Samenvatting van alle modules uit Q6 MGZ met verhelderende illustraties en uitleg. Samengevat uit werkgroepen, hoorcolleges, zelfstudie en responsiecolleges. Mist atherosclerose en een deel uit zintuig naar brein en zenuwstelsel modules.
Radboud Universiteit, Nijmegen
Gemaakt door: Georgia Graat
,MGZ samenvatting Q6
Beeldvormende technieken
MRI-scan
Alle medische beeldvorming berust op andere technieken en laat hiermee ook andere
eigenschappen van het weefsel zien. MRI (magnetic resonance imaging) is een belangrijke techniek
waarmee beelden van het hele lichaam gemaakt kunnen worden. Een voordeel is de scherpheid
waarmee zachte weefsels in beeld kunnen worden gebracht, maar een nadeel is dat de foto heel lang
duurt om te maken.
Beelden worden geconstrueerd op basis van een van de drie interacties tussen straling en objecten:
reflectie, transmissie en emissie. MRI werkt op basis van emissie. Het werkt namelijk met radiogolven
die vanuit het lichaam worden uitgezonden en opgevangen als straling om zo beelden te creëren.
Hier ligt een heel principe achter waarmee duidelijk gemaakt wordt hoe MRI beelden afgelezen en
gemaakt kunnen worden om verschillende eigenschappen van het weefsel te benadrukken. In
principe kijkt MRI naar drie weefseleigenschappen: T1, T2 en waterstofdichtheid.
Het principe van de nucleaire magnetische resonantie berust op magnetisme van de
atoomkernen. Elk waterstofatoom heeft een proton (positief geladen) als kern en elke kern heeft
een kernspin. Dit betekent dat hij om zijn eigen as tolt en hiermee is het net een klein magneetje.
De ‘pijl’ wijst het noorden aan, maar behoudt hierbij zijn kernspin. Een kern gaat zich in een
extern magnetische veld zo draaien dat hij langs dat veld komt te liggen. De precessie is hierbij
de beweging die de draai-as van dit draaiende proton maakt onder invloed van een uitwendige
kracht. Zonder zo’n kracht zal de as niet van richting veranderen. Dit principe wordt ook ingezet
bij MRI. Belangrijk te weten is dat een kernspin alleen optreedt bij een oneven aantal protonen
en/of neutronen!
Een MRI-apparaat is namelijk een sterk magnetisch veld. Deze zal zijn
externe veld op de waterstofkernen in het lichaam laten werken,
waardoor deze spinnende kernen zich volgens dat veld gaan richten.
Hierbij treedt dus precessie op. Elke waterstofkern heeft zijn eigen
kleine magneetveld om zich heen. De frequentie van deze precessie
kan berekend worden met de Larmour frequentie formule. Voor een
waterstofkern is het eerste deel (gyromagnetische verhouding) 42.6
Mz/Tesla. De B is voor MRI 3 Tesla. De precessie frequentie zal hierdoor
ongeveer 130 MHz zijn wat als elektromagnetische golven wordt aangeduid.
Wanneer de externe radiogolven in hetzelfde lengtegebied als de precessie golven liggen, gaan de
pijlen van de kernen dezelfde kant op draaien. Door de sterke draaiing van alle waterstofkernen
samen in dezelfde richting, komen alle kleine magneetveldjes bij elkaar om zo een groot
magneetveld te vormen. De ronddraaiende ‘magneet’ zendt zelf weer radiogolven uit die je daarna
meet met het MRI apparaat. Bij
nucleaire magnetische resonantie is
het belangrijk dat de externe radiogolf
de kernen tot 90 graden schuin duwt.
Dit is hoe de MRI de
waterstofdichtheid meet.
Gemaakt door: Georgia Graat
,Bij het maken van een MRI geldt dat de kleinste dingen die je
kunt zien ongeveer zo groot zijn als de golflengte van de
gebruikte straling. Dit zou bij MRI echter rond de 10 m zitten,
waardoor je vrijwel niks in het lichaam kan herkennen. Een
oplossing hiervoor is plakselectie. Hierbij wordt de veldsterkte
langs het lichaam gevarieerd (gradiënt opbouw) zodat ook de
Larmour frequentie varieert. Allemaal spoelen zorgen ervoor dat
de magneet veldsterkte bij de voeten het laagst en bij het hoofd
het hoogst is. De Larmour frequentie is daarom ook het hoogst
bij het hoofd. Het lichaam valt zo horizontaal in allerlei plakken op te delen. Op elke plak wordt een
net andere veldsterkte afgestuurd, waarbij via de formule van Larmour een bepaalde frequentie
hoort. Je zal daarom van een specifieke plak met die exacte frequentie ook radiogolven terugkrijgen
waardoor het apparaat kan achterhalen hoeveel waterstof zich bevindt binnen elke plak.
Binnen elke specifieke plak wordt op allerlei verschillende draaimanieren weer een
oplopend magneetveld aangebracht. Zo krijg je weer verschillende frequenties
radiogolven uitgezonden vanuit verschillende lijnen binnen de plak. Elke lijn krijgt zijn
eigen unieke zendfrequentie. Deze radiogolven worden bij elkaar opgeteld per lijn om
zo de intensiteit te bepalen. In een diagram kan je deze intensiteit per frequentie
uitzetten, waarbij elke frequentie dus een lijn in een plak in het lichaam weergeeft. De
intensiteit staat gelijk aan de hoeveelheid waterstofkernen in een gebied.
Je wilt het echter zelfs weten per punt in het lichaam. Door de vele draaimanieren in een
plak waarin je de gradiënt hebt aangebracht, kan je deze allemaal over elkaar heen
leggen om zo via back projectie een MRI beeld in elkaar te zetten. Een MRI duurt zo lang
doordat elke plak een gradiënt moet krijgen in veel verschillende richtingen om zo een
duidelijke scan te krijgen. Elke aparte opname van het apparaat geeft het harde,
kenmerkende MRI-geluid.
De andere twee eigenschappen waar een MRI op afgesteld moet worden zijn de T1 en
T2 waarden. Deze hangen gedeeltelijk met elkaar samen. De excitatiepuls is het
magneetveld met bepaalde radiogolf frequentie die naar een plak wordt gestuurd zodat de protonen
90 graden draaien. Elke keer geef je een excitatiepuls aan een plak om de intensiteit in de lijnen te
meten. Een 90 graden puls is net groot genoeg om de protonen schuin te zetten zodat ze radiogolven
uitzenden. De signaalsterkte gaat langzaam omlaag door T2 veranderingen en ondertussen komen de
protonen weer langzaam terug omhoog naar hun normale positie. Je moet dus elke keer een nieuwe
puls geven om de signaalsterkte terug te krijgen.
De tijd waarin de protonen overeind komen is echter lang en verschilt sterk
per weefsel. Ook kan een nieuwe puls niet al gegeven worden zodra de
signaalsterkte laag is. Nadat de protonen uitwaaieren (T2) worden namelijk
geen radiogolven meer geproduceerd, dus neemt de signaalsterkte af tot 0.
De kernen staan echter op dat moment nog niet allemaal overeind. De T1-
tijden duren daarom langer dan de T2-tijden. Wanneer je snel na volledige
afname van de signaalsterkte weer een nieuwe puls geeft, zullen nog niet
alle kernen rechtop staan. Degene die dat wel waren, zullen 90 graden
draaien en een nieuw signaal produceren. Degene die dat nog niet waren,
zullen verder dan de 90 graden draaien en hiermee niet aan het signaal
kunnen meedoen. Je zal dan zien dat de tweede puls een veel zwakker
signaal heeft opgeleverd.
Gemaakt door: Georgia Graat
, T1 wordt ook wel de overeindkom-tijd genoemd. Dit is de tijd
die protonen in verschillende weefsels erover doen om
allemaal terug rechtop te staan. De T1 zelf is de tijd waarin
37% van de protonen nog niet overeind is gekomen ofwel de
tijd waarbij de signaalsterkte 63% van de maximumwaarde
bereikt. Met T1 kan je dus de repetitietijd bepalen. Dit is de tijd
tussen twee excitatiepulsen aan dezelfde lijn in een plak. De
repetitietijd probeer je in te stellen als de gemiddelde tijd tussen twee T1-tijden van de twee
weefsels waarin je geïnteresseerd bent. Wanneer je pulsen heel snel achter elkaar geeft, zullen
alleen de protonen die snel overeind komen een sterk signaal kunnen geven. De impulssterkte is de
sterkte van de excitatie en deze blijft overal gelijk.
De T2 wordt ook wel de uitwaaiertijd of
relaxatietijd genoemd. De kernen beginnen
allemaal precies dezelfde kant op, maar niet
alle kernen draaien natuurlijk met dezelfde snelheid rond. Hierdoor gaan de kernen steeds verder uit
elkaar liggen en wijzen ze steeds minder dezelfde richting aan. Hoe verder deze uitwaaiering is, hoe
minder sterk de uitgezonden radiogolven zijn (afzwakking signaal). Dit komt doordat de kernen
elkaar beginnen tegen te werken qua magneetveld richting en de sterkte van de magneet hierdoor
afneemt. De T2 staat voor de tijd die het duurt voordat het signaal op 37% van zijn originele sterkte
zit ofwel 63% in signaalsterkte is afgenomen. Na de excitatiepuls raken de kernspins uit fase en in elk
weefsel heeft dit een andere duur.
Via een grafiek kan je de T2 tijd van de weefsels
onderscheiden. Om twee weefsels op een MRI scan het best te
vergelijken, is het meest handige om te doen een tijd te kiezen
die precies tussen de twee T2-tijden van de weefsels invalt.
Het best kan je dus een tijdje wachten na de excitatiepuls om
de scan te maken, anders zullen alle weefsels nog hele hoge
signaalsterktes afgeven en dus allemaal op elkaar lijken.
Met de T2 kan je dus de echotijd bepalen. Dit is de tijd tussen
de excitatiepuls en het moment van meting. Deze neem je op
het moment waarop het verschil in sterktes tussen de twee belangrijke weefsels het grootst is. Hoe
lager de T2-tijd, hoe sneller de signaalsterkte in dat weefsel op 0 komt, dus hoe eerder dit weefsel
zwart oplicht op een MRI-scan.
Een MRI beeldt uiteindelijk drie weefseleigenschappen uit, maar hoe
zwaar die elk meetellen hangt af van de instellingen van het apparaat. Op
een MRI scan worden de gebieden die de sterkste signalen (meeste
radiogolven) afgeven het lichtst opgelicht.
De beste scans worden gemaakt bij een gemiddelde T1 en T2. Er bestaan
echter bepaalde MRI instellingen die zogenaamde T1-gewogen en T2-
gewogen plaatjes maken. In de tabel wordt weergegeven wat de
specifieke T1 en T2 tijden van elk hersenweefsel zijn. Het makkelijkste
contrast maak je natuurlijk tussen twee weefsels met sterk verschillende
tijden. De weefsels met de kortste T1 en/of langste T2 tijden zullen het
witst oplichten op de scan (afhankelijk van andere instellingen). Bot zal daarom ook altijd heel zwart
oplichten.
Gemaakt door: Georgia Graat
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller georgiagraat. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.95. You're not tied to anything after your purchase.
