Een MRI-scanner hoeft geen peperduur apparaat te zijn dat in een afgeschermde ruimte staat. Dat laten ingenieurs en wetenschappers in Hongkong zien met hun betaalbare variant van de MRI-scanner. De nieuwe scanner werkt met een veel zwakker magneetveld en verbruikt daardoor weinig stroom. Een grote belofte voor armere landen.
Er zijn maar weinig apparaten die de geneeskunde zoveel vooruit hebben geholpen als de MRI-scanner. Dat komt doordat zo’n scanner tegenwoordig haarscherpe zwartwitbeelden maakt van het binnenste van het lichaam. Zo komen afwijkingen in het brein, het hart of de bloedvaten (nog los van tumoren, sportblessures enzovoort – de lijst is lang), direct in beeld. Waarna artsen actie kunnen ondernemen.
In armere landen beschikken echter maar weinig ziekenhuizen over een MRI-scanner. Zo’n ding is duur en moet ook nog eens in een van externe magneetvelden en radiostraling afgeschermde ruimte staan. Het tegenwoordig gebruikte magneetveld, loopt op tot wel 3 tesla. Om de supergeleidende magneten te koelen, is vloeibaar helium nodig.
De MRI-scanner
De MRI-scanner (magnetic resonance imaging) is een wonder van natuurkunde en techniek. Binnenin de scanner wordt een sterk magneetveld gecreëerd en worden korte pulsen elektromagnetische straling (radiogolven) het weefsel van de patiënt in gestuurd. Door het sterke magneetveld gaan de spins van de atomen in het weefsel allemaal in dezelfde richting staan. De radiogolven ‘slaan’ die spins uit hun oriëntatie, waarna ze langzaam weer naar hun oorspronkelijke richting ‘relaxeren’. Bij dit proces komen radiogolven vrij, die worden gemeten en waaruit het beeld wordt opgebouwd. Deze scan verschijnt op het beeld bij de radioloog. Hier zijn meer details te lezen.
Klinieken in armere landen
Er is dus behoefte aan een goedkopere en energiezuinige MRI-scanner, die ook betaalbaar is voor klinieken in armere landen (lees ook: 'Techniekprijs voor MRI-fysicus Andrew Webb'). In het wetenschappelijke tijdschrift Science schrijven wetenschappers uit Hongkong nu over hun ontwerp voor zo’n machine.
Permanente magneten
Yujiao Zhao en collega’s ontwikkelden en bouwden een MRI-scanner (niet die op de foto) die eenvoudiger in elkaar zit dan de machines die bij ons in het ziekenhuis staan. Hun scanner bestaat uit twee permanente magneten die zich boven en onder het lichaam van de patiënt bevinden. Daartussen zit een grote spoel die de radiosignalen uit het weefsel opvangt.
Om de scanner te bouwen waren materialen nodig die in totaal zo'n 22.000 dollar (ruim 20.000 euro) kostten, meldt dit nieuwsbericht. Ter vergelijking: een state-of-the-art machine kost een paar ton.
Het maken van een scan duurt acht minuten en het beeld heeft een resolutie van 2 x 2 x 8 kubieke millimeter, schrijven ze in hun artikel. Dat geeft veel minder details dan de MRI-scanners in onze ziekenhuizen, die details van rond de millimeter laten zien. Dat is nu eenmaal de afweging: een sterker magneetveld geeft kleinere details, maar maakt de machine ook veel duurder.
Gewoon aan het stopcontact
Maar de voordelen van een laag-magneetveld-scanner zijn ook duidelijk: hij kan aan een gewoon stopcontact (de ontwikkelde machine gebruikt 1800 watt in gebruik, vergelijkbaar met een waterkoker), is veilig te gebruiken en maakt nauwelijks geluid. Dat laatste is een serieus pluspunt bij met name het scannen van kinderen en te vroeg geboren baby’s.
Jaren zeventig
Eigenlijk grijpen de onderzoekers in Hongkong terug op de begindagen van de MRI-scanner, in de jaren zeventig van de vorige eeuw, schrijven Udunna Anazodo en Stefan du Plessis in een begeleidend artikel in Science. Zij zijn experts op het gebied van MRI, en niet betrokken bij het Hongkongse onderzoek. Toen hadden zulke apparaten nog een veel lager magneetveld, van 0,05 tesla. ‘Maar machines die dat lage magneetveld gebruikten, raakten uit de gratie met de introductie van nieuwe scanners van 1,5 tesla, die een superieure beeldkwaliteit leverden’, schrijven Anazodo en Du Plessis.
Maar, merken zij op, door recente ontwikkelingen op het gebied van beeldverwerking, vooral met kunstmatige intelligentie (AI), is er een hernieuwde interesse in laag-magneetveld-MRI-scannen. De scanner van Zhao is een goed voorbeeld: die verwijdert bijvoorbeeld de elektronische ruis in de beelden met behulp van AI. Daardoor worden de beelden niet alleen duidelijker, maar worden ook fijnere details zichtbaar op de plaatjes.
Nog niet rijp
Toch is de scanner nog niet rijp voor productie, schrijven zij. ‘Hoewel dit een veelbelovende aanpak is, zijn de hier gebruikte magneten nog onhandig groot. Ook is de scanduur langer dan bij andere draagbare MRI-scanners, met voorlopig nog grofkorreligere beelden.’
Er is werk aan de winkel voor het verder ontwikkelen van betaalbare MRI-scanners, want de belofte is enorm. ‘In Afrikaanse landen is gemiddeld maar één MRI-scanner per 1 miljoen mensen’, schrijven Anazodo en Du Plessis. ‘Daardoor wordt een goede behandeling van veelvoorkomende ziekten als tuberculose, HIV en een beroerte ernstig belemmerd.’ MRI-scans kunnen afwijkingen in weefsel laten zien, waardoor een vroege behandeling van een ziekte kan starten, met meer kans op succes. In Nederland waren er in 2021 262 MRI-scanners, wat neerkomt op één scanner per bijna 69.000 inwoners.
Openingsbeeld: een MRI-scanner in een ziekenhuis, met op de voorgrond de beeldschermen waarop scans te zien zijn. Foto Depositphotos
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.