Hoofdstuk 12 Medische beeldvorming
Paragraaf 12.1 Echografie en MRI
Echografie
Echografie is een techniek die binnen en buiten de geneeskunde veel wordt toegepast. Bij echografie
wordt gebruikgemaakt van een transducer, die geluidsgolven met frequenties tussen 1 MHz en 10
MHz uitzendt. Dit is een ultrasoon (onhoorbaar) geluid. Voor mensen hoorbaar geluid heeft een
frequentie tussen 20 Hz en 20 kHz. Bijvoorbeeld het lichaam van een baby in de buik van een moeder
reflecteert dit geluid. De gemeten tijd kan een computer een beeld vormen van de baby. Dit beeld
wordt een echo genoemd.
Voor geluidsgolven geldt:
𝒗=𝒇∙𝝀
𝑣 geluidssnelheid in 𝑚⁄𝑠
𝑓 frequentie in Hz
𝜆 golflengte in m
Tijdens een echografisch onderzoek ligt de frequentie van de golf vast. De geluidssnelheid is
afhankelijk van het weefsel waarin de golf zich voortplant. Zie hiervoor BINAS tabel 15A.
Als een golf van het ene medium overgaat naar het andere medium, reflecteert een deel van de golf.
Is het verschil in geluidssnelheid door de twee mediums groot, dan treedt er veel reflectie op. Omdat
de geluidssnelheid in bot veel groter is dan in andere weefsels, zijn botten op een echo beter te
onderscheiden dan andere weefsels.
Bij het maken van een echo wordt de huid ingesmeerd met een gel. De gel zorgt ervoor dat de
geluidspulsen (bijna) zonder reflectie overgaan van de transducer op de huid. Zonder de gel zouden
de geluidspulsen even door de lucht gaan. Geluid heeft een veel kleinere snelheid door lucht dan
door weefsel, waardoor er veel reflectie op zou treden. Een bijkomend voordeel van de gel is, dat de
transducer makkelijker over de huid beweegt.
Elektromagnetische golven (herhaling Hoofdstuk 11)
Zichtbaar licht en uv-straling behoren tot het elektromagnetisch spectrum (zie BINAS tabel 19B). Het
elektromagnetisch spectrum is uitgesplitst in zes gebieden; radiogolven, infrarood, zichtbaar licht,
ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling. Deze zes gebieden zijn verder onderverdeeld in
kleinere gebieden. Bij MRI-scans wordt gebruikgemaakt van microgolven, die tot de radiogolven
behoren.
Alle vormen van elektromagnetische straling planten zich voor met de lichtsnelheid 𝑐. Voor de
golfsnelheid geldt; 𝑣 = 𝑓 ∙ 𝜆 met 𝑣 = 𝑐:
𝒄= 𝒇∙𝝀
𝑐 lichtsnelheid in 𝑚⁄𝑠 (zie BINAS tabel 7)
𝑓 frequentie in Hz
𝜆 golflengte in m
Magnetic resonance imaging (MRI)
Een MRI-scan is gebaseerd op de magnetische eigenschappen van waterstofkernen. Een
waterstofkern is op te vatten als een magnetisch deeltje, omdat het enkel een proton in de kern
heeft zitten.
, In een MRI-apparaat wordt door de
aanwezige elektromagneet een sterk
magnetisch veld aangelegd. De
waterstofkernen richten zich daarbij
evenwijdig aan dit magnetische veld: in
de richting van het magnetische veld of
tegengesteld aan de richting van het
magnetische veld. Is een waterstofkern
tegen de richting van het magnetische
veld in gericht, dan heeft deze
waterstofkern meer energie dan een
waterstofkern die in de richting van het magnetische veld is gericht. Een waterstofkern in een
magnetisch veld kan zich dus in twee energietoestanden bevinden.
Van een lage energietoestand kan een waterstofkern overgaan naar een hoge energietoestand door
een foton op te nemen. Dit gebeurt nadat er fotonen zijn uitgezonden door de zendspoelen. De
frequentie waarbij dit gebeurt, heet de resonantiefrequentie. De resonantiefrequentie is afhankelijk
van de sterkte van het magnetische veld en het soort weefsel.
Wanneer een waterstofkern zich in een hoge energietoestand bevindt, zal de kern na een korte tijd
weer overgaan naar de lage energietoestand door het uitzenden van een foton. Hoe lang het duurt
voordat een waterstofkern een foton uitzendt, is afhankelijk van het type weefsel waarin de
waterstofkernen zich bevinden. Ook zijn er niet in ieder weefsel even veel waterstofkernen
aanwezig.
Ontvangstspoelen kunnen de fotonen die vervolgens door het lichaam worden uitgezonden
detecteren. De ontvangstspoelen zijn meestal dezelfde spoelen als de zendspoelen.
De gradiëntspoelen veranderen het magnetische veld plaatselijk een beetje, zodat er duidelijk kan
worden gemaakt uit welk deel van het lichaam de uitgezonden fotonen afkomstig zijn: de
fotonfrequentie wordt zo ingesteld, dat alleen kernen die zich in het gradiëntveld bevinden een foton
kunnen opnemen en later weer uitzenden. Hierdoor kan worden bepaald uit welk lichaamsdeel de
fotonen afkomstig zijn en kan er laag voor laag een beeld worden opgebouwd.
LET OP: Bij MRI wordt met verschillende frequenties gewerkt, zodat alle waterstofkernen kunnen
worden gedetecteerd. Waterstofkernen hebben namelijk verschillende eigenfrequenties, die
afhankelijk zijn van het type weefsel waarin ze zich bevinden en de sterkte van het magnetisch veld.
Paragraaf 12.1 Echografie en MRI
Echografie
Echografie is een techniek die binnen en buiten de geneeskunde veel wordt toegepast. Bij echografie
wordt gebruikgemaakt van een transducer, die geluidsgolven met frequenties tussen 1 MHz en 10
MHz uitzendt. Dit is een ultrasoon (onhoorbaar) geluid. Voor mensen hoorbaar geluid heeft een
frequentie tussen 20 Hz en 20 kHz. Bijvoorbeeld het lichaam van een baby in de buik van een moeder
reflecteert dit geluid. De gemeten tijd kan een computer een beeld vormen van de baby. Dit beeld
wordt een echo genoemd.
Voor geluidsgolven geldt:
𝒗=𝒇∙𝝀
𝑣 geluidssnelheid in 𝑚⁄𝑠
𝑓 frequentie in Hz
𝜆 golflengte in m
Tijdens een echografisch onderzoek ligt de frequentie van de golf vast. De geluidssnelheid is
afhankelijk van het weefsel waarin de golf zich voortplant. Zie hiervoor BINAS tabel 15A.
Als een golf van het ene medium overgaat naar het andere medium, reflecteert een deel van de golf.
Is het verschil in geluidssnelheid door de twee mediums groot, dan treedt er veel reflectie op. Omdat
de geluidssnelheid in bot veel groter is dan in andere weefsels, zijn botten op een echo beter te
onderscheiden dan andere weefsels.
Bij het maken van een echo wordt de huid ingesmeerd met een gel. De gel zorgt ervoor dat de
geluidspulsen (bijna) zonder reflectie overgaan van de transducer op de huid. Zonder de gel zouden
de geluidspulsen even door de lucht gaan. Geluid heeft een veel kleinere snelheid door lucht dan
door weefsel, waardoor er veel reflectie op zou treden. Een bijkomend voordeel van de gel is, dat de
transducer makkelijker over de huid beweegt.
Elektromagnetische golven (herhaling Hoofdstuk 11)
Zichtbaar licht en uv-straling behoren tot het elektromagnetisch spectrum (zie BINAS tabel 19B). Het
elektromagnetisch spectrum is uitgesplitst in zes gebieden; radiogolven, infrarood, zichtbaar licht,
ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling. Deze zes gebieden zijn verder onderverdeeld in
kleinere gebieden. Bij MRI-scans wordt gebruikgemaakt van microgolven, die tot de radiogolven
behoren.
Alle vormen van elektromagnetische straling planten zich voor met de lichtsnelheid 𝑐. Voor de
golfsnelheid geldt; 𝑣 = 𝑓 ∙ 𝜆 met 𝑣 = 𝑐:
𝒄= 𝒇∙𝝀
𝑐 lichtsnelheid in 𝑚⁄𝑠 (zie BINAS tabel 7)
𝑓 frequentie in Hz
𝜆 golflengte in m
Magnetic resonance imaging (MRI)
Een MRI-scan is gebaseerd op de magnetische eigenschappen van waterstofkernen. Een
waterstofkern is op te vatten als een magnetisch deeltje, omdat het enkel een proton in de kern
heeft zitten.
, In een MRI-apparaat wordt door de
aanwezige elektromagneet een sterk
magnetisch veld aangelegd. De
waterstofkernen richten zich daarbij
evenwijdig aan dit magnetische veld: in
de richting van het magnetische veld of
tegengesteld aan de richting van het
magnetische veld. Is een waterstofkern
tegen de richting van het magnetische
veld in gericht, dan heeft deze
waterstofkern meer energie dan een
waterstofkern die in de richting van het magnetische veld is gericht. Een waterstofkern in een
magnetisch veld kan zich dus in twee energietoestanden bevinden.
Van een lage energietoestand kan een waterstofkern overgaan naar een hoge energietoestand door
een foton op te nemen. Dit gebeurt nadat er fotonen zijn uitgezonden door de zendspoelen. De
frequentie waarbij dit gebeurt, heet de resonantiefrequentie. De resonantiefrequentie is afhankelijk
van de sterkte van het magnetische veld en het soort weefsel.
Wanneer een waterstofkern zich in een hoge energietoestand bevindt, zal de kern na een korte tijd
weer overgaan naar de lage energietoestand door het uitzenden van een foton. Hoe lang het duurt
voordat een waterstofkern een foton uitzendt, is afhankelijk van het type weefsel waarin de
waterstofkernen zich bevinden. Ook zijn er niet in ieder weefsel even veel waterstofkernen
aanwezig.
Ontvangstspoelen kunnen de fotonen die vervolgens door het lichaam worden uitgezonden
detecteren. De ontvangstspoelen zijn meestal dezelfde spoelen als de zendspoelen.
De gradiëntspoelen veranderen het magnetische veld plaatselijk een beetje, zodat er duidelijk kan
worden gemaakt uit welk deel van het lichaam de uitgezonden fotonen afkomstig zijn: de
fotonfrequentie wordt zo ingesteld, dat alleen kernen die zich in het gradiëntveld bevinden een foton
kunnen opnemen en later weer uitzenden. Hierdoor kan worden bepaald uit welk lichaamsdeel de
fotonen afkomstig zijn en kan er laag voor laag een beeld worden opgebouwd.
LET OP: Bij MRI wordt met verschillende frequenties gewerkt, zodat alle waterstofkernen kunnen
worden gedetecteerd. Waterstofkernen hebben namelijk verschillende eigenfrequenties, die
afhankelijk zijn van het type weefsel waarin ze zich bevinden en de sterkte van het magnetisch veld.
