Magnetic resonance imaging

Wikipedia open wikipedia design.

Magnetic resonance imaging
MRI-scanner van Philips in Best (2006)
MRI-scanner van Philips in Best (2006)
Coderingen
ICD-9-CM 88.91
MedlinePlus 003335
MeSH D008279
Portaal  Portaalicoon  Geneeskunde

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 röntgenstralen 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 patiënten zonder ze bloot te stellen aan gevaarlijke straling. Vergeleken met CT-scans, duren MRI-scans vaak langer, maken de scanners meer lawaai en moeten mensen in een veel nauwere ruimte liggen. Dit wordt door sommige mensen als onprettig ervaren. De resolutie (scherpheid) van MRI-scans is hoger dan die van CT-scans, waardoor artsen een duidelijker beeld kunnen krijgen van eventueel letsel of ziekte binnenin het lichaam.

Een oudere naam voor MRI is nuclear magnetic resonance (NMR), oftewel kernspinresonantie. Deze term is in onbruik geraakt vanwege de onterechte associatie met kernreacties en radioactieve straling.[2] In België wordt deze term nog wel gebruikt.[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 worden er verbeteringen in de beeldvorming en verwerking aangebracht.

Werking[bewerken]

MRI-scan van de hersenen

Kernspin, gradiënt en puls[bewerken]

MRI is gebaseerd op dezelfde technieken als de kernspinresonantie-spectroscopie zoals die in de chemische analyse wordt gebruikt. Om een scan te maken, wordt een persoon in een MRI-scanner gelegd. Rondom het te scannen gebied wordt door de MRI-scanner een sterk magneetveld gecreëerd. Protonen (waterstofatomen) in lichaamsweefsel dat water 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 waterstofatomen zenden dan radiogolven af, die worden gemeten door een spoel. De radiogolven kunnen zo worden afgesteld dat ze informatie kunnen geven over posities van bepaalde structuren door een gradiënt in de sterkte van het magneetveld te maken. De spoelen worden snel aan- en uitgezet, wat het kenmerkende herhalende geluid van een MRI-scan produceert. Het contrast tussen verschillende weefsels wordt bepaald door de snelheid waarmee aangeslagen atomen terugkeren naar de grondtoestand. 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, tussen 0,2 en 7T. 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.[bron?] Met permanente magneten kunnen ook lagere sterktes van het magneetveld worden bereikt. Dit kan nuttig zijn voor "open" MRI-scanners, voor claustrofobische patiënten.[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 en het UMC Utrecht hebben zo'n scanner. Een MRI-scanner van 9,4T werd in 2013 in een nieuw onderzoekscentrum van de Universiteit Maastricht geplaatst.[7]

T1 en T2[bewerken]

Voorbeelden van T1-, T2- en PD-gewogen MRI-scans

Er zijn ook andere weefseleigenschappen waarvan een plaatje te maken is. Zo is de tijd te meten waarin de longitudinale spincomponent voor 63% herstelt, de zogenaamde T1. Deze is afhankelijk van de snelheid waarmee de waterstofkernen in het weefsel hun spinenergie afstaan in de vorm van warmte. Tevens is de tijd die het duurt voordat de transversale component voor 63% vervalt te meten (T2). Op T1-gewogen opnamen geeft vetweefsel een hoog signaal waardoor het in wit op het beeld zichtbaar is. Bij een T2-opname geven vocht en vloeistoffen een hoog signaal. Een T1- of T2-gewogen afbeelding wordt vervaardigd door de echotijd en repetitietijd in te stellen.

MRI-beelden worden standaard in zwart-wit afgebeeld, waarin de verschillende soorten weefsels hun eigen tint hebben:

Signaal T1-gewogen T2-gewogen
Sterk
Gemiddeld
  • Witte stof is donkerder dan grijze stof[10]
Zwak

Visualisatie en resolutie[bewerken]

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 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 oplossend vermogen ongeveer 0,3 millimeter (2005).

Contrastmiddelen[bewerken]

Om het contrast van de MRI-scans te verhogen kan men een contrastmiddel in de bloedstroom injecteren. Om een artrogram van bijvoorbeeld de schouder, heup of pols te maken wordt dit contrastmiddel verdund in het gewricht geïnjecteerd. Contrastmiddelen voor MRI zijn meestal gadoliniumverbindingen, die paramagnetische eigenschappen hebben. Voorbeelden zijn: gadoterate meglumine (Gd-DOTA, merknaam: Dotarem), gadopentetaatdimeglumine (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 patiënten met een nierstoornis en in ernstige gevallen kan het nodig zijn om ze te verwijderen door middel van hemodialyse. Bij patiënten met een ernstige nierinsufficiëntie 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.

Beperkingen door het magneetveld[bewerken]

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 moet worden uitgetrokken. Gouden sieraden en gouden tanden zijn geen probleem.

De patiënt krijgt een drukknop in zijn hand waarmee hij om hulp kan roepen. Deze werkt met luchtdruk: het is geen elektrische drukknop maar een knijpballetje. Hij krijgt soms een koptelefoon zodat hij tijdens het onderzoek naar muziek kan luisteren en/of met de onderzoeker kan communiceren. Deze is met een slang verbonden met een luidsprekertje dat elders is opgesteld.

De aanwezigheid van sommige metalen voorwerpen in het lichaam van patiënten (onder andere endoprothesen, pacemakers, spiraaltjes, neurostimulatoren, insulinepompen, intraoculaire metaaldeeltjes, metalen kunsthartkleppen en cochleaire implantaten[11]) 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 patiënt. Dit geldt vooral voor ferromagnetische materialen. Er zijn gevallen bekend van patiënten met metalen clips 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 (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 zijn aangebracht of die minder dan vijf weken voor het onderzoek zijn geplaatst vormen een absolute contra-indicatie 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.

MRI en CT[bewerken]

Hoewel de beelden van een MRI-onderzoek in eerste instantie lijken op die van een CT-scanner zijn er toch grote verschillen. Een CT-scanner meet absorptie van röntgenstraling, vooral het dichte calcium in botten valt daardoor sterk op. Een MRI-scanner meet het voorkomen van één element, vaak is dat waterstof. Een MRI-scanner stelt de patiënt niet bloot aan de ioniserende straling 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 patiënt 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 patiënt bevinden, dan kunnen deze, bij specifieke instellingen van de scanner, wel nare brandwonden veroorzaken.

CT en MRI vullen elkaar aan, ze kunnen elkaar niet compleet vervangen.

Basissequenties[bewerken]

Precessie van een vrije wenteling in een magnetisch veld
Weergave van een wenteling in een sequence inversion recovery

Scanners[bewerken]

Spreiding van MRI-scanners bij ziekenhuizen in Vlaanderen (2016).

Modellen[bewerken]

Naast de traditionele holle cilindrische systemen komen ook meer open systemen beschikbaar. Deze open systemen zijn vooral voor patiënten met claustrofobie en obesitas van belang: de patiënt ligt nog steeds, echter de cilinder is vervangen door twee platen die zich onder en boven de patiënt bevinden. Nog een stap verder gaan de systemen waarbij de patiënt, 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 patiënt te onderzoeken in een natuurlijker positie, waarbij het lichaam onderhevig is aan de normale dagelijkse omstandigheden onder invloed van de zwaartekracht.

Toepassingen[bewerken]

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.[12]

Neurologie[bewerken]

Parasagittale MRI van de hersenen

Hoofdletsel[bewerken]

Röntgenstraling wordt geabsorbeerd door materialen. Ze kan dus verschil maken tussen bijvoorbeeld bot (bevat calcium) en lucht in de longen. MRI kan verschil 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 röntgenstraling maken, voor een hersenkneuzing een MRI.

Multiple sclerose[bewerken]

Bij multiple sclerose zijn met MRI diffuse 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.

Beroerte[bewerken]

Bij een recente beroerte maakt men in principe een CT-scan. De apparatuur is bijna altijd 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.[13] Diffusion weighted imaging is bijna 100% sensitief op dit gebied. In het verdere verloop is een MRI een prima manier om het 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 (met contrastvloeistof) kan men de plek in de bloedvaten opsporen, waar de bloedproppen die de beroerte of de TIA veroorzaakten vandaan kwamen.

Hersentumor[bewerken]

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 maakt de chemische samenstelling van het weefsel bekend.[14]

Dementie[bewerken]

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.[15]

Inwendige organen[bewerken]

Hart en vaatstelsel[bewerken]

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.

Maag, lever, darm[bewerken]

De dunne darm is niet te bereiken met endoscopie en maar moeizaam met röntgenonderzoek. 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.

Nieren[bewerken]

Met behulp van MRI kan de ontwikkeling van cystenieren goed gevolgd worden.[16]

Orthopedie[bewerken]

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

  • Schouder: de slijmbeurs en de spieren (biceps, supraspinatus en de andere cuffspieren) die in de knel kunnen komen.
  • Knie: meniscus, kruisbanden enzovoorts
  • Heup
  • Enkel

Total body scan[bewerken]

Commerciële bedrijven verkopen MRI-scans van het hele lichaam, zonder verwijzing door een arts.[17] Deze ontwikkeling staat haaks op de ontwikkelingen in de medische wereld, waar men steeds meer onderzoeken en behandelingen volgens richtlijnen handelt. De reden daarvoor is niet in de eerste plaats economisch. Bij elk onderzoek van gezonde mensen is de kans groot dat er iets onschuldigs gevonden wordt, terwijl de kans aanzienlijk is dat men, door dit te evalueren, schade toebrengt aan de patiënt.[bron?] Voor dit soort afwijkingen, die bij toeval worden gevonden en die geen klachten gaven wordt wel de naam incidentaloom gebruikt. Veel voorkomende toevalsbevindingen zijn bijvoorbeeld een kyste of bloedvatmisvorming in lever, nier of bijnier[18]

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

  • (en) Interactieve Java-applet die de werking van een MRI-scanner illustreert (klik op de tab MRI nadat de applet gestart is)


This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit).
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.

Destek