Fizica nu doare: Imagistica cu rezonanță magnetică (RMN)

Sunt absolut convinsă că nu ați mai dormit noaptea de dorul fizicii, și cine sunt eu să vă iau bucuria științei?

Am poftă să vă povestesc ce se întâmplă în corpul nostru atunci când facem un examen RMN. 

RMN vine de la rezonanță magnetică nucleară, dar pentru că poporetul când a auzit de nuclear a guițat că “nu mă las eu radiat (sic!), domle!”, denumirea a fost schimbată în numele sfântului marketing medical și acum se numește imagistică prin rezonanță magnetică, ceea ce sună mult mai mișto, să recunoaștem, că rezonanța are așa, o notă muzicală și holistică. 

Ca să eliminăm orice dubiu despre cât vă iradiați când faceți un RMN, aveți aici un articol despre radiațiile X (care se folosesc la radiografii când vă rupeți oasele, de exemplu). Radiațiile X sunt ionizante și fac bubă în cantități mari, dar cantitățile folosite în medicină sunt atât de mici încât mare chestie nu se întâmplă dacă nu vă faceți radiografii recreațional.

RMN-ul lucrează cu magneți și unde radio și se joacă cu apa din corp. Cum corpul nostru e cam 70% apă, are cu ce se juca. Nu există radiație ionizantă acolo, dar pentru că există un magnet cam de 10.000-100.000 de ori mai mare decât câmpul magnetic al pământului, e o idee bună să nu aveți metale pe voi sau în voi atunci când intrați în camera de examinare. 

Da, Maddame, dar cerceii mei sunt de aur si aurul nu are permeabilitate magnetică, de ce vorbești prostii și nu mă lași cu cerceii de la iubi în camera de RMN? 

În primul rând, aurul tău are 14k, probabil, deci e doar vreo 55% aur și restul aliaj de alte metale. S-ar putea să afli că în altele intră și ceva care se magnetizează, deși “oficial”, aliajul este din argint, cupru și zinc. La un câmp de 1,5-5-7 Tesla, cât are magentul din aparatul de RMN, cerceii tăi pot zbura cu tot cu lobul urechii și lipi galeș de pereții tubului. Deci jos bijuteriile și vorbiți cu medicul dacă aveți implanturi sau pacemakere, pentru că faceți bubă.

No, hai să trecem la treabă.

FIZICA DIN SPATE

Ca să înțelegi RMN-ul, trebuie să înțelegi atomul, pentru că acolo se întâmplă magia. Atomul este format din nucleu, cu sarcină electrică pozitivă, și învelișul de electroni, cu sarcină negativă. În nucleu avem protoni și neutroni, în înveliș, electroni. 

Uite și un desen ca în clasa a 7-a, pentru cei care au uitat.

Dar  mai mult decât structura atomului, trebuie să înțelegi spin-ul particulelor elementare. Și aici m-am blocat timp de 3 ani de când am decis să scriu articolul ăsta, pentru că cum mama zmeului să explici simplu spin-ul, care pe lângă că nu are nicio paralelă în fizica clasică, mai e și denumit de-a proasta spin, când nimic nu se rotește acolo?

Dar iată: dacă vreți să vă închipuiți spin-ul ca ceva, închipuiți-vă particulele elementare (protoni, neutroni, electroni) ca niște magneți bară mititei. Când nordul e orientat în sus, se numește spin up, când e orientat în jos, spin down. Mă rog, e o alegorie la fel de bună ca oricare alta, dacă reușiți să explicați mai frumos spin-ul, vă aștept în comentarii.

Atunci când un material e nemagnetizat, spin-ul particulelor elementare e orientat aleator. Magia se întâmplă atunci când introducem materialul într-un câmp magnetic destul de puternic: spin-ul se orientează pe direcția liniilor de câmp magnetic. Enter RMN-ul. 

PRINCIPIUL DE BAZĂ

RMN-ul lucrează cu nucleele atomilor de hidrogen din apa din corp. De acolo vine și denumirea de rezonanță NUCLEARĂ, în cazul în care  vă mai rage vreun dac liber despre cum e el iradiat. 

70% apă în organism, 2 nuclee de hidrogen în fiecare moleculă de apă, faceți voi calculul cu câți protoni lucrează aparatul.

Ce face cu nucleele alea? În nucleul de hidrogen e un singur proton, care are și el un spin amărât. RMN-ul îl articulează pe amărâtul ăla cu un câmp magnetic extern puternic (câmpul primar), îl forțează să se alinieze la câmpul extern și apoi îl ciufulește (distorsionează) cu niște unde radio. Distorsiunea asta e făcută secvențial, în funcție de ce vrea să vadă operatorul. Undele sunt direcționate pe diferite planuri acolo unde vrem să căutam buba (cap, genunchi, cot, depinde unde doare). Protonii absorb energia undelor radio. 

Când undele radio se opresc, spin-urile protonilor se aliniază iar la câmpul magnetic primar, dar mai întâi se întămplă două chestii mișto:

1. Realinierea la câmpul extern nu are loc imediat, ci există o întârziere (defazaj, dacă vreți să vorbiți ca intelectualii), care este dependentă de tipul de țesut. Am ciordit de pe net defazajul în funcție de țesut.
2. Atunci când se realiniază la câmpul extern, protonii emit la rândul lor energie sub formă de….. (drumroll) unde radio! Aceste unde radio sunt înregistrate de niște antene și transformate în imaginea aia dubioasă pe care o vedem pe ecran 

V-am făcut și un video mititel cu madam Hidrogen, în cazul în care vreți să vă jucați acasă de-a RMN-ul. Ca o femeie supusă și care își știe locul, am filmat desigur în bucătărie.

SCULA

Aparatul de RMN are trei părți: 

1. Un magnet baban care merge tot timpul (nu, serios, TOT TIMPUL, de când e pus în funcțiune aparatul și până crapă, magnetul ăla e pornin non-stop, de aia uneori, când operatorii nu sunt cele mai luminoase becuri din instalație, se întâmplă asta:

Rolul magnetului e să genereze câmpul primar, care va alinia spinul protonilor după direcția lui.

2. Niște bobine care direcționează câmpul principal pe cele 3 axe (x,y și z), pentru  a putea citi 3D ceea ce se întâmplă în țesuturi (ideal e să știm unde e tumora pe care o vedem la RMN, nu să scobim apoi după ea în creier la operație). Bobinele ajută la producerea imaginilor 3D ale țesuturilor. Apropo, bobinele astea sunt de vină pentru gălăgia aia infernală din timpul examinării. 

3. Bobinele RF (de radiofrecvență), care transmit undele radio în organism. Știți voi, undele alea care ciufulesc spin-ul protonilor.

Noi tot ce vedem e un tub mare care ne cauzează claustrofobie. Cele 3 dispozitive sunt așezate concentric în tub: magnetul pe exterior, apoi bobinele secundare și apoi bobina de radiofrecvență. 

 

IRADIAZĂ RMN-ul?

Nu. Lucrează cu câmp magnetic și cu unde radio. Nu există niciun fel de radiația ionizantă. Radiația ionizantă sunt undele X și gamma, care au frecvențe foarte mari și lungimi de undă la nivelul de 1nm (adică 1/1milion milimetri). Undele radio au frecvențe mici și lungimi de undă mare, sunt la capătul opus al spectrului electromagnetic. Iată:

 

 

E PERICULOS RMN-ul?

Nu. Dar e neplăcut dacă ești claustrofob, pentru că stai în tubul ăla infernal și ai senzația că ești în sicriu. Eu am găsit soluția să stau cu ochii ferm închiși tot timpul și să îmi imaginez cum zburd pe pajiște ca o căpriță liberă. 

Face și gălăgie mare. Dar aia mie îmi place. Oricum din punctul meu de vedere e mai mișto sunetul de RMN decât muzica house, deci noh…fiecare cu plăcerile lui. 

 

E CEVA CE NU NE-AI SPUS?

Da, sunt o grămadă de chestii. Fizica e mult mai complicată decât ce am povestit eu aici, intră în domeniul cuantic pe care îl iubesc, dar care e atât de dubios încât nu are nici naiba răbdare să citească duminică seara, pe blogul lui Cetin. Mai bine uitați-vă la video cu madam Hidrogen. E (încă) weekend, prieteni!

Daca va place ce scriem, daca va place cum scriem, daca stiti ca am ramas din ce in ce mai putini oameni verticali si cu coloana, puteti sustine munca noastra.