Nguyên lý ứng dụng trong tạo ảnh cộng hưởng từ

Tu truong hat nhan Dac tinh cua proton «Moment quay: proton tu quay xung quanh trục riêng + Momert từ: do mang điện tích nên khi quay, proton tạo ra xung quanh nó một từ trường bao quanh

Trang 1

NGUYEN LY UNG DUNG

TRONG TAO ANH CONG HUONG TU:

MOT SO KHAI NIEM CO BAN

Bs Dao Danh Vinh

=|*l~Í¬ FeV read

E Dist facts rs ftal $l=Etwckness, 2 ‹

butt t2_fasteis_cor_p? is = i ER

Foshon LOOP OOOO i i 7 + 1286 fa tiase_men_p2 55 = ef

Mipse ore-sampleg athe Evie fs te u2 bh Pie Cài CatE:Tal0ms [7 —-

a Aw ti_abe_Is_cor_bh_p2_Post Lurel | Eite: |tnen r2) | `

tA 1d di b50 400 A00 ; Col elements [SEIS —

Nội dung

Giới thiệu

Từ trường hạt nhân

Hiện tượng cộng hưởng từ

Thời gian thư duôi T1; T2

Thời gian TR; TE

Nguyên lý tạo ảnh

Nội dung

» GIới thiệu

Trang 2

IÊj[ B01)!

¢ 1882: Nikola Tesla phat hiện và đo lường được từ trường

» 1946: Felix Block & Edward Purcell công bố về hiện tượng

cộng hưởng từ hạt nhan (Nobel price: 1952)

¢ 1972: Raymond Damadian giới thiệu mô hình máy MRI

» 1978: hệ thông chụp cộng hưởng từ ứng dụng đâu tiên ra đời

http://www two-views com/ mri-imaging/ history.html#sthash ak4mSuMk dpbs

‘ oF

<2

—

Nội dung

»_ Từ trường hạt nhân

Giới thiệu

So với CTscan, MRI có nhiều khó khăn

khi tiép can:

¢ Tao anh 6 lì độ siêu vi (hạt nhân

nguyên tử)

Không nhìn thấy, không sờ thấy

trong thực ro Nhiều tham số tạo ảnh: T1, T2, PD,

TE, TR (CT: hap thu tia X)

Nhiéu phuong thie hién thi: T1 WI,

T2WI, DWI, MRS (CT: ty trong)

« Cầu trúc của nguyên tử bất kỳ:

» Hạt nhân: điện (+), trung tâm

* Electron: điện (-), quay xung quanh

* Nguyên tu Hydro

¢ Hat nhân chi co Í proton + Phé bién nhat trong co thé

* Hãng sô hoi chuyên từ lớn

¢ Khi hat proton quay quanh trục, được got la “spin”

Trang 3

Tu truong hat nhan

Dac tinh cua proton

«Moment quay: proton tu quay xung

quanh trục riêng

+ Momert từ: do mang điện tích nên khi

quay, proton tạo ra xung quanh nó một

từ trường bao quanh, gọi là từ trường

hạt nhân

+ Trai đất: quay quanh trục, lệch góc 23,5

độ, hình thái từ trường trái đất

Ki động:

ẨỒ RF(-):

s Trạng thái Coreen st

THẾ in no,

+ RF (+):

* Thay d6i phương, chiều, tần số tiên động

» Không ôn định: tích lưỹ năng lượng từ kích

thich cla RF

ẨỒ RF(-):

¢ Tro lai trang thai Bi tì:

(ri 0i 000 0 1i0 0ä lì)

môi trường xung quanh và phát tán giữa các hạt

nhân

Hiện tượng cảm ứng từ

Repulsive magnetic force

NET động:

* Cac proton bi dao va lac déng thời

van quay quanh truc

TH HỆ lí động (Lamor): phụ thuộc

từ trường ngoài

° Sự phức tạp trong không gian 3 chiều -> hệ quy chiếu xyz (vector)

Nội dung

» Hiện tượng cộng hưởng từ

Attractive magnetic force

Trang 4

« Bo ƠN: proton sắp xếp ngẫu nhiên hỗn độn

+ Bo OFF: proton sẽ bị sắp xếp lai song song theo phương của Bo, một số

cùng chiêu (năng lượng cao), một số ngược chiều (năng lượng thấp)

» Sự chênh lệch cùng/ngược chiều: phụ thuộc mức độ từ hoá của mô và

cường độ Bo (0,3T; IT; 1,5T; 3T )

Nội dung

» Thời gian thư duôi T1; T2

Thời gian thư duỗi T2

Pha (phase) của proton:

+ Hình chiếu vector momen từ của

proton trén mat phang (xy) —

¢ Nhiéu pha khác nhau, chia 2 nhóm:

— Đồng pha (inphase): Mxy = Mmax

— Lệch pha (dephase): Mxy < Mmax

(do triệt tiêu năng lượng của nhau)

Ks — phase |

Precesdleii

Hiện tượng cộng hưởng từ Cộng hưởng dao động cơ học

» Biên độ dao động đạt cực đại khi:

+ Tần số kích thích trùng tần số dao động riêng

- Phương và chiều kích thích trùng phương và chiều dao động Cộng hưởng từ trường M0200) 0201011940 )

D11Ế 0Ể TT động (Lamor) của proton

` động của proton sẽ đạt cực a =

đại => tín hiệu thu được tôi ưu Z b

==-

»_ Không có RF: Mo // Bo

« RFE -ON: Mo => Mz + Mxy (Mz =0)

¢ RF - OFF:

*t<Tl:0<Mz<Mo

*t=T1: Mz=63% Mo

*t> Tl: Mz=Mo + Ban chat: cac proton hoan trả năng lượng đã nhận cua RF (spin — lattice)

»_ Không có RF: Mo // Bo

« RF - ON: Mxy = Max

« RFE - OFF:

»†< T2: 0 <Mxy < Max

»†= T2: Mxy = 37% Max

»†> T2: Mxy =0 + Ban chat: cdc proton tién déng léch pha, triệt tiêu năng lượng của nhau (spin — spin)

Trang 5

Thời gian thư duỗi T1; T2 Thời gian thư duỗi T1; T2

+ Bản chất độc lập, khác biệt với nhau * Mô khác nhau thì T1, T2 co gia tri khac nhau; mat d6 proton (PD) + Ít nhiều diễn ra trong cùng một thời điểm cũng khác nhau

a nghĩa của việc xác định thời gian thư duễi T1; T2 là tạo ra các hình ảnh khác nhau (T1W, T2W, PD ) nhờ sự lựa chọn giá trị TR/TE phù

» Cường độ từ trường ngoài (Bo)

h Chuyển động nội tại của các proton

trong mô (chuyển động Brown) —

+ Các mô trong cơ thé (Bo = 1.5T):

» TI: 500-5.000 msec

¢ T2: 100-300 msec

T2 don Transverse magnetization decay (T2) CSF

/

Gray matter

f

White matter 1n

T2W

TE dài/TR dài

+ MRI: nhiéu yéu t6 (parameters) tham gia tao anh: T1, T2, PD + Cac parameters quyét dinh dé tong phan mé (tissue contrast) trén hình anh MRI thu durgc

TE

T1W

TE ngắn/TR vừa + TIW: ảnh có độ tương phản chủ yếu do T1 quyết định (ưu thể)

+ T2W: ảnh có độ tương phản chủ yếu do T2 quyết định (ưu thể)

hảy tốc đã cao (động độc

PD

TE ngắn/TR dài

ss, Mi zihuoroicin tdich kao, 3 dp-

xe, nana dick không tcona}

PP

Mày som cog,

| Time

-

TE

T2 CONTRAST

= CONTRAST

coed

A*

100: q—_ rr e _—_® Nội 6001173

Ể

`

I

SE

š conrmnet `

contnast

Phase

b “on

Š

<

z

—

0:

eee LÔ mến —- 601 „ Ù_— EXCITATION œ Gicawl

LONGITUDINAL MAGNETIZATION PROTON DENSITY CONTRAST

LONGITUDINAL RELAXATION (GROWTH)

100:

z g ¬

TIME (mSec) :

Trang 6

Thời gian TR

« TR (msec): repetition time

» Thời gian lặp lại: là khoảng thời gian

giữa 2 lần kích thích sóng RE liên tiếp

- TR quyết định đặc tính thư duỗi T1

trên ảnh MRI

« Khi TR dai (T2 WI):

* Mz duge phuc héi nhiéu

*Nhiéu proton san sang cho kich

thich tiép theo

» Tín hiệu thu được sẽ mạnh hơn ĐH TRE 2000 mate

Thời gian TE/TR

‘a

1 TRA: Soo msec

TRB: 2000 msex

TE B: 80 msec

Nội dung

» Nguyên lý tạo ảnh

Thời gian TE

* TE (msec): time echo

» Echo: năng lượng các proton hoàn trả khi RE (-) được bộ phận cảm biến (coils) thu duoc trong trang thai déng pha (inphase)

« TE: khoảng thời gian từ khi bat dau kích thích RE đến khi thu được đỉnh tín hiệu echo lớn nhất

+ TE quyét định đặc tính thư duỗi T2 trên ảnh MRI

Thời gian TH/TR

— Ø 1a» ta bước run g3

PS Abe ih whe fe tra 79 bh Fre

ti vibe fs vs 02 bh Fie

H vibe ts-cer_bho3 Post epee oi Se 409 <UL 62 Up

fea 0034 a2 T2

Patient

Trang 7

Nguyên lý tao anh

Sử dụng hệ thống chênh từ G

(gradient)

Ban chất là các cuộn day dan điện

(coils) siéu nhay

Co 3 hé théng chénh tir co ban tuong

ứng voi toa d6 trong không gian 3

chiéu (xyz): Gx; Gy; Gz tee a a

đối theo mặt phẳng cắt lớp (axial,

coronal, sagital)

Nguyên lý tao anh

Gradient chon l6p:

¢ CT scan: chuyén déng cia ban vuéng

góc với mặt phăng cắt lớp do bóng phát

Sài: cộng hưởng => tín hiệu

cuc dai

— Tần số RF không cộng hưởng =>

tính hiệu yếu, không được thu nhận

Slice selection gradient

Nguyên lý tao anh

Gradient ma hoa theo pha (theo hang)

« Các proton ở phía trên tiễn động nhanh hơn so

với các proton ở phía dưới

- Khi G bật (ON): chuyển dịch pha giữa các

proton ở các lớp khác nhau, hàng trên chuyên

pha nhiều hơn hảng dưới

« Khi G tắt (OFF): các spin trở lại tần số tiễn

động ban đầu nhưng pha đã bị thay đôi pm

» Các proton trong cùng một hàng có cùng một

trạng thải pha

» Proton trong các hàng khác nhau có pha khác

nhau

Phase encoding gradient

Are I

Gradient mã hoá theo tần số (theo cột)

« Tạo ra sự chênh từ có cường độ giảm dần (tăng dân) từ trái sang phải

+ Tan số cộng hưởng (tần số Larmor) của các profon (spin) sẽ giảm dẫn (tăng dân) tương ứng

* Các sp (rong cùng một cột sẽ có cùng

tần số cộng hưởng (được thu tín hiệu)

+ Cac spin nam trong cdc c6t khdc nhau thì có tần số cộng hưởng khác nhau

Frequency encoding gradient

yj Recs ve-onh cals

Trang 8

Nguyên ly tao anh Nguyên ly tao anh

Slicer

Dist factoe, =o

12 haste ts_cor_p2

Fashion Fì 0+0

AAU im enn inh tra mhk

XeRoear

‘Unentaion

a Receive-only coils

` — =

` a - `

— a TT —< = eed dễ” ee Selection nase Silico Ercoii

- — vas ON VGRADENT v ' : >

f mT Signal contributian 2 Gs

Thu tín hiệu mã hoa cua cac proton

Nguyên lý tao anh

GRADIENT COILS

PATIENT TABLE lim

leaps ae

GRADIENT

PULSE PROG

x Coil

+ _ Tạo ảnh cộng hưởng từ dựa trên cơ sở hoạt động của hạt nhân 1, Westbrook GC, Kaut C MRI in practice 2nd ed Oxford, nguyên tử hydro (proton): nguyên tố phô biến nhất trong cơ thế England: Blackwell Science, 1998 6 ỳ b

¢ Méi proton c6 mét tir truong riêng, có đặc tính cơ bản ứng dụng - -

1 ann RoR =e — ` 2 Evert J Blink MRI physics: For anyone who does not have a

trong tao anh cong huong tir la tan so tién dong (tan so Lamor) va

trạng thái pha: bị ảnh hưởng bởi kích thích bên ngoài nhu Bo, RF dc 0S 00/0 hys clea KG L2 2001

Tạo ảnh cộng hưởng từ dựa trên nhiều yếu to (multi parameters), 3 Richard Bitar et al MR Pulse Sequences: What Every trong đó cơ bản nhất: T1, T2, PD, TR, TE Radiologist Wants to Know but Is Afraid to Ask RadioGraphics

Các bộ phận trực tiếp tham gia tạo ảnh cộng hưởng từ: hệ thông 2006; 26:513-537

chénh tur Gx, Gy, Gz, b6 thu phat RF

Trang 9

Tran trong cam on !

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	5,16 MB