Tìm hiểu nguyên lý tạo ảnh Cộng hưởng từ MRI

Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
I. Sơ đồ khối của hệ thống tạo ảnh MRi.
Hệ thống tạo ảnh MRI có các thành phần chính đợc mô tả trên hình 1.1
Gradien Coil RF Coil
RF Signals

RF Pulses
Hình 1.1 : Hệ thống tạo ảnh cộng hởng từ
1.1. Từ trờng
Trung tâm của hệ thống tạo ảnh cộng hởng từ MRI là một nam châm lớn tạo ra
từ trờng rất mạnh. Khi cơ thể bệnh nhân dặt trong từ trờng thì trờng này tạo ra 2
hiệu ứng sau để tạo ảnh :
Sự nhiễm từ mô : là hiệu ứng mô bị nhiễm từ tạm thời do sự sắp xếp lại các
proton khi bệnh nhân đặt trong từ trờng. Hiệu ứng này sẽ mất đi khi bệnh nhân ra
khỏi khối từ. Nhờ vào hiệu ứng này mà máy MRI cso thể phân biệt dợc mô thờng
hay mô bệnh do chúng bị nhiễm từ ở các mức khác nhau.
Cộng hởng mô : Trờng từ cũng gây ra cho mô cộng hởng tại tần số cụ thể. Sự
cộng hởng trong mô thờng xảy ra tại proton . Trong từ trờng mạnh mô cộng hởng
tại một phạm vi tần số radio (RF : Radio Frequency) . Điều này khiến cho mô hoạt
động nh một đầu phát và thu radio trong quá trình tạo ảnh.
1.2. Các loại nam châm
Có rất nhiều loại nam châm dùng để tạo ra từ trờng nh : nam châm điện , nam
châm vĩnh của, nam châm siêu dẫn, nhng hiện nay nam châm siêu dẫn đợc sử dụng
rộng dãi do từ trờng mà nó tạo ra lớn nhất ( 1.0 đến 1.5 T ) .
1
Super Conducting Magnet Coil
Super Conducting Magnet Coil
Radio Frequency
Transmitter
Gradient
Power Supply

Radio Frequency
Receiver
Transform Disk Anlysis
Acquisition Control Image Reconstruction Storage and Retrieval and Display
Protocols
Data Image
ảnh
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
1.3. Gradient
Khi hệ thống MRI ở trạng thái không toạ ảnh thì từ trờng hoàn toàn đồng đều
trên cơ thể bệnh nhân, nhng khi tạo ảnh thì từ trờng này bị méo dạng với các
gradient . Gradient là sự thay đổi cờng độ từ trờng từ điểm này đến điển khác trên
cơ thể bệnh nhân. Gradient đợc tạo ra bằng các cuộn gradient gắn trong nam châm
và bật tắt nhiều làn trong quá trình tạo ảnh để tạo ra từng lớp cắt.
Hệ thống RF : Hệ thống này cung cấp một liên kết thông tin giữa bệnh nhân
với mục đích tạo ảnh. Hệ thống này bao gồn các cuộn day RF, nó đóng vai trò nh
một anten dùng để truyền và nhận tín hiệu từ mô. Thông thờng có hai cuộn thu và
phát khác nhau :
Đầu phát : Tạo ra năng lợng RF và truyền vào cơ thể bệnh nhân. Năng lợng
tạo ra là 1 dãy các xung RF rời rạc.
Đầu thu : Sau một khoảng thời gian ngắn chuỗi xung RF truyền vào cơ thể,
mô cộng hởng sẽ phát lại tín hiệu RF, các cuộn này có tác dụng thu nhận lại
tín hiệu này và số hoá, sau đố đợc lu trữ tạm thời trong máy tính để chuẩn bị
cho công việc tạo ảnh.
1.4. Máy tính
Máy tính trong hệ thống MRI có những chức năng sau :
Điều khiển thu nhận : Đầu tiên là việc thu nhận các tín hiệu RF đã đợc số hoá
từ cơ thể ngời bệnh . Quá trình thu nhận bao gồm một số các chu kì tạo ảnh. Trong
mỗi chi kì, dãy xung RF đợc truyền vào cơ thể, các gradient đợc kích hoạt và ngời
ta thu đợc các tín hiệu RF phản hồi từ mô. Để tạo ảnh cần phải trải qua nhiều chi kì

. Chất lợng ảnh ohụ thuọc vào số chi kì này, càng nhiều chi kì thì chất lợng ảnh
càng cao.
Tái tạo ảnh : Máy tính sử dụng một loạt biến đổi toán học Fourier cho các dữ
liệu tín hiệu RF để tạo ra ảnh trong khoảng thời gian cực ngắn .
Lu trữ và khôi phục ảnh : ảnh sau khi đợc tía tạo nó đợc lu trữ trong máy tính
bằng các thiết bị lu trữ (ổ cứng, ổ mềm, đĩa CD vv ). ảnh này phục vụ cho quan
sát để chuẩn đoán bệnh.
II. cộng hởng từ hạt nhân .
2.1. Định nghĩa cộng hởng từ hạt nhân .
Khi một vật liệu đặt trong một từ trờng mạnh, chúng có thể hấp thụ và bức xạ lại
bức xạ điện từ có một tấn số cụ thể đợc minh hoạ trên hình 2.1.
Magnectic Filed
RF Pluse RF Signal
Tissue Voxel Image Pixel
2
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Hình 2.1 : Nguyên lí cơ bản tạo ảnh cộng hởng từ .
Hiện tợng cộng hởng trên gọi là hiện tợng cộng hởng từ hạt nhân ( NMR : Nuclear
Magnectic Resonance ). Tần số cộng hởng của các vật liệu mô thông thờng nằm
trong dải tần RF, do đó bức xạ phát ra nằm dới dạng các tín hiệu radio. Tần số RF
cụ thể phụ thuộc vào từng loại mô.
2.2. Tơng tác từ hạt nhân .
Liên kết hạt nhân :
Mỗi một hạt nhân đợc đặc trng bởi một mômen từ. Hớng của mômen từ
đợc biểu diễn bởi một mũi tên nhỏ qua hạt nhân.
Khi không có từ trờng, các mômen từ hạt nhân này định hớng một cách tự do
trong không gian. Các hớng này luôn thay đổi do ảnh hởng nhiệt trong vật liệu.
Khi một vật liệu chứa hạt nhân từ đợc đặt trong một từ trờng, các hạt nhân chịu
một mômen quay xắp xếp chúng theo hớng từ trờng. Tuy nhiên do hạt nhân luôn
rung động bởi nhiệt và ngăn cản chúng xắp xếp song song với từ trờng. Thực tế chỉ

một phần nhỏ hạt nhân bị xắp xếp theo hớng từ trờng, nó là yếu tố chính để tạo
ảnh.
Cộng hởng :
Khi một hạt nhân từ xắp xếp theo trờng từ, mômen tiến động ( precess ) quay
quanh trục của trờng từ nh hình 2.2
RF Enegry EXCITATION
RELAXATION
Enegry
Hình 2. 2: Các tơng tác giữa năng lợng RF và hạt nhân trong từ trờng
Tiến động là một hiện tợng vật lý sinh ra do tơng tác giữa từ trờng và động lợng
quay của hạt nhân. Hiện tợng tiến động giống nh hiện tợng con quay, nó không
đứng yên lâu đợc mà có lắc l hay còn gọi là tiến động. Điều quan trọng là tần số
quay của tiến động nằm trong dải tần số của tín hiệu RF, điều kiện này gọi là cộng
hởng.
Tần số cộng hởng hạt nhân đợc xác định bằng sự kết hợp giữa các đặc tính của
hạt nhân và năng lợng của từ trờng. Tần số này đợc xác định bằng phơng trình
Lamor . Với mọi hạt nhân tần số cộng tỉ lệ với cờng độ từ trờng. Tăng cờng độ từ
trờng làm tăng áp lực lên hạt nhân do đó cũng làm tăng tần số cộng hởng. Tần số
Lamor cho các hạt nhân trong từ trờng 1 T là:

Hydro-1 42,48MHz
3
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Flo-19 40,5MHz
Photpho-31 17,24MHz
Natri-23 11,26MHz
Thức tế một hạt nhân cụ thể có thể điều chỉnh tới các tần số khác nhau bằng
cách thay đổi cờng độ từ trờng. Tần số cộng hởng của các hạt nhân từ nh các proton
cũng bị ảnh hởng bởi cấu trúc phân tử mà nó nằm trong đó.
Kích thích : Nếu năng lợng RF với một tần số tơng ứng với tần số cộng hởng

của hật nhân đợc đặt vào vật liệu, một số năng lợng sẽ đợc hấp thụ do hạt nhân.Sự
hấp thụ năng lợng này sẽ đẩy liên kết của chúng ra khỏi hớng của từ trờng. Hiện t-
ợng này gọi là kích thích.
Dãn : Khi một hạt nhân đang ở trạng thái kích thích, nó chịu một mômen quay
tăng lên cả từ trờng thúc đẩy nó xắp xếp lại. Hạt nhân có thể quay lại vị trí ban đầu
băng cách truyền năng lợng d thừa cho hạt nhân khác. Quá trình này gọi là dãn.
Dãn không xảy ra ngay sau kích thích mà nó chỉ xảy ra khi có khả năng truyền
năng lợng. Quá trình truyền năng lợng phụ thuộc vào đặc tính vật lý của vật liệu.
2.3. Độ từ hoá mô
Khi mô đặt trong từ trờng, một số hạt nhân xắp xếp theo trờng, hiệu ứng kết
hợp giữa chúng tạo ra từ hoá mô theo hớng cảu trờng. Sự nhiễm từ cực đại phụ
thuộc vào 3 yếu tố : mật độ của hạt nhân trong voxel mô, độ nhạy của hạt nhân và
cờng độ từ trờng. Thời gian sự nhiễm từ đạt cực đại chỉ trong vài giây và giữ cố
dịnh cho đến khi có các xung RF tác động hoặc thay đổi từ trờng.
Có hai sự nhiễm từ dọc và ngang theo hớng của từ trờng .
Dãn và từ hoá dọc
Khi mô đặt trong một tròng từ, nó trở nên bị nhiễm từ theo hớng dọc ( Hớng
song song với hớng của từ trờng ). Nó duy trì trạng thái cho đến khi có một xung
RF tác động. Nếu sự nhiễm từ tạm thời đợc định hớng lại bằng một xung RF, sau
một thời gian nào đó nó sẽ trở về vị trí dọc ban đầu. Sự nhiễm từ dọc lại tăng lên
gọi là qua trình giãn, nó xảy ra sau một kích thích.
Sự nhiếm từ dọc không tăng tuyến tính mà nó tăng theo hàm mũ nh hình 2.3
Hình 2.3 : Sự tăng lên của nhiễm từ dọc trong quá trình giãn
Theo quy ớc thời gian dãn là thời gian cần thiết để sự nhiễm từ đại 63% giá trị cực
đại của nó. Thời gian này gọi là dãn dọc hay truyền thông ( T1 ). Sự nhiễm từ có
thể coi là khôi phục sau 3 lần gí trị T1 ( 95% ). Khi tạo ảnh theo đặc tính T1, c ờng
4
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
độ Pixel liên quan đến mức từ hoá khi ảnh đợc chụp trong quá trình dãn. Nó tăng
theo thời gian.

Dãn và nhiễm từ ngang
Nhiễm từ ngang đợc tạo ra khi đặt một xung RF lên mô. Xung này thờng là
xung 90
0
, làm chuyển nhiếm từ dọc sang nhiễm từ ngang. Nhiễm từ ngang là trạng
thái không ổn định, kích thích, và nhanh chíng phân rã khi kết thúc xung kích .
Nhiễm từ ngang cũng là một quá trình dãn đặc trng bởi thời gian T2 (hình 2.4). Các
mô khác nhau có thời gian T2 khác nhau, do dó dựa vào đặc tính này ta có thể phân
biệt các loại mô khác nhau và tạo ra tơng phản ảnh.
Sự nhiễm từ ngang đợc dùng trong quá trình hình thành ảnh vì hai lí do sau : (1)
tăng độ tơng phản ảnh trên các giá trị T2 khác nhau, (2) tạo ra tín hiêu RF phát ra
từ mô. T2 thờng nhỏ hơn T1 đối với phần lớn các loại mô. Khi tạo ảnh dựa theo
T2 , cờng độ pixel liên quan đến mức từ hoá khi ảnh đợc chụp . Nó giảm theo thời
gian .
Hình 2.4 : Dãn ( phân rã ) của nhiễm từ ngang

III. Đặc trng của mô
u điểm vợt trội của phơng pháp tạo nảh MRI so với các phơng pháp tạo ảnh khác
là ở chỗ ta có thể chọn các đặc tính khác nhau của mô để tạo ra tơng phản hiển thị
trên màn. Có 3 đặc tính cơ bản của mô là nguồn tơng phản ảnh : (1) mật độ proton
kết hợp với thời gian dãn dọc T1, (2) thời gian dãn dọc T1, (3) thời gian dãn ngang
T2.
3.1. TR
TR ( Time of Repetition ) là khoảng thời gian từ khi bắt đầu dãn dọc và khi sự
nhiễm từ đợc đo để tạo ra tơng phản ảnh. TR là khoảng thời gian của chu kì thu
nhận ảnh hoặc thời gian lặp lại chu kỳ.
3.2. TE
TE ( Time to Echo event ) là khoảng thời gian từ khi bắt đầu dãn ngang và khi
sự nhiễm từ đợc đo để tạo ra tơng phản ảnh . Sự nhiễm từ ngang đợc đo và chuyển
đổi thành tín hiệu RF tại thời gian xảy ra tín hiệu dội.

5
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
3.3. Mật độ Proton
Mật độ của proton trong mỗi voxel mô xác định mức nhiễm từ cực đại có thể đạt
đợc. Sự khác nhau về mật độ proton giữa các mô có thể đợc dùng để tạo ra tơng
phản ảnh nh minh hoạ trên hình 3.1 và 3.2.
Hình 3.1 : Tơng phản mật độ Proton
Hình 3.2: Sự tăng lên mật độ tơng phản Proton
Hình 3.2 chỉ ra sự tăng lên cảu sựu nhiễm từ dọc với hai loại mô có cùng giá trị T1
nhng mật độ khác nhau. Mô với mật độ 80 đạt mức nhiễm từ cực đại tối đa bằng
80% mức nhiễm từ cực đại của mô khác. Trên hình vẽ ta thấy mô đạt 95% sựu
nhiễm từ sau khoảng thời gian 3 lần T1. Do vậy, giá trị TR ít nhất gấp 3 lần giá trị
T1 với mô đợc tạo ảnh để tạo ra tơng phản mật độ proton hoàn toàn.
3.4. T1, thời gian dãn dọc
Trong quá trình dãn ( tăng lại ) của nhiễm từ dọc, các mô khác nhau sẽ có mức
nhiễm từ khác nhau do tốc độ tăng khác nhau, hay giá tri T1 khác nhau. Hình 3.3
so sánh hai mô với các giá trị T1 khác nhau.
6
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Hình 3.3: Tơng phản T1
Mô với giá trị T1 ngắn hơn có tốc độ tăng lại sự nhiễm từ dọc nhanh hơn. Do
vậy, trong suốt thời gian này nó có mức nhiễm từ cao hơn, tạo tín hiệu mạnh hơn,
và xuất hiện trên ảnh sáng hơn.
Tại thời điểm bắt đầu của mỗi chi kỳ tạo ảnh, sự nhiễm từ dọc giảm xuống đến
không do xung RF, và sau đó tăng trở lại hay dãn trong suốt chu kỳ .Khi chi kỳ
chấm dứt giá trị nhiễm từ đo đợc và hiển thị là một cờng độ Pixel, hoặc độ sáng.
Thời gian yêu cầu cho một mức tăng trở lại của sự từ hoá dọc thay đổi theo từng
loại mô khác nhau, nó đợc mmo tả trên bảng 3.1
Bảng 3.1 Giá trị T1 và T2 với các loại mô khác nhau
Mô T2 ( ms) T1(0,5T)(ms) T1(1,5T)(ms)

Mỡ 80 210 260
Gan 42 350 500
Cơ 45 550 870
Chất trắng 90 500 780
Chất xám 100 650 920
Độ nhạy tơng phản T1
Thời gian dãn dọc T1 là một trong 3 đặc tính mô cơ bản có thể chuyển sang
thành tơng phản ảnh. Các phơng thức tạo ảnh tín hiệu dội spin, TR là yếu tố xác
định độ nhạy tơng phản ảnh T1. Xác định giá trị TR là xác định thời điểm chụp ảnh
. hình 3.4 mô tả điều này.
Hình 3.4: So sánh dãn dọc
của các mô có gíá trị T1 khác nhau
7
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Trong minh hoạ này, chúng ta dùng hai mô, một mô với T1=250ms và mô kia
T1=500ms. Tơng phản T1 là sự khác biệt giữa hai đờng cong nhiễm từ tại bất kỳ
điểm nào. Lu ý rằng tại thời điểm bắt đầu chu kì (t=0), không có tơng phản. Khi hai
mô tiến tới sự nhiễm từ cực đại, sự khác nhau giữa hai loại nhiếm từ không còn nữa
.
Hình 3.5: Sự tiến triển của tơng phản T1 giữa hai loại mô
Nhằm tạo ảnh trọng lợng T1, ngời ta cần trọn một giá trị TR tơng ứng với thời
gian mà tại đó tơng phản T1 lớn nhất giữa hai loại mô. Nếu lựa chọn TR dài hơn sẽ
tạo ra cờng độ tín hiệu lớn hơn nhng tơng phản T1 ít hơn. Viêck la chọn TR thích
hợp với các giá trị T1 của mô rất có ý nghĩa trong chuẩn đoán lâm sàng, đặc biệt
khi phân biệt giữa mô lành và mô bệnh lý. Nếu giá trj TR đợc chọn bằng giá trị T1
cảu mô, ảnh đợc chụp khi mô trở lại 63% sự nhiễm từ mô của nó Giá trị này thờng
thích hợp giữa độ tơng phản T1 và cờng độ tín hiệu. Hình 3.5 mô tả điều này.
3.5. T2, thời gian dãn ngang
Trong quá trình phân rã sự nhiễm từ ngang, các mô khác nhau có mức nhiễm từ
khác nhau do tấc độ phân rã khác nhau,hay T2 khác nhau. Hình 3.6 mô tả mô có

giá trị T2 dài có mức nhiễm từ cao, tạo ra tín hiệu mạnh hơn, và sáng hơn trong ảnh
so với mô có giá trị T2 ngắn .
Hình 3.6 : Tơng phản T2
Hình 3.6 chỉ ra sự phân rã của sự nhiễu từ ngang với các mô có giá trị T2 khác
nhau. Mô với giá trị T2 ngắn nhất sẽ mất sự hiếm từ hoá nhanh hơn so với các mô
khác.
8
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Hình 3.6 So sánh phân rã từ ngang của các mô có các giá trị T2 khác nhau
Độ nhạy tơng phản T2
Trên hình vẽ thể hiện hai mô bắt dãn ngang với cùng một mức nhiễm từ (100%).
Sự phân rã nhiễm từ xảy ra với các tốc độ khác nhau do các giá trị T2 khác nhau.
Mô với giá trị T2 dài hơn (100ms) giữ mức nhiễm từ cao hơn mô khác nhau. Tại
thời điểm bắt đầu chu kỳ, không có tơng phản T2, nhng tơng phản T2 tăng qua quá
trình dãn. Khi có tín hiệu dội các mức nhiễm từ đợc chuyển thành tín hiệu RF và độ
sáng Pixel ảnh; đây là thời đểm TE mà ngời vận hành lựa chọn. Tơng phản T2 cực
đại thu đợc bằng cách dùng TE tơng đối dà. Tuy nhiên, khi dùng TE dài, sự nhiễm
từ và tín hiệu RF lại quá thấp để hình thành một ảnh.

Hình 3.7 : Sự tiến triển của tơng phản T2
IV.Các phơng pháp tạo ảnh
4.1. Chu kì tạo ảnh .
Một đặc tính chung cho tất cả các phơng thức tạo ảnh là có hai pha khác nhau
trong quá trình thu nhận ảnh nh hình 4.1. Một pha đi cùng với sự nhiễm từ dọc và
pha kia đi cùng với sự nhiễm từ ngang. Tơng phản mật độ proton và T1 dùng trong
pha nhiễm từ dọc và tơng phản T2 dùng trong pha nhiễm từ ngang .
4.2. Kích thích
Sự biến đổi từ pha nhiễm từ dọc sang nhiễm từ ngang đợc tạo bằng cách sử dụng
một xung RF gọi là quá trình kích thích. Hiện tợng này xảy ra do sự nhiễm
9

Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
từ ngang biểu diễn một trạng thái không ổn định hoặc bị kích thích hơn so với
nhiễm từ dọc.
Xung kích thích đợc đặc trng bởi một góc lật. Xung kích 90
0
chuyển tất cả sự
nhiễm từ dọc đang tồn tại sang sự nhiễm từ ngang. Loại xung này đợc dùng phổ
biến trong quá trình tạo ảnh . Tuy nhiên, còn một só phơng thức tạo ảnh sử dụng
góc lật nhỏ hơn 90
0
, phơng thức này chỉ chuyển một phần nhiễm từ dọc sang
nhiễm từ ngang.
Hình 4.1 Hai pha của một chu kì tạo ảnh
4.3. Tín hiệu và dội ( Signal and Echo event )
Pha nhiễm từ ngang kết thúc bằng một tín hiệu dội tạo ra tín hiệu RF. đó là tín
hiệu đợc phát ra từ mô và đợc dùng để tạo ảnh . Tín hiệu dội đợc tạo ra bằng cách
đặt một xung RF hoặc một xung gradient lên mô.
4.4. Thời gian dội TE
Trong suốt pha nhiễm từ ngang, TE có thể đợc ngời vận hành điều chỉnh trong
một giới hạn nhất định. KHi tăng TE thì độ nhạy tơng phản T2 tăng và cờng độ tín
hiệu tăng.
4.5. Các phơng pháp tín hiệu dội spin
Có hai phơng thức tạo ảnh đó là tín hiệu dội spin và phơng thức khôi phục ngợc.
Tín hiệu dội spin ( Spin Echo )
Phơng tức tạo ảnh tín hiệu dội spin đặc trng bởi hai xung kíh 90
0
và theo sau là
xung 180
0
để tạo ra tín hiệu dội. Độ sáng của các mô đơn lẻ và tơng phản giữa các

mô khác nhau đợc xác định bằng mối liên hệ giữa TR và TE và các đặc tính mô cơ
bản ( mật độ proton , T1, T2). Trọng lợng của tơng phản ảnh tơng ứng với một đặc
tính mô riêng biệt thu đợc bằng cách điều chỉnh các giá trị TR và TE.
10
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Hình 4.2 : Dãy các sự kiện và các yếu tố xác định tơng phản ảnh
Hình 4.2 mô tả sự tăng lên của tơng phản ảnh giữa hai mô A và B. Ta thấy sự
nhiễm từ dọc trong chu kì đầu tiên, tiếp theo là sự nhiễm từ ngang tạo ra trong chu
kì tiếp theo.
Chu kì đầu tiên bắt đầu bằng một xung 90
0
làm chuyển đổi từ nhiễm từ dọc sang
nhiễm từ ngang. Do vậy, chu kỳ bắt đầu với sự bão hoà hoàn toàn hoặc không có sự
nhiễm từ dọc. Sự nhiễm từ bắt đầu tăng với tấc độ đợc xác định bằng giá trị T1 đối
với mô cụ thể. Nếu hai mô có giá trị T1 khác nhau, thì sự khác nhau về nhiễm từ
hay tơng phản sẽ tăng lên giữa hai mô. Khi các mô tiến dần đến vị trí nhiễm từ cực
đại thì mật độ proton trở thành một yếu tố chính ảnh hởng đến tơng phản giữa hai
mô. Chu kỳ này dừng và chu kỳ tiếp theo tiếp tục bằng việc tăng thêm một xung
kích 90
0
khác.
Tại thời điểm bắt đàu của chu kì, hai mô có các mức nhiễm từ ngang khác nhau
(tơng phản) mang theo từ nhiễm từ dọc tại chu kì trớc. Khi nhiễm từ ngang bắt đầu
phân rã, nó cũng phân rã tại các tốc độ khác nhau nấu hai mô có thời gian T2 khác
nha. Điều này dẫn đến sự tăng lên của tơng phản T2. Mật độ proton và tơng phản
T1 đợc thay thế dần dần bởi tơng phản T2. Tại 1 thời điểm thích hợp, một xung 180
0
đựơc đặt vào để tạo ra một tín hiệu dội và tín hiệu từ nhiễm từ ngang. Cờng độ tín
hiệu tỉ lệ với mức nhiễu từ ngang và xác định độ sáng của mô khi nó xuất hiện trên
ảnh . Hai mô có cờng độ tín hiệu khác nhau sẽ tạo ra tơng phản ảnh khác nhau.

Để tạo ra tơng phản ảnh dựa trên sự khác nhau T1 giữa các mô, có hai yếu tố
cần quan tâm. Do tơng phản T1 tăng lên trong pha nhiễm từ dọc tăng lên, các giá
trị TR tơng đối ngắn cần đợc dùng để thu nhận tơng phản. Yếu tố thứ hai là giữ t-
ơng phản T1 trong suốt thời gian dãn ngang. Vấn đề là tơng phản T2 đợc phép tăng
lên, nó lại chống lại tơng phản T1. Đó là do các mô có T1 ngắn thì T2 cũng ngắn.
Các mô với T1 ngắn thì thờng sáng, trái lại, T2 ngắn lại giảm độ sáng.
Tơng phản mật độ proton tăng lên khi sự nhiễm từ dọcđạt giá trị cực đại, đwocj
xác định bằng mật độ proton trong mỗi mô cụ thể. Do vậy, cần phải có giá trị TR t-
ơng đối dài để tạo ảnh trọng lợng mật độ proton. Các giá trị TE dài sau đó đợc
dùng để cho phép thời gian tơng phản tăng lên. Các giá trị kết hợp giữa TE và TR
đợc chọn qua các bảng tuỳ thuộc vào từng loại mô.
Khôi phục ngợc
11
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Khôi phục ngợc là một phơng thức tạo ảnh tín hiệu dội spin dùng cho một mục
đích đặc biệt. ứng dụng thứ nhất là tạo ra tơng phản T1 ở mức cao và ứng dụng thứ
hai để triệt tiêu tín hiệu và tạo độ sáng của mỡ. Ngời ta nhận đợc dãy xung khôi
phục ngợc bằng cách thêm một xung 180
0
vào dãy tín hiệu dội sip thông thờng, nh
hình 4.3.
Short

Hình 4.3 Phơng thức tạo ảnh khôi phục ngợc

Xung đwocj thêm vào tại thời điểm bắt đầu của mỗi chu kì. Trong khôi phục ng-
ợc, mỗi chu kì bắt đầu khi xung 180
0
đảo ngợc hớng của nhiễm từ dọc. Sự tăng trở
lại ( khôi phục ) của nhiễm từ bắt đầu bằng một giá trị âm ( đảo ngợc ) chứ không

phải 0 nh phơng thức dội spin.
Phơng thức khôi phục ngợc giống phơng thức tín hiệu dội spin, dùng 1 xung
kích 90
0
để tạo sự nhiễm từ ngang, và xung kết thúc 180
0
tạo ra tín hiệu dội spin.
Khoảng thời gian giữa xung 180
0
khởi đầu và xung 90
0
đợc gọi là thời gian ngợc
T1. Nó có thể đợc thay đổi bởi ngời vận hành nh một điều khiển tơng phản.
Tơng phản T1 : Đặc tính cơ bản của bất kì ảnh khôi phục ngợc nào là cos độ t-
ơng phản cao. Điều này do tổng thời gian dãn dọc tăng lên do bắt đầu từ tàng thái
ngợc.
Triệt mỡ: Do mỡ có giá trị T1 tong đối ngắn. Do vậy, nó khôi phục nhiễm từ
dọc nhanh hơn các mô khác sau xung ngợc. Điểm quan trọng ở đây là nhiễm từ
của mỡ trải qua điểm không trớc các mô khác. Nếu thòi gian T1 đợc chọn để xung
kích đặt tại đúng thời điểm này sẽ không tạo ra có tín hiệu. Ngời ta đạt đựoc điều
này với T1 tơng đối ngắn. Do đó, phơng pháp này còn gọi la fphơng pháp khôi
phục ngời thời gian ngắn.
4.6. Phơng pháp tín hiệu dội gradient nhỏ
Đây là phwong pháp sử dụng kết hợp với một xung kích RF có góc lật nhỏ hơn
90
0
, phơng thức này còn có tên là phong thức tín hiệu dội gradient góc nhỏ .
Góc lật xung kích thích
Chúng ta đã biết mục đích của xung kích thích là chuyển hoặc lật nhiễm từ dọc
sang nhiễm từ ngang. Khi dùng một xung kích 90

0
, tất cả các nhiễm từ dọc đang
12
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
tồn tại sẽ chuỷen sang nhiễm từ ngang n trong phơng thức tín hiệu dội spin. Xung
kích 90
0
làm giảm nhiêud từ dọc về mức 0 tại lúc bắt đầu cảu mỗi chu kì. Điều này
có nghĩa là cần khoảng thời gian TR tơng đối dài để cho phép nhiễm từ dọc khôi
phục. Nh ta đã biết TR quyết định đến thời gian thu nhận ảnh , do đó cần phải giảm
TR.
Khi giá trị TR giảm, lợng nhiễm từ ngang và cờng độ tín hiệu RF tạo ra bởi mỗi
xung cũng giảm. Điều này làm tăng nhiễu ảnh . Việc dùng khoảng thời gian TR
ngắn với một xung kích 90
0
không thể tạo ra ảnh T2 hay mật độ Proton.
Một cách làm giảm TR và tăng tốc độ thu nhận mà không phải chịu những
nhựơc điểm đã nêu ở trên là sử dụng một xung kích thích có góc lật nhỏ hơn 90
0
.
Xung này chỉ truyền một phần nhiễm từ dọc sang nhiễm từ ngang. Điều này có
nghĩa là nhiễm từ dọc không bị mất hoàn toàn hay giảm về không bởi xung .
Tơng phản T1 : Các góc lật tơng đối lớn ( 45 tới 90
0
) tạo ra tơng phản T1. Đó
là điều chúng ta mong muốn do góc lật 90
0
và các giá trị TE và TR nhỏ đồng nhất
với các yếu tố đợc dùng để tạo ra tơng phản T1 với phơng pháp tín hiệu dội spin.
Tơng phản thấp : các góc lật nằm trong phạm vi trung bình tạo ra rất ít tơng

phản. Đó là mièn mà mật độ proton và tơng phản T1 triệt tiêu lẫn nhau.
Tơng phản mật độ proton : Các giá trị góc lật tơng đối nhỏ tạo ra tơng phản
mật độ proton. Khi góc lật bị giảm trong miền này thì nhiễm từ cũng giảm đáng
kể và tạo ra cờng độ tín hiệu.
Cờng độ tín hiệu thấp: Các góc lật rất thấp thờng không hữu dụng cho chùn ta
tạo cờng độ tín hiệu RF thấp. Đến đây, chúng ta phải xem xét việc thay đổi góc
lật xung kích ảnh hởng đến tơng phản và còng độ tín hiêu nh thế nào. Góc lật là
một trong những yếu tố tạo ảnh, nó thòng đợc quyết dịnh bởi ngời sử dụng.
Tài liệu tham khảo

1: Image Processing The Fundamentals
2: Nhập môn xử lí ảnh Nguyễn Thanh Thuỷ
3: Kĩ thuật chuẩn đoán hình ảnh - Đoàn Nhật ánh
13
Xử lí ảnh Tìm hiểu quá trình tạo ảnh MRI
Mục lục
Trang
I.Sơ đồ khối của hệ thống tạo ảnh MRi. 1
1.1.Từ trờng
1.2.Các loại nam châm
1.3.Gradient
1.4.Máy tính
IIcộng hởng từ hạt nhân . 2
2.1.Định nghĩa cộng hởng từ hạt nhân .
2.2.Tơng tác từ hạt nhân .
2.3.Độ từ hoá mô
III.Đặc trng của mô 5
3.1.TR
3.2.TE
3.3.Mật độ Proton

3.4.T1, thời gian dãn dọc
3.5.T2, thời gian dãn ngang
IV.Các phơng pháp tạo ảnh 9
4.1.Chu kì tạo ảnh .
4.2.Kích thích
4.3.Tín hiệu và dội ( Signal and Echo event )
4.4.Thời gian dội TE
4.5.Các phơng pháp tín hiệu dội spin
4.6. Phơng pháp tín hiệu dội gradient nhỏ
.
14