Cộng hưởng từ - MRI

NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
CỘNG HƯỞNG TỪ - MRI
( Magnetic Resonance Imaging )
KTV. NguyÔn TuÊn Dòng
Chụp cộng hưởng từ (MRI) là một kỹ thuật chẩn đoán y khoa tạo ra
hình ảnh giải phẫu của cơ thể nhờ sử dụng từ trường và sóng
radio. Phương pháp này không sử dụng tia X và an toàn cho bệnh nhân.
Máy chụp cộng hưởng từ là một thiết bị nhạy cảm và đa năng giúp ta
thấy hình ảnh các lớp cắt của các bộ phận cơ thể từ nhiều góc độ trong
khoảng một thời gian ngắn.
Chụp cộng hưởng từ là một kỹ thuật nhanh, gọn không gây ảnh
hưởng phụ, là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện đại, hiệu quả
và phổ biến trên thế giới. Ngày nay, MRI được sử dụng để kiểm tra gần
như mọi cơ quan trong cơ thể. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị trong
việc chụp ảnh chi tiết não hoặc ống sống. Kể từ khi MRI mang lại
những hình ảnh 3 chiều, bác sĩ có thể nắm được thông tin rõ ràng hơn
về địa điểm thương tổn.
Kỹ thuật tạo ảnh cộng hưởng từ hiện đã trở thành một phương pháp
phổ thông trong y học chẩn đoán hình ảnh. Các thiết bị MRI đầu tiên
ứng dụng y học xuất hiện vào đầu những năm 1980. Vào năm 2002, có
gần 22.000 camera MRI được sử dụng trên toàn thế giới. Trên thế giới
mỗi năm có hơn 60 triệu ca chẩn đoán bằng MRI và phương pháp này
vẫn đang phát triển nhanh.
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
MRI thường tốt hơn các kỹ thuật hình ảnh khác và đã được cải
thiện đáng kể về độ chính xác trong việc chẩn đoán nhiều căn bệnh. Nó
thay thế một số phương pháp kiểm tra theo kiểu đưa thiết bị vào cơ thể,
do đó giảm đau đớn, rủi ro cũng như sự bất tiện cho bệnh nhân.
I. Lịch sử MRI :
- Felix Block và Edward Purcell phát hiện ra hiện tượng cộng

hưởng từ hạt nhân vào năm 1946.
- Từ những năm 1950 đến 1970 cộng hưởng từ đã được ứng dụng
và phát triển rộng rãi.
- Giải Nobel Vật lý vào năm 1952 cho 2 nhà vật lý Felix Block và
Edward Purcell.
- Năm 1970, tiến sĩ Raymond Damidian phát hiện cấu trúc cơ thể
người bao gồm phần lớn nước và đó là chìa khóa cho tạo ảnh
cộng hưởng từ, nước phát ra một tín hiệu mà có thể dò và ghi lại
được.
- Năm 1978, tiến sĩ Damidian và các cộng sự đã thiết kế, chế tạo ra
chiếc máy quét cộng hưởng từ đầu tiên dùng trong việc tạo ảnh y
tế của cơ thể người.
- Năm 1980, chiếc máy cộng hưởng từ đầu tiên được đưa vào áp
dụng.
- Năm 1987, kỹ thuật Cardiac MRI được đưa vào sử dụng cho việc
chẩn đoán các bệnh về tim mạch.
- Năm 1993, Function MRI được dùng để chẩn đoán các chức năng
và hoạt động của não bộ.
II. Nguyên lý MRI :
1/ Nguyên lý cơ bản :
Dựa trên sự tồn tại của những nguyên tử Hydro trong các mô cơ
thể. Khi các mô được đặt trong một từ trường cường độ lớn, các Proton
trong các nguyên tử Hydro sẽ được cung cấp năng lượng dưới dạng
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
những sóng tần số radio, khi ngưng cung cấp các sóng thì hệ thống sẽ
hồi trả năng lượng và các Proton sẽ phát ra tín hiệu được máy tính xử
lý, tính toán và hiện thành hình ảnh chẩn đoán.
2/ Nguyên lý tạo ảnh :
Người ta đưa cơ thể bệnh nhân vào vùng có từ trường một chiều

rất mạnh, hiện nay phổ biến là dùng từ trường sinh ra do cuộn dây siêu
dẫn có dòng điện rất lớn chạy qua. Trong cơ thể có những nguyên tử
mà hạt nhân có momen từ tương tự như có gắn một thanh nam châm
cực nhỏ. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, momen từ của hạt nhân
nguyên tử quay đảo tương tự như con quay dưới tác dụng của trọng
trường trên mặt đất. Nếu hạt nhân đang quay đảo với tần số w mà có
thêm sóng vô tuyến cùng tần số w tác dụng, hạt nhân sẽ quay đảo cực
mạnh vì có hiện tượng cộng hưởng. Đó là cộng hưởng từ hạt nhân. Khi
ngừng tác dụng sóng vô tuyến, hạt nhân sẽ từ trạng thái quay đảo cực
mạnh trở về trạng thái quay đảo bình thường. Hạt nhân có momen từ
quay như vậy sẽ sinh ra sóng điện từ phát ra không gian xung quanh, có
thể đo được sóng điện từ đó nếu đặt vào đấy một cuộn dây điện.
Việc hạt nhân từ trạng thái quay đảo mạnh do cộng hưởng trở về
trạng thái quay đảo bình thường nhanh hay chậm còn tùy thuộc vào các
nguyên tử quanh hạt nhân cản trở chuyển động quay ít hay nhiều. Ví
dụ, hạt nhân của nguyên tử H trong phân tử nước (H
2
O) của máu, từ
trạng thái cộng hưởng quay về trạng thái thường rất nhanh nếu máu
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
đang lưu thông trong mạch máu, trái lại quay về rất chậm nếu máu
chảy thấm ra ngoài thịt, mỡ.
Ở máy MRI, người ta có thể tạo ra cộng hưởng ứng với một loại
hạt nhân nào đó (hạt nhân hydro) trong từng thể tích cỡ milimet khối
của não và theo dõi trạng thái cộng hưởng. Lần lượt quét thể tích có
cộng hưởng này, sẽ có được hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân ở từng
lớp. Có thể theo dõi ảnh để biết được cấu tạo bên trong của não lúc cơ
thể đang sống (biết được có chảy máu trong não hay không, chảy ở chỗ
nào). Có thể dùng MRI để theo dõi hoạt động của não, ví dụ như khu

vực nào của não hoạt động, máu đưa oxy về vùng đó mạnh hay yếu...
III. Cấu tạo : thiết bị MRI gồm 4 phần chính :
1. Nam châm tạo từ trường B
0
(Magnet) : Từ trường B
0
nhằm
làm cho các moment từ (hạt nhân H) trong mô sắp xếp theo một
hướng xác định.
2. Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo không gian G (G
x
,
G
y
, G
z
) (Gradient Coil) : Các từ trường G
x
, G
y,
G
z
dùng để chọn
lớp cắt (khi cho một thành phần một giá trị xác định) hoặc xác
định vị trí của điểm cần khảo sát.
3. Cuộn phát thu sóng điện từ RF (Radiofrequency Coil) : Bộ
thu phát RF tạo ra từ trường B
1
nhằm tạo ra sự thay đổi từ trường
tại một vị trí xác định và thu nhận từ trường phản hồi từ mô vị trí

này (từ trường M). Tín hiệu thu được (từ trường M) từ trong cơ
thể phát ra là rất nhỏ. Do đó, thiết bị cần có lưới chắn từ (shield)
để chống ảnh hưởng của sóng điện từ bên ngoài.
4. Hệ thống máy tính xử lý : Máy tính và các phụ kiện để quản lý
nam châm, bộ phát-thu và cuộn tạo từ trường biến thiên để xử lý
và lưu trữ tín hiệu cộng hưởng từ; và để tái tạo, lưu trữ và hiển thị
ảnh.
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai
Cấu trúc cắt dọc của hệ thống cộng hưởng từ
IV. Đặc điểm MRI :
- Độ phân giải không gian rất cao (3 mm), còn độ phân giải thời
gian vừa phải (3 giây).
- Đây là phương pháp hiệu nghiệm và dễ sử dụng nhất hiện nay để
nghiên cứu về não. Người ta đã phát triển phương pháp chụp ảnh
cộng hưởng từ chức năng (FMRI – Function MRI) để nghiên cứu
không chỉ về cấu tạo mà còn về chức năng hoạt động của não.
- Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém do phải dùng heli lỏng
để làm lạnh cuộn dây siêu dẫn.
1/ Ưu điểm :
- Ảnh của cấu trúc các mô mềm trong cơ thể như tim, phổi, gan và
các cơ quan khác rõ hơn và chi tiết hơn so với ảnh được tạo bằng
các phương pháp khác.
- MRI giúp cho các bác sĩ đánh giá được các chức năng hoạt động
cũng như cấu trúc của nhiều cơ quan nội tạng trong cơ thể.
NguyÔn TuÊn Dòng - Khoa chÈn ®o¸n h×nh ¶nh - BÖnh viÖn B¹ch Mai