Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân kĩ thuật thu tín hiệu và tạo ảnh

CN: Lê Văn Chuyên – BV Bạch mai

HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
KỸ THUẬT THU TÍN HIỆU VÀ TẠO ẢNH

1.
2.
3.
4.

Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân
Kỹ thuật tạo tín hiệu cộng hưởng từ
Kỹ thuật mã hóa không gian tín hiệu
Sử lý tín hiệu và thuật toán tạo ảnh

• Từ tính : - Chất sắt từ
- Chất thuận từ
- Chất nghịch từ

• Từ trường (magnetic field):
-

Sự hiện diện của nam châm
Đơn vị tính cường độ từ trường: 1 testla = 20.000 từ trường trái đất
Vecto biểu diễn từ trường: Chỉ hướng, độ lớn cường độ từ trường


• Sóng điện từ:
-

Sóng radio, tia hồng ngoại, ánh sáng,

tia tử ngoại, tia x, gamar đều là sóng điện từ
- Tính chất: + Chu kỳ (cycle)
+ Tần số (frequency )
+ Bước sóng ( wave length)
+ Biên độ ( amplitude)
+ Phase (phase)

• Từ tính của hạt nhân nguyên tử hydro:
-

Có mặt hầu hết trong các mô
Có 1 proton (+), 1 electron (-)
Thuộc tính vốn có tự quay quanh trục (spin)
Tạo ra từ trường nhỏ, là một nam châm tí hon

• Độ từ hóa thực (net magnetization)
- Áp đặt tốc độ quay Larmor: f = γB : Hằng số γ = 42,58
Ví dụ: nếu proton đặt trong từ trường 1,5 tesla ta có tần số
f=42,58x1,5= 63 MHz
- Số proton nhiều hơn này gọi là độ từ hóa thực Mo
- Mo là cơ sở để tạo ra tín hiệu CHT
- Bo càng lớn - Mo càng lớn - Tín hiệu càng mạnh


• Hiện tượng cộng hưởng từ là gì?
- Hệ trục tọa độ vuông góc xyz, trục z cùng chiều Bo
- Mo cũng được gọi là Mz => độ từ hóa dọc
- RF tác động vào proton với cùng tần số của B làm cho
Mo lệch một góc α so với trục z => gọi là hiện tượng CHT
- Độ từ hóa ngang sau khi kích RF.

- Độ từ hóa dọc ở trạng thái ban đầu.

 Hiện tượng suy giảm FID T2 (free induction decay)
- T2 là sự suy giảm spin-spin, trao đổi năng lượng của các
proton
- T2 là cường độ vector độ từ hóa ngang suy giảm còn 37% giá
trị ban đầu
 sự phục hồi T1
- T1 là cường độ vector từ hóa dọc phục hồi 63% giá trị ban đầu


-

Tính chất của hình ảnh CHT.
Picxel: Voxel là tổng hợp tín hiệu và được quy gán picxe
Matric: Mô tả dạng ma trận ( ví dụ 256 x 128 = 32,768 picxel)
Độ phân giải không gian: + Độ dày lớp cắt
+ FOV
+ Ma trận
- Tỉ lệ tín hiệu / nhiễu: NSR ( signal to noise radio)



-

Kỹ thuật mã hóa không gian (Gx,Gy, Gz)
Gs thay đổi tần số tuyến tính để xác định lớp cắt.
Gf thay đổi f để xác định vị trí của các voxel trên bản đồ
Gp thay đổi phase tuyến tính đảm nhiệm chiều còn lại

• Quan sát phần cứng của máy.

 Cách lấy mẫu và sử lý tín hiệu.
- Một ảnh cần nhiều điểm vang, lấy mẫu nhiều lần trong một
điểm vang
- Mỗi chấm là một mẫu có giá trị khác nhau
- Mỗi mẫu sẽ được máy tính chuyển thành con số tương ứng
với giá trị đo được
=> gọi là quá trình đo và số hóa tín hiệu
- K - không gian ( k-space)


Thuật toán Fourier rời rạc ( discrete fourier
transform)
- Mô tả thuật toán

 Tóm tắt:
- Từ trường Bo tạo ra Mo theo tần số lamor
- RF cộng hưởng cùng tần số Bo làm cho Mo lệch với trục z một
góc lật α gọi là hiên tượng CTH hạt nhân.
- T2 là khoảng thời gian mất đi 63% giá trị ban đầu của độ từ hóa
ngang ( còn lại 37%)
- T1 là khoảng thời gian phục hồi 63% giá trị ban đầu của độ từ
hóa dọc
- Mã hóa vị trí không gian của các voxel Gs, Gf, Gp đảm nhiệm
- Thu mẫu và số hóa sau đó đặt và k – space
- Thuật toán fourier transform tạo ảnh

xin cảm ơn!