Patrick Marx
Letterlijk duizelingwekkend zijn de drie scanners van Brains Unlimited, het nieuwe scannerlaboratorium van de Universiteit Maastricht.
De scanners genereren magneetvelden van 3, 7 en 9,4 T (Tesla) en behoren tot de meest geavanceerde en krachtigste ter wereld. De scanners, gebouwd door Siemens, moeten een revolutie veroorzaken in het onderzoek naar de werking van het brein. Prof. Rainer Goebel, hoofd van het lab, zegt zelfs: ‘Met deze scanners zullen we de code van het menselijk brein kraken.’
Hoe hoger het magneetveld van de scanner, hoe kleiner de waar te nemen details. De 9,4 T scanner kijkt naar details vanaf 0,7 mm. Zulke kleine details zijn precies waarnaar Goebel zoekt: de kleinste signaalverwerkende eenheden in de hersenen zijn 1 tot 2 mm grote kolommen van zenuwcellen. Goebel noemt een voorbeeld: ‘We konden met de bestaande scanners aantonen welk deel van de hersenen waargenomen geluiden verwerkt. Nu gaan we tot in detail zien hoe die geluiden verwerkt worden.’
Zelfs de meer gangbare 3 T scanner is uniek. De minst krachtige scanner van Brains Unlimited kan namelijk zeer snel beelden maken. Snellere beeldvorming maakt het mogelijk om bewegende watermoleculen in zenuwcellen te volgen om zo de driedimensionale oriëntatie van de cellen in het brein te achterhalen. De Maastrichtse scanner is pas de tweede in de wereld die dit kan. ‘Om Goebels wensen te realiseren gingen we tot de limiet van ons kunnen’, zegt Kees Smaling, directeur gezondheidszorg van Siemens.
Erik van den Bergh, productmanager MR bij Siemens, legt uit hoe de scanner zo krachtig kan zijn: ‘Je kunt de veldsterkte in een supergeleidende magneet vergroten door meer supergeleidende niobiumtitaandraad te gebruiken, of door de stroomsterkte te verhogen. Het wikkelen van de spoelen is een enorm complex karwei. Echter, het zomaar verhogen van de stroomsterkte kan tot quenching leiden.’ Bij quenching verliest de draad zijn supergeleidende eigenschap. Alle 126 MJ energie in de magneet komt dan in één keer vrij, waardoor de koelvloeistof (vloeibaar helium) verdampt. De scanner bevat 10.000 l vloeibare helium van zo’n € 8 per liter. Siemens vond een optimum voor draadlengte en stroomsterkte. De magneet telt 460 km niobiumtitaandraad waardoor een gemiddelde stroomsterkte van 260 A loopt. Desondanks vond tijdens het inregelen het onvoorspelbare quenching al een paar keer plaats.
De scanners met een veldsterkte tot en met 7 T schermen zelf hun magneetveld af van de buitenwereld. Extra magneetspoelen in het omhulsel van de scanner reduceren het veld tot veilige proporties. De lorenzkrachten waarmee de magneet aan deze constructie trekt, komen overeen met een gewicht van tientallen tonnen. Bij de 9,4 T scanner zijn de krachten te groot voor zo’n constructie. Daarom staat de scanner in een ruimte opgebouwd uit 610 ton uniform gewalst staal. Al het staal komt uit één batch om inhomogeniteit in het materiaal en daarmee het magneetveld te voorkomen. Het staal voorkomt ook dat passerende auto’s op de nabijgelegen A2 het signaal van de scanners verstoren.
Naast onderzoek is onderwijs een doel van het scannerlab. Veel van technische werk rond de scanners is experimenteel. Om het wereldwijde tekort aan technici op te vangen die met dergelijke hoogveld-mri-apparatuur om kunnen gaan, biedt de Universiteit Maastricht een tweejarige master aan die ingaat op de fysica van mri-scanners en de biologie achter de toepassingen ervan. De scanners zijn overigens niet exclusief voor de onderzoekers van de universiteit: Brains Unlimited verhuurt scannertijd aan onderzoekers wereldwijd.
Hoe zit het nu met die duizelingwekkendheid? Van den Bergh: ‘De sterkte van het magneetveld rond de scanner neemt af met de afstand tot de scanner. Als je snel langs de scanners loopt, loop je dus door een wisselend magneetveld. Dit zorgt voor een stroom in de elektrisch geleidende vloeistof in je evenwichtsorgaan. Dit valse signaal kan je goed zeeziek maken.’ De proefpersonen in de scanner hebben gelukkig geen last van dit fenomeen.
Koning Willem-Alxander zal het nieuwe scannerlaboratorium op 29 oktober officieel openen.
