Hoe kun je iemands hersenen bekijken zonder de schedel te moeten openen? Magnetic Resonance Imaging (MRI) maakt het mogelijk. Misschien heb je zelf weleens in een MRI- scanner gelegen. Het lijkt op een grote wc-rol waar je op een beweegbare tafel ingeschoven wordt. Hoe werkt dat apparaat nu eigenlijk en wat kun je er allemaal mee zien?
Magnetic Resonance Imaging is de engelse naam voor het maken van een afbeelding met behulp van magnetische resonantie. Verderop zal worden uitgelegd wat deze magnetische resonantie is.
Met MRI kunnen je het binnenste van je lichaam bekijken, zoals de hersenen. Tijdens het scannen ziet de arts een zwart-wit afbeelding op zijn computerscherm waarop de verschillende weefels waar de hersenen uit bestaan op te onderscheiden zijn. Afhankelijk van welke weefsels je wilt zien kun je de scanner instellen. De meest gebruikte instelling is de T1-instelling waarop de grijze stof (hersencellen), de witte stof (de verbindingen tussen de hersencellen) en de ventrikels (ruimten gevuld met hersenvloeistof) te onderscheiden zijn. In de zogenoemde wc-rol kan een heel sterk magnetisch veld opgewekt worden dankzij supergeleiding. De sterkte van het magnetische veld wordt uitgedrukt in Tesla. De MRI-scanners die nu in ziekenhuizen gebruikt worden variëren van 0.5 tot 7 Tesla. In de scanner lig je dus in een heel sterk magnetisch veld. Dit magnetische veld is niet slecht voor je en dat maakt MRI zo een fijne techniek, vergeleken bij Röntgen straling. Wel moet je in de ruimte waar de MRI-scanner staat heel erg uitkijken met metalen voorwerpen, want die worden door dit magnetische veld de wc-rol in gezogen. Wanneer er iemand in de scanner ligt, kan dit nog weleens vervelend aflopen. Maar ook metaal in de scanner is niet handig. Beugels, draadjes achter de tanden en zelfs haarelastiekjes van de persoon in de scanner kunnen de afbeelding op het computerscherm van de arts er heel raar uit laten zien, omdat deze stukjes metaal het magnetische veld verstoren.
Maar nu de grote vraag: hoe kom je van een persoon in een magnetisch veld aan een afbeelding van de hersenen op het computerscherm? Onze hersenen bestaan voor 75% uit water. Watermoleculen zijn opgebouwd uit Zuurstof-atomen (O) en Waterstof-atomen (H). Waterstof-isotopen bestaan uit een oneven aantal geladen deeltjes. Stel je voor dat je zeven magneten hebt. Zes magneten worden tot elkaar aangetrokken en zijn neutraal in lading. 1 magneet blijft alleen over en is nog steeds geladen. Als je meerdere groepjes hebt van 7 magneten ontstaat er een klein magnetisch veld (optelsom van de eenzame overgebleven magneten). Dit gebeurt ook zo bij de waterstof-isotopen. De magnetisch geladen waterstofdeeltjes zijn heel onrustig en gaan door hun lading alle kanten op tollen. De tollende deeltjes wijzen niet allemaal dezelfde kant op en daardoor is de sterkte van het magnetische veld erg zwak. Eigenlijk zijn de deeltjes nog steeds opzoek naar een tegenpool, dus wanneer er een ander magnetisch veld, zoals het magnetische veld van de scanner, in de buurt komt worden de deeltjes aangetrokken. De H-deeltjes zitten natuurlijk in je hoofd en kunnen daar niet uit ontsnappen, dus de binnenkant van de scanner en de deeltjes zullen nooit echt tot elkaar aangetrokken worden. Wat de H-deeltjes wel gaan doen is synchroon tollen. Alle ‘neuzen’ van de H-deeltjes wijzen nu dezelfde kant op en het magnetisch veld van de H-deeltjes wordt hierdoor sterker. Nu wordt er een lastig trucje toegepast. Met radiogolven (fotonen) die de scanner uitzendt kunnen de H-deeltjes in je hoofd omgeklapt worden. De fotonen botsen tegen de H-deeltjes aan en zorgen dat ze met hun ‘neuzen’ in omgekeerde richting komen te wijzen. Het H-deeltje is van slag wanneer deze wordt omgeklapt en wil zo snel mogelijk weer in zijn oude positie staan, want hij wordt tenslotte aangetrokken door het magnetisch veld. Bij het terugklappen verliest het H-deeltje weer het foton waarmee het werd beschoten.
Nu vraag je je vast af waarom dit nodig is. Dit is de manier om er achter te komen hoeveel H-deeltjes zich er op verschillende locaties in de hersenen bevinden. Het grote magnetische veld dat de scanner uitzendt kan verschillende ladingen tegelijkertijd hebben. Het veld kan net als een kleuroverloop (kleurgradiënt) van wit naar zwart, een gradiënt hebben in de sterkte van magnetische veld dat wordt uitgezonden. Het gevolg hiervan is dat op sommige plekken in je hersenen veel H-deeltjes met hun ‘neus’ in de richting van het magnetische veld gaan tollen en op andere plekken in je hersenen minder. Als er minder H-deeltjes met hun ‘neus’ in de richting van het magnetische veld staan, kunnen er ook minder H-deeltjes omklappen. Met als gevolg dat er ook minder fotonen opgevangen kunnen worden door de scanner. De scanner meet dus hoeveel fotonen er terugkomen bij de verschillende sterkten van het magnetische veld. Al deze metingen worden door een heel krachtige computer verwerkt tot een 3-dimensionaal plaatjes dat weergeeft hoeveel H-deeltjes er op verschillende plekken in de hersenen voorkomen. Van de witte en grijze stof in de hersenen is bekend dat zij verschillende hoeveelheden H-deeltjes bevatten en zo kun je op het computerscherm van de arts weergeven waar deze weefsels zich bevinden in de hersenen.