Bai Giang MRI

1

1

CÔNG NGHỆ CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH

TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ(MAGNETIC RESONANCE IMAGING – MRI)

Gv: Nguyễn Thu VânBM: Công nghệ Điện tử & KT Điện tử Y sinh

Khoa ĐT-VT

2

2

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung:Tạo ảnh cộng hưởng từ là phương pháp tạo ảnh các cơ quan nộitạng trong cơ thể con người một cách chính xác và không gây nguyhiểm cho bệnh nhân.MRI dựa trên cơ sở hấp thụ và phát ra năng lượng trong dải tần sốradio của phổ điện từ. MRI tạo ảnh dựa trên những thay đổi không gian về pha và tần sốcủa năng lượng được hấp thụ và phát ra từ vật thể tạo ảnh.

Lịch sử phát triển:Năm 1946, hai nhà vật lý người Mỹ tìm ra hiện tượng CHT hạtnhân, mối liên quan giữa cường độ từ trường và tần số radio.Từ những năm 1980, máy chụp cộng hưởng từ đầu tiên trên thếgiới đã xuất hiện.Đến nay trên thế giới đã có khoảng 22000 máy và thu được 60 triệu hình ảnh được chụp từ người bệnh.Năm 2003, CHT đã cho phép tạo ảnh các cấu trúc khác nhau củacơ thể sống trong không gian ba chiều.

3

3


Ứng dụng:Tạo ảnh 3D hầu hết các cơ quan trong cơ thểTạo ảnh rất rõ nét khi chụp não bộ và tuỷ sống. Hỗ trợ vi phẫu thuật nãoHỗ trợ chẩn đoán và điều trị ung thư, (cho biết kích thước, vị trí khối u và các vùng bị xâm lấn, các hạch di căn,...), từđó lựa chọn phương thức điều trị thích hợp.

4

4


Ưu điểm:1. Tạo được ảnh có độ phân giải rất cao đối với mô mềm mà cho

tới nay các phương pháp khác chưa đạt được.2. Có thể tạo ảnh lớp cắt với góc độ bất kỳ.3. Không dùng các bộ phận chuyển động như GANTRY và các bộ

phát hiện phức tạp như trong CT SCANNER4. Không xử dụng bức xạ có hại.5. Khi chụp mạch, không cần chất cản quang.

Nhược điểm:1. Thời gian tái tạo ảnh dài.2. Chi phí đầu tư lớn.3. Buồng máy phải có bộ chắn cao tần.4. Chi phí vận hành cao, đặc biệt loại máy sử dụng nam châm siêu

dẫn phải định kỳ nạp chất làm lạnh5. Đòi hỏi nghiêm ngặt về điều kiện lắp đặt (diện tích mặt bằng,

nguồn cấp điện) và môi trường (ồn, độ ẩm)

5

5


Có thể tóm tắt quá trình tạo ảnh cộng hưởng từ nhưsau:

1. Đặt bệnh nhân vào trong từ trường - Các proton trong cơthể tương tác với từ trường.2. Kích thích các hạt nhân nguyên tử - Phát xung sóng vôtuyến RF.3. Bổ xung thông tin về không gian - áp dụng các cuộn dâychênh từ.4. Theo dõi phản ứng của các hạt nhân - phát hiện và thutín hiệu nhờ cuộn thu.5. Biến đổi tín hiệu thành hình ảnh - Tái tạo ảnh thông qua phép biến đổi Fourier.

6

6

Cộng Hưởng Từ hạt nhân

Khi vật liệu được đặt trong từ trường, chúng nhậnđược một đặc tính cộng hưởng, nghĩa là vật liệu cóthể hấp thụ bức xạ điện từ và phát ra bức xạ điện từở một tần số cụ thể. Đối tượng tham gia vào quá trình trên là các hạtnhân của các nguyên tử. Mô cơ thể thông thường có tần số cộng hưởng nằmtrong dải tần số radio (RF), do vậy bức xạ phát ranằm dưới dạng các tín hiệu radio.Tín hiệu RF có đặc tính xác định bởi các đặc tính lývà hoá của mô.

7

7

CHT hạt nhân

8

8

CHT hạt nhân

Mỗi điểm trong từ trường có cường độ nhất định. Đơn vị cường độ từ trường: tesla (T) hoặc Gauss (G). 1T = 10000G.Tạo ảnh sử dụng từ trường đồng nhất, có cường độtừ 0.15 đến 1.5 T.Gradient:

Gradient trong từ trường cho phép ta xác định chính xác vịtrí không gian của spin. Nó biểu thị sự thay đổi của từtrường theo vị trí.Gradient theo hướng x, y, z được ký hiệu là Gx, Gy, Gz.

9

9

CHT hạt nhân

Năng lượng RF:Trong quá trình tạo ảnh, năng lượng RF được trao đổi giữahệ thống tạo ảnh và cơ thể người bệnh qua cuộn RF. Cuộn RF vừa đóng vai trò là nguồn phát và thu năng lượng.Trong các tín hiệu thu được có tồn tại nhiễu.

Vai trò phát vàthu của cuộnRF trong hệthống tạo ảnh

10

10

CHT hạt nhân

Khi đưa vào một năng lượng RF có tần số bằng vớitần số tiến động của moment từ hạt nhân, hiệntượng cộng hưởng xảy ra. Khi đó tín hiệu thu được từcơ thể là mạnh nhất.Tần số cộng hưởng của một hạt nhân được xác địnhbởi đặc tính của hạt nhân và cường độ từ trường. Tần số cộng hưởng được gọi là tần số Lamor.Mối quan hệ giữa tần số cộng hưởng và cường độ từtrường phụ thuộc vào tỷ số từ hồi chuyển.

11

11

Độ từ hoá mô

Khi mô được đặt trong từtrường, một số hạt nhân sắpxếp theo hướng của trường, tạora từ hoá mô theo hướng củatrường.Sự nhiễm từ cực đại phụ thuộc: (1) mật độ của hạt nhân từtrong voxel, (2) độ nhạy từ củahạt nhân, (3) cường độ từtrường. Lượng từ hoá mô quyết địnhcường độ tín hiệu RF phát ra từmô trong quá trình tạo ảnh.

12

12

Cơ sở vật lý của cộng hưởng từ hạt nhân

Proton và sự từ hoá: Nguyên tử bao gồm hạt nhân, điện tử. Hạt nhân bao gồmproton và neutron.Trong tự nhiên, hạt nhân của nguyên tử hydrogen có cấutạo đơn giản nhất, nó chỉ chứa một proton và không chứaneutron. Trong cộng hưởng từ nguyên tử hydrogen có những ưuđiểm sau:

Là nguyên tố phổ biến nhất trong cơ thể ngườiCó độ nhậy cao nhất đối với cộng hưởng từ

13

13

Cơ sở vật lý của tạo ảnh CHT

Trong cơ thể người, bốn nguyên tố hydro, carbon, nitơ và oxy chiếm tới 99% mô.Các nguyên tố khác (natri, phosphor, kali, magiê…) có mật độtập rất thấp. Canxi tập trung trong xương hoặc trong các chấtlắng cặn riêng biệt.Đồng vị nhiều nhất của 4 nguyên tố chiếm 99% mô là hydro-1, carbon-12, nitơ-14, oxy-16, trong đó hydro có hạt nhân với từtính mạnh nhất. Hạt nhân của nguyên tử hydro có 1 proton đơn. Hơn nữa, hydro có độ tập trung tương đối cao trong hầu hết các mô trong cơthể.Nếu coi độ nhạy cộng hưởng từ của hạt nhân hydro bằng 1, thìcác nguyên tố từ tính khác đều có độ nhạy thấp hơn (Flo-19 là0.83, Natri-23 là 0.093, Phosphor-31 là 0.066).

14

14

Tạo ảnh cộng hưởng từ - Nguyên lý hoạt động

Proton và các hạt khác (neutron, điện tử ...) có đặctính tự quay quanh mình, gọi là SPIN. Sự quay củahạt không bao giờ dừng, nó chỉ thay đổi hướng trụcquay dưới một tác động nào đó từ bên ngoài. Proton mang điện tích dương, khi chuyển động sẽtạo ra dòng điện và dòng điện tạo ra từ trường. Vìvậy có thể xem proton như một nam châm cực nhỏ.

Hướng của spin hạt nhân

15

15

Tạo ảnh cộng hưởng từ - Nguyên lý hoạt động

Nam châm được biểu thị bằngcường độ từ trường và hướng –vectơ từ trường,.

Cường độ từ trường: Chiều dàivectơ.Hướng nam châm là hướngvectơ.

Chiếu vectơ lên mặt phẳng:Thành phần từ hoá dọc: song song đường sức từ ngoài.Thành phần từ hoá ngang: Vuông góc đường sức từ ngoài.

Trong điều kiện bình thường, các proton-nam châm trong cơthể sắp xếp ngẫu nhiên do vậytừ trường tổng của chúng bằngkhông.

16

16

Nguyên lý hoạt độngProton dưới tác động của từ trường ngoài

Khi đặt proton vào một từ trường ngoài, vector spin của proton sẽ chuyển hướng theo từ trường ngoài. Các proton có thành phần từ hoá dọc hướng song song với đường sức từ trường ngoài là những proton có mức năng lượng thấp. Thông thường số lượngproton ở mức năng lượng thấp nhiều hơn số proton ởmức năng lượng cao.Proton có thể chuyển từ mức thấp lên mức cao bằngcách hấp thụ một năng lượng bằng lượng chênh lệchgiữa hai mức. E= h.v (v: tần số Lamor hoặc tần sốcộng hưởng).

17

17


Đặt bệnh nhân vào một từ trường mạnh

18

18


Sự hình thành thành phần từ hoá dọcTừ trường tổng khác 0

19

19


Các proton quay đảo không đồng nhịp-lệch pha, mà các thành phầntừ hoá ngang sắp xếp ngẫu nhiên nên các thành phần từ hoá nàytriệt tiêu lẫn nhau, dẫn tới tổng của chúng bằng 0.

20

20

Proton dưới tác động của từ trường ngoài vàsóng vô tuyến

Nếu dùng một nguồn sóng điện từ / sóng vô tuyến (RF), có tầnsố bằng tần số đảo của proton phát ra từ một máy phát, tácđộng vào một vùng nào đó cần xét nghiệm của cơ thể thì nhữngproton (nam châm) nằm trong vùng này sẽ thay đổi trạng thái.

21

21

Proton dưới tác động của từ trường ngoài vàsóng vô tuyến

Một số chuyển từ mức năng lượng thấp sang mức năng lượngcao - thành phần từ hoá dọc của chúng sẽ chuyển sang hướngđối song song với từ trường ngoài khiến cho cường độ thànhphần từ hoá dọc tổng sẽ giảm. Các proton sẽ chuyển từ trạng thái quay đảo sai nhịp sang trạng thái quay đảo cùng nhịp - đồng pha nên thành phần từhoá ngang của chúng sẽ không còn triệt tiêu nhau nữa mà sẽcộng lại thành một thành phần từ hoá ngang tổng.Cường độ của các thành phần từ hoá lúc này phụ thuộc vào:

Tần số và cường độ nguồn sóng RFCường độ từ trường ngoàiThuộc tính của protonMật độ của proton

Ta có thể lựa chọn sóng RF sao cho thành phần từ hoá dọc tổngbị triệt tiêu và chỉ còn thành phần từ hoá ngang. Sóng RF nàyđược gọi là sóng RF 90o tương tự có sóng RF 180o.

22

22

Các quá trình hồi phục của proton khi tắt sóngvô tuyến - thu tín hiệu tạo ảnh

Tắt xung RF: Các proton sẽ quay trở về trạng tháiban đầu khi chưa có xung RF ⇒ quá trình hồi phục. T1 là thời gian thư giãn để thành phần từ hoá dọc trởlại trạng thái ban đầu ⇒ sự hồi phục dọc.T2 là thời gian các proton chuyển từ đồng pha sang di pha, từ hoá ngang tổng bằng 0 ⇒ sự hồi phụcngang. Quá trình hồi phục dọc và ngang diễn ra trong mộtkhoảng thời gian dài, ngắn phụ thuộc vào bản chất tếbào. Hai quá trình này xẩy ra đồng thời và độc lậpvới nhau. T1 thường dài hơn T2, T1 thường trongkhoảng 300-2000 ms, T2 trong khoảng 30-150 ms.

23

23

T1

Ở trạng thái cân bằng, vector từ hoá thực nằm theohướng của từ trường ngoài B0, và được gọi là vector từ hoá cân bằng M0. Khi đó M0 = Mz.Có thể thay đổi vector từ hoá thực bằng cách đưavào hệ thống các spin này một năng lượng bằnglượng chênh lệch giữa hai trạng thái của spin. Khinăng lượng này đủ lớn, Mz = 0.Mz = M0(1-e-t/T1). Như vậy T1 là thời gian cần thiết đểgiảm sự chênh lệch giữa vector từ hoá dọc Mz và giátrị cân bằng của nó theo hệ số bằng e.

24

24

T2

Nếu thành phần từ hoá thực nằm trên mặt phẳng XY thì nó sẽ quay quanh trục Z ở tần số bằng tần sốLamor.Thành phần từ hoá thực bắt đầu di pha do các nhómspin chịu tác động của một từ trường hơi khác nhauvà quay ở tần số Lamor của riêng nó. Thời gian quay càng dài thì sự di pha càng lớn.Hằng số thời gian miêu tả sự trở về trạng thái cânbằng của thành phần từ hoá ngang, MXY, được gọi làthời gian hồi phục ngang T2.MXY = MXYo e-t/T2.

25

25

T1 và T2

T2 luôn nhỏ hơn hoặc bằng T1, nghĩa là thành phầntừ hoá ngang trở về 0 và thành phần từ hoá dọc hồiphục lại đến giá trị M0 trên trục Z.Hai yếu tố góp phần vào sự suy giảm thành phần từhoá ngang:

Tương tác phân tử (hiệu ứng phân tử T2 thuần tuý).Thay đổi trong B0 (hiệu ứng T2 không đồng nhất).

Thời gian tổng từ hai yếu tố trên gọi là T2*.

26

26


Trong khi hồi phục trạng thái, các proton-từtrường quay này sẽ phát ra sóng điện từ với cườngđộ và tần số khác nhau phụ thuộc vào bản chất tếbào. Nếu ta đặt một ăng-ten/máy thu trong vùng tácđộng của sóng điện từ này thì sẽ thu được tín hiệuđiện cảm ứng. Tín hiệu điện cảm ứng này sẽ được xửlý bằng cách sử dụng phép biến đổi Fourier để thànhtín hiệu tái tạo ảnh cộng hưởng từ

27

27


Minh hoạ quá trình từ hoá và phát thu sóng vô tuyến

28

28

Từ trường xung

Từ trường được tạo ra bởi cuộn dây với dòng xoaychiều đi qua ở tần số Lamor được gọi là từ trường B1. Khi dòng xoay chiều được bật và tắt, nó sẽ tạo ramột từ trường xung B1.Các spin đáp ứng lại xung này theo cách làm chovector từ hoá thực quay quanh hướng của B1. Gócquay phụ thuộc vào thời gian có từ trường và cườngđộ từ trường θ= 2π.γ.T.B1.Từ trường xung xác định sóng RF 900, 1800 hay bấtcứ một giá trị góc nào khác.

29

29

Điều chế không gian - Xác định bề dầy lớp cắtvà vị trí không gian các ảnh điểm

Từ thông tin về tế bào đã biết cần xác định vị trí, độđậm nhạt, cường độ tín hiệu trong không gian củachúng.Để mã hoá vị trí không gian của các nguyên tố thểtích cũng như để xác định bề dầy của lớp cắt, thay vìứng dụng một từ trường ngoài đồng nhất ta sử dụngmột từ trưòng biến thiên theo một quy luật đã biết vídụ quy luật tăng giảm tuyến tính. Từ trường biếnthiên này được tạo ra bằng cách sử dụng các cuộndây chênh từ, từ trường do chúng sinh ra sẽ cộng vớitừ trường chính và từ trường tổng tác động vào cơthể sẽ là một từ trường biến thiên tuyến tính theokhông gian.

30

30


a. Từ trường biến thiên từ 1,4 đến 1,6 T

b. Tần số LAMOR thay đổi 60 - 68 MHz

Từ trường biến thiêntheo 3 trục GZ, GY, GX

31

31


Tín hiệu thu được từ các tế bào sẽ có tần số khácnhau, phụ thuộc vào cường độ từ trường đã đượcđiều khiển, do đó có thể xác định được vị trí khônggian tương ứng với các tế bào này. Tương ứng với 3 trục không gian X,Y,Z sẽ có 3 cuộn dây chênh từ. Trong đó các cuộn dây chênh từ theo trục X và Y đểđịnh vị các tế bào trong mặt phẳng lớp cắt, cuộn dâychênh từ theo trục Z để xác định bề dầy lớp cắt.

32

32

Các nguyên lý tạo ảnh

Trong cơ thể người, nước và mỡ là đối tượng đượcquan tâm trong tạo ảnh CHT, vì đó là nguồn cungcấp hydro chính của cơ thể.Phương trình cơ bản: tần số cộng hưởng (tần sốLamor) của một spin tỷ lệ với từ trường ngoài B0 tácđộng lên nó v = γ. B0.Mã hoá tần số:

Khi đưa vào một gradient, 3 vùngchứa spin sẽ chịu các từ trường khácnhau, phổ CHT có nhiều hơn một tínhiệu. Biên độ tín hiệu tỷ lệ với sốlượng spin trong mặt phẳng vuônggóc với gradient quá trình mã hoátần số

33

33

Các nguyên lý tạo ảnh

Phép chiếu lại:

34

34

Cấu trúc hệ thống tạo ảnh cộng hưởng từ

35

35


Nam châm (magnet): tạo từ trường B0 cho quy trìnhtạo ảnh.Cuộn gradient (gradient coil): tạo gradient trong B0theo các hướng X, Y, Z.Cuộn RF (RF coil): tạo từ trường B1 cần thiết để quay các spin theo các góc 900, 1800 hoặc một giá trị bấtkỳ do chuỗi xung lựa chọn. Cuộn RF cũng phát hiệncác tín hiệu từ spin trong cơ thể. Bệnh nhân được đặt nằm trên bàn bệnh nhân. Chuyển động của bàn bệnh nhân do máy tính điềukhiển, độ chính xác lên đến 1 mm.

36

36


Máy tính làm nhiệm vụ điều khiển tất cả cả thànhphần trong hệ thống tạo ảnh. Thành phần RF, dướisự điều khiển của máy tính, là nguồn phát tần sốradio và lập trình xung. Nguồn phát RF sinh ra sónghình sin có tần số mong muốn. Bộ lập trình xungđịnh hình xung RF thành các xung mong muốn. Bộkhuếch đại RF khuếch đại công suất các xung từmmW lên kW. Máy tính cũng điều khiển bộ lập trình xung gradient. Bộ này thiết lập hình dạng và biên độ của từngtrường gradient. Bộ khuếch đại gradient khuếch đạicông suất của xung gradient lên mức đủ để lái cuộngradient.

37

37


Một số hệ thống tạo ảnh có bộ xử lý mảng, là mộtthiết bị có khả năng thực hiện biến đổi Fourier haichiều trong thời gian rất ngắn. Máy tính chuyển phépxử lý này sang thiết bị này.Người điều khiển hệ thống tạo ảnh đưa đầu vào vàomáy tính qua một bảng điều khiển. Người điều khiểncó thể nhìn thấy các ảnh trên màn hình video ở cạnhbảng điều khiển hoặc có thể lưu ảnh lên phim.

38

38

Nam châm

Là thành phần đắt nhất tronghệ thống. Nam châm siêu dẫn: Phần lớncác hệ thống sử dụng namchâm siêu dẫn.

Tạo ra từ trường mạnh (1 đến 4 T), độ đồng đều cao.Là một nam châm điện sử dụngvật liệu siêu dẫn (khi nhiệt độhạ thấp đến 1 giá trị nhất địnhthì không còn trở kháng đối vớidòng điện).Dây dẫn hợp kim đặt trong môitrường nhiệt độ thấp (khoảng100K). Tạo ra và duy trì bằngchất heli hoá lỏng.Cấu tạo phức tạp. Chi phí vậnhành cao.

39

39

Nam châm

Nam châm điện: gồm dây dẫn điện quấn anh lõibằng vật liệu từ tính (sắt/ thép). Ngoài trở kháng củadây, khi dòng điện truyền qua chất dẫn để tạo từtrường, nhiệt độ cũng được sinh ra. Điều này giớihạn cường độ từ trường (đạt tới 0.5T). Cấu trúc đơngiản, chiếm ít diện tích và không dùng chất làm lạnh.Nam châm vĩnh cửu: Không yêu cầu cung cấp điệnhoặc hệ thống làm lạnh. Tuy nhiên chỉ sinh ra cườngđộ từ trường tương đối thấp, và thay đổi theo nhiệtđộ, trọng lượng lớn.

40

40

Nam châm

Các loại nam châm dùng trong CHT

41

41

Cuộn gradient

Tạo gradient trong từ trườngB0. Vận hành ở nhiệt độ phòng.

42

42

Cuộn gradient

43

43

Cuộn RF

Tạo trường B1 làm quay vector từ hoá trong mộtchuỗi xung, đồng thời phát hiện vector từ hoá ngangkhi nó chuyển động tiến động trong mặt phẳng XY.Được chia làm 3 loại:

Cuộn phát và thuCuộn chỉ thuCuộn chỉ phát.

Cuộn RF phải cộng hưởng, hoặc trữ đủ năng lượng ởtần số Lamor. Tất cả các cuộn tạo ảnh đều gồm cácthành phần cuộn dây và các thành phần tụ điện.

44

44

Thu nhận và tái tạo ảnh

45

45


Trong quá trình tạo ảnh, cơ thể bệnh nhân được chiathành các lát cắt. Mỗi lát cắt được chia thành cáchàng và cột, tạo thành một ma trận các voxel. Tín hiệu từ mỗi voxel cần được tách biệt khỏi cácvoxel khác và cường độ của nó được hiển thị tươngứng với các pixel trên ảnh.Quá trình xảy ra theo 2 pha: pha thứ nhất là thunhận tín hiệu, pha thứ hai là tái tạo tín hiệu.

46

46

47

47

Thu nhận tín hiệu

Các tín hiệu RF được phát ra từ mô và được cuộn RF thu nhận. Các dữ liệu thu nhận được được lưu trong bộ nhớmáy tính.Các dữ liệu này được đặc trưng bởi tần số và pha. Dữ liệu được định vị trong “không gian k”, sau nàyđược chuyển thành không gian ảnh.

48

48

Tái tạo ảnh

Là một quá trình toán học được thực hiện bằng máytính. Thường nhanh hơn quá trình thu nhận ảnh.

49

49

Gradient

Gradient từ trường biểu thị thay đổi của từ trườngtheo vị trí. Khi cuộn gradient không được bật lên, từ trường điqua cơ thể người là từ trường đồng nhất.Khi cuộn gradient được bật lên, cường độ từ trườngthay đổi.Cuộn gradient chứa 3 cặp cuộn gradient riêng lẻ. Chúng được định hướng sao cho các gradient nàyđược tạo ra theo ba hướng trực giao X, Y, Z.

50

50

Gradient

Ba gradient trực giao trong hệ thống MRI

51

51

Gradient

Một gradient trong một hướng được dùng để tạo racác lát cắt, và các gradient trong các hướng khác sẽchia lát cắt thành các hàng và cột.Có hai phương thức tạo lát cắt:

Kích thích lựa chọn tạo lát cắt trong pha thu nhận ảnh.Thu nhận tín hiệu từ một khối mô lớn và tạo ra các lát cắttrong quá trình tái tạo ảnh.

Kích thích lựa chọn:Khi một gradient hướng dọc theo trục bệnh nhân, mỗi lát cắtmô nằm trong một cường độ từ trường khác nhau và có tầnsố cộng hưởng khác nhau.Gradient lựa chọn lát cắt xuất hiện bất cứ khi nào xung RF được đưa vào cơ thể.

52

52

Gradient

Do các xung RF có các tần số trong một phạm vi giới hạnnên chúng chỉ có thể kích thích mô chỉ trong một lát cắt cụthể. Bề dày lát cắt được xác định bởi: (1) cường độ, hoặc độdốc của gradient, (2) dải thông trong xung RF

53

53

Gradient

Tạo ảnh đa lát cắt:Ưu điểm: tập các lát cắt được thu nhận trong cùng một lúc nhưmột lát cắt đơn.Nhược điểm: số lát cắt bị hạn chế và không thể tạo ra các látcắt liền kề mỏng

54

54

Gradient

Thu nhận khối:Không xuất hiện gradient khi xung RF được đưa vào mô, màđặt một gradient mã hoá pha trong hướng lựa chọn lát cắt.Tại mỗi lần đặt gradient, toàn bộ chu kỳ tạo ảnh cần đượcthực hiện. Vì vậy làm tăng tổng thời gian thu nhận ảnh.Ưu điểm: tạo ra các lát cắt mỏng hơn và gần nhau hơn so với quá trình kích thích lựa chọn.

55

55

Gradient

So sánh (A) quá trình thu nhận khối và(B) kích thích lựa chọn

56

56

Mã hoá tần số

Đặc trưng cơ bản của tín hiệu RF là tần số. 1 Hz = 1 dao động trong 1 giây. Mã hoá tần số: Trạm phát phát ra các tần số khácnhau. Trạm thu chọn và phân tách ra đúng tần sốmà mình cần. Quá trình mã hoá tần số được dùng để làm cho cácvoxel tạo ra các tín hiệu khác nhau.Các tín hiệu RF được tạo ra chỉ khi có sự từ hoángang. Vector từ hoá ngang quay xung quanh trụccủa từ trường. Khi vector từ hoá quay với tốc độhàng triệu vòng/ giây thì sẽ tạo ra 1 tín hiệu RF.

57

57

Mã hoá tần số

Tạo ra tín hiệu RF

58

58

Mã hoá tần số

Tần số cộng hưởng:Tần số tín hiệu RF được xác định bằng tốc độ quay củavector từ hoá ngang. Khi sử dụng gradient để mã hoá tần số, mỗi voxel được địnhvị trong một cường độ từ trường khác nhau và cộng hưởngtại một tần số khác nhau.Các tín hiệu từ tất cả các voxel được tạo ra đồng thời vàđược phát ra từ cơ thể, trộn lẫn với nhau và hình thành nêntín hiệu hỗn hợp.Các tín hiệu riêng lẻ sẽ được phân tách sau này bằng quátrình tái tạo.

59

59

Mã hoá tần số

Sử dụng gradient để mã hoá tần số tín hiệu

60

60

Mã hoá pha

Pha là mối liên hệ giữa tín hiệu này với tín hiệu khác.

(A) Lệch pha (B) Lệch tần số

61

61

Mã hoá pha

Sự khác pha giữa tín hiệu từvoxel này so với tín hiệu từvoxel khác được dùng đểphân biệt các tín hiệu.Sự lệch pha sinh ra do sựthay đổi tạm thời tốc độquay của vector từ hoá củavoxel này so với voxel khác. Điều này xảy ra khi haivoxel nằm trong từ trườngcó cường độ khác nhau, thực hiện bằng cách dùnggradient.

62

62

Tái tạo ảnh

Là quá trình xử lý toán học được thực hiện bằng máytính để chuyển đổi các tín hiệu thu được thành mộtảnh thực tế. Phương thức được dùng phổ biến nhất là biến đổiFourier.Biến đổi Fourier cho phép sắp xếp một tín hiệu tổnghợp thành các thành phần tần số và pha riêng lẻ. Mỗi voxel trong một hàng phát ra một tần số khácnhau, biến đổi Fourier có thể xác định vị trí mỗithành phần tín hiệu và hướng nó vào pixel tươngứng.

63

63

Nhiễu ảnh

Nhiễu ảnh là bất cứ đặctính nào xuất hiện trên ảnhmà không thực sự có trênđối tượng.Nhiễu do bộ phát hiện RF:

Do sự không tương xứng giữahai kênh thực và ảo của bộphát hiện RF. Khi xảy ra lỗinày, biến đổi Fourier có thểcó một thành phần tần số âmnhỏ của bất cứ tần số nàoxuất hiện trong tín hiệu.

64

64

Nhiễu ảnh

Nhiễu RF: Vỏ bọc RF ngăn các nhiễu từbên ngoài đi vào bộ phát hiệnbị hỏng.Dạng nhiễu phụ thuộc vàonguồn nhiễu.

65

65

Nhiễu ảnh

B0 không đồng nhất:Gây méo ảnh. Có thể méo vềkhông gian hoặc cường độ, hoặccả hai.

66

66

Nhiễu ảnh

Gradient: Gradient thay đổitheo hướng sẽ làm méoảnh. Thường xảy ra khicuộn gradient bị hỏng, hoặc dòng qua cuộngradient thay đổi bấtthường.

67

67

Nhiễu ảnh

Tính nhạy: Nhiễu nhạy sinh ra bởi sự hiện diện củamột vật thể trong trường quan sát. Khi đặt trong từtrường, vật liệu nghịch từ có trường nhỏ hơn mộtchút so với chân không, trong khi vật liệu thuận từ cótrường lớn hơn một chút. Sắt từ có trường rất lớn.

68

68

RF không đồng nhất: sự hiệndiện một thay đổi khôngmong muốn trong cường độtín hiệu chỉ trong cuộn nhận.

Documents

Bai Giang MRI