máy MRI đã chuyển đổi

LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại, vai trò của Khoa học – Công nghệ (KHCN) ngày càng
trở nên quan trọng và đóng góp nhiều hơn trong việc cải thiện chất lượng sức khỏe con
người. Một trong những đóng góp to lớn của nền khoa học vào lĩnh vực Y học đó là Máy
chụp cộng hưởng từ MRI(Magnetic resonance imaging), gọi tắt là máy MRI
Việc ứng dụng máy chụp chụp cộng hưởng từ MRI vào chuẩn đoán là một bước
tiến vượt bậc của nền Y học nói chung, vì trước đó, việc xác định, chuẩn đoán các bệnh
lý về thần kinh, mạch máu, cơ xương khớp…chỉ dựa vào chuẩn đoán lâm sàn và hình ảnh
chụp mạch não ở máy X – Quang nên gặp rất nhiều khó khăn.
Thế hệ máy MRI đầu tiên được phát minh vào năm 1946 và được đưa vào ứng dụng
trong lâm sàng vào năm 1950-1970. Tuy còn nhiều hạn chế những phần nào đã giúp cải
thiện thông tin cho việc chuẩn đoán và chữa trị. Kể từ đó, các thế hệ máy MRI được cải
tiến không ngừng và được ứng dụng rộng rãi hơn, giúp nền Y học đạt được những tiến bộ
xa hơn và nâng cao hiệu quả trong công việc điều trị.
Báo cáo sau đây là kết quả của quá trình nghiên cứu và tìm hiểu của chúng em về Máy
chụp cộng hưởng từ MRI.


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 2
MỤC LỤC ................................................................................................................ 3
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................. 4
NỘI DUNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ....................................................................... 5
Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................ 5
1.1. Chụp cộng hưởng từ MRI ................................................................ 5
1.2. Lịch sử phát triển ............................................................................. 5
1.3. Mục đích sử dụng ............................................................................. 5
1.4. Đặc điểm nổi bật .............................................................................. 6
Chương 2. CẤU TẠO ...................................................................................... 8
2.1. Nguồn ............................................................................................... 8
2.2. Các bộ phận tạo từ trường ............................................................... 8

2.2.1. Hệ thống nam châm ................................................................ 9
2.2.2. Hệ thống tạo trường gradient ................................................. 12
2.2.3. Hệ thống thiết bị vô tuyến ....................................................... 14
2.2.4. Hệ thống định vị và kiểm soát bệnh nhân .............................. 16
2.2.5. Hệ thống thu nhận tín hiệu ..................................................... 16
2.2.6. Hệ thống máy tính, bàn điều khiển và hiển thị ....................... 21
2.3. Cảm biến, xử lý ................................................................................ 21
2.4. Trạm xử lý hình ảnh và phần mềm ................................................... 21
Chương 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG........................................................ 22
Chương 4. ỨNG DỤNG .................................................................................. 28
Chương 5. SO SÁNH MRI VÀ CT ................................................................. 29

1


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.

Ảnh chụp cộng hưởng từ MRI .............................................................. 6

Hình 2.

Sơ đồ khối ............................................................................................. 8

Hình 2.1.

Hình dạng ngoài của cuộn nam châm siêu dẫn ..................................... 9

Hình 2.2.

Cấu tạo trong của nam châm siêu dẫn .................................................. 10

Hình 2.3.

Hệ thống nam châm .............................................................................. 12

Hình 2.4.

Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo ba trục không gian ................. 13

Hình 2.5.

Cuộn dây tạo trường gradient theo trục X ............................................ 13

Hình 2.6.

Cuộn dây tạo trường gradient theo trục Y ............................................ 14

Hình 2.7.

Cuộn dây tạo trường gradient theo trục Z ............................................. 14

Hình 2.8.

Cấu tạo của cuộn phát thu sóng điện từ ................................................ 15

Hình 2.9.

Cấu tạo bên trong của cuộn dây bề mặt (A) và cuộn dây khối thể
tích (B) .................................................................................................. 16

Hình 2.9.1. Cuộn từ tính nhiều vòng ....................................................................... 17
Hình 2.9.2. Cuộn bề mặt .......................................................................................... 17
Hình 2.9.3. Cuộn lồng chim ..................................................................................... 18
Hình 2.9.4. Cuộn từ tính một vòng tròn ................................................................... 18
Hình 2.9.5. Cuộn yên ngựa ...................................................................................... 19
Hình 2.10. Sơ đồ bộ trộn cân bằng kép................................................................... 20
Hình 2.11. Sơ đồ bộ tách sóng pha cầu phương ..................................................... 21
Hình 3.1.

Chuyển động xung quanh từ trường của proton ................................... 23

Hình 3.2.

Sự suy giảm của từ trường .................................................................... 23

Hình 3.3.

............................................................................................................... 26

2


NỘI DUNG BÁO CÁO TỔNG KẾT
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Chụp cộng hưởng từ MRI
-Chụp cộng hưởng từ (Magnetic resonance imaging) là một phương pháp thu hình
ảnh của các cơ quan trong cơ thể sống và quan sát lượng nước bên trong các cấu trúc
của các cơ quan.
-Ảnh cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên một hiện tượng vật lý là hiện tượng cộng

hưởng từ hạt nhân.
-Cùng với các phương pháp tạo ảnh khác như siêu âm, chụp cộng hưởng từ
(MRI), cho ta “nhìn thấy” các cơ quan bên trong của con người mà không phải thực hiện
phẫu thuật.

1.2. Lịch sử phát triển
-Năm 1946, Felix Block và Edward Purcell đã phát hiện ra hiện tượng cộng hưởng
từ hạt. Cộng hưởng từ được ứng dụng và bắt đầu phát triển ở những nước tiên tiến vào
những năm 1950 đến 1970.
-Năm 1980, chiếc máy cộng hưởng từ đầu tiên ra đời và sử dụng cho việc chụp
hình ảnh y tế.
-Năm 1987, chụp cộng hưởng từ có một bước tiến mới khi đưa cộng hưởng từ vào
việc chẩn đoán các bệnh lý tim mạch.
-Năm 1993, cộng hưởng từ được ứng dụng cho việc chẩn đoán chức năng và hoạt
động của não.
-Đến ngày nay Cộng hưởng từ ( MRI ) đã trở nên phổ biến trong kỹ thuật y học
chẩn đoán hình ảnh trên thế giới cũng như tại các bệnh viện lớn của Việt nam.

1.3. Mục đích sử dụng
Chụp cộng hưởng từ có thể cho hình ảnh rõ ràng của hầu hết các bộ phận của cơ
thể. Vì vậy nó rất hữu ích khi các kỹ thuật khác (như X quang) không cung cấp đủ thông
tin cần thiết. Nó thường được sử dụng để chụp não và tủy sống để phát hiện những bất
3


thường và các khối u. Thậm chí, rách dây chằng vùng khớp có thể được phát hiện bằng
cộng hưởng từ. Vì vậy, cộng hưởng từ được sử dụng nhiều hơn sau chấn thương do thể
thao.

Hình 1. Ảnh chụp cộng hưởng từ MRI

/>
1.4. Đặc điểm nổi bật

-Ưu điểm: Hiện nay trong các phương pháp ứng dụng cho chẩn đoán hình ảnh thì
MRI là một phương pháp tiên tiến và hiện đại nhất vì thế nên đây cũng là phương pháp
đem lại giá trị chẩn đoán và điều trị cao nhất:
Hình ảnh MRI cho phép tiếp cận trực quan đến nhiều cấu trúc phức tạp
trong cơ thể để đánh giá các chức năng hoạt động của chúng mà không cần xâm
nhập.
•

MRI là phương pháp tốt nhất để phát hiện sớm và đánh giá tình trạng bệnh
lý và các khối u. MRI cho phép dò ra các điểm bất thường ẩn sau các lớp xương
mà các phương pháp tạo ảnh khác khó có thể nhận ra.
•

4


và có thể cung cấp nhanh và chuẩn xác so với tia X trong việc chẩn đoán các bệnh
về tim mạch.
Các mô mềm như tim, gan, thận, phổi,.. cũng được chụp và tạo ảnh 3D với
khoảng cách điểm ảnh 1mm để dễ dàng phát hiện các tổn thương nhỏ nhất và rõ
nhất mà các phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác không có được.
•

MRI là phương pháp tạo ảnh dựa trên nguyên lý cộng hưởng của từ trường
mà không sử dụng tia X nên tránh cho bệnh nhân khỏi ảnh hưởng của tia X hay
của cả phương pháp chụp CT . Và nó cũng không phát ra những bức xạ khác gây
nguy hiểm cho con người.

•

-Nhược điểm: Tuy nhiên MRI có một số yếu tố cần chú ý:
MRI là vùng từ trường mạnh nên nếu bệnh nhân có các vật hoặc thiết bị hỗ
trợ bằng kim loại trong cơ thể sẽ gây nhiễu hình ảnh hoặc không được chỉ định
chụp.
•

Phụ nữ có thai dưới 12 tuần tuổi nên hạn chế chụp MRI cho dù chưa có
khuyến cáo nào về tác hại đến sức khỏe của các tổ chức y tế trên thế giới.
•

Chi phí cho ca chụp MRI thường cao hơn một số phương pháp như siêu
âm, X-Quang, CT, ...
•

5


CHƯƠNG 2: CẤU TẠO
Máy chụp cộng hưởng từ MRI gồm những cấu tạo chính như sau :

2.1. Nguồn
Cấp điện cho hệ thống. Máy MRI sử dụng dòng điện có điện thế, cường độ cao và
tiêu thụ rất nhiều điện nắng. Vì vậy, bộ ngyoonf là một bộ phận rất quan trọng.

2.2. Các bộ phận tạo từ trường
- Bộ phận tạo từ trường chính: Cuộn dây siêu dẫn tạo ra từ trường lên tới 1.5 hoặc
3 tesla. Đây là từ trường rất mạnh, chúng ta cần biết rằng từ trường của trái đất khoảng
30-60 microtesla.

- Cuộn dây tạo gradient: tạo từ trường biến đổi
- Cuộn dây RF: tạo song RF

Hình 2. Sơ đồ khối
6


2.2.1. Hệ thống nam châm
Một nam châm (magnet) lớn dạng hình trụ, rỗng bên trong, đủ lớn để bệnh nhân
có thể nằm lọt bên trong. Nam châm này sẽ tạo ra từ trường B0 đồng nhất (cố định) ở
không gian bên trong ống trụ này (Hình 2.1). Chúng ta thường nghe nói MRI 1.5T, thì
1.5T (Tesla, đơn vị đo từ thông) chính là giá trị B0. Hiện nay, thiết bị MRI dùng trong
nghiên cứu có thể đạt tới 7T. Từ trường B0 làm cho các mômen từ trong mô (kí hiệu M,
magnetization) sắp xếp theo chiều của B0. Đối với các hệ thống MRI kín, cường độ từ
trường cao, phải dùng nam châm siêu dẫn (superconducting magnet) có cấu tạo bên trong
như Hình 2.2.

Hình 2.1 Hình dạng ngoài của cuộn nam châm siêu dẫn

7


Hình 2.2 Cấu tạo trong của nam châm siêu dẫn
-Chức năng
Hệ thống nam châm có chức năng tạo ra từ trường chính B0. Để đáp ứng yêu cầu
cường độ từ trường rất lớn từ 1 Tesla đến 4 Tesla (tùy từng thiết bị cụ thể) và độ đồng
nhất cao nhằm khôi phục chính xác cấu trúc của đối tượng nên thông thường nó là các
nam châm điện từ với các cuộn dây siêu dẫn được giữ ở nhiệt độ gần 00K nhờ các hỗn
hợp dung dịch làm lạnh như: Hêli, Nitơ…
-Sơ đồ chức năng của hệ thống nam châm

Hệ thống nam châm bao gồm nam châm, khối nguồn và khối kiểm soát nam
châm.khối nguồn nhận dòng điện từ mạng điện và cung cấp cho nam châm. Khối kiểm
soát nam châm bao gồm:

8


• Mạch điều khiển tắt khẩn cấp nam châm

• Mạch báo hiệu mức dung dịch Hêli
• Mạch cảnh báo chung
• Mạch báo hiệu nhiệt độ phòng
-Hoạt động của hệ thống nam châm
Hệ thống phân phối nguồn cấp nguồn cho khối nguồn riêng của nam châm. Khối
này đưa dòng điện vào dây siêu dẫn,dòng trong dây siêu dẫn tạo ra từ trường B0. Khi tắt
hệ thống sau ngày làm việc, khối nguồn sẽ thực hiện phóng điện để ngắt dòng điện trong
dây siêu dẫn. Hệ thống kiểm soát nam châm theo dõi hoạt động của nam châm.
Khi có sự cố cần dừng khẩn cấp hoạt động nam châm, nhân viên ấn nút tắt khẩn
cấp, mạch tắt khẩn cấp làm việc sẽ tiến hành ngắt nguồn, phóng điện trong dây siêu dẫn
và xả bỏ dung dịch Hêli nhằm nhanh chóng giảm cường độ từ trường chính về 0. Mạch
báo hiệu mức Hêli theo dõi mức Hêli và hiển thị cảnh báo bằng đèn LED. Mạch báo hiệu
nhiệt độ phòng theo dõi nhiệt độ phòng và báo hiệu khi nhiệt độ phòng vượt quá 270C.

9


Hình 2.3. Hệ thống nam châm

2.2.2. Hệ thống tạo trường gradient
Đúng như tên gọi, hệ thống này có chức năng tạo ra từ trường gradient bổ xung

vào từ trường chính B0 để tham gia vào quá trình mã hoá và giải mã về không gian cho
tín hiệu CHTHN phát ra từ đối tượng. Hệ thống tạo trường gradient gồm các cuộn
gradient có cấu trúc thích hợp nhằm tạo ra từ trường gradient có cường độ và định hướng
mong muốn. Các cuộn dây gradient thường bao gồm 3 cuộn: Cuộn Gx, cuộn Gy và cuộn
Gz, tạo ra 3 từ trường gradient tương ứng theo 3 trục X, Y và Z. Các từ trường biến thiên
theo không gian này cần để chọn lớp cắt. Ngoài ra, nó còn để xác định vị trí (thông qua
việc mã hoá pha và mã hoá tần số từ trường M) trong lớp cắt được chọn

10


.
Hình 2.4. Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo ba trục không gian

Hình 2.5. Cuộn dây tạo trường gradient theo trục X

11


Hình 2.6. Cuộn dây tạo trường gradient theo trục Y

Hình 2.7. Cuộn dây tạo trường gradient theo trục Z

2.2.3.Hệ thống thiết bị vô tuyến
Hệ thống thiết bị vô tuyến có chức năng tạo ra xung vô tuyến (hay từ trường kích
động B1) để kích thích tín hiệu CHTHN, sau đó thực hiện thu nhận và xử lý sơ bộ tín hiệu
vô tuyến phát ra từ các mô của đối tượng. Hệ thống vô tuyến gồm một số thành phần chủ
yếu như các cuộn phát thu sóng điện từ RF (radiofrequency coil), nguồn phát xung vô
tuyến, các bộ khuếch đại vô tuyến.
Xuất phát từ chức năng thu và phát tín hiệu vô tuyến, cuộn dây RF thường chia

làm 3 loại chính:
-Các cuộn kết hợp phát và thu (cuộn thu phát).

12


-Cuộn phát riêng.
-Cuộn thu riêng.

Hình 2.8.Cấu tạo của cuộn phát thu sóng điện từ

Cuộn thu phát vừa đóng vai trò bộ phát xung vô tuyến vừa là bộ thu năng lượng
sóng vô tuyến từ đối tượng cần được tạo ảnh.
Cuộn phát riêng được sử dụng chỉ để phát xung vô tuyến, còn cuộn thu riêng được
sử dụng chỉ để thu nhận tín hiệu từ các spin của đối tượng cần được tạo ảnh. Mỗi loại
cuộn dây trên lại có rất nhiều dạng khác nhau. Cuộn RF trong thiết bị chụp cắt lớp có thể
được so sánh với thấu kính của máy chụp ảnh.
Giống như trong chụp ảnh sử dụng các loại thấu kính khác nhau để chụp cảnh gần
và chụp cảnh xa với góc nhìn thay đổi, trong chụp cắt lớp cũng có nhiều loại cuộn dây RF
để bảo đảm thích hợp với các trường hợp có thể xảy ra.

13


Hình 2.9 Cấu tạo bên trong của cuộn dây bề mặt (A) và cuộn dây khối thể tích (B)
Một cuộn dây tạo ảnh phải cộng hưởng hay lưu trữ năng lượng có hiệu quả ở tần
số Larmor. Tất cả các cuộn tạo ảnh đều có cấu trúc bao gồm các phần tử điện cảm L và
điện dung C hình thành mạch cộng hưởng LC với tần số cộng hưởng ν được xác định như
sau:

𝑣=

1
2𝜋√𝐿𝐶

Một số kiểu cuộn dây tạo ảnh được điều chỉnh phù hợp với từng bệnh nhân bằng
cách thay đổi điện dung theo một quy luật nào đó. Một yêu cầu khác của cuộn tạo ảnh là
từ trường B1(do xung vô tuyến tạo ra) phải trực giao với từ trường chính B0. Một số kiểu
cuộn tạo ảnh thông dụng nhất sẽ được mô tả dưới đây. Việc mô tả sẽ chỉ ra chiều từ
trường B1, phương thức tác động và các ứng dụng của cuộn dây.
• Cuộn từ tính nhiều vòng tròn ( Multi Turn Solenoid )

14


Hình 2.9.1. Cuộn từ tính nhiều vòng

• Cuộn bề mặt (Surface Coil)
Cuộn bề mặt rất thông dụng vì chúng là cuộn thu và có tỉ số SNR cao .

Hình 2.9.2. Cuộn bề mặt
• Cuộn lồng chim (Bird Cage Coil)
Cuộn lồng chim được sử dụng khi tạo ảnh đầu và sọ não

15


Hình 2.9.3 Cuộn lồng chim
• Cuộn từ tính một vòng tròn (Single Turn Solenoid)

Hình 2.9.4. Cuộn từ tính một vòng tròn
• Cuộn yên ngựa (Saddle Coil)

16


Hình 2.9.5 Cuộn yên ngựa
• Cuộn mạng pha (Phased-Array Coil )
Cuộn bề mặt và cuộn mạng pha thường đóng vai trò cuộn thu. Khi cuộn bề
mặt hay cuộn mạng pha được sử dụng, một cuộn dây khác trong thiết bị chụp cắt lớp sẽ
được sử dụng làm bộ phát năng lượng tần số vô tuyến để phát các xung 900 và 1800.

2.2.4. Hệ thống định vị và kiểm soát bệnh nhân
Hệ thống định vị bệnh nhân hay còn được gọi là bàn bệnh nhân. Đây là hệ thống
cho phép dịch chuyển và định vị bệnh nhân với độ chính xác rất cao. Nó được điều khiển
bởi máy tính và cho phép bác sỹ hoặc thao tác viên có thể điều khiển chọn các vùng cần
chụp trên bệnh nhân.
Các thiết bị kiểm soát bệnh nhân bao gồm: Cảm biến xung, cảm biến hô hấp, cảm
biến điện tâm đồ dùng trong kiểm soát bệnh nhân và chụp đồng bộ sinh lý; điện cực và
đầu đo điện tâm đồ, cảm biến hồng ngoại, dây đai khí nén cố định ngực, camera trong
khoang chụp, thiết bị liên lạc với bệnh nhân và thiết bị gọi nhân viên của bệnh nhân
(bóng bóp báo động).

2.2.5. Hệ thống thu nhận tín hiệu

17


Bộ tách sóng cầu phương là thành phần chính của khối thu. Đây là một thiết bị
tách riêng các tín hiệu Mx và My từ tín hiệu thu được từ cuộn thu RF.

Nó thực hiện chuyển đổi tín hiệu CHTHN từ dạng tín hiệu vô tuyến (tần số hàng
trăm MHz) sang dạng tín hiệu âm tần (tần số khoảng chục KHz). Trung tâm của bộ tách
sóng cầu phương là bộ trộn cân bằng kép (Doubly Balanced Mixer - DBM).

Hình 2.10. Sơ đồ bộ trộn cân bằng kép
Bộ trộn cân bằng có 2 đầu vào và một đầu ra. Nếu tín hiệu đầu vào là cos(A) và
cos(B), tín hiệu đầu ra sẽ là (1/2)cos(A+B) và (1/2)cos(A-B). Vì vậy bộ trộn này còn gọi
là bộ tách sóng nhân do đầu ra là tích của cos(A) và cos(B).

18


Hình 2.11. Sơ đồ bộ tách sóng pha cầu phương
Bộ tách sóng cầu phương thường có 2 bộ trộn cân bằng, 2 bộ lọc, 2 bộ khuếch đại
và 1 bộ dịch pha 900. Thiết bị có 2 đầu vào và 2 đầu ra. Tần số ω và ω0 được đưa vào,
còn các thành phần Mx và My của véc tơ từ hoá ngang được lấy ra.

2.2.6. Hệ thống máy tính chuyên dụng, bàn điều khiển và hiển thị
Toàn bộ hoạt động của thiết bị chụp cắt lớp CHTHN được điều khiển bởi phần
mềm cài sẵn trên một hệ thống máy tính chuyên dụng có tốc độ xử lý cao. Tại đây quá
trình chụp được điều khiển bởi các thủ tục lưu sẵn trong máy tính và do người sử dụng
lựa chọn. Máy tính thực hiện quá trình tái tạo ảnh gồm các thuật toán biến đổi Fourier,
Radon, tích cuộn…và hiển thị ảnh. Ảnh chụp cắt lớp tái tạo xong có thể quan sát trực tiếp
trên màn hình máy tính hoặc in ra phim nhờ máy in phim.

2.3. Cảm biến, xử lý: Thu nhận và xử lý tín hiệu, biến các tín hiệu RF thành hình
ảnh.

2.4. Trạm xử lý hình ảnh và phần mềm: Có chức năng hiển thị, chỉnh sửa, quản
lí hình ảnh.

19


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Nguyên lý của cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên hiệu ứng con quay – sự quay của
spin khi tần số kích thích bằng tần số tuế sai và H ⊥ spin . Các proton ngoài chuyển động
quay (spin ) còn có chuyển động thứ 2 là chuyển động đảo quanh vector từ trường B.
Hiệu ứng con quay: 𝐵 = 2𝜋𝑓𝛾
Trong đó : 𝑓 là tần số tuế sai của spin.
𝛾 là hệ số hồi chuyển từ của hạt nhân sử dụng (hệ số quay tuế sai)

h
f
=

i

B
/
I
h

Bảng đặc trưng một số chất trong máy MRI
Chất

Spin

 /2π

H1

½

4.26

H2

1

0.65

C13

1/2

1.07

N15

1

0.31

F19

1/2

4.01

P31

1/2

1.72

:
hằng số Plangk.

i : momen từ hạt nhân.
B: cường độ từ cảm.
I: số lượng tử của spin.
f: tần số kích thích

20


Hình 3.1. Chuyển động xung quanh từ trường của proton
Nếu trong mặt phẳng vuông góc với từ trường B. Ta tạo từ trường B’ có cùng tần
số quay với momen từ dipol. Khi vector B’ quay đồng bộ với momen từ dipol  làm
thay đổi góc  , B và  . Khi có sự cân bằng giữa tần số quay của vector B’ sẽ sinh ra
cộng hưởng.Đó chính là hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân.
Sử dụng xung kích thích thì  =kT;
T là thời gian kích thích của xung.

Hình 3.2. Sự suy giảm của từ trường.
21


(a)Tín hiệu suy giảm với hằng số thời gian T2 để mặt X-Y biên độ A=A0e-t/T2
(b)Sự bao trùm của từ trường với vị trí cân bằng với trục Z: A= A0e-t/T1e-t/T0

Khi đặt một vật thể vào trong một từ trường mạnh, vật thể đó có khả năng hấp
thụ và bức xạ lại các xung điện từ ở một tần số cụ thể. Khi hấp thụ, trong vật thể đó diễn
ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnectic Resonance: NMR). Tần số
cộng hưởng của các vật thể mô thông thường nằm trong dải tần của sóng vô tuyến
(radiofrequency: RF). Còn khi bức xạ,vật thể đó cũng phát ra các tín hiệu vô tuyến.
Cơ thể chúng ta cấu tạo chủ yếu từ nước (60-70%). Trong thành phần của phân tử
nước luôn có nguyên tử hydro. Về mặt từ tính, nguyên tử hydro là một nguyên tử đặc biệt
vì hạt nhân của chúng chỉ chứa 1 proton. Do đó, nó có một mômen từ lớn. Từ điều này
dẫn tới một hệ quả là: nếu ta dựa vào hoạt động từ của các nguyên tử hydro để ghi nhận
sự phân bố nước khác nhau của các mô trong cơ thể thì chúng ta có thể ghi hình và phân
biệt được các mô đó. Mặt khác, trong cùng một cơ quan, các tổn thương bệnh lý đều dẫn
đến sự thay đổi phân bố nước tại vị trí tổn thương, dẫn đến hoạt động từ tại đó sẽ thay đổi
So với mô lành, nên ta cũng sẽ ghi hình được các thương tổn.
Ứng dụng nguyên lý này, MRI sử dụng một từ trường mạnh và một hệ thống phát
các xung có tần số vô tuyến để điều khiển hoạt động điện từ của nhân nguyên tử, mà cụ
thể là nhân nguyên tử hydro có trong phân tử nước của cơ thể, nhằm bức xạ năng lượng
dưới dạng các tín hiệu có tần số vô tuyến. Các tín hiệu này sẽ được một hệ thống thu
nhận và xử lý điện toán để tạo ra hình ảnh của đối tượng vừa được đưa vào từ trường đó.

Cơ sở vật lí gồm 4 giai đoạn:
*Giai đoạn 1: Sắp hàng hạt nhân
1. Mỗi hạt nhân trong môi trường vật chất đều có một mômen từ tạo ra bởi spin (sự
xoay) nội tại của nó.
2. Các hạt nhân đều sắp xếp một cách ngẫu nhiên và từ trường của chúng triệt tiêu
lẫn nhau do đó không có từ trường dư ra để ghi nhận được.

22


3. Khi có một từ trường mạnh tác động từ bên ngoài các mômen từ của hạt nhân sẽ

sắp hàng song song cùng hướng hoặc ngược hướng của từ trường, ngoài ra chúng
còn chuyển động dần chung quanh hướng của từ trường bên ngoài nó.
4. Các vec tơ từ hạt nhân sắp hàng song song cùng chiều với hướng từ trường bên
ngoài có số lượng lớn hơn các vectơ từ hạt nhân sắp nhân sắp hàng ngược chiều
và chúng không thể triệt tiêu cho nhau hết, do đó có mạng lưới từ hoá theo hướng
của từ trường bên ngoài.
5. Các vectơ tạo ra hiện tượng từ hoá chủ yếu theo hướng của từ trường bên ngoài;
đó là trạng thái cân bằng.
6. Trong trạng thái cân bằng không có một tín hiệu nào có thể được ghi nhận. Khi
trạng thái cân bằng đó bị xáo trộn sẽ có tín hiệu được hình thành.
*Giai đoạn 2: Kích thích hạt nhân
Hiện tượng sắp hàng hạt nhân kết thúc thì các hạt nhân hydrogen tức proton sẽ
phóng thích năng lượng dùng để sắp hàng chúng để trở về vị trí ban đầu. Tốc độ phóng
thích các phôton này dựa vào năng lượng được phóng thích. Thời gian cần thiết cho 63%
vectơ khôi phục theo chiều dọc gọi là T1. Thời gian cần thiết để cho 63% vectơ khôi
phục theo chiều ngang gọi là T2.
*Giai đoạn 3: Ghi nhận tín hiệu
Khi các proton trở lại sắp hàng như cũ do ảnh hưởng từ trường bên ngoài chúng
phóng thích năng lượng dưới dạng tín hiệu tần số vô tuyến. Cường độ phát ra từ một đơn
vị khối lượng mô được thể hiện trên một thang màu từ trắng đến đen, trên đó màu trắng
là cường độ tín hiệu cao, màu đen là không có tín hiệu. Cường độ tín hiệu của một loại
mô phụ thuộc vào thời gian khôi phục lại từ tính T1 và T2, mật độ phôton của nó.
*Giai đoạn 4: Tạo hình ảnh
T1 tạo ra tín hiệu MRI mạnh và cho thấy hình ảnh các cấu trúc giải phẫu với T1
dịch não tuỷ, lớp vỏ xương, không khí và máu lưu thông với tốc độ cao tạo ra những tín
hiệu không đáng kể và thể hiện màu sẫm. Chất trắng và chất xám biểu hiện bằng màu
xám khác nhau và chất xám đậm hơn. Với T1 thì mô mỡ có màu sáng đó là lợi thế lớn
nhất để ghi hình mô mỡ trong hốc mắt, ngoài màng cứng tuỷ xương và cột sống. Máu tụ
mạn tính có hình ảnh tín hiệu cao và thể hiện ảnh màu trắng. Tuy nhiên sự khác biệt giữa
hàm lượng nước trong mô không lớn thì độ nhạy hình ảnh T1 không cao. Do đó không

thể ghi hình được ở những tổn thương nhỏ không đè đẩy cấu trúc giải phẫu.

Phòng đặt máy MRI

23


Hình 3.3
Máy MRI không cần đặt trong phòng được bọc chì hoặc vật liệu ngăn tia X như
máy X quang, CT. Tuy nhiên phòng đặt MRI cần được lót đồng nhằm tạo hiệu ứng “ lồng
Faraday” ( Faraday cage) để ngăn song điện từ phát ra ngoài.

Quy trình chụp MRI

Bệnh nhân sẽ được cung cấp và đề nghị thay quần áo thoải mái, nằm lên bàn máy
và được đưa vào khung máy. Phần cơ thể cần kiểm tra được chỉnh nằm chính giữa
khoang máy. Một thiết bị giống cuộn dây (Coils) giúp nâng cao chất lượng hình ảnh, có
thể sẽ được đặt lên vùng cần kiểm tra.

24