1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Bài giảng nguyên lý chụp cộng hưởng từ

209 1,9K 1

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 209
Dung lượng 17,59 MB

Nội dung

Khi đặt bệnh nhân vào từ trường, các proton: Tự xếp hàng trong từ trường ngoài theo 2 hướng song song và đối song song, tạo các mức năng lượng khác nhau... Xung RF phải có cùng tần số

Trang 1

NGUYÊN LÝ CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ

BS PHAN CHÂU HÀ BM.Chẩn Đoán Hình Ảnh –

ĐHYD TP HCM

ROCKY MOUNTAIN, COLORADO, USA

MRI Dept., ST VINCENT HOSP., CT, USA

10/2003

Trang 3

1.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

 1952: Felix Bloch và Edward Purcell đoạt giải Nobel Prize với ‘NMR” (Nuclear Magnetic

Resonance)

 1973: Paul Lauterbur/ hình CHT đầu tiên

 1977: Raymond Damadian : Máy CHT đầu tiên

 1987: EPI/ real time khảo sát hoạt động tim

 1993: fMRI

Trang 4

HÌNH ẢNH MÁY CHT

ĐẦU TIÊN 1977

Dr Raymond Damadian

Trang 5

HÌNH ẢNH MÁY CHT ĐẦU TIÊN 1977

Trang 6

HÌNH ẢNH CƠ THỂ NGƯỜI TRÊN MÁY

CHT ĐẦU TIÊN

Trang 7

HÌNH ẢNH CƠ THỂ NGƯỜI TRÊN MÁY

CHT HIỆN NAY

HÌNH CỘT SỐNG CỔ THỰC HIỆN TRÊN MÁY CHT 1.5 T

Trang 8

2 HỆ THỐNG CHỤP CHT

1 Nam châm: Độ lớn từ trường: 0,2 T – 2.0 T ; > 3 T

2 COIL:

- Các cuộn chênh từ (gradient coil)

- Cuộn phát sóng RF (Body coil).

- Cuộn thu tín hiệu tạo ra: volume coil, surface/local coil, phase array coil, body coil.

Trang 9

Máy CHT mở

Trang 10

MÁY SIEMENS MAGNETOM Avanto 1.5T, Tim [76 x 18]

Hệ thống Avanto giúp giảm thời gian chụp, xử lý ảnh và

tăng chất lượng hình ảnh.

Trang 11

TỪ TRƯỜNG MÁY MRI

Đơn vị: Tesla hay Gauss

1 tesla = 10.000 gauss

Gauss : nhà toán học Đức, người đầu tiên đo từ trường trái đất

Tesla : cha đẻ của dòng điện xoay chiều.

Từ trường ≥ 1T được xem như từ trường cao, tạo chất lượng hình ảnh tốt hơn nhiều so với từ trường thấp.

Trang 12

NAM CHÂM

Có 3 loại:

Nam châm vĩnh cửu (permanent magnets) Nam châm có điện trở (resistive magnets) Nam châm siêu dẫn (superconducting

magnets)

Trang 13

Nam châm vĩnh cửu (permanent magnets)

Ưu điểm: không dùng năng lượng để hoạt động.

Khuyết điểm:

nặng 100 tấn!)

Trang 14

Nam châm có điện trở (resistive magnets)

Dùng năng lượng điện nên gọi là nam châm điện:

từ trường tạo ra do dòng điện qua cuộn dây.

Ưu điểm:

Tạo ra từ trường cao hơn nam châm vĩnh cửu.

Khuyết điểm:

Mức tiêu thụ điện, nước (làm nguội) cao.

Khó đạt được từ trường > 1.5T vì tạo ra rất nhiều nhiệt

Trang 15

Nam châm siêu dẫn(superconducting magnets)

Được dùng rộng rãi hiện nay.

Là nam châm điện.

Chứa một chất dẫn điện đặc biệt Chất này sẽ mất điện trở nếu bị làm nguội xuống nhiệt độ -269 độ

C khi gởi dòng điện, dòng điện sẽ ở nam châm liên tục và tạo ra từ trường ổn định liên tục

Những chất làm lạnh là Helium, nitrogen.

Ưu điểm: tạo ra từ trường cao và rất đồng nhất

Khuyết điểm: giá thành cao

Trang 16

Cuộn chênh từ (gradient coil)

Thay đổi từ trường bằng cách tạo ra những trường điện từ thêm vào, giúp chọn lát cắt

và xác định tín hiệu thu được từ proton

nào.

Các cuộn chênh từ chuyển động liên tục

suốt thời gian chụp gây ra tiếng ồn.

Trang 17

Cuộn phát sóng RF (Body coil)

Là phần gắn cố định vào máy và bao quanh bệnh nhân.

Phát xung RF kích hoạt proton

Trang 18

Cuộn thu tín hiệu tạo ra

Dùng nhận tín hiệu tạo ra.

Có các loại:

- Volume coil: chụp đầu

- Surface/local coil: chụp cổ tay, khớp…, đặt trực tiếp coil lên vùng khảo sát và có dạng tương ứng với vùng khảo sát, khuyết điểm là có thể không nhận được tín hiệu từ các cấu trúc sâu.

- Phase array coil: chụp khớp vai…

- Body coil: chụp bụng, chậu, đùi, chân…

Trang 21

Shim coils

Dùng để thực hiện quá trình gọi là

“shimming” nhằm điều chỉnh về điện – cơ, làm tăng sự đồng nhất từ trường.

Trang 22

Lồng Faraday

Tín hiệu MRI tương đối yếu Do đó, sự can thiệp của sóng RF bên ngoài phòng chụp có thể làm giảm chất lượng hình.

Do đó, dùng lồng Faraday để bao bọc toàn

bộ tường, trần, sàn phòng MRI, nhằm

ngăn cản sóng RF bên ngoài phòng MRI

ảnh hưởng đến sóng RF được dùng trong

hệ thống máy MRI.

Trang 24

4 ƯU , KHUYẾT ĐIỂM CỦA CHT

ƯU ĐIỂM

1 Bệnh nhân không bị ảnh hưởng bởi tia xạ.

2 Bệnh nhân không bị ảnh hưởng gì về mặt sinh học.

3 Thu được hình hình chụp đa mặt phẳng: coronal, axial,

sagittal hay bất kỳ mặt phẳng nghiêng nào

4 Độ phân giải mô mềm cao.

5 Hiển thị đặc điểm mô tốt hơn khi so với CT.

6 Chụp được MRA kể cả khi không dùng chất tương

phản.

7 Là kỹ thuật hình ảnh không xâm lấn.

8 Chất tương phản tác dụng phụ rất hiếm

Trang 25

KHUYẾT ĐIỂM

1 Giá cao

2 Không dùng được nếu bệnh nhân bị

chứng sợ nơi chật hẹp hay đonùg kín

3 Thời gian chụp lâu: gặp khó kh ăn nếu

bệnh nhân nặng hay không hợp tác

4 Vỏ xương và tổn thương có calci khảo sát

không tốt bằng XQ, CT

5 Thời gian đào tạo chuyên môn dài.

6 Không thể chụp bệnh nhân với máy tạo

nhịp tim, các clip phẫu thuật, mô cấy ở

mắt hay tai,…

7 Không thể mang theo thiết bị hồi sức vào

phòng chụp.

Trang 26

5 CHỐNG CHỈ ĐỊNH CHỤP CHT

Trang 28

7 SO SÁNH PHƯƠNG THỨC CHT VÀ

CHỤP CẮT LỚP ĐIỆN TỐN

- Không dùng tia xạ: H

- Đa mặt phẳng

- Xương: tủy + + +

- Vôi: +

- Mô mềm : + + +

- Contrast: độc thận (-)

- Tương thích thiết bị hồi sức

Trang 29

- Xuất huyết não

- Bệnh nhân không hợp tác, có thiết bị hồi sức hỗ trợ

Phần lớn tổn thương:

- Bệnh lý chất trắng

- U, viêm

- BL thoái hóa TK,

hủy myelin

- Nhồi máu não : cấp

- Xuất huyết não

- Dị dạng: mạch máu, bẩm sinh

Trang 30

độ vững, diện khớp.

- Rất tót với việc chẩn đoán các bệnh lý: bất thường

bẩm sinh, thoái hóa cột sống, viêm, xơ cứng rải rác, u…

Trang 31

- Được ưa thích hơn để đánh gía khớp: dây chằng, sụn ; các thay đổi tủy xương/u và

nhiễm trùng, hoại tử vô trùng; sự xâm lấn hệ cơ, thần kinh, mạch máu / u ác tính

Trang 32

- MRI cho nhiều thông tin trong khảo sát tổn thương khu trú và di căn

- Resovist: ưu thế MRI

Trang 33

Các ứng dụng MRI so với CT

Thận Nang, u lành tính, u

đóng vôi ít

Các u xâm lấn mạch máu, có chống chỉ định cản quang chứa iode

Tuyến thượng thận Tốt Tốt

Trang 35

- Vùùng chậu nữ: Tử cung, 2 phần phụ

- Vùùng chậu nam: Tuyến tiền liệt và cơ quan sinh

dục nam

(Có hoặc không có Endocoil ) Có hoặc không có Endocoil

- Khảo sát vùng hậu môn: rò,áp xe, khảo sát đông học sàn chậu (khảo sát hình thái và hoạt động co thắt cơ mu- trực tràng trong chẩn đoán nguyên

nhân đi cầu khó, vd hậu môn thay vì mở thì đóng khi rặn; bất thường hình thái thành trực tràng như túi sa trực tràng và lồng hậu môn-trực tràng,làm

nghẽn đường thoát phân)

Trang 41

ĐIỀU GÌ XẢY RA VỚI PROTON

KHI ĐẶT CHÚNG VÀO TỪ

TRƯỜNG NGOÀI?

Khi đặt bệnh nhân vào từ trường, các

proton:

Tự xếp hàng trong từ trường ngoài theo 2

hướng song song và đối song song, tạo các mức năng lượng khác nhau.

Trang 43

Proton xếp song song từ trường

ngoài cần năng lượng < proton xếp đối song song

Proton song song từ trường ngoài có

số lượng nhiều hơn.

Sự khác biệt không nhiều: vd 10 000 007/ 10 000 000

Trang 45

CHUYỂN ĐỘNG ĐẢO

Là :

Chuyển động của proton

1 proton chuyển động vòng quanh theo 1 hướng nhất định, và các proton chuyển động ngẫu nhiên theo nhiều hướng.

Trục xoay tạo hình nón

Trang 47

Proton

chuyển động đảo dọc theo đường sức

của từ trường

Trang 48

Tần số đảo: proton chuyển động đảo với tần số đảo tính theo phương trình

Lamor.

Phương trình Lamor:

Bo : độ mạnh từ trường ngoài ( Tesla)

Trang 50

ĐIỀU GÌ XẢY RA KHI CÁC PROTON CHUYỂN ĐỘNG SONG SONG VÀ ĐỐI

SONG SONG THEO TRỤC TỪ

TRƯỜNG NGOÀI?

Các vector từ trường ngược hướng nhau sẽ tự triệt tiêu từ trường lẫn nhau.

Vector tổng cùng hướng từ trường ngoài.

sự từ hóa dọc.

Trang 53

CÓ THỂ ĐO ĐƯỢC LỰC TỪ TRƯỜNG

CỦA BỆNH NHÂN KHÔNG?

Không thể đo được lực

từ trường này nếu

Trang 55

ĐIỀU GÌ XẢY RA TIẾP THEO SAU

KHI CHÚNG TA ĐẶT BỆNH NHÂN

VÀO TRONG TỪ TRƯỜNG?

Ta gởi đến 1 sóng radio, gọi là xung RF ( radio frequency) làm nhiễu loạn các proton.

Xung RF phải có cùng tần số đảo (cùng vận tốc) với các proton thì sự trao đổi năng lượng mới có thể xảy ra.

=> Việc proton nhận năng lượng từ sóng radio gọi là sự cộng hưởng - nguồn gốc của từ “ cộng hưởng từ”

Trang 58

ĐIỀU GÌ XẢY RA VỚI CÁC PROTON

KHI CHÚNG TIẾP XÚC VỚI XUNG RF ?

Đổi hướng, chuyển động theo hướng ngược lại

giảm sự từ hóa dọc

=> Vậy:Sự từ hoá dọc giảm khi proton gặp

xung RF.

Trang 60

Proton không chuyển động theo các hướng ngẫu nhiên mà chuyển động đồng bộ, cùng pha:

Ở một thời điểm, các proton chuyển động

cùng hướng => các vector từ trường chuyển

về cùng hướng, là hướng chuyển động đảo của các proton - hướng ngang => gọi là sự

từ hóa ngang.

Tóm lại: Sóng radio làm giảm sự từ hóa dọc

và thiết lập sự từ hóa ngang.

Trang 65

VECTOR TỪ TRƯỜNG NGANG

Vậy : Vector từ trường ngang chuyển

động tạo ra một dòng điện trong một

antenna Đó chính là tín hiệu MRI.

=> tín hiệu MR cũng có tần số đảo.

Trang 66

LÀM THẾ NÀO TA CÓ TÍN HIỆU

MRI TỪ DÒNG ĐIỆN NÀY?

Dùng từ trường không đồng nhất, có cường

độ khác nhau ở mỗi điểm trong cơ thể bệnh nhân sẽ tạo ra tần số đảo của các proton

khác nhau

Proton bị ảnh hưởng bởi từ trường từ các

nhân lân cận tần số đảo cũng khác nhau

Sự khác biệt từ trường bên trong là đặc

trưng cho một mô.

Trang 67

Kết quả:

Proton ở các vị trí khác nhau trong cơ thể bệnh nhân sẽ chuyển động đảo với tần số khác nhau

tín hiệu MRI khác nhau ở các điểm

trong cơ thể

giúp ta nhận ra tín hiệu phát ra từ vị trí xác định nào trong cơ thể bệnh nhân.

Trang 68

ĐIỀU GÌ XẢY RA NẾU TA TẮT

XUNG RF ?

Với xung RF, tất cả proton quay tròn cùng pha, đồng bộ, ta sẽ nhận được tín hiệu như đã mô tả ở trên.

Trang 70

Sau khi tắt xung RF, các proton

không còn trong một pha và khi

chúng có các tần số đảo khác nhau, chúng sẽ ra khỏi pha ngay.

Trang 71

Tắt sóng RF toàn bộ hệ thống trở

về trạng thái bình ổn ban đầu.

Quá trình thư duỗi dọc: quá trình trở

về vector từ hóa dọc.

Quá trình thư duỗi ngang: quá trình trở về vector từ hóa ngang.

Trang 72

Lý do: các proton không nhận năng lượng

từ xung RF, trở về mức năng lượng thấp ban đầu và bắt đầu “đi bằng chân” trở lại.

Không phải tất cả các proton thực hiện

quá trình này cùng lúc Đây là quá trình xảy ra liên tục, lần lượt từ proton này đến proton khác.

Trang 74

ĐIỀU GÌ XẢY RA VỚI NĂNG LƯỢNG MÀ CÁC PROTON ĐÃ NHẬN TỪ XUNG RF ?

Năng lượng này sẽ được truyền ra môi

trường xung quanh , gọi là “lattice”- Đây

là lý do gọi quá trình này là spin lattice

relaxation.

Sự từ hóa dọc tăng trở lại, và cuối cùng trở

về giá trị ban đầu.

Trang 75

ĐƯỜNG CONG T1

Sự khôi phục quá trình từ hóa dọc theo thời gian tương ứng với đường cong T1.

Trang 76

Thời gian để khôi phục sự từ hóa dọc là thời gian thư duỗi dọc (longitudinal

relaxation time).

Dễ dàng nhớ về T1 qua chữ viết tắt sau:

T1 = longitudinal relaxation time

= spin-lattice-relaxation time

T1 = Tl

Trang 77

ĐIỀU GÌ XẢY RA VỚI SỰ TỪ HÓA

Trang 78

ĐƯỜNG CONG T2

Trang 79

Thời gian thư duỗi ngang T2 là 1 hằng số

Dễ dàng nhớ về T2 qua chữ viết tắt sau: T2 = transversal relaxation time

T2 = T x 2 = T T

T1 dài hơn T2.

Trang 81

THỜI GIAN THƯ DUỖI DÀI BAO NHIÊU?

T2 : từ hóa ngang giảm xuống còn 37%

giá trị ban đầu.

=> Do đó ta không thu được hình có tên gọi T1, T2 mà là hình T1-weighted hay T2-

weighted

Trang 82

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN T1

1 Độ mạnh từ trường ngoài.

2 Thành phần mô.

Trang 83

Theo phương trình Lamor :

Từ trường mạnh hơn proton chuyển

động đảo nhanh hơn khó trao năng

lượng cho môi trường xung quanh vốn có từ trường dao động chậm hơn thời gian hồi phục dọc T1 dài.

Giải thích

Trang 84

Khi môi trường xung quanh chứa các phân tử

nhỏ (nước) chuyển động quá nhanh

proton khó giải phóng năng lương => proton

chậm trở về mức năng lượng thấp => thời gian khôi phục từ hóa dọc kéo dài => T1 nước/ dịch dài.

Khi môi trường xung quanh chứa các phân tử

kích thước vừa (hầu hết mô cơ thể có thể xem

như chất lỏng chứa các phân tử kích thước khác nhau) proton chuyển động và có từ trường dao động gần bằng tần số Lamor => năng lượng

truyền dễ dàng hơn => T1 ngắn.

Mỡ : những kết nối C ở cuối các acid béo có tần

số gần bằng tần số Lamor nên việc truyền n ăng lượng dễ dàng T1 ngắn

Trang 85

KẾT QUẢ

Nước, các chất lỏng, các mô bệnh lý (thường chứa

hiệu thấp trên hình T1W

Nước có T1 dài hơn T1 của các chất lỏng không thuần

thuần nhất thấp hơn tín hiệu các mô chứa nước trên hình T1W.

Trang 86

ĐƯỜNG CONG T1

Trang 87

- Nước, mô bệnh lý (viêm, u, phù…chứa nhiều nước hơn

mô bình thường có tín hiệu thấp trên hình T1W (T1 dài).

- Mỡ tín hiệu cao trên hình T1W (T1 ngắn).

Trang 88

T1W

Trang 92

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG T2

Khi các phân tử nước chuyển động quá nhanh, từ trường của chúng dao động nhanh, do đó không có sự khác biệt lớn ở độ mạnh từ trường ở các vị trí khác nhau bên trong

proton truyền năng lượng ra xung quanh chậm

hơn proton ở trong pha lâu hơn T2 dài hơn.

Với các chất lỏng không thuần nhất, ví dụ chúng có các phân tử lớn hơn, không thể chuyển động vòng quanh

nhanh có sự khác biệt lớn hơn về từ trường tại chỗ

sự khác nhau về tần số đảo proton truyền năng lượng

ra xung quanh nhanh hơn proton ở trong pha ngắn hơn

T2 ngắn hơn.

Trang 93

KẾT QUẢ

Nước, các chất lỏng, mô bệnh lý (thường chứa lượng nước nhiều hơn mô bình thường ) : T2 dài tín hiệu cao trên hình T2W.

Nước có T2 dài hơn T2 của các chất lỏng không thuần

nhất chứa các phân tử lớn h ơn tín hiệu của nước thuần nhất cao hơn tín hiệu các mô chứa nước trên hình T2W.

Trang 94

ĐƯỜNG CONG T2

Trang 95

- Nước, mô bệnh lý (viêm, u, phù…chứa nhiều nước hơn

mô bình thường có tín hiệu cao trên hình T2W (T2 dài).

Trang 96

T2W

Trang 97

ỨNG DỤNG :

Thời gian thư duỗi thay đổi liên quan đến tín hiệu các mô bình thường và bệnh lý trên phim.

Trang 98

Retro- ortbital fat White matter Internal capsule Thalamus

Cerebellar gray matter Caudate nucleus

Cortical gray matter Cerebrospinal fluid Ocular vitreous

Cerebrospinal fluid Ocular vitreous Cortical gray matter Cerebellar gary matter Caudate nucleus

Orbital fat Cortical white matter Internal capsule

Fat Cortical gray matter Cerebellar gray mattre Caudate

Cortical white matter Intrenal capsule

CSF Bone Air

Short T1 (White)

Long T1 (Black)

Long T2 (White)

Short T2 ( Black)

High proton density (White)

Low proton density (Black)

Trang 100

T2 prolonged (white)

Trang 103

Vector từ hoá dọc và ngang hợp lại tạo một

vector tổng biểu hiện cho từ trường toàn bộ.

Suốt quá trình thư duỗi, vector tổng trở về

hướng dọc và cuối cùng tương đương từ hoá dọc

Vector tổng quay với tần số đảo -> tạo ra dòng điện trong ăng-ten, là tín hiệu chúng ta nhận được và dùng trong MR

Tín hiệu này giảm cường độ theo thời gian.

Trang 104

Tắt RF

Trang 109

KHÁI NIỆM VỀ TR

Thử nghiệm :

Có 2 mô A và B khác nhau về T1 và T2.

Trang 110

Gởi một sóng RF: có sự tạo lập từ hoá ngang rồi trở về từ hoá dọc

Chờ 1 thời gian TR dài: mô A và B có từ hoá dọc tương đương nhau (hình 5) Lúc đo,ù nếu gởi 1

sóng RF tiếp theo, 2 mô sẽ có từ hoá ngang tương

tự nhau (hình 6).

Trang 111

Nếu gởi 1 sóng RF thứ hai sau TR ngắn (sau hình 4) Thời điểm này: từ hoá dọc mô A > B

Với RF pusle thứ hai làm quay từ hoá dọc 90 độ,

từ hoá ngang mô A > B.

mô A cho tín hiệu trong ăng-ten mạnh hơn.

Trang 112

Kết luận

Khác biệt về sự khôi phục từ hoá dọc dẫn

đến khác biệt về tín hiệu giữa 2mô.

tín hiệu giữa 2 mô.

Phân biệt được mô A với B khi chọn thời

gian giữa 2 xung ngắn ( TR ngắn)

Vì sau TR dài, 2 mô cùng trở về trạng thái

ban đầu nên sự khác biệt T1 giữa hai mô

không còn đóng vai trò quan trọng.

Trang 113

Khi dùng hơn 1 xung RF, ta gọi là chuỗi

xung Chuỗi xung khác nhau về loại (vd

90độ,180độ…) và thời gian giữa các xung.

Việc lựa chọn chuỗi xung sẽ xác định loại tín hiệu nhận được từ một mô => cần lựa chọn

VD: mô mỡ và máu đều có tín hiệu cao hình T1W Để phân biệt, ta dùng hình T1FS: mô

mỡ có tín hiệu thấp, trong khi máu vẫn có tín hiệu cao.

TR= time to repeat

Trang 114

TR ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍN HIỆU

NHƯ THẾ NÀO ?

TR dài: tín hiệu các mô tương tự trên MRI.

TR ngắn hơn: tín hiệu khác nhau giữa các mô, xác định nhờ sự khác biệt T1.

=> thu được hình ảnh gọi là T1 – weighted picture

Nghĩa là: sự khác biệt cường độ tín hiệu giữa các

mô trên phim- sự tương phản mô (tissue contrast)

chủ yếu do sự khác biệt về T1 (Thật ra trên hình T1W, ngoài yếu tố nổi bật là T1, cũng còn các yếu

tố khác ảnh hưởng đến sự tương phản mô)

Ngày đăng: 29/04/2016, 09:25

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w