C s khoa h c và th c ti n c a đ tài
Nh chúng ta đã bi t, Nguyên lý c ng h ng t h t nhân đ c phát hi n vào n m
Năm 1938, nhà khoa học I Rabi đã phát triển phương pháp cộng hưởng từ, một công trình nghiên cứu quan trọng sau này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hóa phân tích và y học Đến năm 1977, R Damadian đã chế tạo máy cộng hưởng từ đầu tiên, mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ chẩn đoán hình ảnh Kể từ đó, các ứng dụng của công nghệ này đã không ngừng cải tiến và phát triển theo thời gian.
Khoa học kỹ thuật đang phát triển nhanh chóng, đặc biệt là trong lĩnh vực MRI, đã trở thành tiêu chuẩn trong các bệnh viện Nhiều công nghệ mới và kỹ thuật tiên tiến đang được phát triển cho hệ thống MRI, bao gồm công nghệ tái tạo hình ảnh nâng cao, các hệ thống cảm biến mới và công nghệ khởi tạo siêu dẫn không sử dụng helium Những cải tiến này không chỉ nâng cao chất lượng hình ảnh mà còn cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các thiết bị MRI trong chẩn đoán y tế.
Ngày nay, th i đ i c a các h th ng lai hóa (hybrid) đang phát tri n v t b t v i s k t h p gi a các tr ng phái ch n đoán hình nh, y h c h t nhân và c ung b u
Hệ thống y học hạt nhân như SPECT và PET kết hợp với các công nghệ hình ảnh chẩn đoán như CT và MRI mang lại những hình ảnh lai hóa với giá trị cao, cung cấp thông tin cấu trúc giải phẫu chính xác Từ năm 2009, các hệ thống SPECT/CT và PET/CT đã được triển khai tại Việt Nam Hiện nay, có những cập nhật và thảo luận về việc triển khai hệ thống PET/MRI tại Việt Nam.
Hệ thống MRI 7T là một bước tiến đột phá trong công nghệ chẩn đoán hình ảnh, cung cấp độ phân giải cao hơn so với các hệ thống 1.5T và 3T Với khả năng tối ưu hóa tín hiệu trên nhiều mặt, MRI 7T mang lại thông tin chi tiết hơn về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân Việc cập nhật thông tin mới nhất về hệ thống này là cần thiết để hiểu rõ những ưu điểm vượt trội của nó trong việc phân tích không gian và thời gian.
2 tr nhi u h n các h t nhân nguyên t ( 2 H, 23 Na, 31 P, 13 C, 19 F, 17 O, 39 K), qua đó mang đ n b c tranh lâm sàng ch t l ng h n, chi ti t h n và có ý ngh a h n, đ c bi t trong vi c kh o sát th n kinh
Vai trò của đội ngũ kỹ thuật viên trong triển khai dự án MRI 3T công nghệ cao tại Bệnh viện ĐK Cần Thơ rất quan trọng, vì việc vận hành thiết bị và duy trì bảo dưỡng máy hoàn toàn phụ thuộc vào nhà sản xuất Kinh nghiệm thực tiễn trong triển khai dự án, đặc biệt trong bối cảnh khó khăn do dịch Covid-19, đã cho thấy những thách thức trong từng khâu như khảo sát thiết bị, thi công, lắp đặt và cân chỉnh Qua đó, vai trò của kỹ sư sinh trong việc đáp ứng triển khai các hệ thống công nghệ hiện đại và đạt tiêu chuẩn hiện nay trở nên rõ ràng hơn.
Việc bảo trì hệ thống MRI 3T đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của thiết bị Các kỹ sư và bác sĩ cần phân tích và thảo luận về các vấn đề đang tồn tại trong hệ thống, từ đó nhận diện những yếu tố ảnh hưởng Điều này giúp lập kế hoạch điều chỉnh cho các hệ thống công nghệ y tế mới, nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ chăm sóc sức khỏe.
M c tiêu và nhi m v c a lu n v n
Trên c s s c n thi t nh phân tích trên, đ tài này đ t ra m c tiêu c ng nh nhi m v s ti n hành:
- T ng quan v nguyên lý c ng h ng t : tìm hi u nguyên lý thu nh, tái t o hình nh c ng h ng t h t nhân
- Tìm hi u nguyên lý c a h th ng hình nh lai hóa PET/MRI: nguyên lý thu nh y h c h t nhân PET, c m bi n PET trong t tr ng MRI, h th ng PET/MRI
Công nghệ MRI hiện nay đang được cải tiến mạnh mẽ với nhiều ứng dụng mới Bài viết này sẽ phân tích tổng quan về công nghệ MRI, nguyên lý hoạt động, các cảm biến tiên tiến trong hệ thống MRI, cũng như sự phát triển của công nghệ khử từ siêu dẫn Đặc biệt, hệ thống MRI 7T đang nổi bật với khả năng cung cấp hình ảnh chi tiết và chính xác hơn, mở ra nhiều cơ hội trong chẩn đoán y tế.
- Chia s kinh nghi m th c t trong vi c tri n khai m t d án MRI 3T công ngh cao t i b nh vi n đ t qu tim m ch C n Th t khâu kh o sát m t b ng, thi công,
Kỹ sư sinh đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và duy trì các hệ thống công nghệ hiện đại, đặc biệt là trong việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống MRI Sự chính xác và hiệu quả của các thiết bị này phụ thuộc vào sự can thiệp và quản lý của các chuyên gia kỹ thuật.
Phân tích vai trò của các hãng và kỹ sư bảo trì trong việc bảo hành và bảo trì hệ thống là rất quan trọng Bài viết này sẽ bàn luận về các vấn đề đang tồn tại trên thị trường hiện nay, đồng thời đưa ra các giải pháp và gói bảo hành của các hãng Từ đó, tổng quan các bước cần thiết để bảo đảm hoạt động của hệ thống công nghệ thông tin được duy trì hiệu quả và ổn định.
T ng quan v c ng h ng t và hình nh lai hóa PET/MRI
nh ngh a v c ng h ng t
Chụp cộng hưởng từ (MRI) là một kỹ thuật quan trọng trong y học, dùng để chẩn đoán và phát hiện các vấn đề có chất lượng cao về cấu trúc bên trong cơ thể con người MRI dựa trên nguyên lý cộng hưởng từ hạt nhân, cho phép phân tích các thông tin vi mô về cấu trúc vật lý và hóa học của các phân tử Ban đầu, MRI được sử dụng như một phương pháp chụp cắt lớp, tạo ra tín hiệu NMR trong một lớp cắt ngang qua cơ thể con người Ngày nay, MRI đã mở rộng từ phương pháp chụp nhấp nháy thành phương pháp chụp nhấn khối tích.
L ch s phát tri n c a c ng h ng t
Quá trình phát tri n c a MRI b t đ u t nh ng n m 50 c a th k tr c Felix Bloch và Edward Purcell, hai nhà khoa h c đ c gi i Nobel v t lý n m 1952 đã phát hi n ra hi n t ng c ng h ng t đ c l p v i nhau t 1946
Trong th i k 1950 – 1970, NMR đã đ c phát tri n và s d ng cho phân tích phân t v t lý và hóa h c 1971 Raymond Damadian ch ra r ng th i gian h i giãn
Các mô và khối u có nguyên tắc khác nhau, điều này đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng công nghệ trong chẩn đoán bệnh Năm 1975, Richard Ernst đã đề xuất sử dụng mã hóa pha, mã hóa tín hiệu và phép biến đổi Fourier trong việc tái tạo hình ảnh, và công nghệ này đã trở thành nền tảng cho kỹ thuật MRI hiện nay.
T 1977 đ n nay, v i hàng lo t các c i ti n v s n ph m MRI, các ng d ng kèm theo c ng ngày càng phát tri n, c th : C ng h ng t toàn thân, ch p m ch MRI, fMR, MRs……
Vai trò c a c ng h ng t trong ch n đoán b nh
Công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI) là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh nhanh chóng, an toàn và không gây tác dụng phụ, được sử dụng phổ biến trên toàn cầu MRI đặc biệt quan trọng trong việc kiểm tra não, mang lại hình ảnh ba chiều giúp bác sĩ nắm bắt thông tin về các vùng tổn thương Những thông tin này rất giá trị trong việc chẩn đoán các bệnh lý liên quan đến não.
T ng quan v PET/MRI và vai trò trong ch n đoán b nh
So sánh hình ảnh CT và MRI cho thấy MRI có độ phân giải mô mềm cao hơn, không sử dụng bức xạ ion hóa và có khả năng đánh giá đặc tính cấu trúc của các cơ quan Tuy nhiên, độ nhạy của MRI vẫn thấp hơn so với PET, với độ nhạy của PET là 10^12 mol/l, trong khi MRI chỉ đạt 10^25 mol/l PET là một thành phần thiết yếu trong hình ảnh phân tử Đối với các chỉ định MRI, cần tuân thủ các giao thức như tĩnh mạch, khuếch tán và quang phổ phát hiện chuyển hóa Sự kết hợp giữa hình ảnh PET và MRI có thể hỗ trợ lẫn nhau trong nhiều trường hợp, chẳng hạn như chẩn đoán quá trình bệnh và chức năng não.
MRI và PET là hai kỹ thuật hình ảnh y tế tiên tiến, được thực hiện trên các máy riêng biệt Sau đó, hình ảnh thu được sẽ được ghép chồng lên nhau, tạo ra một hình ảnh tổng hợp Việc ghép chồng này rất phù hợp cho não, nhưng gặp nhiều khó khăn khi áp dụng cho các cơ quan khác do độ chính xác của dịch chuyển Sử dụng một thiết bị duy nhất để thực hiện cả hai kỹ thuật này giúp cải thiện đáng kể quá trình chẩn đoán.
Thiết bị PET/MRI đã gặp phải nhiều thách thức trong việc kết hợp hai phương pháp hình ảnh này do sự tương tác giữa PET và MRI Các xung sóng vô tuyến của MRI có thể ảnh hưởng đến các thiết bị đầu cuối của PET, dẫn đến việc các thành phần PET có thể làm méo hình ảnh MRI Chất lượng hình ảnh PET là một vấn đề lớn khi ghép nối với MRI, vì độ nhạy của PET có thể bị suy giảm khi kết hợp với MRI, do sự hiện diện của các thành phần MRI và các vật liệu dày đặc khác.
Việc thiết kế một thiết bị PET/MRI đòi hỏi thời gian và nguồn lực đáng kể, với giá trị hệ thống PET/MRI hiện nay cao gấp 5-8 lần so với thiết bị MRI đơn lẻ Công nghệ chẩn đoán hình ảnh tích hợp này nhằm cung cấp thông tin về nguyên nhân, tác động, và sự phát triển của nhiều bệnh lý khác nhau với độ chính xác và chất lượng cao.
C s lý thuy t
Nguyên lý c b n c ng h ng t MRI
2.2.1.1 T tr ng – kh n ng t hóa c a các ch t:
Trong k thu t c ng h ng t , các xung và tín hi u c ng h ng t đ u là các sóng radio, v c b n có d ng hình sin Các tham s mô t m t sóng bao g m: chu k , t n s , b c sóng, biên đ và pha
Các hạt cơ bản như proton và electron đều có tính chất spin, khiến chúng quay quanh trục của mình Sự quay này tạo ra một từ trường, cho phép chúng hoạt động như những nam châm nhỏ.
N c chi m m t t l r t l n trong c th (>70%) và hydro có th t o tín hi u c ng h ng t l n nên ng i ta d a vào moment t c a proton trong nguyên t hydro (g m 1 proton và 1 electron) đ ghi nh n nh c ng h ng t
Khi không có tác động từ trường bên ngoài, các proton quay quanh trục của chúng với hướng quay hoàn toàn ngẫu nhiên Trong trường hợp này, trạng thái của các proton tương tác và bù trừ lẫn nhau, dẫn đến kết quả là moment từ tổng cộng bằng 0.
Khi có sự tác động của từ trường B0, các proton sẽ sắp xếp theo chiều song song và đối song với B0 Thực tế lâm sàng cho thấy rằng, số lượng proton cùng chiều với B0 nhiều hơn hẳn so với số proton ngược chiều, và sự khác biệt này chính là hiện tượng từ hóa Từ hóa thực thể tăng lên khi có sự tăng cường từ trường B0, dẫn đến tín hiệu cường độ tăng lên liên quan đến từ trường B0.
Hình 2.6 Moment t t ng khi đ t trong t tr ng ngoài [1]
2.2.1.3 Vector đ t hóa th c: mô t hi n t ng c ng h ng t , ta xây d ng m t h tr c t a đ g m 03 tr c Ox, Oy, Oz vuông góc v i nhau t ng đôi m t, tr c z là tr c th ng đ ng theo chi u tác đ ng c a t tr ng ngoài B0, m t ph ng Oxy vuông góc v i tr c z, t tr ng ngoài B0 gây ra m t đ t hóa th c M0 có vector h ng cùng chi u v i B0, do đó đ t hóa th c còn đ c g i là đ t hóa d c, t i B0 các proton đang quay v i t n s Lamor
2.2.1.4 Tr ng thái n ng l ng c a Proton:
Khi proton quay cùng hướng với lực tác động của trường, nó ở trạng thái năng lượng thấp và bền vững Ngược lại, khi proton quay ngược chiều với lực tác động của trường, nó ở trạng thái năng lượng cao, kém bền vững và có xu hướng phát xạ năng lượng để trở về trạng thái năng lượng thấp Theo lý thuyết lượng tử, proton có khả năng hấp thụ và phát xạ một photon khi chuyển từ trạng thái năng lượng cao sang trạng thái năng lượng thấp và ngược lại.
Trong thế giới hạt nhân, proton không tồn tại trong trạng thái tĩnh mà luôn tương tác với nhau thông qua tương tác spin-spin và với môi trường xung quanh qua tương tác spin-lattice Những tương tác này tạo ra sự giải phóng và hấp thu năng lượng, dẫn đến sự chuyển đổi giữa các trạng thái Tuy nhiên, nhìn chung, các proton thường có xu hướng cùng chiều và ngược chiều với từ trường bên ngoài.
T c đ quay c a các proton đ u gi ng nhau và ph thu c vào t tr ng ngoài
Ph ng trình trên là ph ng trình Lamor, Trong đó:
H ng s lamor /2 (t s h i chuy n, t n s ti n đ ng) c a proton t i t tr ng 1T (Mhz/T)
B ng 2.2 T n s Lamor đ i v i t tr ng khác nhau.[15]
T s h i chuy n là m t h ng s đi v i t ng v t ch t riêng bi t
C ng đ t tr ng B0 t l v i t n s Lamor, do đó khi B0 t ng lên thì t n s Lamor c ng t ng lên và ng c l i
2.2.1.6 Hi n t ng c ng h ng t h t nhân:
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi một phần tử được kích thích, dẫn đến các dao động mạnh mẽ và đồng bộ giữa nhiều phần tử có cùng tần số với nó Các proton trong môi trường này sẽ tương tác với nhau và tạo ra năng lượng đồng pha, mang lại những đặc tính nổi bật cho hệ thống.
Năng lượng từ trường trong hệ thống MRI tác động đến các nguyên tử hydro, kích thích chúng bằng sóng radio trên một phạm vi nhất định Hiện tượng cộng hưởng từ của hydro xảy ra khi sử dụng một xung RF chính xác, tạo ra vector từ hóa tổng hợp của hydro (NMV - Net Magnetization Vector).
Hình 2.8 Kích thích c ng h ng.[1]
Các hạt nhân của các nguyên tố khác trong cấu trúc thường với B0 không có đồng hướng, do tần số hồi chuyển của chúng khác với của Hydro Điều kiện kích thích là áp dụng xung RF dẫn đến hiện tượng cộng hưởng Sự hấp thụ năng lượng này làm các spin của proton tăng năng lượng và trở thành các hạt có mức năng lượng cao, sự khác biệt giữa 2 mức năng lượng này chính là năng lượng cần thiết để tạo ra cộng hưởng thông qua sự kích thích Khi cộng hưởng tăng lên, sự khác biệt năng lượng giữa 2 mức này cũng tăng lên và do đó cần nhiều năng lượng hơn (tần số lớn hơn) để tạo ra cộng hưởng.
Khi phát m t xung RF, từ trường B1 vuông góc với từ trường B0 và quay quanh trục Z, tạo ra một trạng thái tĩnh cho các proton Trong điều kiện này, B1 được coi là không thay đổi đối với các proton, dẫn đến trạng thái tĩnh trong hệ thống.
B0 D i tác d ng c a t tr ng B1 trong m t th i gian nh t đ nh, vector M0 thay đ i và l ch ra kh i tr c Z m t góc theta (góc l t) và có giá tr tùy thu c vào c ng
15 đ t tr ng B1và th i gian phát xung Góc theta th ng đ c dùng đ đ t tên xung
RF đã t o ra nó (Xung RF 90 0 , RF 180 0 ……)
Dưới tác động của xung kích thích kéo dài trong một khoảng thời gian nhất định, vector hóa thực M0 sẽ hướng theo trục Z và nằm ngang 90 độ, đồng thời di chuyển trong mặt phẳng xy Khi đó, quá trình hóa thạch chuyển hoàn toàn thành đột hóa ngang Mxy quay quanh trục Z với tần số ngược chiều Lamor, dẫn đến sự biến đổi của đột hóa.
Khi cho một từ trường B1 dao động xung quanh và vuông góc với trục Z, tần số quay của các proton sẽ đồng pha với tần số quay của từ trường B1, dẫn đến sự lệch hóa vectơ M0 ban đầu một góc theta so với trục Z, tạo ra một phẳng xy Khi ngừng phát xung, vectơ Mxy này sẽ sinh ra một sóng điện từ (sóng radio) và có thể thu nhận được bằng anten Sóng radio này chính là tín hiệu cộng hưởng và quá trình tạo ra tín hiệu cộng hưởng được gọi là quá trình cộng hưởng từ.
2.2.1.7 Quá trình h i giãn d c – th i gian T1:
Khi phát xung RF (90°, 180°, 45° ), các proton chịu tác động của từ trường B0 và có xu hướng giải phóng năng lượng đã hấp thụ từ xung RF vào môi trường xung quanh, dẫn đến trạng thái năng lượng thấp (trạng thái cân bằng) Quá trình này được gọi là tương tác Spin – Lattice (Spin – môi trường) Trong quá trình tương tác này, do tác động của từ trường B0 ban đầu, năng lượng được khôi phục lại Quá trình này được gọi là quá trình hồi giãn năng lượng Thời gian cần thiết cho quá trình hồi giãn năng lượng được gọi là thời gian hồi giãn năng lượng hay thời gian T1.
Trong tháng 1, tỷ lệ cần thiết để phục hồi lại mức giá ban đầu M0 đạt 63% Đây là một tham số quan trọng cho mô hình và có thể được sử dụng để đánh giá các mô hình trên nền tảng hiện tại.
Quá trình hồi giãn dọc T1 diễn ra với sự biến đổi của vector t hóa theo thời gian, cho thấy sự phân nả của vector này được phục hồi nhanh chóng Để khôi phục hoàn toàn M0, cần một khoảng thời gian từ 4 đến 5 lần thời gian T1, dẫn đến giá trị thực tế của T1 nằm trong khoảng từ 100 ms đến 3000 ms.
Nguyên lý t ng ph n c ng h ng t
Mục tiêu quan trọng nhất của các kỹ thuật chấp nhận y học là khả năng phân định rõ ràng các cấu trúc giải phẫu, qua đó phát hiện dễ dàng và nhanh chóng các cấu trúc bất thường ngay khi kích thước của chúng rất nhỏ Khác biệt với mức độ trung bình giữa các cấu trúc trên một hình ảnh nhất định là độ tương phản Yêu cầu quan trọng nhất của mỗi kỹ thuật chấp nhận y học là tạo ra độ tương phản cao giữa các cấu trúc nằm cạnh nhau Công nghệ chấp nhận y học có thể tạo độ tương phản tốt nhất hiện nay.
Kỹ thuật chụp cộng hưởng từ sử dụng các proton của nước để tạo ra tín hiệu hình ảnh Tín hiệu của mô càng mạnh, hình ảnh của mô đó càng rõ nét Do đó, mật độ proton trong mô ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu phát ra Trong thực tế, chúng ta sử dụng kỹ thuật thu tín hiệu cao để mô tả các vùng sáng và thu tín hiệu thấp để mô tả các vùng tối trên hình ảnh Kỹ thuật chụp cộng hưởng từ hiện nay áp dụng nhiều nguyên lý tán xạ khác nhau, trong đó có ba nguyên lý tán xạ được sử dụng phổ biến trong các hệ thống chụp cộng hưởng từ.
Nguyên lý t ng ph n tr ng T1: D a trên s khác bi t v th i gian T1, cho ra m t lo i nh c ng h ng t có tên là hình tr ng T1
Nguyên lý t ng ph n tr ng T2: D a trên s khác bi t v th i gian T2, cho ra m t lo i nh c ng h ng t có tên là hình tr ng T2
Nguyên lý chuyển động phân tử dựa trên sự khác biệt về mật độ proton trong mô cho thấy rằng, không liên quan đến thời gian T1 và T2, mô có mật độ proton cao sẽ tạo ra tín hiệu cường độ mạnh hơn.
Nh v y, b ng cách đi u ch nh các giá tr TR và TE c a T1 và T2 ta thu đ c các t ng ph n nh t ng ng v i m t đ c tính mô riêng bi t
Hình 2.14 i u ch nh TR và TE cho ra nh có t ng ph n khác nhau [1]
Kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI) không chỉ sử dụng nguyên lý tán xạ mà còn áp dụng nhiều nguyên lý tán xạ khác, nhằm tận dụng khả năng khuyết tán của các hạt trong cơ thể Nguyên lý tán xạ trong chụp cộng hưởng từ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh thần kinh, đặc biệt là trong việc phát hiện tình trạng nhồi máu não giai đoạn sớm, giúp các bác sĩ lâm sàng có cơ sở để đưa ra phương pháp điều trị tích cực và kịp thời.
Nguyên lý c b n c a PET và hình nh lai hóa PET/MRI
2.2.3.1 Gi i thi u chung t o nh b ng phát x Positron (PET)
Vào những năm 70-80 của thế kỷ 20, thiết bị chẩn đoán hình ảnh phát xạ positron (PET) chủ yếu được sử dụng cho mục đích nghiên cứu Đến năm 1975, máy PET thương mại đầu tiên được ra mắt, và đến năm 1990, công nghệ này chính thức được áp dụng trong lâm sàng.
T o nh PET b t đ u b ng vi c tiêm m t ch t phóng x dùng cho ch n đoán b nh vào c th b nh nhân, c s hình thành nh PET nh sau:
Khi bệnh nhân mắc bệnh ung thư, tính chất hóa sinh của các mô và tế bào có sự thay đổi Các tế bào ung thư bắt đầu phát triển với tốc độ nhanh và sử dụng glucose làm nguồn năng lượng chính PET hoạt động bằng cách sử dụng một lượng chất phóng xạ được tiêm vào cơ thể bệnh nhân Sau một khoảng thời gian nhất định để chất phóng xạ tích tụ, bệnh nhân sẽ được chụp CT để ghi lại các tín hiệu gamma phát ra từ cơ thể trong khi chất phóng xạ phân rã Thông tin này được thu nhận và chuyển đổi thành các hình ảnh cắt ngang bằng một thuật toán tái tạo Nếu một vùng trong cơ quan bị ung thư, tín hiệu này sẽ mạnh hơn ở các vùng mô xung quanh Một thiết bị ghi lại các tín hiệu này và chuyển chúng thành nhãn hóa chất và chức năng.
Thông tin ch n đoán liên quan đ n s thu nh n các nh sinh lý d a trên s phát hi n các positron
2.2.4.2 Nguyên lý t o nh b ng phát x Positron (PET): nh PET đ c hình thành b ng vi c tiêm vào c th ng i ch t phóng x đánh d u trong quá trình trao đ i ch t – ng i ta g i là phân t sinh h c Nó mang m t đ ng v phát positron (ví d nh 11 C, 13 N, 15 O, 18 F) Sau m t vài phút, đ ng v này t p trung vào m t vùng c a c th , ch đó phân t s có m t ái l c M t ví d nh , glucose 11 C ho c 18 F tích l y vào trong não ho c kh i U, t i đó glucose đ c s d ng nh m t ngu n n ng l ng chính H t nhân phóng x sau đó phân rã b i s phát x positron Trong s phát x positron, m t proton h t nhân bi n đ i thành m t đi n t d ng (positron) và m t neutron: p -> n + e + Nguyên t duy trì kh i l ng nh ng s nguyên t b gi m đi m t, positron phát x k t h p ngay v i m t đi n t và hai h t đó l i ti p t c tr i qua quá trình phân h y N ng l ng (E) c a c positron và các h t đi n t là 1.022 MeV, quan h gi a E và m (kh i l ng c a chúng) tuân theo đúng công th c E=mC 2 , trong đó c là v n t c ánh sáng N ng l ng này đ c chia b ng nhau cho hai photon mà đ ng bay c a chúng là ng c chi u nhau M i photon có n ng l ng 511 Kev
Các tia photon phát ra từ nguồn phát positron được ghi nhận bởi một dãy detector xung quanh bệnh nhân Khi hai photon đồng thời được phát hiện tại một detector, chúng tạo ra tín hiệu đồng nhất Tuy nhiên, nếu một trong các photon bị tán xạ, sẽ xảy ra sự sai lệch trong việc ghi nhận tín hiệu Sau khoảng 100.000 lần ghi nhận, các tín hiệu photon sẽ được phân tích để tái tạo hình ảnh PET tái tạo hình ảnh theo hai chiều từ các phép chiếu ở các góc khác nhau, cho phép tạo ra hình ảnh chi tiết hơn từ các phép chiếu hai chiều.
Hình 2.16 Ph ng pháp t o nh b ng phát x Positron [32]
Tổ hợp máy phát xạ positron PET sử dụng cyclotron để tạo ra chùm đạn positron, cho phép tự định hướng (self-collimation), từ đó cải thiện đáng kể khả năng phát hiện Máy phát xạ positron thường có độ nhạy cao nhất trong các phương pháp chẩn đoán hình ảnh.
Máy quét PET sử dụng detector lớn với mặt phẳng tròn, cho phép bệnh nhân nằm trên bàn di chuyển Các linh kiện quang học, điện tử và cơ khí phức tạp bên trong hệ thống thu nhận dữ liệu Bức xạ Gamma được phát hiện thông qua việc quay hoặc di chuyển detector quang – điện tử, còn được gọi là Gamma hay Anger camera.
Có 3 yêu c u chính đ i v i t o nh b ng ph ng pháp phát x positron, đó là:
-Phân bi t b c x Gamma phát theo hai h ng đ i di n nhau (t o thành góc
180 0 ) v i các photon gamma ban đ u không do phát x positron
-Xác đ nh góc mà b c x di chuy n
-Thi t l p l i s phân b đ phóng x a Thi t b t o nh positron:
Hình 2.20 minh họa hệ thống gồm 64 detector NaI (TI) được sắp xếp theo hình tròn, cho phép phát hiện hai tia Gamma phát ra từ cùng một nguồn tại cùng một thời điểm Việc xác định vị trí của bức xạ được thực hiện thông qua các detector này Trong hệ thống PET, kích thước của detector càng nhỏ thì khả năng phân giải không gian càng tốt.
Hình ảnh mô tả máy quét phát xạ positron với detector tròn gồm 16 nhóm, mỗi nhóm chứa 4 module detector được chế tạo từ NaI (TI) hoặc bitmut germanate (BGO) Các module này được tổ chức thành 8x8 detector riêng biệt và được kết nối trực tiếp với 4 ngõ vào quang điện tử.
Khi một positron phát ra từ hạt nhân, nó sẽ ngay lập tức di chuyển khoảng 1mm hoặc 2mm trong mô và kết hợp với một electron để tạo thành hai tia gamma 511 keV Hai tia gamma này di chuyển theo hai hướng vuông góc với nhau và được phát hiện đồng thời bởi hai detector, cho thấy rằng nhấp nháy hình thành mà không cần collimator Hệ thống tạo nhấp nháy sử dụng tính chất phát xạ positron để xác định vị trí tại thời điểm phát ra Hệ thống này bao gồm một vòng detector, nơi các tia gamma được phát hiện đồng thời bởi một trong các detector Dữ liệu thu nhận được lưu trữ trong một dòng số.
27 ph ng pháp t o nh SPECT và thu t toán t ng t đ c s d ng đ tái t o B i v y m i nh đ c t o thành b i m t l p c t b ánh giá th i gian bay (TOF_time of flight):
Trong quá trình tái tạo hình ảnh, thời gian bay của các tia gamma đóng vai trò quan trọng Nếu positron phát ra đồng thời từ một nguồn (đầu bút nhân), hai tia gamma sẽ tới hai detector tại cùng một thời điểm Tuy nhiên, nếu positron bị tiêu hủy tại một điểm của nguồn, các tia gamma sẽ phát ra vào hai thời điểm khác nhau Do chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng rất nhanh, cần phải có một máy đo thời gian chính xác Hiện nay, các hệ thống có khả năng xử lý các tia gamma với độ chính xác thời gian lên đến 200 picosecond (200 x 10^-12 giây).
Các ch t th ng dùng làm detector c a PET Scanner là:
Để phát hiện tia Gamma 511 keV, detector cần có hiệu suất hấp thụ cao Trong số các chất phát quang, BGO có hiệu suất hấp thụ lớn hơn NaI(Tl) khoảng 2,4 lần Detector được thiết kế với một hệ thống mã hóa giải mã, sử dụng 4 ngõ vào quang học để quan sát 64 detector phát sáng BGO, được sắp xếp trong một ma trận 8x8 Hệ thống này cung cấp 8 vòng hiệu quả cho detector, cho phép thu nhận tất cả các tín hiệu mà không cần di chuyển bề mặt Dữ liệu được thu thập tại khoảng 1 triệu tia mỗi giây và xử lý trong thời gian chưa đến 10 giây Các tín hiệu này được giải mã theo vị trí, thời gian và năng lượng của các tia phát hiện.
B mã hóa thời gian xác định thời gian của tia 511 keV trong vòng 2 nano giây từ khi phát sinh Các tia này được ghi lại bởi các detector đồng thời, sử dụng phương pháp tương tác với chùm tia để tái tạo các lớp cắt xung quanh trục chính.
28 xác c a quá trình tái t o ph thu c vào s l ng detector trong vòng detector M t h th ng PET thông th ng g m 300 detector c.Các h t nhân phát x positron:
Hình 2.18 Kho ng cách các h t positron đi đ c trong mô.[32]
Hình trên biểu thị năng lượng dương và khoảng cách trung bình của positron sau khi bị hấp thụ Các positron phát ra đánh mất năng lượng của chúng sau khi di chuyển vài milimét trong môi trường trước khi kết hợp với một electron tự do, dẫn đến việc phát ra bức xạ điện từ Sự chuyển động của các positron này từ nguồn phát ra là một yếu tố quan trọng trong quá trình phân giải, và khi năng lượng của positron tăng lên, nó tạo ra sự so sánh đáng chú ý.
Khi so sánh 18F và 82Rb, sự khác biệt giữa các hạt ban đầu và quá trình phân rã cuối cùng là rất đáng chú ý Dưới đây là danh sách các cyclotron và máy phát ra các chất phát x positron, với chu kỳ bán rã của chúng là yếu tố quan trọng cần được lưu ý.
B ng 2.3 Cyclotron và máy phát phóng x [32]
Phương pháp chẩn đoán hình ảnh PET (Positron Emission Tomography) đã được cải tiến đáng kể nhờ vào sự phát triển của các phân tử đánh dấu, cho phép phát hiện và chẩn đoán bệnh chính xác hơn Sự kết hợp giữa PET và các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh khác đã mang lại chất lượng hình ảnh cao, giúp nâng cao hiệu quả trong y học Việc sử dụng PET trong y học hiện đại cho phép bác sĩ có cái nhìn sâu sắc hơn về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân, từ đó đưa ra những quyết định điều trị hợp lý và kịp thời.
-Ch n m t trong các đ ng v quan tr ng v m t sinh h c: 11 C, 13 N, 15 O
-Các đ ng v này có th xác nh p vào các phân t sinh h c mà không làm thay đ i c u trúc c a chúng: glucose, DOPA, alkaloid…
C u t o và thông s k thu t c b n c a h th ng c ng h ng t Siemens
Magnet (kh i t siêu d n)
Kh i t siêu d n đ c thi t k g m 6 cu n dây chính (primary coils) đ t o ra t tr ng đ ng nh t FOV
Hai cu n dây “active shield coils” qu n bên ngoài đ gi m s lan t a c a đ ng s c t ra môi tr ng xung quanh t tr c XY=9m, Zm xu ng còn XY=2m, Z=4m
Quench heaters: là b ph n s y, làm phát sinh nhi t đi n tr , d n đ n kh i t m t tính siêu d n (R#0) và x toàn b t tr ng, helium l ng trong th i gian 20s
EIS (màn chắn can nhiễu bên ngoài) là cuộn dây được kích hoạt để giảm thiểu ảnh hưởng từ các yếu tố bên ngoài như vật liệu xây dựng, thang máy, hay cáng bệnh nhân Màn chắn này thường được kích hoạt vào ban đêm khi máy MRI đang chụp hình ảnh bệnh nhân.
Hệ thống quench bảo vệ là một giải pháp hiệu quả để tiêu tán điện áp cao khi xảy ra hiện tượng xung khẩn cấp Ví dụ, với dòng điện trong khối 1.5T là 685A, khi điện trở xuất hiện là 6 ohm, điện áp sinh ra trong khối sẽ đạt 3.6 KV khi dòng điện là 600A.
Supperconductive switch: công t c t siêu d n, dùng đ đóng m khi mu n đ a dòng đi n vào/ra kh i t
Hình 2.24 Bên trong kh i t siêu d n [1]
Siêu dẫn được bảo quản trong nhiều lớp cách nhiệt khác nhau, bao gồm một bồn helium với dung tích từ 1250L đến 1500L, duy trì nhiệt độ siêu dẫn ở mức 4K Tiếp theo là hai lớp cách nhiệt bằng nhôm ở nhiệt độ 20K và 80K, phù hợp với dòng máy công nghiệp 10K và 4K, cũng như 50K cho dòng máy công nghiệp 4K Cuối cùng, lớp chân không và đầu làm lạnh coldhead 4K hoạt động liên tục 24/24, cùng với hệ thống van an toàn bảo vệ máy móc.
Coolant system (H th ng làm mát)
Hình 2.25 H th ng làm mát [1]
H th ng làm mát cho thi t b MRI g m 4 c p:
Chiller outdoor cung cấp nhiệt độ từ 19-21 độ C cho hệ thống cooling module, được chia thành nhiều nhánh để giải nhiệt cho các thiết bị như bột oxit chênh lệch gradient XYZ, bộ khuếch đại sóng RF, hệ thống điều khiển chính MRI, máy nén khí Helium, và các cuộn dây gradient trong lòng khí siêu dẫn.
Máy nén khí helium giữ nhiệt cho đầu làm lạnh Coldhead, hoạt động liên tục 24/24 để duy trì nhiệt độ 4K bên trong khối khí Điều này đảm bảo helium luôn ở trạng thái lỏng, giúp các cuộn dây Niobium và Titanium đạt trạng thái siêu dẫn.
H th ng Gradient (T o đ chênh t )
Hình 2.26 H th ng t o đ chênh t Gradient [1, 31]
G m 3 tr c XYZ GPA (Gradient power amplifier) cung c p đi n áp đ l n
(1350 – 2000 Vdc) cho 6 cu n dây 2X,2Y,2Z nh m t o ra phép c ng/tr vào t tr ng c b n B0 c a Magnet (kh i t siêu d n) đ t o đ chênh t ph c v cho vi c ch n lát c t mong mu n.
H th ng RF (H th ng kích thích t o c ng h ng)
H th ng RF có ch c n ng nh sau:
*Phát n ng l ng sóng RF t o c ng h ng
*Thu nh n tín hi u echo MRI
* i u khi n chuy n m ch truy n/nh n tín hi u
*Nh n bi t lo i cu n thu m i khi g n vào máy
*Theo dõi m c n ng l ng sóng RF phát vào b nh nhân cho m c đích an toàn
CH NG 3 : CÔNG NGH M I NG D NG TRONG H TH NG C NG
H NG T VÀ HÌNH NH LAI HÓA PET/MRI.
Công ngh turbo suite
Công ngh CAIPIRINHA
Công nghệ CAIPIRINHA (Controlled Aliasing In Parallel Imaging Results In Higher Acceleration) là một kỹ thuật hình ảnh song song tiên tiến, giúp tối ưu hóa việc thu thập thông tin cấu hình định hình của cuộn thu bằng cách điều chỉnh lưới mẫu, giảm thiểu phần t K-space So với kỹ thuật hình ảnh song song thông thường, CAIPIRINHA sử dụng lưới mẫu giảm phần t K-space được điều chỉnh phù hợp với cấu hình định hình của cuộn thu Trên thực tế, với CAIPIRINHA, các điểm thu được trong k-space được dịch chuyển từ một phần khác bằng cách áp dụng các hiệu ứng bù sung theo hướng mã hóa pha Sau đó, một thuật toán sẽ tái tạo lại các khoảng trống còn thiếu trong k-space bằng cách kết hợp thông tin từ các điểm thu được Mặc dù có độ phức tạp tính toán cao hơn, CAIPIRINHA giảm thiểu hiện tượng aliasing và nhiễu, đồng thời duy trì tỉ lệ tín hiệu trên nhiều cao hơn so với kỹ thuật PAT thông thường CAIPIRINHA cho phép quét 3D đồng thời với phân giải cao nhanh chóng các vùng cơ thể khác nhau và cho phép bệnh nhân nằm thẳng mà không ảnh hưởng đến phân giải, đảm bảo chất lượng hình ảnh.
Công ngh compressed sensing
Compressed sensing trong MRI là một công nghệ hình ảnh tiên tiến, giúp thu thập dữ liệu một cách hiệu quả, đặc biệt hữu ích cho những bệnh nhân không thể nằm yên hoặc gặp khó khăn trong việc thở Công nghệ này giải quyết những thách thức trong quá trình chụp MRI mà không làm giảm chất lượng hình ảnh Để dễ hiểu hơn, chúng ta có thể so sánh compressed sensing với việc chụp ảnh một quả táo, nơi mà chúng ta thu thập thông tin một cách tối ưu mà vẫn giữ được độ chi tiết cần thiết.
Theo nghiên cứu, chúng ta sẽ thu thập tất cả các điểm dữ liệu thô của quả táo trong k-space, điều này đảm bảo chất lượng hình ảnh cao nhất mà chúng ta có thể đạt được Tuy nhiên, việc thu thập tất cả dữ liệu này cũng yêu cầu một khoảng thời gian đáng kể.
Hình 3.2 Hình nh v i ch t l ng cao nh t [1]
Compressed Sensing làm thay đ i đi u này d a trên 3 quy t c vàng:
Những kỹ thuật tân tiến trong việc xử lý hình ảnh cho phép chúng ta lấy mẫu một phần của tất cả các điểm dữ liệu thô Tuy nhiên, việc lấy mẫu cũng thường đi kèm với sự suy giảm chất lượng hình ảnh, chẳng hạn như hiện tượng aliasing.
T i th i đi m này, tính r i r c – m t ph n m i c a k thu t xu t hi n R i r c có ngh a là các đi m d li u đ c l y m u m t cách ng u nhiên S k t h p này mang l i 2 đi u c n thi t:
*L y m u con làm t ng t c đ : L y m u càng ít đi m d li u thô thì vi c thu th p càng nhanh
*V i s r i r c: tránh đ c các x o nh Aliasing riêng bi t Thay vào đó, l y m u r i r c d n đ n các x o nh gi ng nh nhi u ch ng lên hình nh
Hình 3.4 Nhi u nh do l y m u con r i r c [1]
Hãy cùng tìm hi u cách lo i b nhi u này kh i hình nh: (Quy t c 2: chuy n đ i đ th a th t)
Thật là gì? Hình ảnh "thật" phản ánh nội dung với càng ít dữ liệu càng tốt Ví dụ, hình ảnh MRI thật thể hiện mạch máu với các mạch màu trắng bao quanh một nền đen, mặc dù nền thường không chính xác là màu đen nhưng lại không chứa thông tin quan trọng nào khác Điều này có nghĩa là dữ liệu có thể hoàn toàn màu đen, tức là không có thông tin hữu ích nào được cung cấp.
Hình 3.5 Ví d v ch p m ch máu não [1]
V "chuyển đổi dữ liệu thật" là gì? Hãy xem xét ví dụ về nhiều quả táo; nếu chúng ta phân tích kỹ lưỡng và chọn một dòng của hình ảnh, chúng ta có thể thấy rõ ràng thông tin "có liên quan" thực tế mà chúng ta muốn tách biệt khỏi thông tin có giá trị một cách lý tính.
Hình 3.6 Ví d hình nh qu táo b nhi u [1]
Chúng ta có thể chuyển đổi dữ liệu sang một hình thức biểu diễn khác, giúp phân biệt rõ ràng giữa thông tin hữu ích và thông tin vô ích Một ví dụ điển hình cho điều này là việc sử dụng biến đổi Wavelet.
Hình 3.7 Bi n đ i Wavelet hình nh qu táo [1]
N u bây gi chúng ta c t cùng m t đ ng, r t d dàng xác đ nh m t ng ng và nói r ng: t t c các pixel d i ng ng này đ u ch a thông tin không liên quan
B ng cách lo i b t t c các đi m nh d i ng ng này, ph n l n nhi u đã bi n m t và hình nh đã đ c c i thi n rõ ràng khi bi n đ i nó tr l i bi u di n ban đ u
Hình 3.8 Hình nh qu táo sau khi lo i b nhi u [1]
Tái tạo lớp lặp phi tuyến trong hình ảnh MRI là một quy trình quan trọng để cải thiện chất lượng hình ảnh và tăng cường khả năng phân tích thông tin Việc áp dụng quy tắc này giúp tách biệt các thông tin có giá trị, từ đó nâng cao độ chính xác trong chẩn đoán.
+Quy t c 3: Tái t o l p l i phi tuy n tính
Mục tiêu của chúng ta là đạt được sự cân bằng tối ưu giữa tính nhất quán và độ thật c của dữ liệu Điều này có nghĩa là chúng ta muốn loại bỏ càng nhiều sai sót càng tốt, nhưng không được loại bỏ thông tin hình ảnh hữu ích Hãy xem điều này có ý nghĩa gì đối với ví dụ ban đầu đã đưa ra.
N u chúng ta đ t n ng chuy n đ i th a th t, s nh n đ c m t hình nh hoàn toàn đen, vì n u chúng ta đã lo i b t t c thông tin hình nh thì không có gì đ xem
Hình 3.9 Hình nh không có thông tin khi đ t n ng chuy n đ i th a th t [1]
N u chúng ta v t quá tính nh t quán c a d li u, chúng ta s l c ra quá ít nhi u ho c trong tr ng h p c c đoan là không có gì c , đi u này có ngh a là tính
47 nh t quán c a d li u là 100%, nh ng không có s c i thi n nào v ch t l ng hình nh
Hình 3.10 Hình nh nhi u khi đ t n ng tính nh t quán d li u 100%[1]
Quá trình lập đi lập lại giúp xác định và cân bằng giữa các yếu tố, từ đó tạo ra sự hài hòa giữa thực tế và chất lượng Điều này có nghĩa là chúng ta đã đạt được sự đồng nhất và ổn định trong dữ liệu đã được tổng hợp.
Hình 3.11 S hài hòa v tính nh t quán và đ th a th t c a d li u [1]
Nh 3 quy t c vàng c a compressed Sensing:
*L y m u con c đ nh – cho t c đ thu nh n cao
*Chuy n đ i đ th a th t – đ tách và lo i b nhi u kh i hình nh
*Tái t o l p l i phi tuy n tính – đ cân b ng gi a tính nh t quán và đ th a th t c a d li u
Hình 3.12 Công ngh compressed sensing [1]
Bây gi ta xem xét ti m n ng mà compressed sensing có:
Cine compressed sensing là một phương pháp khám tim mạch cho phép chụp ảnh cine với độ phân giải cao và thời gian chụp nhanh hơn Phương pháp này giúp nhiều bệnh nhân tiếp cận được với MRI tim mạch, đặc biệt là những người không thể thở nín Bên cạnh đó, cine compressed sensing còn giảm thiểu giá thành do kim loại, mang lại lợi ích lớn cho cả bệnh nhân và cơ sở y tế.
Hình 3.13 M t s ng d ng compressed sensing [1]
Công ngh VIBE
Công ngh VIBE (Volume Interpolated Breath-Hold Examination): c s d ng ch y u cho các th m khám vùng thân ng i, đây là m t chu i 3D Flash s d ng k thu t zero-filling đ l y m u gi m ph n t k-space
VIBE k t h p m t s k thu t đ t ng t c hình nh đ ng và bão hòa ch t béo
K thu t VIBE thông th ng thu th p d li u k-space theo ki u Cartesian, t c là l y d li u theo t ng hàng ho c t ng dòng đã đ c gi i thi u đ u tiên
Phương pháp TWIST-VIBE trong thu nhận hình ảnh không gian K-Descartes chia không gian K thành hai phần: trung tâm và ngoại vi Phương pháp này đã được phát triển để tối ưu hóa quá trình thu nhận hình ảnh MRI gan theo thời gian Trong quá trình thu thập, các dòng k-space trung tâm được lấy mẫu thường xuyên hơn so với các dòng ngoại vi, trong khi phần ngoại vi không được lấy mẫu thường xuyên và cần nhiều chu kỳ để thu thập dữ liệu đầy đủ.
Hình 3.14 Công ngh TWIST-VISE [1]
TWIST-VIBE cung cấp khả năng thu nhận tín hiệu động đẳng cấp, phân giải không gian và thời gian rất cao Nó cũng cho phép chụp nhiều hình ảnh phức tạp, hình ảnh động mạch trong quá trình truyền dẫn các phần tử.
Tại StarVIBE, quy trình lấy mẫu không phải là Cartesian mà là hình tròn, với việc lấy mẫu xuyên tâm trong một phương thức thu thập dữ liệu được thực hiện theo các nan xoay Các nan hoa này giao nhau tại trung tâm của k-space, dẫn đến việc lấy mẫu quá mức ở tâm k-space.
Hình 3.15 Công ngh starVIBE 2D [1] i v i 3D, vi c l y m u đ c m r ng theo h ng Z trong khi v n duy trì l y m u xuyên tâm trong m t ph ng XY, đây đ c g i là Stack of stars
StarVIBE làm gi m đ nh y v i chuy n đ ng và t ng c ng x lý x o nh chuy n đ ng, r t h u ích cho các tr ng h p th t do
TWIST-VIBE và StarVIBE đ c ch n ra d i tên FREEZEit trong giao di n
Hình 3.17 ng d ng công ngh TWIST-VIBE [1]
GRASP-VIBE là một phương pháp phát triển tiếp theo của StarVIBE, trong đó sử dụng kỹ thuật thu nhận xuyên tâm Phương pháp này áp dụng một góc vàng, xếp x 111.25 độ, giúp tạo ra k-space đồng nhất theo thời gian.
Hình 3.18 Công ngh GRASP-VIBE [1]
GRASP-VIBE là một công nghệ tiên tiến cho phép nhận diện chuyển động một cách chính xác và hiệu quả Nó không chỉ hỗ trợ phân tích theo thời gian mà còn có khả năng thay đổi trong quá trình quét, giúp cải thiện độ chính xác của hình ảnh thu được nhờ vào việc xử lý dữ liệu mạnh mẽ.
Hình 3.19 ng d ng công ngh GRASP-VIBE [1]
MRI deep resolve
Deep resolve gain
Deep resolve gain là một phương pháp tái tạo hình ảnh thông minh, nhằm cải thiện tín hiệu trên nhiều tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) của hình ảnh Phương pháp này cho phép quét hình ảnh nhanh hơn hoặc chất lượng hình ảnh cao hơn với độ phân giải tốt hơn Deep resolve gain giúp giải quyết một số vấn đề liên quan đến hình ảnh.
+Hình thái h c c a cu n thu và các k thu t t ng t c đ ch p gây nhi u trong hình nh MRI
+Nhi u có nh ng bi n th c c b và các tiêu chu n l c nhi u thông th ng không gi i quy t đ c đi u đó i u này làm suy y u SNR và gi m ch t l ng hình nh
Công nghệ MRI giúp tạo ra hình ảnh chi tiết của não bộ, cho phép các chuyên gia y tế xác định nhiều vấn đề trong không gian Hình ảnh MRI và bản đồ não được sử dụng để hiểu rõ hơn về quá trình lão hóa và các bệnh lý liên quan.
Hình 3.20 Công ngh deep resolve gain [1]
Hình 3.21 Ví d ng d ng deep resolve gain [1]
Deep resolve sharp
M t m ng h c sâu là trái tim c a deep resolve sharp, nó c i thi n ch t l ng hình nh MRI b ng cách c i thi n đ s c nét
Thông thường, thời gian quét dài sẽ thu nhận nhiều dữ liệu với độ phân giải cao, trong khi thời gian quét ngắn chỉ thu nhận ít dữ liệu với độ phân giải thấp.
=>Deep resolve sharp giúp gi i quy t c 2 v n đ trên: th i gian thu nh n nh nhanh và đ nét hình nh cao
Hình 3.22 Công ngh deep resolve sharp [1]
Trong quá trình thu nhận hình ảnh, sự giảm thiểu phase encoding sẽ dẫn đến việc giảm thiểu dữ liệu thu nhận và tác động đến quá trình quét Dữ liệu thô được thu thập sẽ được tái tạo trong bước đầu tiên, sau đó AI sẽ hoạt động: thuật toán deep resolve sharp đã được đào tạo trên một lượng lớn các cặp dữ liệu MRI có phân giải thấp và cao Nó tái tạo lại hình ảnh sắc nét từ dữ liệu phân giải thấp, từ đó tính toán ra hình ảnh có độ phân giải cao So với dữ liệu thô ban đầu, hình ảnh được cải thiện sẽ đạt được tính nhất quán cao hơn.
Hình 3.23 Ví d ng d ng deep resolve sharp [1]
Tóm l i ta có đ c s so sánh k t qu c th nh hình minh h a bên d i:
Hình 3.24 So sánh hình nh deep resolve gain và sharp [1]
Công ngh Biomatrix
Bàn Biomatrix di chuy n linh đ ng v i eDrive
Biomatrix interfaces giúp nâng cao hiệu quả trong việc chăm sóc bệnh nhân, với khả năng di chuyển linh hoạt nhờ eDrive Thiết bị này đảm bảo an toàn và dễ dàng điều chỉnh độ cao bàn đến tối thiểu 56cm Pin có thể sử dụng liên tục trong 6 tháng và tự động sạc khi được kết nối với máy quét eDrive hỗ trợ việc di chuyển bệnh nhân dễ dàng, với bánh xe thứ 5 chính giữa, tự động đỗ vào trạm Docking mà không cần sử dụng bàn đẩy, rất tiện lợi cho bệnh nhân không thể tự đi lại đến các khoa, phòng khác trong bệnh viện.
Hình 3.25 Bàn Biomatrix di chuy n linh đ ng v i eDrive [1]
Công ngh coilshim
Công ngh coilshim: Thích ng v i các vùng gi i ph u ph c t p, s d ng Biomatrix tuners t ng c m giác th a mái cho b nh nhân v i 3 góc nghiêng 3 0 , 9 0 ,
Trạng B0 là trạng thái khi không có bệnh nhân Khi có bệnh nhân, có thể xảy ra các biến động trong trạng B0, ví dụ như nhồi máu do tắc nghẽn mạch máu Nếu không có coilshim, tình trạng này có thể trở nên nghiêm trọng hơn.
Hình 3.26 Khi ch a có coilshim [1]
Tiêu chuẩn nhặt tĩnh trong coilshim: Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh trạng thái B0 để giảm thiểu sự không đồng nhất tĩnh trạng do bệnh nhân gây ra.
Công ngh này áp d ng trên Head/Neck coil, phù h p v i nh ng vùng gi i
Công ngh kinetic sensor
Công ngh kinetic sensor: đ c g n vào khoang máy MRI, g m 4 camera và
Một cái marker được sử dụng để đánh dấu vị trí của bệnh nhân, cho phép ghi lại chuyển động đầu của bệnh nhân trong không gian 3 chiều với độ chính xác lên đến 0.1mm Thông tin thời gian thực được sử dụng để điều chỉnh FOV một cách chính xác theo chuyển động của bệnh nhân, từ đó dự đoán chuyển động với kết quả chất lượng cao.
Cảm biến động lực học và camera siêu mỏng được tích hợp trong khoang máy giúp giám sát chuyển động đầu một cách chính xác và cung cấp thông tin thời gian thực, từ đó nâng cao chất lượng hình ảnh.
Hình 3.28 Công ngh kinetic sensor [1]
Công ngh respiratory sensor
Cảm biến hô hấp tích hợp vào cuộn dây cột sống giúp theo dõi và phát hiện sự thay đổi trong tình trạng của bệnh nhân ngay khi họ nằm lên bàn Thiết bị này có hai cảm biến: một cho phần đầu và một cho phần chân, không cần lắp đặt dây cáp phức tạp Quá trình hô hấp của bệnh nhân được hiển thị trực tiếp trên màn hình, cho phép nhân viên y tế dễ dàng theo dõi Giao diện người dùng thân thiện và có thể tùy chỉnh giúp tối ưu hóa quy trình ghi nhận thông tin hô hấp, từ đó nâng cao chất lượng chăm sóc bệnh nhân.
Hình 3.29 C m bi n nh p th và giao di n ng d ng [1]
Công ngh beat sensor
Cảm biến nhịp tim là một công nghệ tiên tiến được tích hợp bên trong cuộn thu biomatrix 12 Thiết bị này có khả năng ghi nhận nhịp tim và hoạt động như một cơ sở để kích hoạt quá trình chụp các pha khác nhau của tim mà không cần sử dụng đến các điện cực và mô-đun kết nối ECG.
Tín hiệu điện tim được phát ra khác nhau tùy vào các pha của tim, và tín hiệu này được tạo ra bởi các coil element, phản ánh sự vận động của cơ tim.
Hình 3.30 Công ngh beat sensor [1]
Công ngh slice adjust
*Slice adjust: T tr ng B0 là đ ng nh t, b nh nhân gây bi n d ng t tr ng, cu n eshim đ c b t đ bù vào s không đ ng nh t t tr ng do b nh nhân gây ra
Vinh ng ca ch p có nhiều l n di chuyển bàn b nh nhân, b ph n eshim s b gi i h n, ví dụ như vùng ranh gi i gi a các l n di chuy n D n đ n d b x o nh gãy x ng s ng và bi n d ng hình h c.
Hình 3.31 Công ngh slice adjust [1]
Điều chỉnh độ dày chính xác khi shimming theo từng lát cắt là rất quan trọng, vì việc sử dụng bề mặt không chính xác trong quá trình shimming sẽ dẫn đến chất lượng hình ảnh không đồng nhất và không chính xác trong các chụp nhiều chiều.
Hình 3.32 Tr c và sau v i công ngh slice adjust [1] Ý ngh a mang l i c a công ngh biomatrix:
- Nâng cao s ch c ch n v tài chính:
+ T ng t c đ ph c v b nh nhân, d n đ n kh n ng thu h i v n đ u t nhanh h n
+ Giá thành m i ca ch p c ng gi m đi
+ Gia t ng s hài lòng c a khách hàng
+ Gi m kh n ng ph i ch p l i ca b nh, do đó t ng hi u qu c a l ch h n các b nh nhân khác
- T ng ch t l ng hình nh
- C i thi n tr i nghi m c a b nh nhân khi ch p.
Công ngh TIM (total imaging matrix)
Tim technology: Công ngh m i ch p nh MRI toàn thân
-T ng tín hi u riêng l (L=Left, M=Medium, R=Right) t ng ng c a 3 elements c a m t coil Cluster
-Các tín hi u L/M/R t t ng coil elements đ c truy n vào trong mode matrix trong cu n thu
-Mode matrix t o ra m t b tín hi u k t h p t tín hi u g c L/M/R, nó là m t ph n c ng đ c tích h p bên trong cu n thu matrix
-M i cluster có 1 mode matrix (vd nh Headcoil có 12 coil elements ngh a là có 4 clusters ~ 4 mode matrix
-Tín hi u L/M/R đ c k t h p vào trong 3 mode tín hi u P/S/T, đây ch là b c trung gian, ng i dùng không nhìn th y đ c:
-V i matrix mode (ng i dùng có th ch n đ c t ph n m m đi u khi n), hình nh cu i cùng đ c t o ra t mode tín hi u trung gian
-Hình nh cu i cùng là:
+Lên đ n 204 coil elements và 128 kênh truy n nh n đ c l p, t ng t c đ và t l tín hi u trên nhi u cao
+Tr ng quét lên đ n 205 cm, không c n b trí l i cu n thu khi chuy n b ph n ch p
+Cu n thu nh , mang l i c m giác th a mái cho ng i b nh
+Thi t k cu n thu tr t và g n, v i các thành ph n truy n và nh n tín hi u s hóa ngay t i v trí kh i t , cho tín hi u n đ nh v i ch t l ng cao h n
+Thao tác setup b nh nhân nhanh nh coil tr t và g n
+Bàn b nh nhân tháo r i có tích h p spine coil, gia t ng đ linh đ ng
+Thi t k đ t ng tín hi u trên nhi u và t ng t c đ l y d li u
+Gia t ng s th a mái cho b nh nhân
Công ngh Go
Select and go
Công nghệ Select and Go sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) giúp gia tăng tính linh hoạt và tốc độ trong việc định vị bệnh nhân Hệ thống có khả năng điều chỉnh góc độ của cuộn dây tùy thuộc vào từng bệnh nhân, thiết kế cuộn dây, jack cắm và màn hình để phù hợp với vị trí cần chụp mà không cần sử dụng laser.
Dot and go
Sau khi xác nhận đăng ký bệnh nhân tại hệ thống RIS hoặc phiếu chỉ định, kỹ thuật viên chọn chương trình chụp (protocol) tương ứng và nhấn Go Máy sẽ tự động chụp cho đến khi kết thúc ca bệnh, trong đó một số tính năng ngăn ngừa tự động hỗ trợ quá trình này.
T đ ng ch n tr ng ch p, vùng ch p
Autobolus detection đ có th i gian nh t quán trong hình nh đ ng
Autovoice v i nhi u ngôn ng đ l a ch n
Recon and go
Tối ưu hóa hình ảnh trong các trang web có bàn di chuyển giúp tránh lỗi ghép hình và tiết kiệm thời gian hiệu quả.
*T đ ng g n nhãn ghi chú sau tái t o nh, nh m c i thi n s t tin cho ng i bác s khi đ c k t qu , giúp nh n bi t và phân lo i các b t th ng d dàng h n
View and go
Xem ngay hình ảnh tổng quan sau khi chụp mạch tự động, kèm theo các công cụ hỗ trợ phân tích và đánh giá kết quả như đo đạc, dán nhãn, định lượng bề mặt mạch máu, định lượng dòng chảy và đánh giá chức năng.
Công ngh m i trong kh i t siêu d n
Eco-power mode: Ch đ ti t ki m đi n n ng
Hình 3.40 Công ngh eco-power mode [1]
Công nghệ mới này cho phép coldhead hoạt động theo chế độ on/off tự động trong khoảng thời gian 80/40 phút, giúp duy trì áp lực khí trong dải 15.4 – 15.6 psiA, thay vì 15.49 – 15.50 psiA như trước Điều này có nghĩa là pressure heater sẽ tắt trong chế độ này Kết quả mang lại là tiết kiệm được năng lượng tiêu thụ lên tới 30%, đồng thời giảm thiểu thời gian hoạt động liên tục của linh kiện.
Chúng ta s so sánh v i ch đ ho t đ ng bình th ng nh hình nh bên d i: psiA
EPM Mode=OFF EPM Mode=OFF
Hình 3.41 Ch đ ho t đ ng bình th ng c a kh i t siêu d n [1]
Hệ thống làm lạnh hoạt động liên tục với chế độ "Eco-Power mode" không được kích hoạt Coldhead hoạt động liên tục 24/24 và pressure heater sẽ bật khi áp lực khí giảm xuống 15.49 psiA Khi áp lực tăng lên 15.50 psiA, pressure heater sẽ tắt, trong khi coldhead tiếp tục hoạt động để duy trì áp lực khí Quá trình hoạt động diễn ra liên tục theo trình tự này, đảm bảo hiệu suất làm lạnh ổn định.
Khi xảy ra sự cố "colhead failure", helium bên trong sẽ bị hóa lỏng, dẫn đến việc tăng áp lực trong hệ thống Sau khoảng 4 giờ, van an toàn sẽ mở và helium sẽ thoát ra ngoài Nếu phát hiện sự cố và kiểm soát van an toàn, mức tổn thất helium sẽ là 3% mỗi ngày (~ 50 triệu VNĐ) Ngược lại, nếu không phát hiện kịp thời, tổn thất có thể lên tới 7% mỗi ngày Nếu lượng helium bay hơi quá nhiều mà không được phát hiện, sẽ dẫn đến hiện tượng khử từ (Quench).
Khi coldhead/ F70 ho t đ ng tr l i, áp l c kh i t s gi m d n v trong d i và pressure heater s l i on/off tu n t đ duy trì áp l c m c 15-49 psiA - 15.50 psiA
Trong trường hợp có rò rỉ xảy ra, khí thải thông với môi trường bên ngoài làm áp lực bên trong giảm dưới áp suất khí quyển (14.7 psiA) Hệ thống điều khiển sẽ tắt máy nén khi áp lực giảm đến 0.2 psiG (~14.9 psiA) để tránh không khí xâm nhập gây hiện tượng đông đá bên trong Trước đó, bộ gia nhiệt áp suất sẽ hoạt động liên tục với công suất gấp đôi để nâng áp lực khí lên mức cho phép, điều này cũng giúp ngăn chặn sự hình thành đá bên trong khi có sự xuất hiện của helium nhiều hơn.
Zero helium boil-off technology: Công ngh không bay h i helium
Công nghệ zero helium boil-off (Hình 3.42) là một phương pháp làm lạnh ở nhiệt độ 4K, khác biệt so với công nghệ truyền thống 10K Công nghệ này đã có những cải tiến đáng kể trong việc thiết kế và lắp đặt đầu làm lạnh (coldhead) vào hệ thống khí siêu dẫn Khi thay thế đầu làm lạnh 10K, chỉ cần thay phần pittông bên trong coldhead trong điều kiện hệ thống có trọng trường cao và vẫn đảm bảo an toàn Tuy nhiên, đối với coldhead 4K, việc thay thế yêu cầu phải đạt trạng thái vững chắc và không có helium lỏng, vì điều này có thể dẫn đến nguy cơ xảy ra hiện tượng xếp hạng khẩn cấp nếu không thực hiện đúng quy trình ramp down.
Ngoài ra công ngh 10K có h n ch là l ng helium bay h i trong su t quá trình v n hành máy, ch đ u t ph i n p b sung 500 lít helium l ng m i n m (~
500 tri u vnđ), đi u này r t t n kém Công ngh 4K giúp kh c ph c đ c nh c đi m này, helium s không bay h i trong su t vòng đ i c a máy n u b o qu n theo đúng khuy n cáo c a nhà s n xu t
Công ngh c a t ng lai High-V MRI
High-V (high value) là mô hình giá trị cao mà các máy MRI mới mang lại, nhằm mục đích cải thiện khả năng chẩn đoán so với các dòng máy truyền thống 1.5T High-V kết hợp các cải tiến trong lĩnh vực thu nhận và tái tạo hình ảnh, áp dụng cho hệ thống từ trường 0.55T MRI High-V có thể đạt được độ chính xác chẩn đoán vượt trội so với MRI 1.5T trong các trường hợp chẩn đoán thông thường Tuy nhiên, High-V mang lại giá trị cao trong hình ảnh phức tạp và cấy ghép Với công nghệ mới, High-V đã nâng cao khả năng chẩn đoán của MRI so với các máy từ trường thấp trước đây.
Hình 3.45 Công ngh HIGH-V MRI [1]
Sử dụng công nghệ TIM 4G, thiết bị được trang bị 24 kênh độc lập, thu nhận đồng thời tín hiệu trong một FOV Ngoài ra, các cuộn thu với thiết kế mới: nhẹ, linh hoạt, giúp tạo sự thoải mái cho bệnh nhân, có thể nghiêng ở các góc 90 độ khác nhau, jack cắm chắc chắn và gọn gàng.
Công nghệ magnet OR132 là một loại magnet khô, không sử dụng các cuộn dây siêu dẫn ngâm trong bồn helium lỏng Thân magnet được thiết kế với cấu trúc siêu dẫn bên trong ở trạng thái chân không và được làm mát thông qua các cuộn dây nhiệt đến một bình helium nhỏ 0.7L được tích hợp bên trong.
Bình giãn áp chịu được áp lực 10 bar khi xảy ra hiện tượng Quench Magnet, với 0.7L helium hóa lỏng chuyển đổi thành khoảng 490L khí helium Van an toàn được xác định ở mức 10.6 bar Hệ thống làm lạnh coldhead hoạt động liên tục, giữ nhiệt độ ở mức cực thấp (4K), và khi các thông số khí nhiệt nằm trong giới hạn cho phép, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh dòng điện vào để ramp up magnet lên trạng thái 0.55T như ban đầu, quá trình này diễn ra trong vòng 24 giờ.
Chiều dài khối từ là 1470mm, với vùng đồng nhất hình elip có kích thước 50x50x45 cm³ (X,Y,Z) Đường kính tâm khối từ sau khi lắp Gradient coil và hệ thống body coil là 800mm Hệ thống này không có hiện tượng Quench vì không có helium thoát ra ngoài trong quá trình xảy ra hiện tượng Quench (xảy ra) Magnet cũng được trang bị đầy đủ các cuộn dây như Active shielding, external interference screen (EIS) coils, fixed current lead (FCL), 4K coldhead, và phải tiến hành thêm các biện pháp bảo vệ khi lắp đặt máy mới.
73 đ t đ c đ ng nh t t t i môi tr ng đ t máy, n p và h t tr ng là ch c n ng hoàn toàn t đ ng v i kh i MPSU (magnet power supply unit) tích h p s n trong h th ng
Hình 3.48 S đ b trí cu n dây HIGH-V [1]
OR132 có đ m nh t tr ng là 0.5543T (23.6 Mhz), dòng đi n 390A, th i gian n p ho c x t là 40 phút + 90 phút làm gi m nhi t đ FCL Kh i l ng Magnet là 1600 kg
Quá trình n p/x dòng đi n: (Ramp up và ramp down)
Quá trình này di n ra hoàn toàn t đ ng, sau khi l p đ t h th ng MRI hoàn ch nh ph n c khí, thao tác ti p theo s là:
Để truy cập vào giao diện dịch vụ trên máy tính, bạn cần thực hiện các bước sau: chọn Seso/Diagnose/Magnet & Cooling/ thiết lập ramp từ từ cho nam châm/ kích hoạt chế độ tự động ramp lên và lưu lại Sau khi hoàn tất, hệ thống sẽ tiến hành kiểm tra các thông số khí thải và quá trình ramp up của nam châm.
Hình 3.49 Ramp up magnet OR132 [1]
-Sau khi n p t thành công, tr ng thái Magnet s nh hình nh, Magnet status:
Hình 3.50 Magnet OR132 at field [1]
-Quá trình Ramp down c ng g n nh v y, truy c p vào giao di n service trên máy tính ch p: Seso/Diagnose/Magnet & Cooling/ Magnet ramp setup/ Ramp down to zero / Yes
Hình 3.51 Ramp Down Magnet OR132 [1]
-Sau khi ramp down thành công, tr ng thái magnet nh hình nh, Magnet status: “No Field”
Hình 3.52 Magnet OR132 at zero field [1]
Công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, cho phép người kỹ thuật thực hiện quy trình thay thế linh kiện trong vài ngày mà không cần nhiều kiến thức chuyên môn Quy trình này liên quan đến việc nạp và xả trống, giúp tiết kiệm helium và đảm bảo an toàn, đồng thời giảm thiểu chi phí đáng kể.
Công ngh MRI 7T Siemens
MRI 7T: S chuy n d ch t MRI nghiên c u sang l nh v c y t
Hệ thống MRI 1.5T và 3T đã được sử dụng trong khám cận lâm sàng, nhưng từ cuối những năm 1990, nhiều nghiên cứu đã áp dụng máy MRI có công suất cao hơn 3T Đến năm 2017, hệ thống MRI 7T đầu tiên đã được hiện đại hóa, phục vụ cho việc hình ảnh hóa hệ thần kinh và cơ xương khớp (MSK).
76 th ng MRI 8T, 9.4T, và MRI toàn thân 10.5T, 11.7T đ ch p trên ng i đang đ c nghiên c u v i k v ng s cung c p nh ng c h i r t h a h n trong nghiên c u MRI trong t ng lai
Công nghệ MRI 7T mang lại tín hiệu với tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) cao hơn, cho phép phân giải không gian và độ tương phản quang cao hơn, giúp hình dung chi tiết các cấu trúc não mà trước đây chưa thể thấy bằng MRI thông thường Điều này giúp đánh giá tốt hơn các tình trạng như máu, khuyết tán và MRA, đồng thời cung cấp hình ảnh quang ph sáng rõ và đa chiều để đánh giá quá trình trao đổi chất mô và tế bào.
Phân giải không gian và thời gian cao cho phép nhận diện rõ ràng các cấu trúc rất nhỏ, như sự phân định siêu mịn giữa chất xám và chất trắng, cũng như các đặc điểm vi mô và chi tiết giải phẫu, chẳng hạn như các tính năng màng não Tín hiệu được thu nhận trên nhiều tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) cao, với giá trị 1.65 của 1.5T so với 2.1 của 7T.
+T l t ng ph n trên nhi u CNR cao: s t o ra t ng ph n trong MRI th ng d a trên s t ng tác gi a spin h t nhân và môi tr ng bi n đ i c a chúng T1, T2… s khác nhau khi t ng B0
Chuỗi xung SWI (susceptibility weighted imaging) cung cấp thông tin quan trọng về sự phân biệt giữa canxi và máu, giúp làm rõ các mạch máu nhỏ và các tình trạng trong não Nó phân biệt giữa vùng xuất huyết và vùng canxi hóa, đồng thời hỗ trợ cho hình ảnh chức năng như fMRI và lập bản đồ định lượng độ nhạy QSM (quantitative susceptibility mapping) Tuy nhiên, trong các ứng dụng khác, thực tế này có thể dẫn đến việc mất giá trị hình học và các tín hiệu bị suy giảm trong hình ảnh.
Hình ảnh khuếch tán (DWI) có vai trò quan trọng trong việc đánh giá tổn thương não, với khả năng cung cấp tín hiệu SNR cao nhờ vào công nghệ UHF Tuy nhiên, do sự biến đổi của từ trường B0 và sự không đồng nhất trong sóng RF, thời gian hồi phục T2 có thể bị rút ngắn, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
77 l h p th n ng l ng sóng RF cao h n (SAR_specific absorption rate) là nh ng thách th c c n gi i quy t UHF (ultra high field)
+Trong các ng d ng quang ph , c ng đ t tr ng cao h n d n đ n s phân tách l n h n c a các t n s c ng h ng trong ph MRI
+ H tr hình nh lên đ n 10 h t nhân nguyên t ( 2 H, 23 Na, 31 P, 13 C, 19 F, 17 O,
Phương pháp X-nuclei MRI cung cấp thông tin chi tiết mà MRI Proton thông thường không thể thu thập, như thông tin về chất nền, nồng độ pH và cân bằng ion Tuy nhiên, độ nhạy và độ phân giải không gian thấp là những thách thức đối với kỹ thuật MRS (MRI Spectroscopy), dẫn đến thời gian đo kéo dài và khả năng phân giải kém.
Mặc dù kỹ thuật MRS Proton đã được áp dụng, hiện tại vẫn chưa có tiêu chuẩn lâm sàng cho các mức từ 1.5T và 3T Trong khi đó, kỹ thuật 7T vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, với mục tiêu chính là thu được hình ảnh quang phổ 31P cho toàn bộ cơ thể và hình ảnh 23Na ở mức 7T.
Phosphorus (31P) là một hạt nhân spin ½, cho phép MRS phát hiện các chất năng lượng như phosphocreatine (PCr), adenosine triphosphate (ATP), adenosine diphosphate và phosphate vô cơ (Pi) Ngoài ra, sự có mặt của phosphocholine, phosphoethanolamine, glycerophosphocholine và glycerophosphoethanolamine cũng cung cấp thông tin chi tiết về màng tế bào và ty thể.
Thông tin về giá trị pH trong phốt pho-31 (31P) có thể thu được thông qua việc chuyển hóa màng và sử dụng các công thức tính toán dựa trên khoảng cách giữa các cộng hưởng PCr và Pi Điều này cho phép lập bản đồ giá trị pH một cách chính xác.
Tóm l i các ng d ng MRI 31 P t i UHF đ i di n cho m t ph ng pháp r t h a h n có th cung c p nh ng hi u bi t m i v sinh lý h c trong t ng lai
^23Na là một hạt nhân spin 3/2, có khả năng phát tín hiệu MRI cao, đặc biệt trong các hạt nhân có thể phát hiện được bằng MRI Do tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tăng theo từ trường B0, khả năng phát hiện ^23Na trong MRI tăng lên đáng kể Natri đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, như duy trì cân bằng nội môi của tế bào, truyền tín hiệu hoạt động, điều chỉnh pH, thể tích máu và huyết áp Nồng độ ion Natri trong không gian nội bào dao động từ 5-15 mmol/L, trong khi nồng độ ngoài bào là 140-150 mmol/L, và gradient nồng độ này được duy trì Sự suy giảm chuyển hóa năng lượng và tính toàn vẹn của màng tế bào ảnh hưởng đến gradient nồng độ, vì vậy việc xác định nồng độ ^23Na trong MRI có thể cung cấp thông tin về trạng thái mô.
Hình ảnh của hạt nhân 39K và 35Cl cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự cân bằng ion ngược, với hai hạt nhân này có cùng điểm chung với 23Na là spin hạt nhân 3/2 Sự tương tác tĩnh điện giữa chúng dẫn đến thời gian hồi giãn và đồng nhất thấp hơn.
23Na MRI UHF đi tiên phong v i các ng d ng đ u tiên trong não và c đ c ti n hành trên nh ng ng i tình nguy n (đi n sinh lý tim, ….)
17O, 13 C, 19 F có th đ c s d ng làm ch t đánh d u đ theo dõi các con đ ng trao đ i ch t vì s phong phú t nhiên và n ng đ c a chúng th p Khi d li u MRI
17O thu đ c trong khi hít khí 17 O đ c làm giàu, nh ng d li u đ ng này cho phép hi u rõ h n v s luân chuy n oxy trong não, t c đ tiêu th oxy c a quá trình trao
MRI 17O là một kỹ thuật nghiên cứu tiên tiến, cho phép xác định chính xác quá trình chuyển hóa oxy não trong các mô khác nhau như chất xám, chất trắng và mô khối u.
Cac phân tử 13C là thành phần quan trọng trong các quá trình trao đổi chất, cho phép theo dõi các con đường chuyển hóa Tuy nhiên, việc tách hạt nhân 13C gặp nhiều thách thức do yêu cầu truyền tín hiệu 1H trong khi nhận tín hiệu NMR từ 13C cần phải được tối ưu hóa Mặc dù vậy, nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của phương pháp này trên máy MRI 7T, cho phép thực hiện MRS 13C không xâm lấn, hỗ trợ chẩn đoán bệnh lý liên quan đến glycogen và theo dõi liệu pháp điều trị.
Fluor-19 (19F) có các đặc tính NMR nổi bật so với proton, với độ nhạy đạt 83% so với 1H Mặc dù nồng độ 19F trong cơ thể rất thấp, nhưng các hợp chất ngoại sinh được fluor hóa có thể được sử dụng để phát hiện với độ nhạy cao Do fluor có tần số ng resonance cao tương đương với 1H, việc tối ưu hóa phân cực và thu nhận tín hiệu cho MRI 19F cần phải điều chỉnh để vượt qua những thách thức không đồng nhất trong dòng truyền.
MRS 1H và MRSI có khả năng cải thiện SNR tổng thể, giúp phân tán tín hiệu hiệu quả hơn và giảm thiểu khuyết tật trong hệ thống spin liên kết Điều này cho phép các chất chuyển hóa khác nhau được phát hiện, phân biệt và định lượng chính xác hơn Tuy nhiên, sự không đồng nhất của B0, B1+, B1-, và SAR tại UHF tạo ra nhiều thách thức, đòi hỏi các kỹ thuật thu nhận và phân tích mới.
M t s đi m n i b t c a công ngh MRI 7T m i nh t c a Siemens: (Magnetom Terra)
Hình 3.55 i m n i b c c a MRI 7T m i nh t c a hãng Siemens [1]
Hình 3.56 Ch đ ho t đ ng c a MRI 7T Terra Siemens [1]
B ng thông s k thu t kh i t siêu d n MRI 7T
Hình 3.57 B ng thông s k thu t kh i t 7T Magnetom Terra.[1]
Dựa vào bảng thông số kỹ thuật, có thể thấy một số điểm nổi bật như sau: Khối lượng siêu dẫn đạt 17030 kg, thể tích bồn chứa Helium lên đến 4500L, gấp khoảng 3 lần so với các dòng máy tương tự Khi xảy ra sự cố Quench, toàn bộ bồn chứa helium sẽ mất do hóa hơi và cần phải chuẩn bị 5500L helium để đảm bảo áp suất cần thiết trong quá trình vận hành.
Thông số kỹ thuật cho thấy rằng độ phân tán của sóng điện từ trong môi trường xung quanh khá rộng, với bán kính lên đến 11.488 m theo trục Z và 8.825 m theo trục X, Y Thời gian ramp up/down kéo dài từ 6.5 đến 12 giờ, cao hơn nhiều so với khoảng thời gian 3-3.5 giờ (