MRI چیست؟ | محدودیت‌ها و عوارض ام آر آی چه هستند؟زمان مطالعه ۱۰ دقیقه

ام آر آی چیست؟ تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا ام آر آی یک فناوری تصویربرداری غیرتهاجمی است که تصاویر دقیق سه بعدی را از اعضای‌ بدن تولید می‌کند. این روش اغلب برای تشخیص‌، بررسی و نظارت بر بیماری استفاده می‌شود. MRI مبتنی بر فناوری پیشرفته‌ای است که پروتون‌های موجود در آب تشکیل‌دهنده بافت‌های موجود زنده را تحریک و جهت محور چرخشی پروتون‌ها را تشخیص می‌دهد. در این مقاله از تریتا به طور کامل در مورد نحوه تصویر برداری ام آر آی و عوارض ام آر آی توضیح می‌دهیم.

ام آر آی چگونه کار می‌کند؟

نحوه دقیق کارکرد ام آر آی چیست؟ در اصل MRI یا Magnetic resonance imaging به معنی تصویربرداری تشدید مغناطیسی است. در اصل ام آر آی با تغییرات خواص شیمیایی و مغناطیسی بافت نرم و اندازه گیری این تغییرات اقدام به تصویر برداری می‌کند. ام آر آی از آهن‌رباهایی قدرتمند بهره می‌گیرد که یک میدان مغناطیسی قوی تولید می‌کند و پروتون‌ها را در بدن مجبور می‌کند تا با آن میدان همسو شوند. وقتی امواج رادیویی به بدن بیمار ارسال می‌شوند‌، پروتون‌ها تحریک شده و از حالت تعادل خارج می‌شوند و در برابر جاذبه میدان مغناطیسی تحت تاثیر قرار‌ می‌گیرند. هنگامی که فرستنده‌های امواج رادیویی را قطع کنیم‌، سنسورهای ام آر آی قادر به شناسایی انرژی آزاد شده در هنگام آرایش مجدد پروتون‌ها با میدان مغناطیسی هستند. مدت زمان لازم برای آرایش دوباره پروتون‌ها با میدان مغناطیسی و همچنین میزان انرژی آزاد شده‌، بسته به محیط و ماهیت شیمیایی مولکول‌ها تغییر می‌کند. پزشکان براساس این ویژگی‌های مغناطیسی قادر به تشخیص تفاوت بین انواع بافت‌ها هستند.

MRI با استفاده از میدان‌های مغناطیسی و امواج رادیویی میزان آب موجود در بافت‌های مختلف بدن را اندازه‌گیری می‌کند‌، موقعیت آب را نقشه برداری می‌کند و سپس از این اطلاعات برای تولید یک تصویر دقیق استفاده می‌کند. تصاویر بسیار دقیق هستند زیرا بدن ما از ۶۵٪ آب تشکیل شده است؛ بنابراین سیگنال زیادی برای اندازه گیری داریم. مولکول آب (H2O) از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده‌است. اتم‌های هیدروژن (H) هستند که نقش مهم مولکول‌های آب در MRI را ایفا می‌کنند و آنچه که در ام آی آی برای اندازه گیری سیگنال از بدن نیاز است را تامین می‌کند. اگر هیدروژن را با جزئیات بیش‌تری بررسی کنیم‌، می‌بینیم که هسته مرکزی آن حاوی یک بار مثبت است که پروتون نامیده می‌شود. مانند سیاره زمین که با قطب مغناطیسی شمال و جنوب در محور خود می‌چرخد. هر پروتون هیدروژن در حال چرخش مانند یک آهنربای کوچک است که بر روی محور خود به دور خود می‌چرخد.در هر لحظه از زمان، همه میلیاردها پروتون هیدروژن در بدن ما در موقعیت‌های تصادفی قرار دارند و بر روی محورهای خود می‌چرخند.

زمانی که بدن انسان را در معرض یک میدان مغناطیسی قوی مانند اسکنر دستگاه ام آر آی قرار دهیم این حرکات تصادفی پروتون‌ها تغییر می‌کند. درست مانند اینکه یک سوزن قطب نما با میدان مغناطیسی زمین تراز می‌شود. وقتی این پروتون‌های هیدروژن که به طور تصادفی در حال چرخش هستند در یک اسکنر MRI قرار می‌گیرند‌، محورهای آن‌ها با میدان مغناطیسی قوی اسکنر تنظیم می‌شود. دقیقا مانند یک سوزن قطب نما در زمین، قطب نما خود از نظر جسمی حرکت نمی‌کند، بلکه سوزن می‌چرخد ​​تا خودش را تراز کند. به همین ترتیب، پروتون‌های هیدروژن هنگام ورود به اسکنر ام آر آی از نظر جسمی در بدن شما حرکت نمی‌کنند و محورهای آن‌ها فقط در جهت میدان اسکنر تراز می‌شوند. محور برخی از آن‌ها به سمت بالا (حرکت از چپ به راست پروتون‌ها) و محور برخی دیگر به سمت پایین (حرکت از راست به چپ پروتون‌ها) تراز می‌شوند. با توجه به قوانین فیزیک کوانتوم، همیشه پروتون‌های با جهت محور رو به بالا کمی بیش‌تر از پروتون‌های با جهت محور رو به پایین وجود دارد. اگر اکنون به میدان مغناطیسی کل تولید شده از همه پروتون‌های دقت کنید، این آهنرباهای ریز تقریبا یکدیگر را خنثی می‌کنند و فقط میدان مغناطیسی کوچکی که از پروتون‌های اضافی با محور رو به بالا وجو دارد خنثی نمی‌شود، و این میدان مغناطیسی کوچک را ما می‌توانیم با استفاده از سنسور‌های MRI ​​اندازه گیری کنیم.

مفهوم فرکانس تقدیمی در MRI چیست؟

میدان اسکنر نه تنها بر تراز پروتون هیدروژن تأثیر می‌گذارد، بلکه بر سرعت چرخش این پروتون‌ها (سرعت چرخش پروتون‌ها در یک میدان مغناطیسی) تأثیر می‌گذارد که فرکانس تقدیمی نامیده می‌شود. فرکانس تقدیمی به قدرت میدان مغناطیسی بستگی دارد. هرچه میدان مغناطیسی قوی‌تر باشد، پروتون‌ها سریع‌تر می‌چرخند. این دو ایده تنظیم مجدد محور و فرکانس تقدیمی هنگام استفاده از ام آر آی برای اندازه گیری سیگنال از این مولکول‌های هیدروژن مهم هستند.

چگونه می‌توان میدان مغناطیسی کوچک ناشی از پروتون‌های اضافی با محور رو به بالا در بدن را از میدان بزرگ ایجاد‌شده توسط اسکنر تشخیص داد؟ ما از فرکانس رادیویی (RF) استفاده می‌کنیم. این پالس، برای اینکه پروتون‌ها از آرایش میدان مغناطیسی اسکنرها خارج شود استفاده می‌شود. فرکانس پالس RF باید همان فرکانس پروتون‌های هیدروژن در حال چرخش باشد، بنابراین آن‌ها می‌توانند انرژی را تبادل کنند. زمانی که آن‌ها در رزونانس هستند (فرکانس یکسانی دارند) رزونانس آن‌ها را قادر می‌سازد تا انرژی کافی را از پالس RF جذب کنند تا محورهای خود را از میدان اسکنرهای ام آر آی بچرخانند، بنابراین اسکنر MRI می‌تواند آن را اندازه گیری کند.

چگونه می‌توان تصویری از این پروتون‌های هیدروژن در حال چرخش در مغز به دست آورد؟

منشا ایجاد تصاویر در ام آر آی چیست؟ با خاموش شدن پالس RF، پروتون‌ها به حالت قبل برمی‌گردند و در امتداد میدان مغناطیسی اصلی دوباره تنظیم می‌شوند. همانطور که پروتون‌ها به عقب برمی‌گردند و با میدان اصلی دوباره تراز می‌شوند، انرژی از دست می‌دهند. بافت‌های مختلف بدن مقادیر مختلفی از انرژی را صادر می‌کنند. برای اندازه گیری این انرژی ساطع شده، به تجهیزات خاصی (کویل یا سیم‌پیچ) نیاز داریم که در اطراف بدن بیمار قرار می‌گیرند. سیم پیچ به عنوان یک آنتن عمل می‌کند و انرژی آزاد شده را به عنوان جریان الکتریکی تشخیص می‌دهد. جریان الکتریکی از طریق رایانه با استفاده از یک نوع محاسبه ریاضی به نام تبدیل فوریه به تصویر تبدیل می‌شود. از آنجا که پروتون‌ها در انواع مختلف بافت‌های مغز، مانند ماده خاکستری، ماده سفید و خون، مقدار متفاوتی از انرژی را تولید می‌کنند بنابراین بین بافت‌ها تمایز ایجاد می‌شود و تصاویری با کیفیت خوب ایجاد می‌کند.

برای به دست آوردن تصویر MRI، بیمار درون یک آهن ربای بزرگ قرار می‌گیرد و باید در طی مراحل تصویربرداری، ثابت بماند تا تصویر را تار نکند. برای ایجاد کنتراست قابل قبول بین بافت‌ها ممکن است از ماده حاجب (اغلب حاوی عنصر گادولینیوم) قبل یا در طول ام آر آی به صورت داخل وریدی استفاده شود تا سرعت آرایش مجدد پروتون‌ها با میدان مغناطیسی را افزایش دهد. هرچه پروتون‌ها سریع‌تر تراز شوند، تصویر روشن‌تر می‌شود.

مزایای MRI چیست؟

اسکنرهای MRI به ویژه برای تصویربرداری از قسمت‌های غیر استخوانی یا بافت‌‌های نرم بدن بسیار مناسب هستند. این روش تصویربرداری با برش‌نگاری رایانه‌ای (CT) تفاوت دارد، از این جهت که از اشعه یونیزه‌ کننده و مخرب اشعه X استفاده نمی‌کنند. مغز‌، نخاع و اعصاب و همچنین عضلات، رباط‌ها و تاندون‌ها در ام آر آی بسیار واضح‌تر از عکس با اشعه ایکس و CT دیده می‌شوند. به همین دلیل اغلب از MRI برای تصویربرداری از آسیب‌های زانو و شانه استفاده می‌شود.

در مغز، ام آر آی می‌تواند بین ماده سفید و ماده خاکستری تفاوت ایجاد کند و همچنین می‌توان برای تشخیص آنوریسم و تومور مغزی از آن بهره‌گرفت. از آنجا که MRI از اشعه ایکس یا اشعه‌های مضر دیگر استفاده نمی‌کند، از این روش تصویربرداری برای تشخیص یا درمان بیماری‌هایی که به تصویربرداری و بررسی مکرر نیاز است (به ویژه در مغز) استفاده می‌شود. با این وجود MRI گران‌تر از تصویربرداری با اشعه ایکس یا سی تی اسکن (CT scan) است.

علاوه برتصویربرداری ام آر آی به روش معمول، نوعی MRI تخصصی به نام روش تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) نیز مطرح شده‌است. این روش برای مشاهده ساختارهای مغز و تعیین کردن مناطقی از مغز که در طی کارهای مختلف شناختی فعال می‌شوند (اکسیژن بیش‌تری مصرف می‌کنند) استفاده می‌شود. این روش برای مطالعات پیشرفته درک سازمان مغز استفاده می‎‌شود و استاندارد جدیدی را برای ارزیابی وضعیت عصبی و خطر جراحی مغز و اعصاب ارائه می‌دهد. این نوع تصویر برداری در علوم اعصاب و نوروساینس کاربرد زیادی دارد. در ادامه در موررد عوارض ام آر آی صحبت می‌کنیم.

محدودیت‌ها و عوارض MRI چیست؟

اگرچه MRI تابش یونیزه کننده‌ای را که در تصویربرداری اشعه ایکس و CT وجود دارد ساطع نمی‌کند، اما یک میدان مغناطیسی قوی را برای تصویربرداری به کار می‌گیرد. میدان مغناطیسی به کار گرفته شده بسیار فراتر از دستگاه‌های مرسوم دیگر است. این نیروهای بسیار قدرتمند مغناطیسی بر روی اجسام آهنی، برخی از انواع فولادها و سایر اجسام مغناطیسی اثر می‌گذارد و آنقدر قوی است که می‌تواند ویلچر را در اتاق تصویر برداری بچرخاند. بیماران قبل از اسکن توسط دستگاه باید هر نوع ایمپلنت‌ در داخل بدن (مثل کاشتنی‌های ارتوپدی به کار رفته در سیستم حرکتی) یا هر نوع محدودیت پزشکی دیگر را به پزشکان خود اطلاع دهند.

از عوارض MRI می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  افرادی که دارای انواع کاشننی‌ها (ایمپلنت‌ها) در بدن خود هستند، (به ویژه آن‌هایی که دارای آهن هستند) به طور مثال ضربان سازهای قلب، محرک‌های عصب واگ، الکتروشوک‌های قلبی قابل کاشت، مانیتورهای کوچک کاشتنی، پمپ‌های انسولین، حلزون‌ مصنوعی گوش، محرک‌های عمقی مغز و کپسول‌های آندوسکوپی نباید وارد دستگاه ام آر آی شوند.
• سر و صدا: نویز بلندی که مانند کلیک کردن و بوق زدن احساس می‌شود. همچنین شدت صدا تا ۱۲۰ دسی بل در برخی اسکنرهای خاص MRI، ممکن است به محافظ گوش ویژه‌ای نیاز داشته باشد.
• تحریک عصب: یک احساس لرزش ناگهانی گاهی اوقات بدلیل تغییر سریع میدان‌های مغناطیسی در ام آر آی در بدن حس می‌شود.
• عوامل ایجاد کنتراست: بیماران مبتلا به نارسایی شدید کلیه که نیاز به دیالیز دارند ممکن است در معرض ابتلا به یک بیماری نادر اما جدی به نام فیبروز سیستمیک کلیوی باشند که ممکن است با استفاده از برخی مواد حاجب حاوی گادولینیم مانند گادودیامید، بیماری آن‌ها وخیم‌تر شود. اگرچه هم چنان بطور دقیق رابطه مستقیمی بین این بیماری و مواد حاجب به کار گرفته شده یافت نشده‌است، اما دستورالعمل‌های فعلی توصیه می‌کنند که بیماران دیالیزی فقط در موارد ضروری باید عوامل گادولینیوم را دریافت کنند و دیالیز باید در اسرع وقت پس از اسکن انجام شود تا ماده حاجب به سرعت از بدن خارج شود.
• بارداری: در حالی که هیچ تاثیری بر روی جنین اثبات نشده است‌، توصیه می‌شود که از اسکن ام آر آی در دوران بارداری به خصوص در سه ماهه اول بارداری (هنگام تشکیل اندام‌های جنین) برای جلوگیری از هرگونه پیشامد نامطلوب خودداری شود. یکی از عوامل افزایش دهنده ریسک این است که عوامل ایجاد کنتراست (ماده حاجب) در صورت استفاده می‌توانند وارد جریان خون جنین شوند .
• تنگناهراسی: یکی از عوارض ام آر آی می‌تواند استرس فرد از قرارگیری در تونلی وحشت‌ناک باشد! افراد مبتلا به تنگناهراسی (حتی در فرم خفیف این بیماری) تحمل زمان اسكن طولانی در داخل دستگاه برایشان دشوار است. آشنایی با دستگاه و فرآیند و همچنین تکنیک‌های تمرکز، آرام بخشی و بیهوشی مکانیزم‌هایی برای غلبه بر ناراحتی بیماران فراهم می‌کند. مکانیسم‌های اضافی تحمل این فضا برای این بیماران شامل گوش دادن به موسیقی یا تماشای فیلم، بستن یا پوشاندن چشم‌هاست. MRI باز دستگاهی است که بر خلاف دستگاه‌های ام آر آی معمول که از یک محفظه بسته با یک انتهای باز ساخته شده است، از دو طرف باز است، بنابراین بیمار را به طور کامل احاطه نمی‌کند. این روش برای تأمین نیازهای بیمارانی که از تونل باریک و صداهای معمول در دستگاه  MRI ناراحت هستند و یا بیمارانی که اندازه یا وزن آن‌ها، تصویربرداری در دستگاه‌های MRI معمول را غیر عملی می‌کند، ایجاد شده است. فناوری جدید ام آر آی باز، تصاویر با کیفیت بالا را برای بسیاری از آزمایشات فراهم می‌کند اما این فناوری تاکنون برای همه انواع تصویربرداری از اندام‌ها تجاری سازی نشده است.

منبع: Nibib