Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn, Ấn bản thứ 5. CHƯƠNG 20: CỘNG HƯỞNG TỪ: HIỂU VỀ NGUYÊN LÝ VÀ NHẬN BIẾT NHỮNG ĐIỀU CƠ BẢN

Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn: Các Nguyên lý và Dấu hiệu Nhận biết, Ấn bản thứ 5
Tác giả: William Herring, MD, FACR – © 2024 Nhà xuất bản Elsevier
Ths.Bs. Lê Đình Sáng (Chủ biên Bản dịch tiếng Việt)

CHƯƠNG 20: CỘNG HƯỞNG TỪ: HIỂU VỀ NGUYÊN LÝ VÀ NHẬN BIẾT NHỮNG ĐIỀU CƠ BẢN

Magnetic Resonance Imaging : Understanding the Principles and Recognizing the Basics
Daniel J. Kowal, MD
Learning Radiology, 20, 236-246

Chụp Cộng hưởng từ (Magnetic resonance imaging – MRI) là một phương thức chẩn đoán có khả năng tạo ra cả dữ liệu giải phẫu và sinh lý, tận dụng thành phần phân tử của các mô, đặc biệt là nước, để tạo ra hình ảnh với độ tương phản vượt trội giữa các mô mềm, vượt qua độ nhạy của các phương thức hình ảnh khác.

Để đạt được độ nhạy này, các khảo sát MRI được thiết kế bằng cách sử dụng các quy trình quét (protocol) cụ thể dựa trên câu hỏi lâm sàng, cho phép tối đa hóa tín hiệu từ các mô nhất định trong khi giảm thiểu tín hiệu cạnh tranh từ các mô khác.

Việc hiểu một phần về các quy trình này là cần thiết để nắm bắt cách tạo ra sự khác biệt về độ tương phản này và sau đó nhận biết quy trình hình ảnh nào đã được sử dụng để giải thích chính xác hình ảnh.

Nguyên lý hoạt động của MRI

MRI sử dụng một từ trường rất mạnh để điều khiển hoạt động điện từ của các hạt nhân nguyên tử theo cách giải phóng năng lượng dưới dạng tín hiệu tần số vô tuyến (radiofrequency – RF), được ghi lại bởi các cuộn dây thu của máy quét và sau đó được máy tính xử lý để tạo thành hình ảnh.

Các máy quét MRI lâm sàng tận dụng các đặc tính của hạt nhân hydro (chứa một proton) do sự phong phú của chúng trong cơ thể con người.

Mỗi proton có một điện tích dương, và vì các proton cũng có một spin (chuyển động tự quay), điện tích này liên tục di chuyển. Bạn có thể nhớ rằng một điện tích di chuyển cũng là một dòng điện, và vì một dòng điện tạo ra một từ trường, mỗi proton có từ trường nhỏ của riêng nó (gọi là mô-men từ).

• Khi một bệnh nhân đi vào máy quét MRI, các proton nam châm nhỏ này đều thẳng hàng với từ trường ngoài mạnh hơn của nam châm MRI. Hầu hết các proton này sẽ hướng song song với từ trường và những proton khác hướng ngược song song với từ trường, nhưng tất cả chúng sẽ thẳng hàng với từ trường ngoài của MRI.
• Các proton không thích đứng yên, vì vậy chúng đảo động (tức là lắc lư như một con quay) dọc theo các đường sức từ của MRI (Hình 20.1).

Hình 20.1. Quá trình Kích thích và Hồi phục của Proton. Đồ họa này giải thích các bước khác nhau trong quá trình kích thích và hồi phục của các proton hydro để tạo ra thời gian hồi phục T1 và T2. Bước 1: Các proton định hướng ngẫu nhiên khi không có từ trường ngoài. Bước 2: Tất cả các proton trở nên thẳng hàng song song với từ trường ngoài (M) của nam châm dọc theo mặt phẳng dọc. Bước 3: Xung RF được áp dụng cho các proton đã thẳng hàng. Bước 4: Các proton bị kích thích bởi xung RF và lật từ mặt phẳng dọc (mũi tên đứt nét) vào mặt phẳng ngang (mũi tên liền). Bước 5: Xung RF kết thúc và các proton hồi phục về mặt phẳng dọc (mũi tên liền) = hồi phục T1, kèm theo sự suy giảm của từ hóa ngang (mũi tên đứt nét) = hồi phục T2.

Chúng ta sẽ quay lại với các proton lắc lư nhỏ bé của mình trong một (mô-men) từ lát nữa.

Phần cứng cấu thành một máy quét MRI

Nam châm chính

Nam châm chính trong một máy quét MR thường là một nam châm siêu dẫn.

• Nam châm siêu dẫn chứa một cuộn dây dẫn được làm lạnh xuống nhiệt độ siêu dẫn (4°K hoặc -269°C) để mang dòng điện. Ở nhiệt độ thấp như vậy (gần bằng không tuyệt đối), điện trở đối với dòng điện trong dây dẫn gần như biến mất.