PHẦN 3 :CÁC PHƯƠNG PHÁP GHI NHẬN TÍN HIỆU MR I:

Tín hiệu FID thực tế rất khĩ để ghi nhận vì thời gian suy giảm quá nhanh. Mục

đích của các phương pháp này là kéo dài thời gian tờn tại tín hiệu MRI để cĩ thể đo được mợt cách rõ ràng và chính xác.

Các phương pháp cơ bản để ghi nhận tín hiệu trong cợng hưởng từ hạt nhân gờm:  Phương pháp SE_ Spin Echo

 Phương pháp IR_ Inversion Recovery  Phương pháp GRE_ Gradient Echo

Phương pháp SE :

 Giới thiệu :

Phương pháp SE là phương pháp thu nhận hình ảnh cở điển nhất trong cợng hưởng từ hạt nhân và vẫn cịn được sử dụng cho đến ngày nay. Trong phương pháp này, tín hiệu khơng được thu nhận ngay sau xung 900-RF vì sự suy giảm nhanh như đã nĩi ở trên. Thay vào đĩ, bằng cách sử dụng mợt xung 1800- RF, các vector spin được hời pha để kéo dài thời gian tờn tại và sau đĩ tín hiệu được thu nhận. Ta cĩ thể mơ tả cách thức hoạt đợng của hai xung RF này mợt cách đơn giản bằng hình sau đây:

Để tìm hiểu quá trình hời pha, ta xem xét ví dụ sau: Trong mợt cuợc đua, mọi người đều xuất phát từ mợt điểm. Khi cuợc đua bắt đầu sẽ cĩ người chạy trước người chạy sau. Giả sử như ta cĩ mợt tiếng cịi của trọng tài yêu cầu mọi người chạy ngược lại về vạch xuất phát, như vậy những người chạy trước sẽ trở thành chạy sau và ngược lại. Nếu giữ cùng vận tớc vớn cĩ của mỡi người thì kết quả là các vận đợng viên lại ở vạch xuất phát cùng lúc

Từ ví dụ trên, ta nhận thấy xung 1800-RF cĩ tác dụng giớng như tiếng cịi của trọng tài. Nĩ làm cho các vector spin (vớn đã bị lệch pha trước đĩ) nhanh chĩng hời pha và tạo ra tín hiệu echo. Cách hành sử của vector spin trong hình minh họa sau tương tự như các vận đợng viên trong ví dụ trên.

Tuy vector từ hĩa Mxy bị đảo ngược chiều sau khi cĩ xung 1800-RF nhưng tín hiệu khơng bị đảo chiều vì ta chỉ ghi nhận cường đợ tín hiệu. Khi quan sát đờ thị với nhiều xung 1800-RF ta sẽ thấy rõ tín hiệu thu được thực sự sẽ như thế nào. Các xung 1800-RF theo sau xung 900-RF cho phép thu được nhiều ảnh hơn trong mợt chu kì. Chuỡi xung này được gọi là Multi-SE.

Tuy nhiên khơng phải sau mỡi xung 1800-RF thì tất cả các vector spin đều được hời pha. Sẽ cĩ mợt sớ vector spin khơng đáp ứng với các xung kích thích nữa. Điều này làm cho tín hiệu echo càng về sau càng suy giảm cường đợ. Nếu kí hiệu S là cường đợ tín hiệu thì S được tính bởi cơng thức:

Chuỡi xung SE được đặc trưng bởi hai thơng sớ:

Thời gian lặp xung – TR(Time of Repetition): là thời gian giữa hai xung 900-RF. Thời gian echo – TE: là thời gian từ xung 900-RF đến đỉnh của tín hiệu echo.

Xung 1800-RF xuất hiện sau thời gian ½ TE. Giá trị TE thơng thường nằm trong khoảng 10 – 200ms. TR phải đủ dài để vector từ hĩa dọc hời phục và chuẩn bị cho các xung kích thích tiếp theo. Thơng thường TR nằm trong khoảng 200 – 3000ms. Giản đờ xung sau sẽ cho ta thấy rõ sự phới hợp các xung RF – Gz – Gy– Gx nhằm tạo ra tín hiệu như thế nào.

Đầu tiên, xung 900-RF cĩ tác dụng hình thành vector từ hĩa ngang của mợt lớp cắt nào đĩ được định vị nhờ gradient chọn lớp cắt là Gz. Khi ngưng kích thích, vector từ hĩa ngang bắt đầu quá trính tiến đợng và phát ra xung FID. Tín hiệu này khơng được thu nhận do suy giảm rất nhanh. Sau thời gian ½TE, mợt xung 1800-RF (đi kèm là gradient Gz để định vị lớp

cắt) được phát ra cĩ tác dụng hời pha các vector spin. Tín hiệu Echo được tạo ra và được ghi nhận sau khoảng thời gian ½TE. Giữa hai xung 900-RF và 1800-RF là quá trình mã hĩa pha và mã hĩa tần sớ bằng gradient Gy và Gx. Lưu ý là quy trình trên được lặp lại cho mỡi bước mã hĩa pha Gy khác nhau. Sớ lần lặp lại tùy thuợc vào kích thước ma trận ảnh.

 Ứng dụng :

2D SE được sử dụng trong:

 Chụp hình não, hớc mắt, thần kinh thính giác  Chụp khớp, chỉnh dây chằng, gân, cơ.

 Chụp ảnh cợt sớng  Chụp tim, phởi

Các ứng dụng trên chủ yếu là thể hiện cấu trúc giải phẫu. Nếu muớn đánh

giá chức năng thì phương pháp GRE đem lại kết quả tớt hơn.

Phương pháp IR :

 Giới thiệu :

Phương pháp IR được sử dụng khi sự kết hợp giữa TR và TE trong phương pháp SE khơng đủ để tạo nên đợ tương phản rõ ràng cho ảnh T1

Về cơ bản, phương pháp IR cũng tương tự như phương pháp SE. Điểm khác nhau duy nhất là : đới với phương pháp IR, xung 1800-RF sẽ được sử dụng đầu tiên – thay vì 900-RF như trong phương pháp SE – nhằm đảo chiều vector từ hĩa dọc . Sau mợt khoảng thời gian nào đĩ, các xung của phương pháp SE sẽ được áp dụng và tín hiệu được thu nhận tương tự như trong phương pháp SE

Trong phương pháp IR xuất hiện mợt thơng sớ mới, đĩ là thời gian đảo chiều TI (Time of Inversion ). TI được định nghĩa là khoảng thời gian giữa xung đảo chiều và xung kích thích. TI phụ thuợc vào đường đặc trưng T1 của mơ. Việc lựa chọn TI là rất quan trọng trong việc thể hiện đợ tương phản cho mợt loại mơ nào đĩ và tạo ra ảnh T1.

Hai dạng đặc trưng nhất của phương pháp IR là tạo ảnh STIR_ Short TI Inversion Recovery xĩa mỡ và tạo ảnh FLAIR_ FLuid Attenuated Inversion Recovery xĩa dịch não tủy (CSF_ CerebroSpinal Fluid ). Hai loại ảnh này cĩ được bằng cách chọn TI ở mợt giá trị đặc biệt phù hợp với đường đặc trưng T1 của mỡ hoặc dịch não tủy. Cơ chế hình thành hai dạng ảnh này được trình bày trong phần 4 .

 Chuỗi xung IR :

Cơ chế của chuỡi xung IR được diễn tả như sau: Trước hết, mợt xung đảo chiều 1800-RF cĩ tác dụng làm cho vector từ hĩa dọc Mz từ vị trí định hướng theo trục +Z chuyển sang định hướng theo trục –Z . Cùng lúc với xung đảo chiều là gradient Gz để bảo đảm cho xung này chỉ tác dụng lên mợt lớp cắt được chỉ định mà thơi. Khi ngưng kích xung, vector từ hĩa Mz sẽ hời phục từ giá trị âm lên giá trị dương. Tớc đợ hời phục phụ thuợc vào T1 của mơ tương ứng. Lúc này vẫn chưa xuất hiện vector từ hĩa Mxy trên mặt ngang. Mxy chỉ xuất hiện khi cĩ xung kích thích 900-RF và cường đợ của nĩ bằng đúng cường đợ của vector từ hĩa dọc Mz trước khi cĩ xung kích thích. Cơ chế sau đĩ của chuỡi xung IR giớng như cơ chế của chuỡi xung SE

 Ứng dụng :

Phương pháp IR giúp tạo ra ảnh T1 cĩ đợ tương phản cao. Bù lại thời gian thu nhận ảnh kéo dài hơn mợt chút so với phương pháp SE.

Chọn TI phù hợp giúp tạo ra hai dạng ảnh đặc trưng STIR và FLAIR.

Phương pháp GRE :

 Giới thiệu :

Lúc đầu, mục đích của việc đưa ra các phương pháp ghi nhận ảnh khác nhau trong MRI là làm sao giảm được thời gian chụp, giảm xảo ảnh do chuyển đợng mà chất lượng ảnh phải đủ các thơng tin cho chẩn đốn. Sau này, với sự tiến bợ của kĩ thuật chụp, các yêu cầu đĩ dần được đáp ứng mà mợt trong những giải pháp đầu tiên được đưa ra chính là phương pháp GRE. Về mặt tên gọi, phương pháp GRE cịn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như FFE_ Fast Field Echo , FLASH_ Fast Low Angle SHot, GRASS_ Gradient Recalled Acquisition in Steady State tùy thuợc vào giá trị đặc biệt của các thơng sớ α, TR, TE.

Để tìm hiểu về GRE, ta hãy so sánh GRE với SE. Cả hai đều sử dụng mợt xung RF kích thích vector từ hĩa mạng: ở SE đĩ là xung 900-RF, ở GRE đĩ là xung α-RF với α < 900. Cả hai đều sử dụng mợt tác nhân nào đĩ làm cho các vector spin hời pha để tạo ra tín hiệu echo: ở SE, tác nhân đĩ là xung 1800-RF; cịn ở GRE, tác nhân đĩ là xung gradient được đảo chiều. Mợt điểm khác biệt nữa là cường đợ

của tín hiệu echo trong phương pháp GRE được quyết định bởi T2*, chứ khơng phải T2 như trong phương pháp SE. Vì vậy TE và TR trong phương pháp GRE được rút ngắn đáng kể so với phương pháp SE

 Chuỗi xung GRE :

Chuỡi xung GRE được đặc trưng bởi ba thơng sớ TR, TE và gĩc lật α. TE trong trường hợp này được định nghĩa là thời gian từ xung α- RF đến tín hiệu echo.

Cơ chế của chuỡi xung GRE được mơ tả như sau: đầu tiên, mợt xung α-RF được kích thích cùng lúc với gradient chọn lớp cắt Gz nhằm lật vector

từ hĩa M0 của lớp cắt đĩ lệch mợt gĩc α nhỏ so với trục +Z. Theo sau là quá trình mã hĩa pha và mã hĩa tần sớ bằng hai trường gradient Gy và Gx. Tiếp theo là quá trình hời pha bằng gradient mã hĩa tần sớ Gx được đảo chiều, nhờ đĩ tín hiệu MRI xuất hiện và được thu nhận ở cuợn thu. Lưu ý là tín hiệu này được đặc trưng bởi T2* chứ khơng phải T2 như trong phương pháp SE. Bởi vì xung kích thích tiếp theo xuất hiện rất nhanh sau đĩ (do TR của GRE ngắn), nhằm tránh ảnh hưởng của tín hiệu lần trước lên tín hiệu lần sau nên hai trường gradient Gy và Gx lại được áp dụng cĩ tác dụng triệt tiêu vector từ hĩa ngang cịn sĩt lại ở quá trình thu nhận tín hiệu trước. Các bước trên cứ lặp lại với sớ lần tùy thuợc vào kích thước ma trận ảnh.

Mợt vấn đề nữa được đặt ra là ta nên chọn gĩc α là bao nhiêu để thu được

tín hiệu tớt nhất? Điều này phụ thuợc vào TR và T1, gĩc lệch đặc biệt đĩ gọi là gĩc Ernst θE và được tính bởi :

Tỉ lệ TR/T1 của phương pháp SE vào khoảng >10 → θE ≈ 900  Ứng dụng :

Chuỡi FLASH cho đợ tương phản giữa chất trắng và chất xám trong não tớt hơn GRASS nên được ưu tiên hơn trong các thăm khám khơng cần thời gian ngắn.

Chuỡi GRASS cĩ hệ sớ tín hiệu trên nhiễu tớt hơn FLASH trong các khoảng thời gian ngắn nên thích hợp trong các thăm khám nhanh