CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG
3.1. Giới thiệu tạo ảnh song song MRI
Hình 3.1: Ảnh song song MRI của não bộ.
3.1.1. Phương thức tạo ảnh song song MRI.
Tạo ảnh song song MRI sử dụng nhiều phần tử của hệ thống cuộn dây dàn ăng-ten đã định pha (giàn định pha). Mỗi phần tử của hệ thống cuộn dây được kết hợp với một kênh tần số vô tuyến chuyên dụng (một máy thu radio kênh đơn đặc biệt) có đầu ra được xử lý và kết hợp với các kết quả đầu ra của các kênh khác (tín hiệu thu nhận ảnh bởi các phần tử cuộn dây khác). Công nghệ này cải thiện hệ số tín hiệu trên nhiễu (chất lượng tín hiệu) so với một hệ thống cuộn dây máy quét MRI tiêu chuẩn trong các khối lượng cơ thể cùng khám phá.
Các dữ liệu không gian được thu nhận bởi các giàn của các phần tử cuộn dây được sử dụng để mã hóa pha một phần, chỉ để tăng tốc độ quá trình thu nhận ảnh.
Các yếu tố tăng tốc thường làm việc tại một cường độ từ trường là 1,5 T có thể là 2-3T. Tại trường 3T, yếu tố này có thể còn cao hơn.
3.1.2. Phương thức hoàn thiện sự quét tạo ảnh song song MRI.
Tần số vô tuyến đa kênh và công nghệ tạo ảnh song song là phần cứng và phần mềm triển khai thực hiện, tương ứng nhằm cải thiện độ phân giải tín hiệu phủ sóng và tốc độ của các xét nghiệm máy quét MRI. Với công nghệ đa kênh, tín hiệu máy quét MRI được sử dụng để tạo một ảnh được thu bởi một loạt các phần tử cuộn dây riêng biệt. Từng phần tử rơle tín hiệu thông tin cùng một kênh riêng biệt với một máy tính tái tạo hình ảnh. Chuỗi các phần tử của cuộn dây có thể cải thiện vùng phủ sóng tạo ảnh và tỷ số tín hiệu trên nhiễu trong ảnh. Số phần tử trong giàn máy dò là một yếu tố quan trọng trong việc mô tả một hệ thống tạo ảnh song song. Công nghệ tạo ảnh song song sử dụng các thuật toán phần mềm phức tạp để tái cấu trúc lại các tín hiệu từ nhiều kênh khác nhau một cách mà có thể giảm thời gian tạo ảnh hoặc tăng độ phân giải hình ảnh.
3.1.3. Các ứng dụng tạo ảnh song song MRI.
Cuộn dây đa kênh, các hệ thống nhận và công nghệ tạo ảnh song song được thực hiện đầu tiên trong các xét nghiệm não. Phát triển gần đây trong cả phần cứng và phần mềm đã cho phép các ứng dụng lâm sàng rộng lớn của các công nghệ này, chẳng hạn như trong tim, phổi, bụng, và các nghiên cứu chi. Ví dụ, tạo ảnh song song kết hợp với các hệ thống tần số vô tuyến đa kênh cho phép hình dung tốt hơn các tổn thương nhỏ và các mạch máu nhờ đó có thể chẩn đoán sớm bệnh ung thư và bệnh tim mạch. Vùng phủ sóng hình ảnh lớn hơn với hệ thống công nghệ đa kênh tần số vô tuyến tạo thuận lợi cho ung thư sàng lọc và chụp động mạch ngoại vi. Cuối cùng, thời gian quét sử dụng tạo ảnh song song được giảm đáng kể, cho phép
1.5T và 3T với tất cả các tính năng hệ thống công nghệ đa kênh tần số vô tuyến và tạo ảnh song song.
Công nghệ đa kênh và tạo ảnh song song cải thiện đáng kể trong hầu hết các máy quét MRI kiểm tra lâm sàng. Không có sự suy giảm đáng kể trong hoạt động so với tạo ảnh không song song. Quét nhanh hơn có thể làm tăng bệnh nhân, cũng như cải thiện đáng kể để bệnh nhân thoải mái trong quá trình quét.
Công nghệ này có khả năng góp phần vào việc sử dụng máy quét MRI để thay thế cho chụp CT và đóng một vai trò quan trọng trong chiến lược an toàn bức xạ, đặc biệt là ở những bệnh nhân trẻ.
Quét MRI cung cấp độ tương phản mô mềm, tuy nhiên quét có độ phân giải cao thường được loại trừ do thời gian quét lâu. Tạo ảnh song song cung cấp thời gian thu nhận ảnh ngắn hơn nhiều, trong khi vẫn giữ độ phân giải cao cần thiết cho sự phát hiện tổn thương sớm hoặc khối u.
3.1.4. Bản tóm tắt tạo ảnh song song trong quét MRI.
Để hiểu biết hơn về tạo ảnh song song trong máy quét MRI, sau đây là một bản tóm tắt theo từng bước:
- MRI là phương pháp tạo ảnh không xâm lấn sử dụng trong y học.
- Bệnh nhân chụp ảnh trong quét MRI được đặt trong một từ trường mạnh.
- Tất cả các proton trong mô sắp xếp song song với hướng của từ trường.
- Các proton được kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn, sử dụng tần số vô tuyến xung điện từ.
- Các proton kích thích trở về trạng thái cân bằng năng lượng.
- Năng lượng nhận được truyền trở lại và được chọn bởi hệ thống cuộn dây.
- Năng lượng điện từ truyền lại có một tần số xác định và phụ thuộc vào tính chất hóa học của các mô, cường độ của từ trường và nhiệt độ.
- Các vị trí đặc biệt về nguồn gốc tín hiệu không thể được giải quyết trừ khi nó được mã hóa không gian để tạo điều kiện cho việc thu hồi các hình ảnh.
- Gradient từ trường được sử dụng để thay đổi tần số cộng hưởng, do đó tần số của tín hiệu MRI sẽ phụ thuộc vào vị trí không gian của các nguồn tín hiệu.
- Một hình ảnh không gian k được hình thành, đo tín hiệu truyền (hình ảnh không gian k tương ứng với hình ảnh trong không gian Fourier).
- Hình ảnh thực tế của bệnh nhân thu được bằng cách biến đổi Fourier của hình ảnh không gian k (nó giải quyết sự tương ứng của tần số và vị trí không gian của tín hiệu).
- Trong máy quét MRI tiêu chuẩn, tín hiệu nhận được bởi một cuộn dây đơn giản với độ nhạy khá đồng nhất so với khối lượng toàn bộ hình ảnh.
- Trong tạo ảnh song song quét MRI, các tín hiệu được nhận đồng thời bởi nhiều cuộn dây nhận với độ nhạy không gian khác nhau. Điều này mang lại nhiều thông tin về vị trí không gian của tín hiệu MRI.
Tạo ảnh song song ở tốc độ quét MRI vào việc thu nhận ảnh của dữ liệu này rất hữu ích cho:
Khả năng xử lý hình ảnh động học mà không có tạo tác chuyển động lớn.
Rút ngắn thời gian thu nhận ảnh của máy quét MRI, giúp tăng tốc độ công suất của máy quét MRI.
3.1.5. Ba cách để tái tạo lại thông tin quét.
Có hai phương pháp xây dựng lại để phục hồi các thông tin của quá
Một loại thứ ba của phương pháp tái sinh, đó gọi là kỹ thuật lai, gần đây đã được phát triển. Đây là những thuật toán phức tạp được phát triển để khôi phục lại dữ liệu bị bỏ sót trong việc thu nhận giảm.