MRI は、3 次元の詳細な解剖学的画像を生成する非侵襲的画像技術です。病気の検出、診断、治療のモニタリングによく使用されます。生体組織を構成する水中に存在するプロトンの回転軸の方向の変化を励起して検出する高度な技術に基づいています。
MRIはどのように機能するのですか?
MRI は強力な磁石を使用しており、強力な磁場を生成し、体内の陽子をその磁場と一致させます。次に、患者に高周波電流がパルス状に流れると、陽子が刺激されて平衡状態からスピンアウトし、磁場の引力に抗して緊張します。高周波磁場がオフになると、MRI センサーは陽子が磁場と再整列するときに放出されるエネルギーを検出できます。陽子が磁場と再整列するのにかかる時間と放出されるエネルギーの量は、環境や分子の化学的性質によって変化します。医師は、これらの磁気特性に基づいて、さまざまな種類の組織の違いを見分けることができます。
MRI 画像を取得するには、患者は大きな磁石の中に配置され、画像がぼやけないように画像処理中は非常に静止していなければなりません。陽子が磁場と再整列する速度を高めるために、MRI 前または MRI 中に造影剤 (多くの場合ガドリニウム元素を含む) が患者に静脈内投与されることがあります。陽子が再整列する速度が速いほど、画像は明るくなります。
MRI ではどのような種類の磁石が使用されますか?
MRI システムでは、次の 3 つの基本的な種類の磁石が使用されます。
- 抵抗磁石は、電流が流れるシリンダーの周りに巻かれた多数のワイヤーのコイルから作られています。これにより磁場が発生します。電気が遮断されると磁場は消滅します。これらの磁石は、超電導磁石 (下記を参照) よりも製造コストが低くなりますが、ワイヤの自然抵抗のため、動作するには大量の電力が必要です。より高出力の磁石が必要な場合、電気代が高価になる可能性があります。
-永久磁石はまさに永久です。磁場は常に存在しており、常に最大の強さです。したがって、畑を維持するのに費用はかかりません。大きな欠点は、これらの磁石が非常に重いことです。場合によっては何トンにもなることがあります。一部の強力な磁場では、構築が困難なほど重い磁石が必要になります。
-超電導磁石は、MRI で最も一般的に使用されています。超電導磁石は抵抗磁石に似ており、電流が流れるワイヤのコイルが磁場を生成します。重要な違いは、超電導磁石ではワイヤが継続的に液体ヘリウム (氷点下 452.4 度の低温) に浸されていることです。このほとんど想像を絶する低温により、ワイヤの抵抗がゼロに低下し、システムに必要な電力が大幅に削減され、運用がはるかに経済的になります。
磁石の種類
MRI の設計は基本的に、主磁石のタイプと形式、つまり閉鎖型 MRI、トンネル型 MRI、または開放型 MRI によって決まります。
最も一般的に使用される磁石は超電導電磁石です。これらはヘリウム液体冷却によって超電導化されたコイルで構成されています。これらは強力で均一な磁場を生成しますが、高価であり、定期的なメンテナンス (つまりヘリウム タンクの補充) が必要です。
超電導性が失われると、電気エネルギーが熱として放散されます。この加熱により、液体ヘリウムが急速に蒸発し、非常に大量のガス状ヘリウムに変化します（クエンチ）。熱傷や窒息を防ぐために、超電導磁石には安全システムが備わっています: ガス排出パイプ、MRI 室内の酸素の割合と温度の監視、外側に開くドア (室内の過圧)。
超電導磁石は継続的に機能します。磁石の取り付けに関する制約を制限するために、デバイスにはパッシブ (金属) またはアクティブ (磁界が内側コイルの磁界と反対の外側超電導コイル) のシールド システムが備わっており、浮遊磁界の強度を低減します。
低磁場 MRI では以下も使用されます。
-超電導磁石よりも安価でメンテナンスが容易な抵抗電磁石。これらははるかに強力ではなく、より多くのエネルギーを消費し、冷却システムを必要とします。
-強磁性金属コンポーネントで構成される、さまざまな形式の永久磁石。安価でメンテナンスが容易な利点がありますが、非常に重く、強度が弱いです。
最も均一な磁場を得るには、可動金属片を使用して受動的に、または磁石内に分散された小さな電磁コイルを使用して能動的に、磁石を微調整 (「シミング」) する必要があります。
メインマグネットの特性
磁石の主な特徴は次のとおりです。
・種類（超電導電磁石、抵抗電磁石、永久磁石）
- 生成される場の強度。テスラ (T) で測定されます。現在の臨床現場では、これは 0.2 から 3.0 T まで変化します。研究では、7 T、さらには 11 T 以上の強度の磁石が使用されています。
-均質性
