Pengimejan MRI – Konsep dan Kegunaan Dalam Perubatan

Magnetic resonance imaging (MRI) merupakan satu teknologi pengimejan yang menggunakan magnet dan gelombang radio untuk menunjukkan dan merakamkan sesuatu struktur anatomi dengan lebih jelas.

Ia adalah satu teknik pengimejan yang berdasarkan kepada sifat nukleus atom yang ditempatkan di dalam bidang magnetik dan bertindak melalui gelombang frekunsi radio yang bersesuaian dan mengalami perubahan peringkat tenaga yang di ukur sebagai signal radio.

Signal ini selepas dimanipulasi oleh komputer digunakan untuk menghasilkan keratan imej tomografi. MRI tidak melibatkan radiasi mengion dan dengan itu prosedur yang dilakukan sebagai prosedur untuk pesakit luar.

Sejarah penemuan MRI

MRI merupakan satu fenomena yang di temui oleh Purcell dan Bloch pada tahun 1946. Dalam tahun 1952, mereka telah di anugerahkan “Nobel Prize For Physics” kerana penemuan tersebut yang seterusnya mereka telah berjaya memperkembangkan penggunaan spektroskopik (Alat yang di gunakan untuk memecahkan cahaya atau radiasi lain kepada komponen dengan jarak gelombang yang berlainan) berdasarkan penemuan fenomena itu.

Sejak dari itu, peralatan MRI telah ditingkatkan menjadi lebih sofistikated dan dibuktikan sebagai peralatan penting dalam bidang kimia fizik dan biokimia. Awal tahun 1970, prinsip MRI telah diubahsuai oleh Lauterbur sebagai cadangan untuk mengubahsuai spektroskop bagi melengkapkan sebahagian lagi dari signal-signal dan boleh di gunakan dalam pengajian objek inhomogenus yang merupakan satu pembaharuan untuk pengimejan MR bagi kegunaan bidang diagnostik.

Ia telah mendapati bahawa imej boleh dihasilkan dengan kontras tisu lembut yang lebih detail dari penggunaan teknik-teknik lain. Sehubungan dengan itu, teknik pengimejan MR ini telah diubah lagi dalam tahun 1983 menjadi satu sistem yang amat bersesuaian dan boleh menerima tubuh manusia dengan masa pengimejan yang telah dikurangkan dalam lingkungan 1 jam kepada beberapa minit sahaja. Resolusi keratan juga telah berubah secara sepontan dari 6 mm kepada 1 mm.

Prinsip MRI

Setiap nukleus atom mengandungi proton dan neutron kecuali nukleus hidrogen yang hanya mempunyai satu proton sahaja. Nukleus yang mempunyai nombor proton dan neutron yang tidak sama akan mempengaruhi intrinsik yang di ukur secara momentum sudut atau ‘spin’ dan bertindak sebagai bar magnet kecil. Nukleus yang mempunyai ciri-ciri seperti ini ialah hidrogen yang banyak terdapat dalam tisu badan (75% dari tisu badan terdiri dari air).

Biasanya spin ini berada dalam keadaan rawak, tetapi apabila ianya di tempatkan di dalam medan magnet eksternal, ianya akan di sejajarkan mengikut medan tersebut. Hanya sebahagian sahaja yang akan di sejajarkan selari dengan medan magnet (peringkat tenaga rendah) manakala sebahagian lagi bertentangan iaitu tidak selari (peringkat tenaga tinggi).

Apabila di tempatkan di dalam medan magnet, nukleus ini akan mangalami putaran akibat di pengaruhi oleh medan magnet. Ianya berpusing dengan aksisnya bersudut ke medan magnet dalam arah yang sama seperti pusingan atas atau ‘gyroscope’ dalam medan magnet bumi. 

Keadaaan ini di panggil ‘precesssion’ (sebelum masa atau hak). Frekuensinya dikenali sebagai frekuensi larmour yang berkadar terus dengan kekuatan medan yang di bekalkan dan ciri-ciri nukleus (setiap jenis nukleus mempunyai frekuensi tersendiri yang di perolehi dari medan magnet). Seperti :-

W_o = YH_o

di mana, 

Wo =	Frekuensi larmour
Y =	Nisbah gyromagnnetik (malar bagi setiap nukleus).
Ho =	Kekuatan medan magnet

Sekiranya ia kecil, medan magnet adalah dalam bentuk gelombang frekuensi radio dari frekuensi benar, ia di bekalkan bersudut tepat kepada medan utama dan vektor pemagnetan di condongkan. Dengan itu, ‘presesses’ lebih kurang dalam aksis iaitu bersudut kepada medan utama. Sudut yang di condongkan bergantung kepada ampitud dan jangkamasa denyut frekuensi radio (RF).

Apabila denyutan di hentikan, sistem kembali di seimbangkan (penghasilan vektor pemegnetan ‘pressesing’ kepda medan utama kembali) oleh pergerakan kompleks di mana ianya merangsangkan RF signal. Ini merupakan signal resonans magnetik dan sejumlah signal di kesan dan di tukar menjadi imej MR oleh komputer.

Resonans ini merujuk kepada pertukaran di dalam peringkat tenaga dari nukleus yang di sebabkan oleh penyerapan dari radiasi frekunsi radio spesifik. Tetapi bukan dari radiasi RF lain-lain frekuensi (Curry, 1984). Signal yang di terima ini adalah dalam bentuk gelombang kompleks dari gelombang sine dan ianya menghasilkan kod informasi keratan dalam bentuk frekuensi.

Ianya di tafsirkan kepada informasi keratan oleh proses yang di panggil transformasi ‘fourier’. Unit bagi kekuatan medan magnet ialah Gauss. Unit ini di gunakan bagi medan yang kecil sahaja. Bagi kekuatan medan magnet yang besar pula, unit yang di gunakan adalah tesla (1 Tesla = 10 kilo Gauss).

Dalam pengimejan perubatan, kekuatan medan yang biasa di gunakan adalah antara 0.02 hingga 2.0 T. Bagi kekuatan medan 0.1 T, frekunsi larmour bagi proton hidrogen ialah 4.26 MHz (megahertz). Gelombang RF dari 4.26 MHz ini boleh menghasilkan resonans di dalam nukleus hidrogen tetapi nukleus atom lain tidak akan diresonanskan.

Peralatan asas untuk MRI

Peralatan asas untuk Unit MRI berfungsi terdiri daripada:

1. Sistem magnet yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet statik utama.

Sistem ini terdiri dari magnet seperti berikut:

• Resistif (Perintang)
  • Magnet jenis ini mempunyai gegelung yang di lihat oleh jalur aluminium (Al). Bekalan elektrik yang dibekalkan akan menghasilkan medan magnet yang bersudut kepada aksis magnet. Gegelung ini menggunakan 40 hingga 50 KW elektrik untuk menjanakan medan magnet. Penggunaan kuasa bergantung kepada kekuatan medan magnet. Gegelung tersebut perlu disejukkan untuk menyingkirkan haba atau tenaga yang dihasilkan. Magnet ini memerlukan 2 hingga 3 jam untuk mencapai kestabilan suhu kerja dari keadaan sejuk tetapi boleh dikekalkan dalam posisi bersedia di mana ia membenarkan suhu yang di perlukan dalam 20 hingga 40 minit tetapi pada penggunaan kuasa tinggi. 
• Superkonduktif.
  • Magnet jenis ini mempunyai gegelung yang dililit oleh beban superkonduktif, biasanya aloi titanium nobium di mana rintangan elektrikal adalah sifar pada suhu yang sangat rendah. Magnet ini disejukkan ke suatu tahap di mana rintangan elektrikal jatuh ke sifar dan arus elektrik adalah dirangsang. Pengurangan suhu ini adalah dicapai dengan cecair helim (-296⁰C) di mana ianya dipisahkan dengan cecair nitrogen dan kesemuanya berada dalam jaket vakum. Cecair helium dan nitrogen ini perlu ditambah sebulan sekali untuk helium dan setiap minggu untuk nitrogen samada melalui perolakan atau dalam bentuk kitaran semula gas. 
• Magnet kekal.

Di bawah adalah jadual yang menunjukkan jenis magnet beserta kelebihan dan kekurangan masing-masing:

Jenis Magnet	Kelebihan	Kekurangan
Magnet kekal	-Kos yang lebih rendah. -Tidak perlukan kuasa. -Medan luaran kecil.	-Kekuatan medan terhad (0.3 T) -Kekuatan medan tetap. -Sukar untuk menyinar. -Kajian untuk isotop-isotop lain tidak praktikal kerana kekuatan medan terhad.
‘Resistive Air-core’	-Kos rendah untuk medan -Kos permulaan rendah -Jagaan untuk gegelung mudah dilakukan	-Hemogeniti medan sederhana (100ppm over 35cm). -Memerlukan kuasa tinggi (50-70 kW) -Sistem penyejukan air diperlukan. -Kekuatan medan maksima terhad iaitu 0.2 T dan disekat oleh bekalan kuasa. -Keupayaan kestabilan di dalam medan magnet bergantung kepada perolakan bekalan kuasa. -Kajian untuk isotop-isotop lain tidak praktikal
‘Superconductive air-core’	-Kekuatan medan magnet (lebih dari 2 T)Homogeniti mean tinggi. -Sangat stabil -Perlu kuasa rendah. -Berupaya untuk kajian isotop lain dan analisis perubahan kimia. -Kekuatan medan boleh diubah.	-Kos permulaan tinggi -Kos tinggi untuk penyetoran kontainer cecair N2 dan He. -Kos tinggi untuk sistem penyejukan. -Gegelung tidak sedia disejukkan sendiri. *kecuali cryogenerator di sediakan.

2. Sistem gradien magnet berfungsi untuk membuat pemilihan lapisan dan menafsirkan keratan yang di perolehi.
   • Gradien dikenakan ke atas medan magnet utama untuk menghasilkan keratan, pemilihan dan menafsirkan signal-signal. Ia dihasilkan oleh gegelung elektrikal yang berpaut pada terowong kemasukan pesakit yang terletak di dalam ruang tengah magnet.
   • Arus elektrik di dalam gegelung ini akan menghasilkan gradien medan magnet kecil secara relatif yang menambahkan medan utama di mana ia sedikit condong dari medan utama. Oleh itu ianya tidak memanjangkan homogeneous dan menghasilkan julat frekuunsi resonan di dalam badan pesakit.
   • Proton yang mana berada dalam arah gradien mengalami perubahan secara progresif menjadi medan maggnet yang kuat. Keadaan ini menghasilkan julat frekunsi larmour yang berbeza kerana protton di bahagian medan yang kuat memunyai frekunsi ‘precessional’ lebih tinggi dari proton di bahagian medan yang lemah.
   • Apabila gelombang frekuensi radio dibekalkan, hanya proton dari satu bahagian gradien sahaja akan disesuaikan dengan frekuensi Larmour dan menghadkan signal MR. Proton-proton ini berada ppada keratan nnipis dari badan pesakit dan keratan in akan membentuk plana imej.
   • Bagi plana transverse, keratan yang di pilih bboleh di ubah ke kaudal dengan meningkatkan arus gradien atau boleh di ubah ke sefalad dengan mengurangkan arus gradien. Oleh itu kedudukan pesakit tidak perlu di ubah.
   • Pemilihan gradien ini adalah di sepanjang keratan. Pemilihan keratan untuk plana koronal dan sagital juga boleh diperolehi dengan cara yang sama. Apabila keratan gradien yang di pilih dalam arah ‘z’, keratan transverse akan di perolehi, arah ‘y’ akan memberikan keratan koronal dan arah ‘x’ menghasilkan keratan sagital.
   • Gradien-gradien akan di bekalkan melintangi keratan untuk di tafsirkan. Signal-signal yang dikeluarkan dari badan pesakit. Beberapa keratan akan di perolehi secara turutan dari gegelung-gegelung gradien.
3. Sistem penerima dan pemancar radio frekuensi (RF).
   • Sistem ini mengandungi gegelung kuprum yang diasingkan untuk gegelung yang digunakan untuk menghantar dan menerima. Signal frekunsi yang di terima dari pesakit menggalakan perubahan arus di dalam gegelung penerima dan membentuk signal MR.
   • Gegelung penerima dan pemancar untuk mengimej badan pesakit digabungkan bersama dalam satu perumah. Ianya adalah lebih kecil, biasanya garis luar permukaan gegelung penerima digunakan di dalam perumah gegelung. Oleh itu ianya berada serapat mungkin dengan bahagian badan yang di periksa. Ini mengubah nisbah signal kepada ‘noise’ untuk menghasilkan kualiti imej yang optimum.
   • Permukaan gegelung ini digunakan terutamanya untuk kepala, turus vertebra, angggota badan dan struktur-struktur superfisial.
4. Spektrometer dan penerima RF berfungsi untuk mengesan dan menganalisa respon signal MR.
5. Sistem komputer dan pengumpulan data serta amplikasi untuk pembahagian imej dan mengawal turutan gelombang gradien. Ia juga berfunsi untuk penyetoran imej dan manipulasi imej.
6. Panel kawalan untuk memprogramkan imej yang di perolehi di ulang-tayang.
7. Perisai magnet berfungsi untuk mengurangkan medan magnet songsang.
8. Perisai RF bertujuan untuk melindungi signal respon yang rendah dari ganguan luaran dan persekitaran dari gelombang RF yang kuat yang di hasilkan dari dalam.
9. Meja pesakit memberi kemudahan untuk posisi pesakit dalam medan magnet.
   • Meja ini mempunyai plantar tengah boleh digerakan secara bebas dari meja utama bagi menyenangkan pengukuran posisi pesakit. Pesakit baring supine untuk kebanyakan pemeriksaan dan di pastikan pesakit berada dalam keadaan selesa kerana terpaksa berada dalam posisi yang sama dalam masa yang lama.
   • Posisi pesakit di lakukan dalam 2 peringkat iaitu bahagian badan yang hendak diperiksa diposisikan di tengah-tengah gegelung penerima dan pemancar RF. Peringkat ke dua ialah pesakit dan gegelung RF akan di gerakan massuk ke tengah-tengah magnet di mana medan magnet dihasilkan.
   • Bim cahaya di gunakan untuk menunjukkan dan membuat pemusatan. Terowong keemasukan pesakit di kekalkan pada suhu yang bersesuaian dan mempunyai banyak ventilasi. Sistem komunikasi diperlukan dan untuk kes kecemasan terdapat sistem loceng. Kebanyakan jabatan mempunyai muzik yang di pasang di dalam tiub, tetapi ianya hanya digunakan jika pesakit mahukan muzik dan pesakit dibenarkan memilih jenis muzik.
   • Signal RF yang di pancakan oleh pesakit dan membentuk imej MR yang mengandungi gelombang radio yang sangat lemah. Ganguan dari signal RF luaran seperti dari stesen radio tempatan mestilah disingkirkan dari gegelung penerima.
   • Bahagian tiub iaitugegelung sentiasa dilapisi dengan kuprum dan menjadi penghalang RF yang berkesan. Perisai penerima dibuat dari jalinan kuprum dan aluminium digunakan untuk kawasan bukaan kemasukan pesakit.

Kelebihan MRI

1. Menghasilkan imej yang mempunyai kontras tisu lembut yang tinggi dengan keratan resolusi yang lebih baik jika di bandingkan dengan x-ray dan CT scan.
2. Membenarkan imej yang di lihat berdasarkan proton atau lain-lain nukleus termasuk imej yang berubah secara kimia.
3. Membenarkan imej dibuat dalam berbagai keratan seperti sagital, koronal, oblik, transvers atau aksial tanpa perlu mengubah kedudukan pesakit.
4. Imej yang dihasilkan bebas dari tulang dan artifak gas (signal yang tidak di hasilkan oleh tulang kadangkala merupakan kelemahan).
5. Tidak mempunyai radiasi mengion. (Dos pesakit tiada)
6. Berupaya merakamkan ciri-ciri tisu.
7. Berupaya merakamkan ukuran pengaliran dalam badan.
8. Membenarkan informasi diperolehi dalam bentuk anatomi dan fisiologi.
9. Kontras yang di hassilkan menunjukkan kontras patologikal yang penting.

Kelemahan MRI

1. Kos yang mahal.
2. Tidak dapat dilakukan pemeriksaan ke atas pesakit yang mempuyai alat bantuan pernafasan, ECG dan peralatan logam.
3. Masa pemeriksaan yang panjang.
4. Tidak boleh dilakukan untuk pesakit yang mengandung.
5. Kontraindikasi bagi pesakit yang mempuyai:
   • Alat perentak jantung.
   • Injap postetik.
   • Bendasing intraocular atau masalah kecederaan mata.
   • Implant koklear.
   • Neurotrasmitter.
   • Stimulator pertumbuhan tulang.
   • Pam implant infusi ubat.
   • Klip serebral.
   • Bahan-bahan ferromagnetik atau anggota prostesis.
   • Sebarang implan ferromagnetik.

Persediaan pesakit

1. Pesakit dikehendaki menukar pakaian dengan gaun yang disediakan sekiranya pemeriksaan melibatkan bahagian abdomen, pelvis, turus vertebra dan dada.
2. Pesakit diberitahu supaya meninggalkan bahan-bahan mental atau ferromegnetik seperti jam, barang kemas, pin rambut, gigi palsu, kunci, syiling, cermin mata, kad bank dan kad kredit.
3. Setelah disemak ‘check list’ pemeriksaan MRI, pesakit perlu ditanya lagi sama ada mempunyai bahan-bahan metal di dalam badan seperti alat perentak jantung (sama dengan senarai kontraindikasi) supaya pesakit selamat dari kecederaan tisu lembut akibat tindakan magnet. 
4. Berat badan pesakit diambil untuk menentukan jumlah kontras media yang akan diberikan. (Sekiranya perlu penggunaan kontras media).
5. Pesakit kanak-kanak perlu diberi sedasi supaya pesakit tidak gelisah dan tidak membuat pergerakan semasa pemeriksaan dijalankan.
6. Beritahu pesakit tentang prosedur yang akan dijalankan seperti pesakit berada dalam terowong gantri, jangkamasa pemeriksaan dan bunyi-bunyian yang dihasilkan dari gantri akibat tindakan nukleus hidrogen dan RF.
7. Beritahu pesakit supaya tidak bergerak semasa pemeriksaan dan pesakit boleh berkomunikasi dengan staf melalui interkom yang disediakan sekiranya mengalami masalah ketika pemeriksaan dijalankan.
8. Sebelum pemeriksaan, pesakit di suruh ke bilik air untuk membuang air kecil kerana masa pemeriksaan yang diambil adalah lama.
9. Tujuan pesakit diminta menanggalkan bahan metal kerana magnet yang terdapat dalam unit MRI boleh mencederakan pesakit apabila metal tersebut berada pada badan pesakit.

© 2021 Tips Kesihatan Dot Com