Nội Dung Chính
Trang 44
| Khởi động Chụp cộng hưởng từ là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện đại và hiệu quả, mang đến hình ảnh rõ nét nhằm hỗ trợ chẩn đoán chính xác tình hình bệnh. Chụp cộng hướng từ là một kĩ thuật hiện đại dựa trên hiệu ứng vật lí mới giúp chẩn đoán nhiều bệnh lí hiệu quả. Vậy nguyên lí chụp cộng hưởng từ như thế nào? |
I. KHÁI NIỆM CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ
Chụp cộng hưởng từ MRI (Magnetic Resonance Imaging) là một kĩ thuật giúp ta thu được những hình ảnh có độ phân giải cao của các bộ phận cơ thế nhờ từ trường và sóng vô tuyến.
Hình ảnh chụp cộng hưởng từ có độ tương phản cao, sắc nét và rõ ràng, chI tiết và có khả năng tái tạo hình ảnh 3D mang lại hiệu quả cao giúp bác sĩ chấn đoán đối với bệnh lí của
bệnh nhân. Hiệu quả chẩn đoán bằng MRI cho kết quả tốt hơn rất nhiều so với siêu âm, X-quang hay chụp cắt lớp. Bên cạnh đó chụp cộng hưởng từ không sử dụng tia X, rất an toàn, nên được các bác sĩ chuyên môn đánh giá cao trong chỉ định chụp và chấn đoán bệnh.
Hình 8.1. Máy chụp cộng hưởng từ
II.NGUYÊN LÍ CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ
Nguyên lí của chụp cộng hưởng từ dựa trên hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân. Trong y học, kĩ thuật chụp cộng hưởng từ thường sử dụng hạt nhân của nguyên tử hydrogen vì hạt nhân của hydrogen chỉ chứa một proton và hydrogen có trong tất cả các mô của cơ thể người. Proton được coi như một nam châm siêu nhỏ với cặp cực từ Bắc, Nam và có một số tính chất đặc biệt:
- Ở trạng thái bình thường, trục của các nam châm này được định hướng một cách ngẫu nhiên (Hình 8.2a).
Hình 82. Sự định hướng của các proton
a) Ở trạng thái bình thường
b) Khi được đặt trong từ trường
Trang 45
- Khi các nguyên tử hydrogen được đặt trong từ trường mạnh và không đổi, trục của mỗi nam châm siêu nhỏ sẽ có xu hướng định hướng theo hướng hợp với phương của từ trường ngoài một góc sao cho hệ ở mức năng lượng thấp. Đồng thời trục này luôn quay quanh một trục (tiến động) song song với từ trường ngoài theo một tần số xác định gọi là tần số Larmor (Hình 8.2b).
- Khi một sóng vô tuyến với tần số trùng với tần số Larmor thì sẽ có hiện tượng cộng hưởng xảy ra. Lúc này các proton sẽ nhận năng lượng để chuyển lên trạng thái có mức
năng lượng cao hơn. Đây chính là hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân.
- Khi ngắt sóng vô tuyến, các proton sẽ dần trở về trạng thái trước khi có cộng hưởng từ và phát ra sóng vô tuyến. Thời gian trở về này gọi là thời gian hồi phục. Thời gian hồi phục
phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh hạt nhân của nguyên tử hydrogen.
- Sóng vô tuyến do quá trình hồi phục của proton phát ra sẽ được thu lại và xử lí để cho thông tin về thời gian hồi phục của proton
Ví dụ: Nước và các mô chứa nước (ví dụ như dịch não tuỷ) có thời gian hồi phục dài trong vài gây, các mô mỡ (ví dụ như chất trắng trong não) có thời gian hồi phục ngắn hơn cỡ vài trăm miligiây, các mô ung thư có thời gian hồi phục nằm ở khoảng giữa hai thời gian hồi phục của hai chất này.
Hình 8.3. Hình ảnh chụp cộng hưởng từ u não
Các bộ phận trong cơ thể người được cấu tạo bởi các mô khác nhau, do đó thời gian hồi phục với từng vị trí trong cơ thể cũng khác nhau. Máy tính sẽ phân tích dữ liệu thời gian hồi phục ở từng vị trí trên cơ thể để dựng thành hình ảnh gọi là ảnh cộng hưởng từ hạt nhân.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu ở bất cứ chỗ nào của cơ thể cũng xảy ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân như nhau thì sẽ không thu được thông tin gì hữu ích. Để có được ảnh cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân thì ngoài từ trường mạnh và không đổi, ta cần phải đưa thêm vào một từ trường biến đối đều theo khoảng cách. Để nghiên cứu một bộ phận nào đó trong cơ thể, người ta “chia” bộ phận đó ra làm nhiều lớp khác nhau. Trong phạm vi mỗi lớp, từ trường được coi như giống nhau. Các lớp khác nhau sẽ có từ trường khác nhau, tức là chúng ta có hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân khác nhau ứng với mỗi lớp. Đây chính là cơ sở đế tạo ảnh cộng hưởng từ hạt nhân cắt lớp.
Trang 46
III. CẤU TẠO MÁY CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ
Hình 8.4. là sơ đồ nguyên lí cấu tạo một loại máy chụp cộng hưởng từ, gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ phận tạo từ trường chính: Cuộn dây siêu dẫn tạo ra từ trường mạnh có độ lớn 1,5 đến 3 tesla.
- Cuộn dây tạo từ trường biến thiên: Trong máy chụp cộng hưởng từ có ba cuộn dây để tạo từ trường biến thiên, từ trường do các cuộn dây này sinh ra biến đổi đều theo khoảng cách. Các từ trường này hướng theo các trục toạ độ vuông góc Ox, Oy, Oz.
- Bộ phận phát sóng vô tuyến có tần số thay đổi.
- Bộ phận thu sóng vô tuyến.
Hình 8.4. Cấu tạo sơ lược máy MRI
Bệnh nhân
Bộ phận phát sóng vô tuyến
Cuộn dây tạo từ trường biến thiên
Bộ phận thu sóng vô tuyến
Từ trường
Bộ phận quét
Bàn bệnh nhân
Câu hỏi
1. Nêu một số ưu, nhược điểm của chụp cộng hưởng từ.
2. So sánh ưu, nhược điểm của chụp cộng hưởng từ so với chụp CT.
Hoạt động
1. Giải thích tại sao chụp MRI có thể được coi là an toàn hơn so với chụp CT.
2. Giải thích tại sao trong một số trường hợp có thể chọn chụp CT thay vì chụp MRI.
3. Giải thích tại sao chụp MRI được gọi là không xâm lấn.
EM ĐÃ HỌC
• Nêu được nguyên lí chụp cộng hưởng từ.
• Biết được cấu tạo sơ lược của máy chụp cộng hưởng từ.
EM CÓ THỂ
So sánh được chất lượng hình ảnh chụp cộng hưởng từ so với hình ảnh chụp X-quang, chụp cắt lớp.
Các Bài Học Khác
Chuyên đề học tập Vật lí 12 - Bài 7: Siêu Âm - Giải thích cách tạo sóng siêu âm bằng gốm áp điện và nguyên lí tạo hình ảnh dựa vào sóng phản xạ.
Xem thêm ⟶
Chuyên đề học tập Vật lí 12 - Bài 6: Chụp X-Quang: Chụp Cắt Lớp - Trình bày nguyên lí chụp X-quang, cách cải thiện hình ảnh, và nguyên lí chụp cắt lớp để khắc phục nhược điểm của X-quang.
Xem thêm ⟶
Bình Luận
Để Lại Bình Luận Của Bạn