Vraag 11ECG in MRI

Het hart pompt het bloed door het lichaam. Dit gebeurt doordat een elektrische prikkel de hartspier laat samentrekken. Tijdens de samentrekkingen treedt scheiding op van elektrische lading. Dit kun je meten en vervolgens zichtbaar maken met een elektrocardiogram (ECG). In figuur 1 is een ECG weergegeven van een gezonde persoon. Dit ECG − 1 is getekend door een pen die met een snelheid van 25 mm s van links naar rechts beweegt. Figuur 1 is op ware grootte. figuur 1 Het hartritme is gedefinieerd als het aantal slagen van het hart per minuut.

Bij het maken van een ECG in het ziekenhuis worden er vaak drie elektroden op de huid van de patiënt geplakt: op de rechterarm ( A ) , op de linkerarm ( B ) en op het linkerbeen ( C ). Zie figuur 2. De spanningen die tussen de elektroden worden gemeten leveren drie verschillende ECG’s op. figuur 2 De spanningsmeters in figuur 2 meten respectievelijk de spanning U AB tussen A en B, de spanning U tussen A en C en de spanning U AC BC tussen B en C. De plus- en minaansluitingen van de spanningsmeters zijn aangegeven in figuur 2. Het ECG van figuur 1 is een meting van de spanning tussen A en C . Dit ECG kan ook verkregen worden door de spanning tussen A en B en de spanning tussen B en C te meten en deze spanningen voor ieder tijdstip bij elkaar op te tellen.

Bij mensen die een traag hartritme hebben, wordt vaak een pacemaker ingebracht. Dit apparaat meet voortdurend het hartritme en kan met kleine stroomstootjes het ritme bijsturen. Voor het plaatsen van een pacemaker wordt een dun slangetje, een katheter, in het hart aangebracht. Om tijdens het inbrengen de katheter te volgen wordt een CT-scan van de patiënt gemaakt. Tegelijkertijd wordt de hartfunctie in de gaten gehouden met een ECG. In plaats van gebruik te maken van een CT-scan zou het voor de patiënt beter zijn als het inbrengen van de katheter gevolgd zou worden met een MRI-scan.

Het maken van een MRI-scan heeft ook nadelen. Het sterke magneetveld van de MRI-scanner zorgt ervoor dat het ECG van de patiënt er anders uitziet, zelfs als het hart normaal functioneert. De verandering komt doordat in het bloed positieve en negatieve ionen zitten. Door de stroming van het bloed en het uitwendige magneetveld van de MRI-scanner ontstaat een lorentzkracht op de ionen. Hierdoor treedt in het bloed ladingsscheiding op waardoor een elektrische spanning ontstaat die de ECG-meting beïnvloedt. In figuur 3 staat een voorbeeld van de verandering van een ECG als het magneetveld verandert. Dit is vooral te zien bij de pijlen. figuur 3 figuur 4 In figuur 4 is schematisch een doorsnede van de borstkas in zijaanzicht weergegeven. Het bloed verlaat het hart onder andere via het grootste bloedvat in het lichaam, de aorta. De aorta is in figuur 4 overdreven groot weergegeven. ρ Het uitwendige magnetisch veld B is 0 aangegeven met pijlen die in de figuur van onder naar boven lopen. De horizontale pijlen in de aorta geven de ρ stroomsnelheid v van het bloed aan. In het bovenste deel van de aorta staan de stromingsrichting van het bloed en de richting van het magneetveld loodrecht op elkaar. Figuur 4 staat ook op de uitwerkbijlage.

Voer de volgende opdrachten uit: − Geef in de cirkel in de figuur op de uitwerkbijlage de richting aan van de lorentzkracht op de positieve ionen. − Leg uit dat er in de aorta ladingsscheiding optreedt. − Leg hiermee uit op welke spanning ( U , U of U ) de invloed van AB BC AC deze ladingsscheiding het grootst is.