Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Gisteren werd bekendgemaakt dat Nederland de gevoeligste MRI-scanner ter wereld zal krijgen, dankzij een subsidie van 19 miljoen euro. De MRI-scanner komt te staan op het terrein van het Radboudumc en de Radboud Universiteit in Nijmegen. Maar hoe werkt een MRI-scanner eigenlijk? En waarin verschilt het nieuwe, nog te bouwen apparaat met de huidige scanners?
Een Magnetic Resonance Imaging-scanner wordt vaak gebruikt bij hersenonderzoek of onderzoek naar gewrichten, organen, spieren of pezen. Vroeger puur om te kijken wat er aan de hand was, tegenwoordig ook om bijvoorbeeld de precieze positie van een naald of katheter te bepalen tijdens kleine operaties.
Lees ook:
Protonmaatje
Het apparaat gebruikt sterke magneten en elektromagnetische radiogolven om afbeeldingen te maken, op basis van de waterstofatomen in ons lichaam. We bestaan namelijk voor 63 procent uit waterstof (en nog eens 26 procent zuurstof, 9 procent koolstof, 1 procent stikstof en nog wat ander spul waaronder fosfor en calcium).
Een waterstofatoom is spinnend één proton dat in willekeurige richtingen ronddraait. Onder invloed van de zogenoemde statische magneet in de scanner gaan de protonen in de waterstofatomen rond dezelfde as draaien: ongeveer de helft in de richting van het magnetisch veld en de andere helft ertegenin. Bijna elk proton heeft een ‘maatje’ die de tegenovergestelde kant op draait. Bijna, want ongeveer 9 op de 2 miljoen protonen hebben geen maatje en dat kleine verschil levert een extra magnetisch veld op waar de MRI-scanner zich op richt.
Radiofrequentiespoel
Als dat extra ‘magnetisch moment’ namelijk met behulp van een radiofrequentiespoel (RF-spoel) wordt ‘bestookt’ met radiogolven, verandert het van richting. Zodra de spoel wordt uitgeschakeld, keert dat magnetisch moment weer terug naar zijn oorspronkelijke richting. De RF-spoel kan vervolgens die terugkeer opvangen als het MRI signaal.
Aangezien de hoeveelheid water in de verschillende delen van ons lichaam anders is, kan de scanner op basis van de grootte van het signaal bepalen om welke soort weefsel het gaat en zo een beeld opbouwen. Daarbij zorgen drie nauwkeurig te richten, maar veel minder krachtige magneten (gradiëntkokers, zo’n honderd keer zwakker dan de statische magneet) ervoor dat op bepaalde lichaamsdelen kan worden ingezoomd en dat er steeds een nieuw ‘plakje’ zichtbaar wordt.
Meer Tesla
De sterkte van de magneet in een MRI-scanner wordt uitgedrukt in tesla. Scanners in ziekenhuizen hebben een magneetsterkte tussen de 1,5 en 3 tesla. Sommige centra doen nu onderzoek met een 7T-scanner. De huidige sterkste MRI-scanner staat in Parijs, die magneet heeft een sterkte van 11,7 tesla. Dat apparaat neemt echter wel flink wat ruimte in beslag en past niet in een ziekenhuis.
Dat moet anders met de scanner die over een paar jaar de huidige recordhouder van de troon zal stoten. “Een heel belangrijk verschil zit hem in de supergeleider die we gaan gebruiken in deze magneet”, zegt Tom Scheenen, hoogleraar Biomedische Magnetische Resonantie aan het Radboudumc. Scheenen maakt deel uit van het Dynamic-consortium waarin de nieuwe scanner wordt ontwikkeld. “Die supergeleider kan een hogere stroomdichtheid hebben en maakt daardoor de veldsterkte van 14 tesla haalbaar. Bovendien zal de magneet een maat hebben die veel lijkt op de huidige groottes in de ziekenhuizen.”
Dat vereist natuurlijk wel nieuwe technologie. “Wat betreft de MRI-techniek hopen we dat wat we geleerd hebben op een veldsterkte van 7 tesla door te kunnen trekken naar 14 tesla”, zegt Scheenen. “De radiogolven die we gebruiken voor het opwekken van het MRI-signaal interfereren (waardoor originele golven vervormen en nieuwe ontstaan, red.) op de hoge veldsterktes. Op 7 tesla hebben we daar al mee leren omgaan, wat ervaring geeft om dat op 14 tesla ook te kunnen laten lukken.” De nieuwe en meest geavanceerde MRI-scanner moet over drie jaar klaar zijn.
Bronnen: KIJK 9/2013, NOS
Tekst: André Kesseler, Laurien Onderwater
Beeld: ER Productions Limited/Getty Images