Nguyên lý cơ bản của cộng hưởng từ MRI


3. Tạo tín hiệu MRI

Sóng radio thực ra là một trường điện từ dao động. Trường RF được gọi là trường B1, hướng vuông góc với từ trường chính Bo. Khi phát một xung có năng lượng RF vào trong tổ chức với tần số Larmor, đầu tiên chúng ta thấy từng spin bắt đầu đảo đồng pha, giống như vectơ từ hóa thực. Khi xung RF tiếp tục, một số spin ở trạng thái năng lượng thấp hấp thu năng lượng của trường RF và biến đổi thành trạng thái năng lượng cao. Điều này có tác dụng “đẩy” từ hóa thực hướng tới mặt phẳng nằm ngang. Để dễ dàng giải thích, chúng tôi sử dụng một năng lượng vừa đủ để đẩy vectơ từ hóa thực lệch một góc 90o. Trong ví dụ này (hình 2) chúng ta nói dùng một góc đẩy hay một xung 90o, B1 là trường điện từ dưới dạng xung tạo ra bởi RF. Xung 90o đẩy momen từ hóa chuyển từ mặt phẳng dọc (Mz) sang mặt phẳng ngang (Mx,y). Tín hiệu MRI chính là lượng hóa sự thay đổi của momen từ khi trở về vị trí ban đầu (Mz), sau khi ngừng phát RF.

Nguyên lý cơ bản của cộng hưởng từ MRI

Mô phỏng quá trình tạo ra tín hiệu MRI

Cuộn tiếp nhận hướng vuông góc với từ trường Bo. Khi từ hóa (lúc này gọi là từ hóa ngang Mx,y) tịnh tiến qua cuộn tiếp nhận thì một dòng điện hay một tín hiệu được sản sinh ra trong các cuộn dây. Nguyên lý sản sinh ra tín hiệu này tuân theo định luật Faraday (nếu một từ trường chuyển động qua một vật dẫn điện thì sẽ sinh ra một dòng điện trong đó). Khi tăng từ lực hay tăng tốc độ của chuyển động thì cường độ dòng điện (cường độ tín hiệu) sản sinh trong vật dẫn điện đó cũng sẽ tăng lên.

Để có thể phát hiện được tín hiệu tạo ra trong các cuộn dây, phải tắt máy phát RF. Khi xung RF bị ngắt, tín hiệu trong các cuộn dây đang ở một biên độ nhất định (được quyết định bởi mức độ tịnh tiến từ trong mặt phẳng nằm ngang và tần số tịnh tiến) bỗng nhiên mất đi nhanh chóng. Tín hiệu ban đầu này được dùng để chỉ sự suy giảm tự do (free induction decay: FID). Tín hiệu mất đi là do các spin đơn lẻ góp phần tạo nên vectơ từ hóa thực mất đi sự đồng pha của chúng, làm cho vectơ tổng bằng không. FID suy giảm với tốc độ được quyết định bởi thông số thư giãn tổ chức và được gọi là T2.

Tuy đồng thời nhưng độc lập với nhau, một số spin trước đây chuyển đến trạng thái năng lượng cao, nay giải phóng năng lượng và trở về trạng thái năng lượng thấp, làm cho vectơ từ hóa thực lớn dần theo trục z. Sự lớn dần lên này xuất hiện với tốc độ được quyết định bởi thông số thư giãn tổ chức, gọi là T1.

4. Hình ảnh MRI

Trong chụp cắt lớp vi tính, để chẩn đoán bản chất tổn thương cần dựa vào tỉ trọng. Chụp MRI lại dựa vào tính chất tín hiệu (tăng, giảm hay đồng tín hiệu so với tổ chức xung quanh). Các xung RF có tần số khác nhau sẽ tạo ra sự cộng hưởng khác nhau và do đó cho ra các hình ảnh có cường độ tín hiệu, độ sáng tối và độ tương phản tổ chức khác nhau. Ví dụ xung T1W (weighted) cho ảnh T1W có dịch não tủy màu đen (hình 3), xung PD (proton density) cho ảnh mật độ proton có dịch não tủy màu xám, xung T2W cho ảnh T2W có dịch não tủy màu sáng (hình 4). Mỗi loại ảnh có một giá trị chẩn đoán riêng, ảnh T2W để chẩn đoán các tổn thương chứa dịch, ảnh T1W để quan sát hình ảnh giải phẫu lát cắt của các cơ quan, ảnh T2W FLAIR để chẩn đoán nhồi máu não sớm hay tổn thương thoái hóa myelin trong xơ hóa rải rác.

Nguyên lý cơ bản của cộng hưởng từ MRI

Ảnh T1W (dịch não tủy màu đen) và Ảnh T2W (dịch não tủy màu sáng)

Hiện nay, ngoài các xung truyền thống như T1W, T2W, PD, T2W FLAIR, các nhà sản xuất đã và đang tạo ra rất nhiều xung khác cho máy MRI, đó là SPIR hay STIR (xung xóa mỡ), myelography (chụp tủy sống), PCA hay inflow (chụp mạch máu), cholangiography (chụp đường mật), VISTA (chụp đám rối thần kinh cánh tay).

Tóm lại, MRI là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh tương đối mới ở Việt Nam và trên thế giới. Nguồn gốc của tín hiệu MRI xuất phát từ sự cộng hưởng của nguyên tử hydro khi đặt trong một từ trường mạnh và được kích hoạt bởi sóng radio. Chính vì vậy MRI là kỹ thuật cho hình ảnh rất ưu thế trong chẩn đoán bệnh lý của các tổ chức phần mềm và các cơ quan có nước như hệ thống thần kinh trung ương (não, tủy sống, cột sống, rễ thần kinh), hệ tiêu hóa (gan, lách, tụy, thận, đường mật), hệ tuần hoàn…

TS. Lâm Khánh – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108
Nguồn Qdnd.vn

Có thể bạn quan tâm

Bài viết của: Phòng khám Thoát vị Đĩa đệm
Phòng khám Thoát vị Đĩa đệm | 589 Hoàng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội | Phụ trách chuyên môn: BS Mai Trung Dũng | Bác sĩ chuyên khoa cấp II (Đại học y Hà hội - 2015) |Trưởng Khoa Phục hồi chức năng Bệnh viện Quân y 354 |Uỷ viên BCHTW Hội Phục hồi chức năng Việt Nam
1448 bài viết