Apa itu MRI?

MRI atau Magnetic Resonance Imaging merupakan kaedah  pengimejan diagnostik yang menggunakan medan magnet dan gelombang radio untuk menghasilkan gambaran imej komputer tiga dimensi (www.prpm.dbp.gov.my). MRI telah diterjemahkan oleh Dewan Bahasa Dan Pustaka sebagai Pengimejan Resonan Magnet.

Sejarah MRI telah bermula di awal tahun 1970-an apabila kajian mendapati sifat magnetik nukleus atom boleh digunakan untuk menghasilkan imej tubuh manusia. Pada 2 Julai 1977, prototaip mesin MRI pertama telah berjaya menghasilkan imej tubuh manusia yang seterusnya menjadi titik tolak perkembangan MRI sehingga ke hari ini.

Prototaip mesin MRI yang pertama menghasilkan imej tubuh manusia yang kini disimpan di Institut Teknologi Smithsonian. (www.mtmricenter.com)

Mesin MRI pada masa kini (Imej dari Jabatan Pengimejan Diagnostik, Hospital Serdang)

Pengimbasan MRI merupakan satu kaedah untuk melihat tubuh manusia tanpa menggunakan sinaran mengion seperti Sinar X. Oleh itu, ia tidak akan memberi kesan biologi sinaran kepada manusia dan juga tidak menyakitkan sepertimana dalam pembedahan. MRI digunakan untuk membantu mengesan atau diagnos penyakit seperti kanser, ketumbuhan yang tidak normal, kecacatan pada organ dalaman atau fisiologi sesuatu organ pada tubuh manusia. MRI sangat sesuai untuk mengesan penyakit pada bahagian tisu lembut seperti otak, jantung, saraf tunjang, payudara, salur darah dan lain-lain lagi.

Bagaimana MRI berfungsi?

Tubuh badan manusia terdiri daripada 70% air iaitu unsur hidrogen dan oksigen yang mempunyai jumlah proton yang banyak. Atom yang mempunyai bilangan proton yang tidak stabil akan memiliki sifat magnetik atau dipanggil zarah bercas. Oleh itu, apabila zarah ini diletakkan dalam medan magnet yang kuat, ia akan terarah mengikut medan tersebut.

Kaedah MRI mengaplikasikan sumber proton yang banyak dalam badan kita sebagai isyarat yang akan dikesan dan diproses untuk menghasilkan imej klinikal. Pengimbas MRI menggunakan medan magnet yang sangat kuat berbanding medan magnet bumi. Kekuatan medan ini di ukur dalam unit Tesla (T) iaitu antara 0.5 T hingga ada yang mencapai kepada 7 T.

Apabila pesakit diletakkan di dalam mesin pengimbas, proton dalam badan akan terarah mengikut medan tersebut secara homogen mengikut frekuensi unsur atom masing-masing. Kemudian, gelombang radio dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi proton (larmor frequency) akan dihantar secara berulang-ulang bagi mengganggu medan magnet asal menyebabkan ia terpesong dari paksinya. Jika gelombang radio tersebut diberhentikan, ia akan kembali kepada paksi asalnya. Perubahan arah medan magnet secara berulang ini akan menghasilkan arus elektrik yang dikesan sebagai isyarat untuk diproses menjadi imej. Imej yang terhasil pula bergantung kepada kekuatan isyarat yang dikesan dan bahagian badan yang diimbas.

Seterusnya, dengan menggunakan kaedah matematik Fourier Transform, komputer akan memproses isyarat ini dan menghasilkan imej dalam bentuk hirisan tunggal (single slice) pada satah sagittal, coronal dan axial atau tiga dimensi.

(a)		(b)		(c)		(d)

Imej (a) menunjukkan imej otak dalam satah sagittal, (b) untuk satah coronal, (c) imej axial dan (d) untuk imej tiga dimensi (3D).

Komponen Fizikal MRI

Pengimbas MRI terdiri daripada beberapa perkakas penting yang bekerjasama untuk menghasilkan imej. Komponen utama dalam MRI ialah magnet, gegelung kecerunan (gradient coil), gegelung radio frekuensi (Radiofrequency coil), perisaian medan magnet dan peranti pemprosesan imej.

Komponen utama dalam mesin MRI: Howstuffwork, 2008.

Magnet

MRI memerlukan medan magnet yang sangat kuat dihasilkan dari tiga jenis magnet iaitu resistive, permanent dan superconducting. Kebanyakan sistem MRI sekarang menggunakan magnet jenis superconducting kerana mampu menghasilkan medan magnet yang sangat kuat dan homogen. magnet ini diperbuat daripada pengalir haba yang tulen seperti Niobium-Titanium (Nb-Ti) yang ditebat oleh tembaga. Bagi memastikan medan magnet sentiasa homogen, shimming akan dilakukan dalam setiap mesin MRI. Faktor ini sangat penting bagi menghasilkan imej klinikal yang berkualiti, lebih tepat dan terperinci. Walaubagaimanapun, magnet jenis ini memerlukan suhu yang sangat rendah menghampiri -273.15oC atau 0 Kelvin. Keadaan ini dapat dicapai dengan menggunakan sistem penyejukan dari sumber Helium dan Nitrogen. Gas ini perlu sentiasa dipantau dan akan diisi semula jika telah mengalami pengurangan.

Gegelung Kecerunan (Gradient Coil)

Gegelung ini berfungsi sebagai alat untuk menentukan lokasi dan ketebalan hirisan imej yang akan terhasil. Terdapat dua jenis gegelung yang digunakan iaitu gegelung kecerunan fasa (phase encoding gradient) dan juga gegelung kecerunan frekuensi (frequency encoding gradient). Gegelung pertama berfungsi untuk mengawal dan menentukan lokasi atau kawasan yang akan diimbas. Gegelung ini akan dipasang pada tiga lokasi berbeza iaitu paksi x, y dan z pada medan magnet pengimbas. Ini akan menentukan satah imej yang terhasil samada sagittal, coronal atau axial. Manakala gegelung kecerunan frekuensi pula menentukan ketebalan hirisan imej yang akan diproses. Semua gegelung in akan sentiasa beroperasi secara berturut-turut sepanjang proses pengimbasan. Ini akan menghasilkan bunyi yang kuat dan mengganggu pesakit. Sebagai langkah keselamatan, pesakit akan dibekalkan dengan penutup telinga untuk mengurangkan gangguan dari bunyi tersebut.

Imej yang menunjukkan kedudukan gegelung kecerunan pada paksi x, y dan z yang digambarkan dalam mesin pengimbas MRI

Gegelung Radio Frekuensi (Radiofrequency Coil)

Gelombang radio frekuensi (RF) boleh diibaratkan seperti antena yang digunakan bagi menghantar dan menerima semula isyarat daripada pesakit. Gegelung ini akan diletakkan sangat rapat kepada badan pesakit mengikut kawasan yang akan diimbas. Terdapat pelbagai jenis gegelung yang dibuat berdasarkan anatomi tubuh manusia. Contonhya seperti gegelung kepala, badan, tulang belakang,  payudara dan juga gegelung permukaan.

Surface coil		Body coil				Sumber: Magnetic Resonance Imaging, Sprawl, 2000
Head coil
Beberapa contoh gegelung RF yang digunakan untuk pengimbas MRI (www.siemens.com)

 Perisaian medan magnet

Medan magnet mudah dipengaruhi oleh sebarang objek berunsurkan besi yang akan tertarik pada magnet tersebut. Oleh itu, medan ini telah dilindungi oleh perisai radio frekuensi yang dinamakan Faraday Cage. Perisai ini dibina meutupi seluruh bilik pengimbas MRI  dan akan sentiasa dipastikan tiada kebocoran berlaku. Kebocoran gelombang RF boleh menyebabkan medan magnet terganggu dan menghasilkan artifak pada imej yang diproses.

Peranti Pemprosesan Imej

Peranti pemprosesan imej terdiri daripada perkakasan komputer seperti data pemprosesan unit (Central Processing Unit, CPU), tempat penyimpanan imej (image storage), dan perisian komputer yang akan memproses dan membina semula imej mengikut keperluan klinikal. Isyarat yang diterima dari gegelung RF akan diterima, diproses dan di terjemahkan oleh komputer sebagai imej yang boleh dilihat dan ditafsir oleh mata manusia. Grafik di bawah menunjukkan bagaimana imej MRI  diproses oleh komputer dan komponen utama yang lain.

 
Source: Magnetic Resonance Imaging, Sprawl, 2000

Keselamatan dalam MRI

Penyebab utama bahaya dalam MRI ialah medan magnet yang sangat kuat sehingga mampu menarik objek berunsurkan besi atau yang mempunyai medan magnet (ferromagnetic) seperti klip kertas dan kad kredit. Medan magnet ini sentiasa ada walaupun pada masa imbasan tidak dilakukan. Faktor ini menjadi teras keselamatan asas yang paling penting dan diambil kira dalam setiap prosedur samada sebelum, semasa atau selepas pemeriksaan MRI.

Kebiasaannya, mesin MRI akan dilengkapi dengan sejenis alat yang boleh mengesan objek ferromagnetic yang berbentuk mudah alih atau pintu gerbang bagi mengelakkan objek tersebut di bawa ke dalam bilik pemeriksaan. Antara objek yang dilarang adalah seperti pin rambut, jam tangan, dompet yang mengandungi pelbagai kad magnetik, pakaian yang mempunyai aksesori besi seperti butang, zip dan sebagainya. Semua objek ini berupaya mengganggu penghasilan imej, mengalami kerosakan atau membahayakan nyawa pesakit sendiri. Jam tangan contohnya boleh mengalami kerosakan jika di bawa masuk ke bilik pemeriksaan. Kemalangan yang sering dilaporkan adalah tong oksigen dan kerusi roda yang tertarik pada magnet dan menyebabkan kerosakan serius pada terowong (gantry) MRI.

Setiap pesakit atau mereka yang akan memasuki bilik pengimbas MRI dikehendaki mematuhi prosedur keselamatan yang ketat sebelum dibenarkan menjalani pemeriksaan.Sebelum pemeriksaan, pesakit dikehendaki mengisi borang keizinan pemeriksaan, senarai semak pemeriksaan, borang alahan dan membuat pemeriksaan tahap kreatinin jika memerlukan bahan kontras semasa prosedur. Pesakit juga akan memakai gaun khas klinikal bagi memastikan semua objek terlarang tidak di bawa masuk ke bilik pemeriksaan

Senarai semak pemeriksaan akan memastikan setiap pesakit tidak membawa sebarang objek ferromagnetic ke dalam bilik pemeriksaan. Sekiranya pesakit mempunyai implan dalam tubuhnya seperti perentak jantung, maklumat terperinci tehadap objek tersebut hendaklah diperolehi dan disahkan terlebih dahulu oleh pegawai perubatan yang merawat sebelum pemeriksaan diteruskan.

Terdapat pemeriksaan yang memerlukan pesakit disuntik dengan bahan kontras (contrast media) bagi mendapatkan imej yang lebih jelas. Bahan ini tidak mengandungi iodin yang boleh menyebabkan alahan kepada pesakit. Walaubagaimanapun, pesakit yang mempunyai tahap kreatinin yang tinggi tidak dibenarkan mengambil bahan tersebut kerana ia boleh memberi risiko kepada pesakit.

Pemeriksaan MRI memerlukan pesakit berada dalam keadaan stabil, tenang dan tidak banyak bergerak semasa pemeriksaan bagi mengelakkan artifak pada imej. Pesakit yang tidak berupaya berbuat demikian seperti bayi dan kanak-kanak, akan diberikan ubat pelali (sedation) bagi menghalang pergerakan dalam bilik pemeriksaan. Pesakit yang mengalami gejala claustrofobia iaitu tidak selesa pada kawasan yang sempit dinasihatkan untuk tidak meneruskan pemeriksaan. Pesakit normal biasanya tidak mengalami masalah semasa pemeriksaan MRI dan mereka akan dibenarkan pulang selepas pemeriksaan selesai.

Rujukan

1. MRI: Howstuffwork, 2008,
2. Shellock F G, Pocket guide to MR Procedures and Metallic Object: Update 2003.
3. Joseph P. Hornack, PhD, The Basics of MRI, copyright @1996-2011 (Aug 6, 2008); http://www.cis.rit.edu/people/faculty/hornak
4. The Physical Principles of Medical Imaging, 2nd Ed, http://www.sprawls.org/ppmi2/
5. Bushberg J.T et al, The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd Ed, 2002.