
.
- ↑
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
Johnson, KA
,
Basic proton MR imaging. Tissue Signal Characteristics
.
Gearchiveerd
op
9 juni 2021
.
- ↑
a
b
Patil T
,
MRI sequences
(
18 januari 2013
).
Gearchiveerd
op
9 oktober 2021
. Geraadpleegd op
14 maart 2016
.
- ↑
Artikel op Engelstalige wikipedia
Gadopentetic acid
- ↑
De nieuwe generatie
cochleaire implantaten
zijn MRI-bestendig. Sommige implantaten werken normaal tot 1,5 a 3 tesla.
- ↑
http://www.maastrichtuniversity.nl/web/Faculteiten/PsychologieEnNeurowetenschappen.htm
.
Gearchiveerd
op 11 oktober 2014.
- ↑
Web.archive.org Hartstichting.nl
Onderzoek beroerte
- ↑
Web.archive.org Hersentumor.nl
- ↑
web.archive.org Alzheimercentrum VU
- ↑
Gezondvgz.nl
. Gearchiveerd op
17 maart 2016
. Geraadpleegd op
21 januari 2019
.