Nguyên lý chụp cộng hưởng từ

ng như chất tương phản .- Rất độc ở trạng thái tự do, nên được gắn với DTPA theo 1 cách để làm mất độc tính.Mô A (tiêm Gd):-> T1 ngắn lại -> đường T1 lệch trái-> tín hiệu mô A ở tđiểm TR lớn hơn trước đó, và 2 mô có độ tương phản nhiều hơn.-> Phân biệt 2 mô tốt hơn.Thu hình T2: Chất tương phản làm ngắn T2-> đường biểu diễn T2 lệch trái -> có ít tín hiệu từ mô A hơn.MÔ AT2T2+GdĐánh giá sự gia tăng tín hiệu dễ dàng hơn sự mất tín hiệu. -> hình ảnh T1-weighted là kỹ thuật được dùng chủ yếu sau khi dùng chất tương phản.Khi có sự phân bố chất tương phản không đồng đều trong cơ thể, tín hiệu từ những mô khác nhau sẽ khác nhau (VD: mô u có mạch máu nhiều hơn sẽ tăng tín hiệu).Gadolinium không đi qua hàng rào máu não nguyên vẹn, nhưng đi qua hàng rào máu não bị phá vỡ.Tác dụng phụ : thường gặp nhất là đau đầu và lạnh khu trú chỗ chích. Tóm lại: Chất tương phản tăng khả năng phát hiện tổn thương và độ chính xác của MRI. VD: phân biệt mô u và vùng phù quanh u: gado vào trong u làm T1 ngắn lại => mô u tăng tín hiệu trên hình T1-weighted, ngược lại vùng phù không tăng tín hiệu (nhưng điều này không đúng với u không bắt Gd).Chất tương phản giúp rút ngắn thời gian ghi hình VD: Gado làm ngắn T1 =>TRngắn => thời gian ghi hình ngắn, vì thời gian ghi hình tuỳ thuộc vào TR.U não xuất huyếtT1WT2WT1CE CÁC CHUỖI XUNGSPIN ECHO PULSE SEQUENCEGồm 2 xung 90 độ và 180 độ: Xung 90 độ thiết lập từ hóa ngang, nhưng không dùng để tạo ảnh. Sau xung 90 độ một thời gian TE/2, ta gởi một xung 180 độ, đưa các proton vào pha trở lại. Sau thời gian TE, ta có một echo. Lập lại điều naØy nhiều lần, ta thu được nhiều echo.Ưu điểm: chất lượng hình ảnh tốtKhuyết điểm: tín hiệu trở nên yếu dần, thời gian chụp lâu ( do chỉ có 1 hàng K-space được lấp đầy sau mỗi thời gian lặp lại xung TR), tích nhiều năng lượng sóng RF trong cơ thể.Hình ảnh thu được là T1W, T2W, proton density tuỳ việc chọn TR và TE.CHUỖI XUNG SPIN ECHOTHÔNG SỐ NÀO ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍN HIỆU MR TRONG CHUỖI XUNG SPIN ECHOTE: thời gian giữa xung 90 độ và echo => TE chịu trách nhiệm cho T2-weightingTR: thời gian giữa 2 xung. VD: từ xung 90 độ đến xung 90 độ kế tiếp => TR chịu trách nhiệm cho T1-weightingSpin echo (SE) pulse sequenceFAST SPIN ECHO PULSE SEQUENCEGồm 1 xung 90 độ, theo sau bằng vài xung 180 độ. Vài hàng K-space sẽ được lấp đầy sau mỗi thời gian lặp lại xung TR, nên rút ngắn thời gian chụp.Số hàng K- space lấp đầy sau mỗi thời gian lặp lại xung TR được gọi là Turbo factor (tf) hay ‘echo train length’ (ETL).Ưu điểm:Có thể dùng thay thế chuỗi xung SE.Rút ngắn nhiều thời gian chụp so với SE.Chất lượng ảnh tốt.Khuyết điểm:Mỡ vẫn sáng trên T2W.Có thể xảy ra việc hình bị mờFast spin echo pulse (FSE) sequenceFast spin echo pulse (FSE) sequenceINVERSION RECOVERY SEQUENCEĐối lập với chuỗi xung spin echoDùng xung 180 độ trước , rồi tới xung 90 độ.Xung 180 độ quay từ hóa dọc theo hướng ngược lại. Mô B có thời gian thư giãn dọc T1 ngắn hơn mô A. Nếu ta khôn g làm gì khác, từ hóa dọc sẽ dần trở về giá trị ban đầu. Tuy nhiên, để đo tín hiệu, ta cần từ hoá ngang. Đó là lý do ta dùng xung 90 độ tiếp theo.T1 càng ngắn (VD ở mô B) => sự trở về từ hóa dọc càng nhiều => từ hóa dọc còn lại càng ít=> từ hóa ngang sau xung 90 độ càng ít => thu được càng ít tín hiệu Vậy: Tín hiệu thu được tuỳ thuộc thời gian giữa xung 180 độ và xung 90 độ. Thời gian này gọi là TITI = inversion timeKhuyết điểm: thời gian chụp lâu.Ưu điểm: - Thu được hình trọng T1W.- SNR cao (signal to noise ratio)TuØy thời gian TI mà ta có 1 trong 2 loại xung:Short inversion recovery (STIR): dùng để xóa mỡ. Ta dùng TI # 100-200ms, tương ứng với thời gian vector từ hóa dọc đảo ngược của mỡ trở về mặt phẳng ngang- tức không có vector từ hóa dọc tương ứng với mỡ. Khi đó, không thu được tín hiệu mỡ nếu dùng xung 90 độ tiếp theo.Dùng tìm bất thường tín hiệu tủy xương, mô mềm, tủy sống như phù, viêm, u..Short inversion recovery (STIR)Sagittal TIRM Coronal TIRMFluid attenuated inversion recovery (FLAIR) TI # 2000ms Xóa tín hiệu của dịch não tủy. Dùng tìm: + Tổn thương quanh não thất như thiếu máu, nhồi máu, xơ cứng rải rác+ Phân biệt khoang quanh mạch với vùng thiếu máu+ Bệnh lý của khoang dưới nhện (vd: máu, mủ ở khoang dưới nhện, carcinomatous meningitis)T2WFLAIRT1WPARTIAL SATURATION/ SATURATION RECOVERY SEQUENCELà các chuỗi xung chỉ dùng xung 90 độ.TR dài: ta có chuỗi xung saturation recovery sequence (proton đã thư giãn, được bão hòa), tín hiệu bị ảnh thưởng bởi mật độ proton.TR ngắn: ta có chuỗi xung partial saturation sequence (proton không thư giãn), T1 trở nên quan trọng cho cường độ tín hiệu, ta có hình T1-weighted.GRADIENT ECHO (GE) PULSE SEQUENCE Vấn đề:Thời gian ghi hình dài => bệnh nhân cử động => giảm chất lượng hình ảnh. Khắc phục:Dùng chuỗi xung tốn ít thời gian hơn với tên gọi FLASH (fast low angle shot) hay GRASS (gradient recalled acquisition at steady state) Cơ chế: Muốn ghi hình nhanh, phải làm ngắn TR. Nhưng TR ngắn gây ra một số vấn đề:Với chuỗi xung spin echo: ta dùng xung 180 độ. TR ngắn không đủ thời gian phát xung 180 độ và để xung này phát huy tác dụng. Giải quyết vấn đề: Dùng độ chênh từ (magnetic field gradient) đưa proton trở lại pha thay vì dùng xung 180 độ.Độ chênh từ là một từ trường không đồng nhất thêm vào từ trường hiện có, làm tăng tính không đồng nhất của từ trường khảo sát => từ hóa ngang mất nhanh hơn => tín hiệu mất nhanh hơnSau đó tắt độ chênh từ, chờ một thời gian ngắn, bật trở lại với cùng độ mạnh nhưng theo hướng ngược lại => proton di chuyển ngược lại (tương tự với dùng xung 180 độ) => 1 số proton vào pha trở lại: ta thu được tín hiệu tăng trở lại đến một mức tối đa là gradient echo.Đây là lý do gọi chuỗi xung này là xung gradient echo.2. Giảm TR => giảm hồi phục từ hóa dọc => rất ít từ hóa dọc bị nghiêng do xung kế tiếp => tạo ra rất ít tín hiệu.Giải quyết vấn đề: Không dùng xung 90 độ nhưng dùng xung gây ra các góc nghiêng của vector từ hóa dọc (flip angle) nhỏ hơn (10-35 độ) Từ hóa dọc không hoàn toàn bị mất như khi dùng xung 90 độ.Khi cho xung tiếp theo, phần từ hóa dọc còn lại đáng kể sẽ nghiêng => ta vẫn thu được tín hiệu dù xung tiếp theo đến sau một TR rất ngắnƯu điểm: Thu được T1W, T2*W, proton density.Thời gian chụp rất ngắn.Có thể dùng cho chụp bụng (bệnh nhân nín thở) và chụp động (dynamic) với thuốc tương phản.Dùng chụp mạch vì xung này nhạy với dòng chảy.Ít tích tụ năng lượng sóng RF trong cơ thểKhuyết điểm: SNR thấp hơn chuỗi xung SE THỜI GIAN GHI HÌNH a.t = TR x N x NexN : số hàng trong 1 matrix VD: 256 x 256 matrix : có 256 hàng của 256 điểm ảnh (pixel).a.t: acquisition time: thời gian ghi hình.Nex : N exitations : số lần lặp lại việc đo tín hiệu => phải lặp lại việc đo tín hiệu nhiều lần để đạt được tỉ lệ signal-noise tốt hơn.MULTISLICE IMAGINGTrong khi chờ thời gian TR để đo tín hiệu slice A, ta thực hiện việc đo tín hiệu slice B,C,D.=> việc đánh giá nhiều slice cùng lúc giúp tiết kiệm thời gian .LÀM THẾ NÀO CHỌN ĐƯỢC LÁT CẮT MÀ TA MUỐN KHẢO SÁT?Đặt bệnh nhân vào máy MR: bệnh nhân ở trong từ trường khá đồng nhất => mọi proton trong toàn cơ thể có cùng tần số Lamor, bị kích thích bằng 1 xung RF. Để khảo sát chỉ một lát cắt, thêm vào trường ngoài 1 từ trường thứ 2 không đồng nhất (gọi là gradient field) => từ trường chung sẽ không còn đồng nhất, mạnh hơn hay yếu hơn ở nơi này so với nơi khác.Độ mạnh của từ trường tăng lên ở các mặt cắt ngang khác nhau từ chân tới đầu. => proton ở các lát cắt khác nhau sẽ có từ trường khác nhau. => chúng có tần số đảo khác nhau. => các xung RF kích thích proton ở các lát cắt khác nhau cũng có tần số khác nhau => bằng cách chọn 1 tần số xung RF, ta xác định được vị trí slice cần khảo sát.Gradient field theo 1 hướng bất kỳ => giúp xác định không chỉ các lát cắt ngang.Slice selecting gradient: gradient field giúp xác định các slice đặc biệt.BẰNG CÁCH NÀO CHÚNG TA CHỌN ĐỘ DÀY LÁT CẮT? Có 2 cách: Thay đổi dải tần số RF => độ dày lát cắt khác nhau. Điều chỉnh độ chênh của gradient field.(a) dùng sóng RF ở khoảng 64-65mHz, các proton tần số đảo trong khoảng này cùng có sự cộng hưởng, ta thu được lát cắt S1.(b) dùng sóng RF ở khoảng 64-64.5mHz, có ít proton có tần số đảo cùng tần số sóng RF hơn => ít proton cộng hưởng hơn => độ dày lát cắt mỏng hơn.(c) độ chênh từ lớn => trong 1 dải tần số, số proton có cùng tần số đảo sẽ không nhiều => lát cắt mỏng hơnTÍN HIỆU ĐẾN TỪ ĐÂU? Để phân biệt tín hiệu đến từ điểm nào trên lát cắt khảo sát, ta dùng 2 độ chênh từ (gradient) khác nhau: Frequency encoding gradient (FEG) Phase encoding gradient (PEG)Gởi xung RF: 9 proton trong lát cắt khảo sát chuyển động đảo cùng pha với cùng tần số sau xung RF.Sau xung RF, thêm FEG vào từ trường ngoài (VD: Gradient field giảm từ T sang P): các proton có từ trường khác nhau => tần số đảo khác nhau => cho tín hiệu khác nhau. Nhưng chỉ biết tín hiệu phát ra từ cột proton nào, chứ không biết chính xác vị trí proton phát tín hiệu vì các proton trong cùng một cột sẽ có cùng tần số .FEG Sau đó thêm PEG dọc 1 cột (VD cột proton có tần số 65mHz) trong thời gian ngắn:- Có 3 proton cùng 1 hàng a, cùng tần số đảo sau xung RF.- Sau khi thêm PEG,độ mạnh từ trường các proton khác nhau => tần số đảo các proton sẽ khác nhau.- Tắt PEG, tất cả các proton có cùng tần số đảo trở lại nhưng ra khỏi pha => ta thu được tín hiệu.Kết quả: Ta có các hỗn hợp tín hiệu khác nhau: gồm các tín hiệu tần số khác nhau, hay tần số giống nhau nhưng khác phaBằng việc xử lý toán học ( Fourier transformation), máy tính có thể phân tích tần số đặc biệt của tín hiệu là bao nhiêu, pha của tín hiệu. Từ đó xác định chính xác vị trí của proton trên lát cắt => ta tái tạo được hình ảnh.TA CÓ THỂ DÙNG CÁC NHÂN KHÁC GHI HÌNH MRI?Không thể.Vì nhân sử dụng phải có 2 điều kiện:- Proton có chuyển động quay (vì nếu không sẽ không có từ trường)Nhân có 1 số lẻ proton (để từ trường các proton không triệt tiêu lẫn nhau hết)=> Chỉ có nhân của hydro thỏa được các điều kiện trên.Nguyên tử: 1 nhân: các proton + các neutronNguyên tử Hydro: 1 nhân : có 1 proton => từ “proton” # từ “nguyên tử hydro”.Dùng nhân nguyên tử hydro để tạo hình MRI vì: - Cơ thể con người chứa phần lớn là các nguyên tử hydro. - Nguyên tử hydro cung cấp tín hiệu nhiều nhất nếu dùng một số lượng bằng nhau các nhân khác nhau trong cùng 1 từ trườngHiện nay vẫn đang có nhiều nghiên cứu dùng các nhân khác.TÀI LIỆU THAM KHẢOMRI made easy, Prof. Dr.Hans.H.SchildStep by step MRI – Prof. MD. J Jagan Mohan Reddy & MRI Technologist V PrasadNeuroradiology – Robert I. GrossmanMRI parameters and positioning- Torsten B.moellerXIN CÁM ƠNLiên lạc- Bs. Phan Châu Hà – Phòng MRIBV ĐHYD cơ sở 1.Cell phone: 090 3 986 554Website : www. bacsianh.com- Điện thoại phòng MRI để đăng ký chụp: 3 8 550 700 (Gặp thư ký: cô Trang, Phương)