NGUYÊN LÝ ỨNG DỤNG TRONG TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Bs Đào Danh Vĩnh Giới thiệu • 1882: Nikola Tesla phát đo lường từ trường • 1946: Felix Block & Edward Purcell công bố tượng cộng hưởng từ hạt nhân (Nobel price: 1952) • 1972: Raymond Damadian giới thiệu mơ hình máy MRI • 1978: hệ thống chụp cộng hưởng từ ứng dụng đời http://www.two-views.com/mri-imaging/history.html#sthash.aK4mSuMk.dpbs Giới thiệu So với CTscan, MRI có nhiều khó khăn tiếp cận: • Tạo ảnh cấp độ siêu vi (hạt nhân ngun tử) • Khơng nhìn thấy, khơng sờ thấy thực tế • Nhiều tham số tạo ảnh: T1, T2, PD, TE, TR… (CT: hấp thụ tia X) • Nhiều phương thức hiển thị: T1WI, T2WI, DWI, MRS…(CT: tỷ trọng) Giới thiệu • Tại gọi chụp “cộng hưởng từ” ? • Chụp cộng hưởng từ tạo lớp cắt, mặt phẳng cắt ? • Các thuật ngữ: T1, T2, TR, TE, RF, FA, k-space,… có chất ý nghĩa tạo ảnh cộng hưởng từ ? • …??? Nội dung • Giới thiệu • Từ trường hạt nhân • Hiện tượng cộng hưởng từ • Thời gian thư duỗi T1; T2 • Thời gian TR; TE • Hệ thống mã hố • Ngun lý tạo ảnh Từ trường hạt nhân • Cấu trúc nguyên tử bất kỳ: • Hạt nhân: điện (+), trung tâm • Electron: điện (-), quay xung quanh • Nguyên tử Hydro • Hạt nhân có proton • Phổ biến thể • Hằng số hồi chuyển từ lớn • Proton tự quay quanh trục riêng: “spin” Nguyên lý tạo ảnh • Hệ thống chênh từ G (gradient) • Bản chất cuộn dây dẫn điện (coils) siêu nhậy • Có hệ thống chênh từ tương ứng với toạ độ không gian chiều (xyz): Gx; Gy; Gz • Nhiệm vụ chênh từ thay đổi theo mặt phẳng cắt lớp (axial, coronal, sagital) Hệ thống chênh từ (gradient) Gradient chọn lớp Gradient mã hoá tần số Gradient mã hoá pha Chênh từ chọn lớp Chọn lớp cắt: • CT scan: chuyển động bàn vng góc với mặt phẳng cắt lớp bóng phát tia X cảm biến (detector) tạo • MR scan: – Hệ thống G tạo khác biệt từ trường => khác biệt tần số cộng hưởng – Tần số RF cộng hưởng => tín hiệu cực đại Hệ thống chênh từ: OFF Hệ thống chênh từ: ON Tần số cộng hưởng RF – Tần số RF không cộng hưởng => tính hiệu yếu, khơng thu nhận Slice selection gradient Chênh từ chọn lớp 42 Chênh từ mã hố tần số • Tạo chênh từ có tăng /giảm dần theo phương ngang: trái - phải • Tần số cộng hưởng proton (spin) tăng / giảm dần tương ứng • Các spin cột có tần số cộng hưởng • Các spin nằm khác cột the có tần số cộng hưởng khác Chênh từ mã hố pha • Tạo chênh từ tăng / giảm dần theo phương thẳng đứng: - • Ban đầu (OFF): pha, tần số • Khi G bật (ON): chênh từ tạo chuyển dịch pha spin hàng khác • Khi G tắt (OFF): • Các spin trạng thái bị lệch pha • Spin hàng có pha • Spin khác hàng có pha khác K-Space • Lưu trữ liệu thô (raw data) mà RF-coils thu nhận từ spin • Số lượng tín hiệu thơ >>> tín hiệu ảnh MRI • Hệ thống ma trận: – Các hàng (kx): lưu tín hiệu thu từ mã hoá tần số – Các cột (ky): lưu trữ tín hiệu thu từ mã hố pha • Khu vực trung tâm lưu trữ thông tin độ tương phản • Khu vực ngoại vi lưu trữ thơng tin độ phân giải K-Space Tín hiệu k - space 46 K-Space 47 K-Space Biến đổi Fourier Hệ thống tạo ảnh Kết luận • Tạo ảnh cộng hưởng từ dựa sở hoạt động hạt nhân nguyên tử hydro (proton): nguyên tố phổ biến thể • Mỗi proton có từ trường riêng, có đặc tính chính: tần số tiến động (tần số Lamor) trạng thái pha Các đặc tính bị ảnh hưởng kích thích bên ngồi Bo, RF • Tạo ảnh cộng hưởng từ dựa nhiều yếu tố (multi parameters), nhất: T1, T2, PD, TR, TE • Các phận trực tiếp tham gia tạo ảnh cộng hưởng từ: hệ thống chênh từ Gx, Gy, Gz, thu phát RF • Chu trình tạo ảnh: Bo => RF(+) => RF(-) => Echo => k-space => Furrier => MRI Tài liệu tham khảo Westbrook C, Kaut C MRI in practice 2nd ed Oxford, England: Blackwell Science, 1998 Evert J Blink MRI physics: For anyone who does not have a degree in physics November, 2004 Richard Bitar et al MR Pulse Sequences: What Every Radiologist Wants to Know but Is Afraid to Ask RadioGraphics 2006; 26:513–537 Weishaupt et al How does MRI work? An Introduction to the Physics and Function of Magnetic Resonance Imaging Springer 2006; ISIB: 978-3-540-30067-0 … 52 2017 Trân trọng cảm ơn ! ... tạo ảnh Ngun lý tạo ảnh Nguyên lý tạo ảnh Nguyên lý tạo ảnh Thu tín hiệu Biến đổi Fourier Hình ảnh MRI Chu kỳ tạo ảnh Bắt đầu Kết thúc Nguyên lý tạo ảnh • Hệ thống chênh từ G (gradient) • Bản. .. trường => khác biệt tần số cộng hưởng – Tần số RF cộng hưởng => tín hiệu cực đại Hệ thống chênh từ: OFF Hệ thống chênh từ: ON Tần số cộng hưởng RF – Tần số RF khơng cộng hưởng => tính hiệu yếu,... độ phân giải K-Space Tín hiệu k - space 46 K-Space 47 K-Space Biến đổi Fourier Hệ thống tạo ảnh Kết luận • Tạo ảnh cộng hưởng từ dựa sở hoạt động hạt nhân nguyên tử hydro (proton): nguyên tố phổ