Vraag 21MRI (Magnetic Resonance Imaging)
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Een MRI-scanner kan 3D-beelden van het inwendige van een patiënt maken. Daarbij wordt gebruikgemaakt van een sterk magnetisch veld B en van radiogolven. Zie figuur 1 voor een opengewerkte afbeelding van een MRI-scanner. figuur 1
De waterstofkernen (protonen) in het lichaam van een patiënt gedragen zich als kleine magneetjes. Deze richten zich als er een magnetisch veld B wordt aangelegd. De waterstofkernen kunnen dan in dezelfde MRI richting als B staan (parallel) of tegengesteld aan B (antiparallel). MRI MRI De waterstofkernen parallel aan B bevinden zich in een lager MRI energieniveau dan de kernen antiparallel aan B . In het lage MRI energieniveau zitten meer waterstofkernen dan in het hoge energieniveau. Bij een sterker magnetisch veld is er een groter overschot aan waterstofkernen in het lage energieniveau. Dit is schematisch weergegeven in figuur 2. figuur 2 Legenda: parallel aan B MRI Energie antiparallel aan B MRI B MRI = 0,0 T B MRI = 2,5 T B MRI = 5,0 T Voor het energieverschil tussen de waterstofkernen die parallel aan B MRI en de waterstofkernen die antiparallel aan B staan, geldt: MRI Δ E = γ hB MRI Hierin is: − 1 − γ een constante die voor waterstof gelijk is aan: 42,57 MHz T ; − h de constante van Planck in J s ; − B de sterkte van het magnetisch veld in T . MRI Er wordt nu een RF-puls (Radio Frequente puls, puls van radiostraling) naar de patiënt gezonden met fotonen die precies de energie Δ E hebben die nodig is om de waterstofkernen in het hoge energieniveau te brengen.
Het magnetisch veld B bestaat uit een constant magnetisch veld B en MRI 0 het zogenaamde gradiëntveld B . B heeft dezelfde richting als B of is g g 0 tegengesteld aan B en is niet op elke plaats even sterk. 0 Er geldt: B = B + B . MRI 0 g Het gradiëntveld B wordt opgewekt door stroom te sturen door twee g spoelen. Zie figuur 3 voor een schematische weergave. Figuur 3 staat ook op de uitwerkbijlage. figuur 3 gradiëntspoelen B 0 Q S P R Op een bepaald moment stelt men het gradiëntveld in figuur 3 zodanig in dat het totale magnetisch veld B bij het hoofd van de patiënt minder MRI sterk is dan B en bij de voeten sterker is dan B . 0 0
In figuur 4 staat het verloop op een bepaald moment van het totale magnetisch veld B schematisch weergegeven. De patiënt blijft op MRI dezelfde plaats liggen. Figuur 4 staat ook op de uitwerkbijlage. figuur 4 B (T) B MRI B 0 ∆ B x (m) ∆x De RF-puls heeft een vaste frequentie zoals in vraag 18 berekend en een vaste bandbreedte. Door deze vaste bandbreedte worden waterstofkernen in een gebiedje Δ B naar het hoge energieniveau gebracht. Hierdoor worden fotonen geabsorbeerd en even later geëmitteerd door waterstofkernen uit een plakje Δ x . De plaats in het lichaam en de dikte van het plakje Δ x zijn in te stellen door het gradiëntveld B te variëren. Het veld B blijft daarbij constant. g 0 Men verandert het gradiëntveld B zodat het plakje Δ x dunner wordt en bij g het hoofd van de patiënt komt te liggen.
Na het uitschakelen van de RF-puls figuur 5 zenden de waterstofkernen gedurende een aantal milliseconden een signaal uit. Weefsels met veel waterstofkernen geven een signaal met een hoge intensiteit en zijn het witst op een MRI-beeld. Zie figuur 5. Hersenweefsel heeft ongeveer 80% van de waterstofkernendichtheid van water. Andere weefsels hebben een kleinere waterstofkernendichtheid.
Leg uit of er bij de pijl in figuur 5 hersenweefsel zit of ander weefsel.