Anal

Esmer

Film

Oral

T�rk

Sakso

Bệnh viện đa khoa Quảng Nam Thân thiện - Trách nhiệm - Chuyên nghiệp
Friendly - Responsible - Professional
Chọn loại tìm kiếm
 
  • Site
  • Web
Cộng Hưởng Từ- MRI (Magnetic Resonance Imaging)Hồng Tỵ Huỳnh - 22/01/2014

Cộng hưởng từ (MRI) là một phương pháp chẩn đoán hiện đại và tiên tiến nhất của ngành chẩn đoán hình ảnh trên thế giới vì thế nó đem lại giá trị chẩn đoán và điều trị cao nhất. Khác với chụp X quang thường quy hay chụp cắt lớp vi tính (CT scan) là sử dụng tia X, có hại cho sức khỏe. Chụp cộng hưởng từ dựa trên nam châm siêu dẫn và các sóng radio, do đó không gây hại cho sức khỏe và có thể chụp được cho cả trẻ nhỏ và phụ nữ có thai.

1/ ĐẠI CƯƠNG

- Felix Block và Edward Purcell đã phát hiện ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân vào năm 1946 (đoạt giải Nobel vật lý vào năm 1952).

- Năm 1971, Raymond Damidian đã công bố kết quả công trình nghiên cứu về cấu trúc cơ thể người, phát hiện rằng cơ thể con người phần lớn là nước và nước có thể phát ra một tín hiệu mà có thể dò tìm được.

- Năm 1977, máy MRI đầu tiên ra đời.

- Năm 1987, kỹ thuật tạo ảnh nhanh dùng để khảo sát hoạt động tim

- Năm 1993, cộng hưởng từ được ứng dụng cho việc chẩn đoán chức năng và hoạt động của não.

 - Năm 2003, Lauterbur và Mansfield được trao giải Nobel Y học trong nghiên cứu và phát triển kỹ thuật cộng hưởng từ.

 - Đến nay, CHT đã trở nên phổ biến và được ưa chuộng trong chẩn đoán hình ảnh bởi tính chính xác và độ an toàn. Nó đã thay thế được một số phương pháp chẩn đoán xâm nhập, do đó tránh được nhiều rủi ro cũng như giảm sự đau đớn cho người bệnh.

                                Máy MRI lồng kín 1,5 Tesla- Philip tại khoa CĐHA                          

2/ MÁY CỘNG HƯỞNG TỪ

Các thành phần cơ bản của máy cộng hường từ gồm :

- Nam châm

- Các cuộn chênh từ

- Bộ phận phát sóng radio

- Bộ phận thu nhận tín hiệu

- Hệ thống xử lý dữ liệu

Cấu tạo của máy MRI

Nam châm

Các nam châm sử dụng ở máy cộng hưởng từ gồm : nam châm vĩnh cữu, nam châm điện, nam châm siêu dẫn.

a.     Nam châm vĩnh cửu (permanent magnet): Sử dụng các hợp kim có tính sắt từ. Loại này thường nặng, tạo từ trường thấp (thường 0.2 T) và không đồng nhất.

b.     Nam châm điện (electromagnet): Từ trường tạo ra nhờ dòng điện mạnh đi qua cuộn kim loại. Từ trường tạo ra thường trung bình, không ổn định. Có hạn chế là tỏa nhiệt lớn.

c.     Nam châm siêu dẫn (superconducting magnet): hiện nay được sử dụng rộng rãi. Các cuộn kim loại được đặt trong helium lỏng (-269oC hay 4oK). Với nhiệt độ thấp như vậy, dòng điện đi qua không có điện trở (siêu dẫn). Từ trường tạo ra ở loại này thường cao và đồng nhất. Nhưng có hạn chế là chi phí dùng Helium làm lạnh hệ thống khá cao.

d.     Các cuộn chênh từ

Là hệ thống các cuộn (coils) lắp đặt trong máy, tạo ra độ chênh từ cần thiết theo các hướng trong không gian (Gx,Gy,Gz)

Bộ phận phát song

Là bộ phận phát sóng RF (radiofrequency) với tần số thích hợp (tần số Larmor), nhằm kích thích hạt nhân ở các vị trí cần thiết trong vùng khảo sát.

Bộ phận thu nhận tín hiệu

Là bộ phận ghi nhận, phát hiện với độ nhạy rất cao các tín hiệu phát ra từ vùng khảo sát.

Hệ thống xử lý dữ liệu

Đây là hệ thống xử lý các tín hiệu thu nhận được để tạo hình, lưu trữ.

Các bước khảo sát

Khảo sát cộng hưởng từ gồm 5 bước cơ bản :

-Đặt bệnh nhân vào từ trường

-Phát và tắt sóng Radio

-Tín hiệu phát ra từ bệnh nhân

-Thu nhận tín hiệu

-Xử lý tín hiệu, tạo hình.

Quy trình hoạt động của máy MRI

3/ SỰ TẠO HÌNH

Proton và spin

- Vật chất cấu thành từ những nguyên tử. Các nguyên tử khác nhau về cấu trúc bên trong hạt nhân cũng như số lượng các điện tử. Hạt nhân gồm proton mang điện tích dương và neutron không mang điện. Các nguyên tử có số proton và neutron là số chẳn thì không tạo ra tín hiệu trong khảo sát cộng hưởng từ (như 12C, 16O). Nhiều nguyên tử có số proton và neutron là số lẻ trong cơ thể đều có thể tham gia vào quá trình tạo ảnh trong cộng hưởng từ như: 1H, 13C, 15N, 19F, 23Na, 31P, 39K. Tuy nhiên, chỉ có proton 1H là được sử dụng trong quá trình khảo sát cộng hưởng từ do proton này có trong hầu hết các cấu trúc cơ thể (chiếm đến 63% ) và cho tín hiệu tốt nhất so với các nguyên tố khác trong cơ thể.

- Độ nhạy cảm với  cộng hưởng từ: Chỉ số cộng hưởng

Hydrogen-1H                 =       1

Fluorine-19F                  =       0,83

Sodium-23Na                =       0,093

Phosphorus-31P            =       0,066

- Mỗi proton đều có chuyển động quay quanh trục của nó gọi là spin. Proton mang điện do đó khi quay sẽ tạo ra từ trường- có vector moment từ, giống như một nam châm nhỏ có hướng nhất định.

Khi cơ thể ở ngoài từ trường

Khi không có từ trường mạnh bên ngoài, các momen từ của các proton Hydrogen sắp xếp phân tán, không theo hướng nhất định, tổng các vector từ triệt tiêu.

Khi đặt cơ thể vào từ trường

Từ hóa dọc

Dưới tác động từ trường ngoài, do khác biệt mức năng lượng, các proton sắp xếp theo 2 hướng: cùng hướng và nghịch hướng với từ trường ngoài (parallel và antiparallel). Số proton cùng hướng thường nhiều hơn số nghịch hướng (trung bình khoảng 2- 3 proton / một triệu). Chỉ các proton dư thừa này sẽ tham gia vào quá trình khảo sát MRI.

Các proton này tạo ra một vector tổng, theo hướng từ trường ngoài gọi là vector từ hoá dọc (longitudinal magnetization vector). Trên hình, đó là vector Mz nằm theo trục Z. Không có thành phần của vector này trên trục X,Y.

Các proton này, ngoài chuyển động quay (spin) còn có chuyển động khác gọi là chuyển động đảo (precession). Tần số chuyển động đảo được xác định bằng phương trình Larmor :   w0 = gb0

Trong đó :

w0- là tần số đảo, tính bằng Hz hoặc MHz.

b0- là cường độ từ trường ngoài, tính bằng Tesla

g- là tỷ số hồi chuyển (Gyro-magnetic ratio)

Hiện tượng cộng hưởng

Khi phát sóng RF cùng tần số với proton- đang chuyển động đảo với tần số w 

- thì proton tiếp nhận được năng lượng sóng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cộng hưởng (resonance).

Từ hóa ngang

Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, một phần vector từ hoá dọc bị triệt tiêu (do proton sắp xếp đối song). Số còn lại đồng pha và vector từ hóa dọc (Mz) bị đẩy theo hướng ngang so với từ trường (mặt phẳng XY), tạo vector từ hoá ngang (tranverse magnetization vector) (Mx, My) [Xung RF ở đây là xung 900].

Thời gian thư dãn theo trục ngang

Khi tắt sóng radio, vector từ hoá ngang mất pha, suy giảm nhanh (mất năng lượng do tương tác môi trường) dần trở về 0. Thời gian này gọi là thời gian T2, còn gọi là thời gian thư dãn theo trục ngang (the tranverse relaxation ). Thời gian T2 phụ thuộc vào cấu trúc mô (tương tác giữa các phân tử) và tính đồng nhất môi trường.

Thời gian thư dãn theo trục dọc

Cùng lúc với sự suy giảm vector từ hoá ngang, vector từ hoá dọc (Mz) được phục hồi, trở về trạng thái ban đầu. Thời gian này, là thời gian T1, còn gọi là thời gian thư dãn theo trục dọc (the longitudinal relaxation). Thời gian T1 phụ thuộc vào kích thước phân tử mô và kiểu loại môi trường cuả phân tử.

Thu tín hiệu

Sự dao động vector từ hoá ngang tạo ra dao động điện thế ở cuộn nhận (receiver coil). Dao động điện thế này gọi là tín hiệu MRI.

Tạo hình

Sau khi mã hoá tín hiệu thu được theo các trục không gian x,y,z ta xác định được vị trí của các voxel tương ứng tạo tín hiệu. Qua chuyển đổi Fourier, các phần tử thể tích vật (voxel) được hiển thị bằng các phần tử ở mặt phẳng hình (pixel), và được thể hiện bằng các độ xám khác nhau tùy thuộc cường độ tín hiệu cuả mỗi phần tử thể tích, giống như cách tạo hình của các kỹ thuật hình ảnh khác (CT-Scan..)

4/ KỸ THUẬT CHUỖI XUNG

Một loạt các xung RF phát vào cơ thể bệnh nhân theo một kiểu riêng biệt tạo ra một dạng tín hiệu cộng hưởng từ chuyên biệt gọi là một chuỗi xung (pulse sequence). MRI sử dụng nhiều dạng chuỗi xung khác nhau. Chuỗi xung cơ bản là chuỗi xung Spin Echo.

5/ TÍN HIỆU HÌNH ẢNH

Trên MRI, thường dùng các từ sau để mô tả cường độ tín hiệu của một cấu trúc:

-Đồng cường độ tín hiệu (Isointensity )

-Cường độ tín hiệu cao (Hyperintensity )

-Cường độ tín hiệu thấp (Hypointensity )

Hình có đậm độ từ đen đến trắng tương ứng với cường độ tín hiệu từ thấp đến cao.

Tín hiệu các mô/ dịch cơ thể 

Mô / Dịch cơ thể

Ví dụ

T1W

T2W

Khí

Mô giàu chất khoáng

Mô Collagen

Mỡ

Nước tự do

Dịch protein

Phổi, ruột

Xương, sỏi

Dây chằng, gân, mô xơ

Mỡ, tủy xương

Thận, phù, dịch não tủy

Kén, áp-xe, dịch khớp

Không

Không

Thấp

Cao

Thấp

Trung gian

Không

Không

Thấp

Cao

Cao

Cao

6/ CHỈ ĐỊNH VÀ CHỐNG CHỈ ĐỊNH

Chỉ định
MRI giúp chẩn đoán nhiều nhóm bệnh lý, đặc biệt ưu thế trong chẩn đoán bệnh lý thần kinh, cơ xương khớp và tim - mạch:

- MRI não và tủy sống:chẩn đoán tai biến mạch máu não, viêm não, các khối u nội sọ. Chỉ định tối ưu cho các tổn thương hố sọ sau, vùng chẩm, bệnh lý tổn thương myelin, tổn thương tủy sống, các dị dạng, xơ vữa, teo hẹp mạch máu não. Chỉ định tốt đối với các bệnh lý tuyến yên, quanh yên, các tổn thương trên lều khác. Ngoài ra, phát hiện các khối choán chỗ ở mặt, cổ, đánh giá mức độ xâm lấn u.

- MRI cơ xương khớp:giúp đánh giá bệnh lý viêm cơ xương khớp, dây chằng, mô mềm, bệnh lý đĩa đệm cột sống.

- MRI tim và mạch máu:giúp đánh giá hình thái, chức năng các buồng tim, độ dày và chuyển động thành tim, mức độ tổn thương do nhồi máu cơ tim, các bệnh lý động mạch chủ như: phình ĐMC, xơ vữa và tắc nghẽn trong lòng mạch.

- MRI cũng được chỉ định để kiểm tra các khối u và các bất thường khác của nhiều cơ quan trong cơ thể như: gan, thận, lách, tụy và đường mật (MRCP).

- MRI cũng có thể được sử dụng để phát hiện ung thư vú, đặc biệt ở phụ nữ có mô vú dày đặc.

Chống chỉ định

- Ở các bệnh nhân có mang các dị vật kim loại (dị vật trong mắt), dụng cụ cấy ghép (máy tạo nhịp, khử rung, trợ thính… ), clips kim loại trong sọ, mạch máu…vì dưới tác động từ trường cao trong buồng máy, các cấu trúc kim loại có từ tính sẽ dịch chuyển gây nguy hiểm, hay các chương trình số hóa bị sai lệch.

- Các trường hợp không thể nằm lâu được do tình trạng suy tim, suy hô hấp, chứng khó thở khi nằm.

- Không thể nằm yên được (trẻ em, rối loạn tâm thần)

- MRI có chống chỉ định tương đối ở các bệnh nhân bị Claustrophobia (sợ nhốt kín), đối với các bệnh nhân này có thể khảo sát ở các máy từ trường mở (Open MRI), hoặc các máy MRI có buồng khảo sát lớn.

- Đối với các trường hợp có chỉ định thuốc đối quang từ (Gadolinium) thì sẽ không dùng thuốc này nếu bệnh nhân bị dị ứng với thuốc đối quang từ, suy thận nặng.

- Có thai 3 tháng đầu: Không phải là chống chỉ định tuyệt đối, chỉ nên chụp cộng hưởng từ khi thật cần thiết.

- Phụ nữ cho con bú: Không ảnh hưởng, nhưng khi có tiêm thuốc đối quang từ không nên cho trẻ bú trong vòng 24-48 giờ sau tiêm thuốc.

- Các khớp nhân tạo: khớp gối, háng -> không có chống chỉ định.

7/ THUẬN LỢI VÀ BẤT THUẬN LỢI

Thuận lợi

MRI là kỹ thuật khảo sát hình ảnh chuẩn, có độ nhạy cao trong phát hiện tổn thương, cho chi tiết giải phẫu tốt, không dùng tia xạ, không có tác dụng sinh học có hại, không bị xảo ảnh xương, khí như CT, khảo sát trực tiếp bất kỳ mặt cắt nào, có thể khảo sát trực tiếp dòng chảy mà không dùng chất tăng tương phản, và điều quan trọng đây là một kỹ thuật không xâm nhập (non-invasive).

Bất thuận lợi

Không khảo sát được các bệnh nhân có các chống chỉ định trên (mang các dụng cụ cấy ghép kim loại, pacemaker… ), khó khảo sát các bệnh nhân cấp cứu (do cử động, mang trợ cụ hô hấp-tuần hoàn có từ tính..), thời gian chụp lâu (15-60 phút), giá thành còn cao…

So sánh CT Scan và MRI

Đặc điểm

CT Scan

MRI

Tia xạ

Không

Mặt cắt

Axial, coronal

Bất kỳ

Thông số hình ảnh

Một (HU)

Nhiều thông số

Chi tiết giải phẫu

Tốt

Rất tốt

Mô mềm

Hạn chế

Rất tốt

Xương

Tốt

Vỏ xương: không tín hiệu.  Tủy xương (viêm, di căn..) lại rất tốt

Xảo ảnh

Chuyển động, xương , kim loại.

Chuyển động, dòng chảy của máu , DNT, thuốc Gado

Thời gian khám xét

Nhanh

Chậm

Khám xét cấp cứu

Dễ

Hạn chế

Chống chỉ định

3 tháng đầu của kỳ thai

Dị vật kim loại

Các vật cấy, ghép (Pacemaker, clips...)

Giá thành

Thấp

Cao

Tác động sinh học có hại

Chưa thấy

8/ CÁC KỸ THUẬT HÌNH ẢNH MỚI TRÊN CỘNG HƯỞNG TỪ

1.Các kỹ thuật tạo ảnh nhanh

2. Khảo sát mạch máu MRI: (MRI angiography / MRA )

3.MRI nghiên cứu về chức năng ( functional mri/ fMRI)

4. Phổ cộng hưởng từ (Spectroscopy/MRS)

5. MRI khảo sát sự khuyếch tán (Diffusion imaging )

6. MRI khảo sát tưới máu ( Perfusion /p MRI)

9/ KẾT LUẬN

MRI là kỹ thuật hình ảnh hiện đại, mang tính cách mạng kỹ thuật đối với y học. Cho đến nay, MRI  ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi sự chính xác, an toàn, không xâm nhập và không dùng tia X. Hình ảnh có độ phân giải cao, khảo sát đa mặc cắt, cho hình ảnh sắc nét về bộ phận cần chụp, đồng thời đánh giá được các tính chất hóa lý của mô cần khảo sát . MRI được chỉ định nhiều bệnh lý: thần kinh, cơ xương khớp, tim-mạch… hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

ThS.BS. Nguyễn Phú Quốc 

(Khoa CĐHA Bệnh viện đa khoa Trung ương Quảng Nam)

  

Thông tin liên quan