MRI butuh medan magnet yang sangat kuat untuk menjajarkan orientasi statistik inti atom hidrogen (sejajar dengan arah yang berlawanan dengan medan magnet). Satuan yang biasa digunakan adalah Tesla dan Gauss. Besarnya medan magnet MRI sendiri sebesar 1,5T atau sekitar 30 ribu lebih kuat dari medan magnet bumi. Satu Tesla sekitar 10.000 Gauss dan 1,5T berarti 15.000 Gauss. Magnet bumi kita sekitar 0,5 Gauss. Medan magnet MRI termasuk dalam elektromagnet yang memanfaatkan sifat dasar listrik.
Saat kawat dialiri arus, ia akan menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Agar menghemat ruang biasanya kawat dililit dalam gulungan, contohnya dinamo. Lalu pasien akan masuk ke lubang tengah di mana kumparan magnet mengelilingi lubang ini.
Masalah besar mesin MRI
Medan magnet yang diciptakan harus sangat kuat. Sehingga arus yang dibutuhkan sangat besar melalui kabel. Kabel sendiri memiliki resistansi atau hambatan. Saat kamu mengirim arus yang besar maka kabel yang dipakai juga harus besar agar resistansinya kecil, karena jika kabelmu kecil maka resistansinya akan menjadi besar akibatnya kabel akan panas dan terbakar.
Mesin MRI sendiri butuh kabel yang sangat-sangat besar. Sehingga jika dibuat, mungkin ketebalannya tidak akan praktis dalam ruang. Tapi para perancang ternyata punya ide lain yaitu memanfaatkan sifat khusus dari kumparan arus.
Pada suhu yang sangat dingin, arus akan kehilangan semua hambatannya terhadap kabel. Alasannya akan jadi kompleks karena berkaitan dengan hukum termodinamika, di mana segala aktivitas akan cenderung melambat saat suhu mendekati nol kelvin.
Kawat dalam kondisi superdingin digunakan untuk menghilangkan semua hambatannya, fenomena ini disebut superkonduktor. Sehingga kabel dapat dibuat ketebalan normal tapi dapat membawa arus dalam jumlah yang sangat besar karena tidak ada lagi hambatan terhadap aliran arus. Jadi kumparan elektromagnet ini direndam dalam cairan sangat dingin untuk membuatnya menjadi superkonduktor.
Zat yang digunakan agar magnet tetap dingin adalah helium cair. Di suhu ruang zat ini bentuknya gas, tapi pada suhu superdingin bentuknya cair. Suhu yang digunakan kisaran 4 kelvin atau -450 derajat Fahrenheit. Kondisi dingin ekstrem ini membuatnya menjadi superkonduksi.
Selain penggunaan kabel yang lebih efisien, superkonduktor juga memiliki manfaat menarik lain. Biasanya, elektromagnet butuh arus konstan untuk menghasilkan medan magnet. Ya, seperti semua peralatan listrik yang butuh energi dari listrik. Namun, dengan superkonduksi yang tidak ada hambatan arus kumparan maka arus listrik terus mengalir “selamanya” sehingga peralatan ini tidak membutuhkan suplai kontinu. Aliran arus bebas yang berarti kumparan terus menghasilkan medan magnet sehingga magnet selalu dalam keadaan mode “on” bahkan ketika mesin tampak mati, magnetnya tetap bekerja.
Apa itu Quench?
Quench adalah proses dimana kumparan kehilangan suhu dingin ekstrim secara tiba-tiba sehingga kehilangan superkonduktivitasnya dan akibatnya menghilangkan medan magnet. Bisa jadi disebabkan oleh gangguan magnet dan keadaan gawat darurat yang membahayakan pasien di dalam MRI. Namun, ini termasuk fenomena yang jarang terjadi.
Gangguan atau kesalahan magnet itu sendiri dapat menyebabkan kawat menjadi panas, keadaan ini dapat menghilangkan superkonduktivitas di area yang terganggu. Hal ini akan menyebabkan hambatan di area tersebut yang lama-kelamaan akan semakin luas bahkan menciptakan panas yang cukup tinggi sehingga menyebabkan helium cair menguap dan dapat menimbulkan ledakan. Untuk berjaga-jaga akan hal ini, tangki helium di desain terhubung ke bagian luar rumah sakit.
Dalam adegan film “The Scarlet Bullet” ledakan sengaja dibuat dalam ruang tunggu pasien dengan mengatur buka-tutup katup keluarnya helium. Tapi pelaku tidak berniat membunuh semua orang dengan membuka satu katup ke arah luar rumah sakit untuk membuang gas helium. Tapi tetap saja semua orang dalam ruang tersebut tidak bisa keluar dan pingsan. Helium yang terlepas membuat MRI kehilangan magnet abadinya.
Quenching tidak melulu hanya kesalahan magnet tapi bisa jadi karena urgensi pada pasien sehingga operator menekan tombol “quench” untuk memadamkan medan magnet. Tombol ini terhubung dengan katup ventilasi tabung, saat ditekan katup akan terbuka dan gas dilepas keluar RS. Tombol ini tidak digunakan untuk semua keadaan darurat karena hilangnya helium akan sangat mahal untuk diganti dan lebih lanjut dapat membuat mesin rusak.
Apabila ada suatu kondisi yang menyebabkan tersumbatnya pipa ventilasi, hal ini akan memicu gas terlepas ke dalam ruang. Helium yang menjadi gas di suhu ruang akan mengembang memenuhi ruangan. Konsekuensinya adalah massa helium yang lebih ringan akan memenuhi ruangan dan mendorong oksigen ke dasar ruangan. Gas ini juga bisa menurunkan suhu ruangan sampai 10-15 derajat celcius. Sehingga, orang yang ada dalam ruangan itu akan mengalami kondisi hipoksia (kondisi tubuh kekurangan oksigen). Dalam 10 detik akan kehilangan kesadaran dengan kemungkinan asfiksia (masalah pada sistem pernapasan) bahkan kematian.
Gas helium yang memenuhi ruangan juga akan meningkatkan tekanan dalam ruangan yang akhirnya membuat pintu dan jendela tidak bisa dibuka.
Prinsip superkonduksi ini juga digunakan pada kereta hyperline tapi superkonduktornya mungkin saja berbeda. Bebas hambatan yang terjadi di lorong kereta superkonduktor menjadi alasan mengapa peluru baja perak yang ditembak oleh Suichi Akai dalam film melesat sepanjang lorong sebelum akhirnya menembus bahu kanan penjahat.
Referensi :
- https://warstek.com/magnetic-resonance-imaging-mri-pengertian-dan-prinsip-kerja/
- https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/physical-processes/proton-nuclear-magnetic-resonance/a/magnetic-resonance-imaging-mri
- https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/magnetic-resonance-imaging-mri
- https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging
- https://readyexpose.com/quench-apakah-helium-pada-modalitas-mri-berbahaya/#: