MRI full nguyên lý hoạt động máy MRI

Chương 14: Magnetic Resonance Imaging I.Tính chất proton: • • • • Mỗi hạt mang điện quay tạo từ trường xung quanh Khi ta đặt từ trường B0 vào hạt mang điện, chúng quay theo phương B0 (chỉ phương, chiều ngược chiều): o Các hạt có lượng yếu quay theo chiều từ trường o Các hạt có lượng cao quay ngược chiều với từ trường Các hạt mang điện có từ trường ngược chiều tự triệt tiêu Đối với hạt nhân có số khối lẻ, xét số hạt mang điện lớn, sau bỏ từ trường ngược chiều, ta lại từ trường M hạt mang điện dư II.Tần số cộng hưởng: • • • Ta có công thức Với: o o o : tần số Larmor, tần số tiến động hay tần số cộng hưởng : từ trường đặt vào (Tesla) : tỉ số tự hồi chuyển (Hz/T) – khác nhau, khoảng 42,56 cho loại mô III.Nguyên tắc MRI: • • • Khi cho sóng RF tác động vào hạt mang điện, hạt chuyển động đổi chiều Khi cắt RF, lượng hấp thụ RF thải môi trường tần số cộng hưởng, phát xạ Do thời gian hồi phục loại mô khác nên thời điểm phát RF khác nha  ta thu nhận khác biệt cho loại mô  hình ảnh MRI IV.Thời gian hồi phục: a.Thời gian giãn T1 (Thời gian hồi phục phương z): • • Liên quan đến mặt phẳng đứng Là thời gian trả từ lượng thấp lượng cao cho phương z • Sau hồi phục, MZ = 63,28% M0 b.Thời gian giãn spin-spin T2 : • • Liên quan đến mặt phẳng ngang Do MZ tăng lên 63,28%M0 nên MXY giảm 63,28% M0 c.Thời gian T2*: • • • Khi xem xét lý thuyết trên, ta giả sử từ trường điểm Nhưng thực tế từ trường không  có thời gian T2* Ngoài tượng không đồng pha nên có thời gian tổn thất T 2* V.Thiết bị MRI: Gồm có phần: o o o Nam châm Các thiết bị phụ trợ Kiểm soát chất lượng hình ảnh 1.Nam châm: • • • • • Có độ từ trường lớn Thởi gian ổn định Có độ đồng từ trường Có loại nam châm : o Permanent : nam châm vĩnh cửu o Superconductor: nam châm siêu dẫn o Resistive: nam châm điện trở  Có loại máy MRI: o MRI nam châm vĩnh cửu:  To, nặng, từ trường tạo yếu khoảng 0,1-0,35 T  Chi phí vận hành thấp, độ đồng mặt từ trường thường thấp nam châm siêu dẫn  Không có chức tắt từ trường TH khẩn cấp o MRI nam châm siêu dẫn (Hiện tượng siêu dẫn: hạ xuống O K R=0):  Chi phí ban đầu cao  Chi phí làm lạnh cao (giữ Kevin)  Khó cắt từ trường  Dây dẫn có lớp Nitơ để đè ko để Heli bay hơi, bên có lớp chân không để tránh lạnh tránh tăng nhiệt trao đổi nhiệt với môi trường o MRI nam châm điện trở: nam châm lõi không khí hay kim loại  Cần cung cấp dòng điện liên tục để trì từ trường       Tạo từ trường nhỏ 0,1-0,7T Do có R nên sinh nhiệt (Q=Uit)  cần hệ thống làm lạnh Dễ tắt từ trường Dạng mở Độ đồng từ trường Từ trường dạng vân 2.Các thiết bị phụ trợ: • • • • Shim coil: cuộn dây thêm vào để bù vào B0, tạo từ trường Gradient coil: định vị không gian RF coil: tạo tín hiệu RF, có phận phát thu Các lồng Faraday để chặn sóng RF bên tác động vào máy MRI chặn từ trường máy phát 3.Kiểm soát chất lượng hình ảnh: Để phân biệt vị trí khác MRI, ta cần thay đổi tần số Larmor Để làm điều ta cần RF gradient từ trường: a.Tạo gradient từ trường: • • Sử dụng cuộn dây tạo từ trường đồng thời Cộng từ trường lại ta đoạn tuyến tính b.Thay đổi tần số Larmor: • • Tần số Larmor thay đổi dọc theo gradient Lấy đoạn tuyến tính gradient từ trường đặt vào từ trường B B thay đổi  thay đổi • • Vị trí hạt nhân tạo dựa thay đổi tần số pha chúng Để xác định xác vị trí hạt nhân 2D ta cần gradient trình tạo xung: o Slice Select Gradient (SSG) o Frequency Encode Gradient (FEG) o Phase Encode Gradient (PEG) *Slice Select Gradient (SSG): theo phương Z Sử dụng xung RF có băng thông hẹp tính chọn lọc cao đặt vào toàn thể tích cần chụp Từ ta tình độ dày Slice * Frequency Encode Gradient (FEG): theo phương X • • • Gradient để dọc tín hiệu Vuông góc với SSG Khi xoay FEG cung cấp hàm góc • Khi cộng tín hiệu lại ta có dạng ko chuẩn  dùng Fourier Transform dạng sin *Phase Encode Gradient (PEG): theo phương Y Quá trình PEG SSG FEG SSG  PEG  FEG Sử dụng PEG để bổ sung chuyển động 3D bệnh nhân *Toàn trình: RF  SSG  PEG  FEG  Echo  Data acquisition VI Yếu tố ảnh hưởng độ phân giải không gian • • • • • FOV pixel size Gradient strength Đặc tính cuộn nhận RF Băng thông mẫu (sampling bandwith) Ma trận điểm ảnh VII Độ an toàn ảnh hưởng mặt sinh học: • • • • Từ trường thay đổi theo thời gian Tạo tiếng ồn Khi chụp bị giới hạn không gian  ảnh hưởng người bị chứng sợ giam cầm Cẩn thận với người sử dụng phận cấy ghép • • • Có làm nóng mô ( proton phân tử quay, tạo ma sát, sinh nhiệt ) Khi B>20T, enzym bị thay đổi  thay đổi tính thấm tế bào, thay đổi tín hiệu sinh học Có thể làm nổ đom đóm mắt Câu hỏi ôn tập: Tần số cộng hưởng Larmor 1,5T ? • • • • 2.Từ trường MRI 1,5T gấp 30 000 lần từ trường trái đất 3.Cuộn dây gradient dùng để làm gì? • • Dùng để định vị vị trí hình ảnh Sử dụng cuộn dây SSG – z, FEG –x, PEG-y 4.Ảnh giả cử động MRI theo hướng ? • Hường PEG – phương Y 5.Nam châm siêu dẫn khác nam châm điện trở nào? • • • • • Mắc tiền Không bị lượng ( dòng qua gần = 0) Khó cắt từ trường ( cần phải kích từ lại ban đầu) Cần Heli lỏng để vận hành Sử dụng cho máy có từ trường cao 6.Cuộn RF thu nhận theo mặt phẳng nào? • Mặt phẳng ngang 7.Khi tăng tăng 8.Thông số không ảnh hưởng thời gian quét ? • • • • • TE FOV Độ dày slice Băng thông RF Flip Angle 9.Thông số ảnh hưởng thời gian quét? • • • Matrix size TR NEX 10.Hạt không sử dụng cho MRI ( H-1, C-12, C-13, Na -23, P-31) ? • • Khi trạng thái bình thường, proton có spin xếp ngẫu nhiên Khi có từ trường đặt vào phương với từ trường nhưng: o Cùng chiều B0 có NL yếu o Ngược chiều B0 có NL cao  Từ trường bị triệt tiêu hết hạt có số proton chẵn ko thể tạo ảnh MRI  Ko sử dụng hạt C-12 11.Tăng từ trường thay đổi T1 ? Tăng T1 12.Tiếng kêu tóc tóc máy MRI tạo ? Cuộn gradient 13.Cuộn shim dùng làm gì? • Tăng độ đồng từ trường 14.Van tim nhân tạo chống định cho MRI 15.Nam châm vĩnh cửu ko dùng điện để tạo từ trường 16.Tăng băng thông RF gây ? • • Tăng bề dày lát cắt Giảm SNR 17.Tăng SNR ? • • Tăng số trung bình loại mô Tăng FOV (nhận tín hiệu nhiều  nhiễu nhiều) 18.Tái tạo ảnh MRI sử dụng 2D FFT 19.Sự giảm theo phương ngang gọi ? • Spin –spin relaxtion 20.Dây chằng nối xương thường có điểm tối ảnh MRI ? • T2 ngắn 21.Độ phân giải không gian tăng bắng cách ? • • Giảm độ dày slice ( giảm bề dày voxcel, giảm tượng trung bình hóa loại mô  tăng độ phân giải ) Giảm FOV ( khoảng cách điểm ảnh ngắn lại) *NEX ko làm ảnh hưởng độ phân giải không gian ... phát thu Các lồng Faraday để chặn sóng RF bên tác động vào máy MRI chặn từ trường máy phát 3.Kiểm soát chất lượng hình ảnh: Để phân biệt vị trí khác MRI, ta cần thay đổi tần số Larmor Để làm điều... châm vĩnh cửu o Superconductor: nam châm siêu dẫn o Resistive: nam châm điện trở  Có loại máy MRI: o MRI nam châm vĩnh cửu:  To, nặng, từ trường tạo yếu khoảng 0,1-0,35 T  Chi phí vận hành... 2.Từ trường MRI 1,5T gấp 30 000 lần từ trường trái đất 3.Cuộn dây gradient dùng để làm gì? • • Dùng để định vị vị trí hình ảnh Sử dụng cuộn dây SSG – z, FEG –x, PEG-y 4.Ảnh giả cử động MRI theo