Een constant gezoem vult de ruimte, in het midden staat een grote ronde buis met een gat erin. Een MRI-scanner. Vandaag kijken we achter de schermen bij Scannexus in Maastricht. In dit onderzoekscentrum kunnen onderzoekers, clinici en ondernemers terecht om een antwoord te vinden op een vraag, van alzheimer tot knieonderzoek. Het kan er allemaal.
Scannexus helpt bij het opzetten van een onderzoek, verwerkt data of haalt experts op andere gebieden erbij. Hiervoor werken de onderzoekers samen met verschillende onderzoeksgroepen aan de Universiteit van Maastricht of andere Europese onderzoekscentra. Job van den Hurk is neurowetenschapper en data-scientist bij het onderzoekscentrum. Hij vertelt trots over de MRI-scanners in het gebouw. Drie in totaal, van 3 Tesla, 7 Tesla en 9.4 Tesla. (Tesla is een eenheid die aangeeft hoe sterk een magnetisch veld is. Ter vergelijking: een gewone koelkastmagneet is 0,005 tesla.) “Oh en een dummy scanner. Die gebruiken we om kinderen alvast te laten wennen aan stil liggen”, vertelt van den Hurk. “Verder niet zo spannend.” Hij trekt de deur achter zich dicht en loopt door de gang naar waar het hem om te doen is. Een 9.4 Tesla MRI-scanner. “Hiervan zijn er maar een stuk of tien op de wereld. Hoe vet is het dat er eentje hier staat?”
[learn_more caption=”Hoe werkt MRI?”] MRI staat voor magnetic resonance imaging, een magnetisch veld wordt opgewekt volgens het natuurkundige principe van inductie waarbij stroom door draden in een spoel wordt gestuurd. “Deze draden zijn aan elkaar verbonden, hierdoor gaat de stroom rond. Maar hierdoor krijg je weerstand en ontstaat ontzettend veel warmte. Dat zou zoveel energie kosten dat heel Zuid-Limburg zonder stroom zou zitten, daarom doen we het anders”, lacht Job van den Hurk. “Wanneer je de spoel onder een bepaalde temperatuur brengt, ontstaat supergeleiding, dat wil zeggen dat de weerstand compleet wegvalt en de elektrische spanning blijft rondstromen zonder dat hiervoor extra stroom nodig is. Hierdoor ontstaat het magnetisch veld. De spoelen worden gekoeld met vloeibaar helium – tot -273 graden celcius- om het magnetisch veld in stand te houden.”
In de scanner reageren deeltjes binnen de kernen van waterstofatomen die zich overal in het lichaam bevinden, op het magnetisch veld van de MRI-scanner. Net als de naald van een kompas richten de deeltjes in de kernen zich op het magnetischveld. Omdat we voor een groot deel uit water bestaan, gebeurt dit in heel het lichaam. Deze magnetische trillingen worden door een andere spoel in het apparaat opgevangen. Vervolgens maakt een computer van die trillingen een 3D-opname. [/learn_more]
In de fietsenkelder
Het begon allemaal zo’n zes jaar geleden in de fietsenkelder van de faculteit psychologie. “Eerst vooral voor eigen onderzoek, maar er kwamen steeds vaker andere aanvragen. Zo is het langzamerhand uitgegroeid tot Scannexus. De oude scanner staat er niet meer, die is inmiddels ingeruild voor een nieuw exemplaar van 3 Tesla”, aldus van den Hurk. Dan lachend: “Tesla heeft niets met de auto te maken, maar met de sterkte van de magneet. In ziekenhuizen vind je scanners tussen de 1.5T en 3T. Deze 1.5T wordt vooral gebruikt om een diagnose te stellen bij bijvoorbeeld schade aan banden en pezen van gewrichten. Hersenscans in het ziekenhuis worden meestal gedaan in een 3T-scanner, hierop kun je het verschil tussen grijze en witte-hersenstof zien, hiermee kun je ziektes als MS diagnostiseren.”
Dieper het brein in
Maar wil je nog dieper in het brein duiken dan heb je hier 7T voor nodig. “Dit is waar het echt interessant wordt”, van den Hurk kruipt achter een scherm en opent een hersenscan. “Kijk, met dit soort afbeeldingen kun je alle zes buitenste lagen van het brein zien. Voor diagnose zijn deze beelden veel te complex en nemen ze te veel data in beslag. Maar daar komt verandering in, in Europa en Amerika mogen de scanners officieel gebruikt worden voor diagnoses. Ook de rekenkracht van computers neemt toe, hierdoor wordt het bedienen en uitlezen van afbeeldingen steeds minder complex. Over een paar jaar is dit de standaard. Ook omdat MRI – in tegenstelling tot röntgen – geen schadelijke gevolgen voor patiënten heeft.”
Van den Hurk opent het vertrek met het pronkstuk van het onderzoekscentrum. Een magneetbuis van zo’n 50.000 kilo vult de ruimte. “De magneet is zo sterk dat er een kooi met zo’n 600 ton staal omheen gebouwd is, als die er niet zou zijn, zouden alle auto’s op het parkeerterrein buiten, zo door de muur heenkomen”, vertelt hij met een grijns. Dit apparaat maakt beelden van de hersenen of het ruggenmerg die zo’n hoge resolutie hebben dat onderzoekers er dingen op kunnen zien die normaal gesproken alleen met een microscoop zichtbaar zijn. Van den Hurk: “De hersenen bestaan uit laagjes en door de combinatie van het hoge contrast en de resolutie, kun je sub-lagen van elkaar onderscheiden en veel dieper in het brein kijken. Het levert fascinerende 3D-beelden op.”
Het grote voordeel van zo’n sterke scanner is dat onderzoekers niet langer in weefsel hoeven te snijden of een dood brein hoeven te onderzoeken. “Het open snijden van schedels om een monster voor onder de microscoop te krijgen, is hiermee verleden tijd. Bovendien is een levend brein veel interessanter om naar te kijken, je ziet structuren die je normaal niet ziet. Je kunt zien hoe groepen neuronen met elkaar communiceren en dat kun je vervolgens vergelijken”, vertelt van den Hurk.
Muren doorbreken
Maar het zijn niet alleen de ‘gave scanners’ die belangrijk zijn voor het onderzoekscentrum. “De onderzoeksvragen die hier voorbij komen zijn zo complex dat je meerdere discipline’s nodig hebt om tot een oplossing te komen. Wat je voorheen zag was dat hersenwetenschappers weinig weet hadden van waar bijvoorbeeld biologen mee bezig waren. Wij proberen die muren te doorbreken door met meerdere faculteiten of verschillende onderzoekers samen te werken. Hierdoor leer je van elkaar en ontstaan nieuwe ideeën om bijvoorbeeld ziektes te behandelen.”
Een van de onderzoeken dat nu loopt, zoekt een antwoord op de vraag hoe het komt dat sommige mensen altijd het gevoel hebben dat ze moeten plassen. “Hoe dat precies in de hersenen werkt is nog onduidelijk, door gezonde mensen onder de scanner te leggen en hun blaas via een slangetje vol te laten lopen, hopen we hierachter te komen. Ze moeten op een knop drukken als ze voelen dat hun blaas vol zit, op die manier zien onderzoekers welke gebieden in het brein oplichten. Hetzelfde principe wordt herhaald met mensen die een blaasprobleem hebben om te kunnen vergelijken. Door de data uit dit onderzoek te koppelen aan de expertise van urologen, denken we sneller een oplossing te kunnen vinden”, aldus van den Hurk.
