Download pdf - 爀栀琀琀瀀猀㨀⼀⼀眀眀眀⸀挀搀栀愀⸀椀渀昀 · Radiology - Chẩn đoán hình ảnh\爀栀琀琀瀀猀㨀⼀⼀眀眀眀⸀挀搀栀愀⸀椀渀昀 ... Hình

$Page 1: 爀栀琀琀瀀猀㨀⼀⼀眀眀眀⸀挀搀栀愀⸀椀渀昀 · Radiology - Chẩn đoán hình ảnh\爀栀琀琀瀀猀㨀⼀⼀眀眀眀⸀挀搀栀愀⸀椀渀昀 ... Hình$
USER

Typewriter

Radiology - Chẩn đoán hình ảnh https://www.cdha.info

1

Chöông 1

Hieän töôïngCoäng höôûng töø Haït nhaân

Hieåu roõ nhöõng khaùi nieäm vaät lyù cuûa hieän töôïng coäng höôûng töø haït nhaân laøböôùc quan troïng ñaàu tieân giuùp chuùng ta naém baét ñöôïc cô cheá cuûa quaù trình taïoaûnh coäng höôûng töø. Baûn thaân hieän töôïng coäng höôûng töø ñeán löôït noù laïi döïatreân cô sôû nhöõng hieän töôïng coù lieân quan ñeán tröôøng vaø soùng ñieän töø. Vì vaäytrong boán chöông ñaàu tieân cuûa cuoán saùch naøy, chuùng ta seõ coá gaéng thieát laäpnhöõng nguyeân lyù caên baûn nhaát laøm neàn taûng cho caùc kyõ thuaät chuïp aûnh coänghöôûng töø: baét ñaàu töø Chöông 1 laø nhöõng hieän töôïng vaät lyù coù lieân quan ñeáncoäng höôûng töø vaø tín hieäu coäng höôûng töø. Trong Chöông 2 chuùng ta trình baøyveà hieäu öùng coäng höôûng töø cuûa caùc moâ cô theå. Sau khi tìm hieåu caùc nguyeân lyùtöông phaûn trong Chöông 3, Chöông 4 seõ nghieân cöùu veà quaù trình ño tín hieäuvaø taïo aûnh coäng höôûng töø. Vôùi nhöõng hieåu bieát ñoù, chuùng ta seõ tieáp tuïc tìmhieåu saâu hôn veà caùc kyõ thuaät coäng höôûng töø trong nhöõng chöông tieáp theo cuûacuoán saùch.

Baây giôø, chuùng ta haõy khôûi ñaàu baèng nhöõng hieän töôïng vaät lyù caên baûn:

• Töø tính vaø töø tröôøng

• Khaû naêng töø hoùa cuûa caùc chaát

• Tröôøng vaø soùng ñieän töø

• Töø tính cuûa haït nhaân nguyeân töû

• Hieän töôïng coäng höôûng töø

• Tín hieäu coäng höôûng töø

2 CHÖÔNG 1. HIEÄN TÖÔÏNG COÄNG HÖÔÛNG TÖØ HAÏT NHAÂN

1.1 TÖØ TÍNH VAØ TÖØ TRÖÔØNG

Trong ñôøi soáng haøng ngaøy, chuùng ta vaãn gaëp moät soá vaät coù khaû naêng huùt caùcvaät khaùc khi ñaët gaàn noù. Nhöõng vaät coù khaû naêng ñoù chuùng ta thöôøng goïi laønam chaâm (magnet).

Töø tính cuûa nam chaâmNgoaøi hieän töôïng huùt moät soá vaät, nam chaâm cuõng coù khaû naêng ñaåy moät soá vaätkhaùc. Khaû naêng huùt hoaëc ñaåy caùc vaät khaùc ñöôïc xem nhö moät tính chaát voáncoù cuûa nam chaâm vaø ñöôïc goïi laø tính chaát töø hay töø tính (magnetism) cuûanoù.

Khi ñaët hai thanh nam chaâm gaàn nhau, ngöôøi ta nhaän thaáy moãi thanh ñeàucoù hai ñaàu roõ reät: Laáy moät ñaàu cuûa thanh A laàn löôït ñaët gaàn moãi ñaàu cuûathanh B, noù bò moät ñaàu huùt vaø moät ñaàu ñaåy. Keát quaû ngöôïc laïi khi duøng ñaàucoøn laïi cuûa thanh A: moät ñaàu ñaåy vaø moät ñaàu huùt.

Ngöôøi ta cuõng nhaän thaáy raèng traùi ñaát cuûa chuùng ta cuõng laø moät namchaâm (khoång loà). Töø tính cuûa traùi ñaát ñaõ ñöôïc bieát ñeán töø laâu khi nhaän xeùtraèng moät ñaàu cuûa kim la baøn, voán laø moät thanh nam chaâm, luoân chæ veà höôùngbaéc (north) coøn ñaàu kia luoân chæ veà höôùng nam (south).

Döïa theo teân goïi cuûa “nam chaâm traùi ñaát”, ñaàu chæ veà höôùng nam cuûa namchaâm ñöôïc goïi laø cöïc baéc N (North); ñaàu chæ veà höôùng baéc cuûa nam chaâmñöôïc goïi laø cöïc nam S (South). Khi ñaët hai nam chaâm gaàn nhau, hai cöïc cuøngteân seõ ñaåy nhau coøn hai cöïc khaùc teân seõ huùt nhau (Hình 1.1).

Hình 1.1: Cöïc cuûa nam chaâm ñöôïc ñaët teân döïa theo cöïc cuûa traùi ñaát. Caùc cöïc cuøng teân ñaåy nhau coøn caùc cöïc khaùc teân huùt nhau.

S

N

S

N

S

N

S

N

baéc cöïc

nam cöïc

1.2 KHAÛ NAÊNG TÖØ HOÙA CUÛA CAÙC CHAÁT 3

Töø tröôøngKhi coù söï hieän dieän cuûa nam chaâm, moâi tröôøng xung quanh noù bò taùc ñoäng bôûitöø tính cuûa nam chaâm, hình thaønh moät moâi tröôøng “coù töø tính” vaø ñöôïc goïi laøtöø tröôøng (magnetic field). Söùc taùc ñoäng cuûa nam chaâm ñoái vôùi moâi tröôøngñöôïc goïi laø cöôøng ñoä töø tröôøng (magnetic field strength) vaø thöôøng ñöôïc ñobaèng ñôn vò Tesla (T).1 Traùi ñaát, duø ñöôïc xem laø moät nam chaâm khoång loà, laïicoù cöôøng ñoä töø tröôøng raát nhoû. Thöïc teá, cöôøng ñoä töø tröôøng 1 Tesla gaápkhoaûng 20.000 laàn cöôøng ñoä töø tröôøng cuûa traùi ñaát. Do vaäy vôùi caùc loaïi maùychuïp coäng höôûng töø hieän nay coù cöôøng ñoä töø tröôøng khoaûng 0,2 ñeán 3 Tesla,aûnh höôûng cuûa töø tröôøng traùi ñaát ñöôïc xem nhö khoâng ñaùng keå.

Vectô bieåu dieãn töø tröôøngÑeå moâ taû cöôøng ñoä töø tröôøng moät caùch tröïc quan, ngöôøi ta hay veõ moät muõi teân(ñoaïn thaúng coù höôùng). Höôùng cuûa vectô chæ ra höôùng taùc ñoäng cuûa cöôøng ñoätöø tröôøng. Chieàu daøi vectô bieåu thò ñoä lôùn cuûa cöôøng ñoä. Trong phaïm vi cuûamoät cuoán saùch moâ taû caùc khaùi nieäm moät caùch ñònh tính nhieàu hôn ñònh löôïng,chuùng ta khoâng caâu neä vaøo töøng ñôn vò ño chieàu daøi cuï theå ñeå quy ra cöôøng ñoätöø tröôøng maø chæ caûm nhaän thaät ñôn giaûn: vectô caøng daøi, cöôøng ñoä caøng lôùn(Hình 1.2).

Hình 1.2: Bieåu dieãn töø tröôøng baèng vectô. Trong hình laø teân vaø chieàu taùc ñoäng cuûa moät soá töø tröôøng thöôøng gaëp; chieàu taùc ñoäng ñöôïc veõ theo quy öôùc chung. Ñoä daøi cuûa vectô bieåu thò moät caùch töông ñoái cöôøng ñoä cuûa töø tröôøng: vectô caøng daøi, cöôøng ñoä töø tröôøng caøng lôùn.

1.2 KHAÛ NAÊNG TÖØ HOÙA CUÛA CAÙC CHAÁT

Khi ñöa moät thoûi saét vaøo töø tröôøng cuûa moät nam chaâm, ngöôøi ta nhaän thaáythoûi saét bò huùt raát maïnh veà phía nam chaâm. Ñieàu naøy cho thaáy raèng thoûi saétñaõ bò “nhieãm töø” hay bò töø hoùa vaø bieán thaønh nam chaâm. Nghóa laø, thoûi saétcuõng coù khaû naêng huùt thanh nam chaâm. Hieän töôïng naøy ñöôïc goïi laø hieäntöôïng töø hoùa (magnetization).

1. Cöôøng ñoä töø tröôøng cuõng thöôøng ñöôïc ño baèng ñôn vò Gauss (G) vôùi 1T = 10.000G.

B0M0 Mxy


Laäp laïi thí nghieäm treân vôùi moät thoûi nhoâm, ngöôøi ta thaáy thoûi nhoâm bò töøhoùa raát yeáu, chæ nhaän ra khi quan saùt thaät kyõ. Tuy nhieân khi thay thoûi nhoâmbaèng moät mieáng bismut, ngöôøi ta khoâng nhöõng chaúng thaáy mieáng bismut bònam chaâm huùt maø coøn thaáy bismut bò ñaåy ra khoûi thanh nam chaâm (duø raèngraát yeáu).

Qua ba thí nghieäm neâu treân vaø nhieàu thí nghieäm töông töï, ngöôøi ta nhaänñònh vaø phaân chia caùc chaát thaønh ba nhoùm vôùi khaû naêng töø hoùa khaùc nhau:chaát saét töø (ferromagnetic material), chaát thuaän töø (paramagnetic mate-rial) vaø chaát nghòch töø (diamagnetic material).

Chaát saét töø Saét töø laø nhoùm chaát coù khaû naêng töø hoùa maïnh gioáng nhö saét trong thínghieäm ñaõ neâu. Nhöõng chaát naøy khi bò töø hoùa coù theå taïo ra moät töø tröôøngmaïnh vaø laøm thay ñoåi caùc tín hieäu coäng höôûng töø cuûa caùc moâ cô theå. Vì theáneân moïi vaät duïng coù chöùa caùc chaát thuoäc nhoùm saét töø (ñieän thoaïi, theû töø, chìakhoùa, vaân vaân) ñeàu khoâng ñöôïc ñöa vaøo phoøng coäng höôûng töø. Moät soá beänhnhaân coù caùc thieát bò caáy gheùp cuõng khoâng chuïp coäng höôûng töø ñöôïc.

Chaát thuaän töø Chaát thuaän töø laø nhoùm chaát coù khaû naêng töø hoùa yeáu (gioáng nhö nhoâm trongthí nghieäm ñaõ neâu) neân coù theå “nhieãm töø” ôû moät möùc ñoä nhaát ñònh. Moät soáquaù trình beänh lyù, chaúng haïn nhö xuaát huyeát naõo, coù theå saûn sinh ra nhöõngchaát thuaän töø vaø laøm taêng tín hieäu coäng höôûng töø ôû vuøng naõo bò toån thöông.2

Chaát nghòch töø Chaát nghòch töø laø nhoùm chaát “dò öùng” vôùi töø tröôøng gioáng nhö bismut trongthí nghieäm ñaõ neâu. Chuùng coù theå hoaøn toaøn “trô” ñoái vôùi nam chaâm hoaëcphaûn öùng “nghòch töø” raát yeáu neân khoâng aûnh höôûng ñeán tình traïng töø tínhcuûa nam chaâm. Ña soá caùc chaát trong cô theå soáng ñeàu thuoäc nhoùm naøy.

1.3 TRÖÔØNG VAØ SOÙNG ÑIEÄN TÖØ

Vaät lyù hoïc hieän ñaïi ñaõ chöùng minh ñöôïc moái lieân heä giöõa ñieän tröôøng vaø töøtröôøng qua hai luaän ñieåm Maxwell: (1) töø tröôøng bieán thieân theo thôøi gian seõsinh ra ñieän tröôøng; (2) ngöôïc laïi ñieän tröôøng bieán thieân theo thôøi gian seõsinh ra töø tröôøng. Hieän töôïng bieán ñoåi ñieän tröôøng thaønh töø tröôøng vaø ngöôïclaïi ñöôïc ñaët teân laø hieän töôïng caûm öùng ñieän töø (electromagnetic induc-tion). Ñieän tröôøng vaø töø tröôøng cuøng nhau taïo thaønh moät moâi tröôøng thoángnhaát vaø ñöôïc goïi chung laø tröôøng ñieän töø (electromagnetic field).

2. Moät soá taøi lieäu phaân ñònh theâm moät nhoùm chaát goïi laø superparamagnetic material (chaátnhaïy töø) coù khaû naêng töø hoùa trung gian giöõa chaát saét töø vaø chaát thuaän töø.

1.3 TRÖÔØNG VAØ SOÙNG ÑIEÄN TÖØ 5

Soùng ñieän töøKhi laøm cho tröôøng ñieän töø thay ñoåi theo thôøi gian, tröôøng ñieän töø bieán thieânnaøy lan truyeàn trong khoâng gian taïo thaønh soùng ñieän töø (electromagneticwave). Chuùng ta coù theå hình dung soùng ñieän töø lan truyeàn trong khoâng giantöông töï nhö nhöõng gôïn soùng lan truyeàn treân maët nöôùc khi neùm moät cuïc ñaùnhoû xuoáng moät hoà nöôùc phaúng laëng. Thöïc teá laø caùc soùng radio (soùng voâtuyeán), tia hoàng ngoaïi, aùnh saùng, tia töû ngoaïi, tia X, tia gamma ñeàu laø soùngñieän töø.

Trong kyõ thuaät coäng höôûng töø, caùc xung vaø tín hieäu coäng höôûng töø ñeàu laøcaùc soùng radio (radiofrequency, vieát taét laø soùng RF hoaëc xung RF) maø veà côbaûn coù daïng hình sine töông töï nhö trong Hình 1.3. Nhöõng tham soá moâ taûmoät soùng nhö theá goàm coù chu kyø (cycle), taàn soá (frequency), böôùc soùng(wave length), bieân ñoä (amplitude) vaø pha (phase).

Ñeå deã naém baét ñöôïc nhöõng khaùi nieäm vöøa ñöôïc lieät keâ, chuùng ta thöû hìnhdung coù moät vaän ñoäng vieân ñang chaïy “ñeàu böôùc”. Quan saùt moät baøn chaân cuûaanh ta, chaúng haïn nhö baøn chaân phaûi, chuùng ta thaáy caùch thöùc noù hoaït ñoängtroâng töông töï nhö soùng hình sine trong Hình 1.3. Neáu xem vò trí khôûi ñaàu laøvò trí baøn chaân ñang ôû saùt maët ñaát, noù seõ ñöôïc ñöa cao daàn leân cho ñeán moät vòtrí cao nhaát roài baét ñaàu haï thaáp daàn xuoáng cho ñeán khi chaïm laïi maët ñaát. Sauñoù quaù trình naøy ñöôïc laäp laïi nhieàu laàn vaø hoaøn toaøn gioáng nhau.

Theo ñoù, khoaûng thôøi gian giöõa hai laàn baøn chaân phaûi chaïm ñaát (moät böôùcchaïy) ñöôïc goïi laø moät chu kyø. Khoaûng thôøi gian giöõa hai laàn noù duoãi thaúngra tröôùc cuõng baèng khoaûng thôøi gian giöõa hai laàn noù chaïm ñaát vaø cuõng ñöôïcxem laø moät chu kyø.

Hình 1.3: Hình aûnh moät soùng hình sine ñieån hình. Truïc doïc bieåu dieãn cho ñoä lôùn (bieân ñoä) cuûa soùng; truïc ngang bieåu dieãn thôøi gian. Khoaûng thôøi gian ñeå soùng truyeàn giöõa hai ñieåm ñaùnh daáu treân hình (ñoaïn ñöôïc veõ ñaäm) goïi laø moät chu kyø.

chu kyø

thôøi gianbieân

ñoä


Neáu ñeám ñöôïc soá böôùc chaïy (soá chu kyø) trong moät giaây, chuùng ta goïi ñoù laøtaàn soá. Chaúng haïn neáu vaän ñoäng vieân chaïy ñöôïc 15 böôùc trong moät giaây,chuùng ta noùi taàn soá laø 15 chu kyø/giaây hay 15 hertz (Hz). Trong nhieàu tröôønghôïp, taàn soá coù theå ñöôïc tính baèng megahertz (MHz) vôùi 1 MHz = 106 Hz (moättrieäu Hz).

Chieàu daøi cuûa moãi böôùc chaïy coù theå ñöôïc tính baèng khoaûng caùch giöõa hailaàn baøn chaân phaûi chaïm ñaát. Khi ñoù noù coù theå ñöôïc xem nhö töông öùng vôùiböôùc soùng cuûa soùng ñieän töø.

Baây giôø ñeán löôït khaùi nieäm bieân ñoä, ñoù laø khoaûng caùch giöõa vò trí caonhaát vaø thaáp nhaát maø baøn chaân coù theå ñaït tôùi ñöôïc. Ñoái vôùi soùng, bieân ñoä chobieát ñoä lôùn cuûa soùng. Trong Hình 1.3, truïc doïc bieåu dieãn bieân ñoä töùc ñoä lôùncuûa soùng. Vì baûn thaân tín hieäu coäng höôûng töø cuõng laø soùng radio neân khi bieânñoä cuûa tín hieäu caøng cao, baûn thaân tín hieäu caøng maïnh.

Ñeå minh hoïa cho khaùi nieäm pha cuûa soùng, giaû söû chuùng ta quan saùt caû haibaøn chaân. Hoaït ñoäng cuûa chuùng haàu nhö hoaøn toaøn nhòp böôùc vôùi nhau, nghóalaø cuøng taàn soá, ngoaïi tröø moät ñieåm laø khi baøn chaân phaûi chaïm ñaát thì baønchaân traùi ñang ôû lô löûng taïi vò trí cao nhaát vaø ngöôïc laïi. Chuùng ta noùi hai baønchaân hoaït ñoäng nghòch pha vôùi nhau. Neáu thay vì chaïy, vaän ñoäng vieân ñoù laïi“nhaûy bao boá” thì chuùng ta noùi hai baøn chaân hoaït ñoäng cuøng pha vôùi nhau,nghóa laø nhòp böôùc song song vôùi nhau.

Ñoái vôùi khaùi nieäm pha cuûa soùng, chuùng ta caàn noùi chính xaùc hôn moät ít.Giaû söû chuùng ta coù hai soùng hình sine cuøng taàn soá, nghóa laø cöù moãi giaây, soálaàn moãi soùng trôû laïi moät vò trí gioáng nhö tröôùc ñoù ñeàu nhö nhau. Neáu so gheùphai soùng vaøo cuøng moät hình thì theo truïc thôøi gian, hai soùng coù theå truøngkhôùp leân nhau (Hình 1.4(a)) hoaëc leäch nhau (Hình 1.4(b)).

Hình 1.4: Pha cuûa hai soùng hình sine. (a) Hai soùng cuøng pha, ñoä cheânh leäch pha giöõa chuùng coù theå laø 0o hoaëc 360o. (b) Hai soùng leäch pha, ñoä cheânh leäch pha giöõa chuùng coù theå laø moät giaù trò töø 0 ñeán 360o. (c) Hai soùng nghòch pha, ñoä cheânh leäch pha giöõa chuùng laø 180o.

thôøi gian

(a) (b) (c)

1.4 TÖØ TÍNH CUÛA HAÏT NHAÂN NGUYEÂN TÖÛ 7

Trong Hình 1.4(a), chuùng ta coù hai soùng cuøng pha vaø noùi raèng chuùng coùpha cheânh nhau moät goùc 0o. Neáu giöõ yeân moät soùng vaø xeâ dòch tôùi tröôùc moätsoùng sao cho chuùng laïi truøng khôùp vôùi nhau, chuùng ta noùi hai soùng coù phacheânh nhau moät goùc 360o. Tuy nhieân ñeå cho ñôn giaûn, chuùng ta xem nhö haisoùng cuøng pha laø hai soùng coù pha cheânh nhau 0o.

Trong Hình 1.4(b), hai soùng cheânh nhau chuùt ít nhöng chöa ñuû ñeå chuùnglaïi truøng khôùp vôùi nhau nhö trong Hình 1.4(a). Khi naøy chuùng ta noùi hai soùngcoù pha cheânh nhau moät goùc vôùi giaù trò naèm trong khoaûng töø 0o ñeán 360o.Tröôøng hôïp ñaëc bieät xaûy ra trong Hình 1.4(c) vôùi hai soùng ñöôïc goïi laø nghòchpha nhau (cheânh nhau 180o) khi taïi moät thôøi ñieåm, moät soùng ñang ôû vò trí caonhaát coøn moät soùng ñang ôû vò trí thaáp nhaát.

Moät ñieåm quan troïng caàn ghi nhaän ôû ñaây: khi hai soùng cuøng pha, söùcmaïnh toång hôïp cuûa chuùng seõ taêng leân (nhaûy bao boá); khi hai soùng leäch pha(chaân thaáp chaân cao), söùc maïnh ñoù seõ giaûm ñi. Ñaëc bieät, söùc maïnh cuûa chuùngseõ trieät tieâu laãn nhau trong tröôøng hôïp chuùng nghòch pha.

Phoå soùng ñieän töøÑeå ñoäc giaû hình dung ñöôïc böùc tranh toång theå veà vai troø cuûa soùng ñieän töø vaøsöï an toaøn cuûa caùc soùng radio ñöôïc duøng trong coäng höôûng töø, chuùng toâi trìnhbaøy phoå caùc soùng ñieän töø ñöôïc phaân chia döïa vaøo taàn soá cuûa chuùng nhö trongHình 1.5. Trong hình naøy chuùng ta thaáy daûi taàn soá cuûa aùnh saùng nhìn thaáyñöôïc raát heïp, chæ quanh quaån trong daûi taàn 1015 Hz; daûi taàn soá cuûa soùng radiokhaù roäng, traûi daøi töø khoaûng taàn soá 103 Hz ñeán 1010 Hz. Neân bieát raèng tia Xñöôïc duøng ñeå chuïp X quang vaø CT cuõng laø moät loaïi soùng ñieän töø nhöng coù taànsoá raát cao. Töø daûi taàn soá naøy trôû leân, caùc soùng ñieän töø baét ñaàu coù khaû naêngion hoùa vaø gaây haïi cho teá baøo.

Baây giôø sau khi ñaõ oân laïi nhöõng khaùi nieäm vaät lyù cô baûn, chuùng ta seõ tìmhieåu veà töø tính cuûa haït nhaân nguyeân töû maø chuû yeáu laø haït nhaân nguyeân töûhydro (chæ coù moät haït proton). Sau ñoù seõ tìm hieåu veà hieän töôïng coäng höôûngtöø haït nhaân, moät hieän töôïng cô sôû cuûa caùc kyõ thuaät coäng höôûng töø.

1.4 TÖØ TÍNH CUÛA HAÏT NHAÂN NGUYEÂN TÖÛ

Nhö chuùng ta ñaõ bieát qua hai luaän ñieåm Maxwell trong Phaàn 1.3, ñieän tröôøngbieán thieân seõ sinh ra töø tröôøng. Caùc haït cô baûn cuûa nguyeân töû coù mang ñieäntích nhö proton (mang ñieän döông) vaø electron (ñieän töû mang ñieän aâm), vôùithuoäc tính voán coù laø töï quay quanh truïc (tính chaát spin) cuûa chuùng, ñeàu sinhra moät töø tröôøng raát nhoû vaø nhö theá coù theå ñöôïc xem nhö moät nam chaâm. Khinghieân cöùu tính chaát spin cuûa caùc haït cô baûn, ngöôøi ta cuõng thöôøng goïi caùcnam chaâm tí hon naøy laø spin. Trong cuoán saùch naøy, hai thuaät ngöõ spin vaøproton seõ ñöôïc duøng laãn loän vaø xem nhö ñoàng nghóa.


Hình 1.5: Phoå taàn soá cuûa caùc soùng ñieän töø. Caùc soùng coù taàn soá lôùn hôn 1016 Hz (vaïch ñaäm ngang) ñeàu coù khaû naêng ion hoùa vaø gaây haïi cho teá baøo soáng.

Haït nhaân hydroNguyeân töû hydro chæ chöùa moät proton vaø moät electron. Vì chæ coù duy nhaát moätproton trong haït nhaân (khoâng coù haït neutron), haït nhaân hydro thöôøng ñöôïcgoïi ñôn giaûn laø proton. Maët khaùc, hydro chieám moät löôïng khaù lôùn trongthaønh phaàn cuûa nöôùc vaø môõ, nhöõng chaát voán coù maët ôû haàu heát caùc moâ cô theå,vì theá noù ñoùng moät vai troø raát quan troïng trong vieäc taïo hình aûnh coäng höôûngtöø. Trong nhöõng phaàn sau ñaây, chuùng ta baøn luaän chuû yeáu veà tính chaát spincuûa caùc proton (haït nhaân nguyeân töû hydro).

Ñoä töø hoùa thöïcKhi khoâng coù taùc duïng cuûa töø tröôøng beân ngoaøi, caùc proton hay spin quayquanh truïc cuûa chuùng vôùi höôùng caùc truïc quay hoaøn toaøn ngaãu nhieân. Khi ñoùtöø tröôøng cuûa chuùng töông taùc vaø buø tröø qua laïi laøm trieät tieâu töø tröôøng chung(Hình 1.6).

Taàn soá (Hz)

104

106

108

1010

1012

1014

1016

1018

1020

soùng radio

soùng viba

tia hoàng ngoaïi

aùnh saùng nhìn thaáy

tia töû ngoaïi

tia X

tia gamma

1.4 TÖØ TÍNH CUÛA HAÏT NHAÂN NGUYEÂN TÖÛ 9

Hình 1.6: Truïc quay ngaãu nhieân cuûa caùc proton laøm cho töø tröôøng chung baèng zero khi khoâng coù taùc duïng cuûa töø tröôøng ngoaøi.

Khi coù taùc ñoäng cuûa moät töø tröôøng beân ngoaøi, kyù hieäu laø B0, caùc proton seõchòu taùc ñoäng cuûa töø tröôøng vaø ñònh höôùng laïi truïc quay cuûa mình theo töøtröôøng ngoaøi B0: moät soá coù truïc quay cuøng chieàu vôùi chieàu taùc ñoäng cuûa töøtröôøng B0; moät soá khaùc laïi coù truïc quay ngöôïc chieàu vôùi chieàu taùc ñoäng cuûa noù(Hình 1.7). Thöïc teá ño ñaïc laâm saøng ñaõ cho thaáy raèng cöù öùng vôùi moät trieäuproton trong cô theå, soá löôïng proton cuøng chieàu vôùi B0 chæ nhieàu hôn moät hoaëchai so vôùi soá proton ngöôïc chieàu. Söï khaùc bieät “nhoû beù” naøy chính laø ñoä töøhoùa thöïc M0 (net magnetization), maø nhö chuùng ta seõ thaáy trong nhöõngphaàn sau, noù voán laø moät töø tröôøng laøm cô sôû ñeå taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø.Ñoä töø hoùa thöïc taêng leân khi cöôøng ñoä töø tröôøng B0 taêng vaø do vaäy tín hieäucoäng höôûng töø tyû leä vôùi cöôøng ñoä töø tröôøng B0.

Traïng thaùi naêng löôïng cuûa protonKhi proton coù truïc quay cuøng chieàu vôùi chieàu taùc ñoäng cuûa töø tröôøng, noù ôûtraïng thaùi naêng löôïng thaáp vaø beàn vöõng. Khi proton coù truïc quay ngöôïc chieàuvôùi chieàu taùc ñoäng cuûa töø tröôøng, noù ôû traïng thaùi naêng löôïng cao, keùm beànvöõng vaø coù xu höôùng giaûi phoùng naêng löôïng ñeå trôû veà traïng thaùi naêng löôïngthaáp (cuøng chieàu vôùi töø tröôøng). Theo lyù thuyeát löôïng töû, proton chæ coù khaûnaêng giaûi phoùng hay haáp thuï moät naêng löôïng vöøa ñuû ñeå noù chuyeån baät töøtraïng thaùi naêng löôïng cao sang traïng thaùi naêng löôïng thaáp vaø ngöôïc laïi(Hình 1.8). Naêng löôïng naøy laø moät quang töû (photon).


Hình 1.7: Khi coù taùc duïng cuûa moät töø tröôøng ngoaøi B0, caùc proton seõ ñònh laïi truïc quay cuøng hoaëc ngöôïc chieàu vôùi chieàu taùc ñoäng cuûa töø tröôøng ngoaøi. Cheânh leäch giöõa soá proton cuøng chieàu vaø ngöôïc chieàu seõ taïo ra moät töø tröôøng thöôøng ñöôïc goïi laø ñoä töø hoùa thöïc.

Trong thöïc teá, proton khoâng heà ôû nguyeân moät traïng thaùi maø luoân töôngtaùc vôùi nhau (töông taùc spin-spin) vaø vôùi moâi tröôøng xung quanh (töông taùcspin-lattice), giaûi phoùng vaø haáp thu naêng löôïng ñeå chuyeån baät qua laïi giöõa caùctraïng thaùi. Tuy nhieân nhìn toång theå, soá proton cuøng chieàu vaø ngöôïc chieàu vôùitöø tröôøng ngoaøi hoaøn toaøn oån ñònh.

Hình 1.8: Chuyeån baät töø traïng thaùi naêng löôïng cao sang traïng thaùi naêng löôïng thaáp giaûi phoùng moät quang töû; ngöôïc laïi chuyeån baät töø traïng thaùi thaáp sang traïng thaùi cao seõ haáp thuï moät quang töû.

quang töû

1.5 HIEÄN TÖÔÏNG COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 11

Taàn soá coäng höôûngToác ñoä quay cuûa caùc proton ñeàu gioáng nhau vaø phuï thuoäc vaøo töø tröôøng. Moáilieân heä giöõa toác ñoä quay cuûa proton vaø cöôøng ñoä töø tröôøng ñöôïc dieãn taû baèngmoät coâng thöùc ñôn giaûn sau ñaây, coøn ñöôïc goïi laø phöông trình Larmor:

f = γB

trong ñoù f laø taàn soá quay (soá voøng quay ñöôïc moãi giaây) hay taàn soá coänghöôûng (resonance frequency), B laø cöôøng ñoä töø tröôøng coøn γ laø moät giaù tròkhoâng ñoåi goïi laø haèng soá Larmor. Ñoái vôùi proton, γ coù giaù trò xaáp xæ 42,58MHz/T (42,58 trieäu chu kyø moãi giaây cho moãi Tesla töø tröôøng).

Theo phöông trình Larmor, chuùng ta coù theå tính taàn soá coäng höôûng cuûaproton ôû caùc töø tröôøng khaùc nhau. Thí duï taàn soá coäng höôûng cuûa proton ôû töøtröôøng 1 Tesla laø 42,58 MHz, taàn soá coäng höôûng cuûa proton ôû töø tröôøng 1,5Tesla laø 63 MHz, vaân vaân.

1.5 HIEÄN TÖÔÏNG COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

Hieän töôïng coäng höôûng töø haït nhaân (nuclear magnetic resonance, vieát taétlaø NMR) ñöôïc phaùt hieän hoaøn toaøn ñoäc laäp bôûi Felix Bloch vaø Edward Purcellnaêm 1946 (caû hai ñöôïc nhaän giaûi Nobel naêm 1952). Khi coäng höôûng töø haïtnhaân ñöôïc söû duïng phoå bieán trong y khoa vaøo cuoái thaäp nieân 1970 vaø ñaàuthaäp nieân 1980, do tính chaát “nhaïy caûm” cuûa thuaät ngöõ haït nhaân (thöôønglieân quan ñeán caùc vaán ñeà phoùng xaï), ngöôøi ta coù xu höôùng boû thuaät ngöõ haïtnhaân maø chæ noùi ñôn giaûn laø coäng höôûng töø (magnetic resonance, vieát taét laøMR) hoaëc chuïp coäng höôûng töø (magnetic resonance imaging, MRI). Troïngtaâm cuûa phaàn naøy nhaèm traû lôøi cho caâu hoûi: coäng höôûng töø laø gì?

Vectô ñoä töø hoùa thöïcÑeå moâ taû hieän töôïng coäng höôûng töø, tröôùc tieân chuùng ta xaây döïng moät heä truïctoïa ñoä vuoâng goùc vôùi ba truïc xyz nhö trong Hình 1.9. Truïc z laø truïc thaúngñöùng theo chieàu taùc duïng cuûa töø tröôøng ngoaøi B0, coøn maët phaúng xy vuoâng goùcvôùi truïc z. Töø tröôøng ngoaøi B0 gaây ra moät ñoä töø hoùa thöïc M0 coù vectô höôùngcuøng chieàu vôùi B0, vì vaäy ñoä töø hoùa thöïc coøn ñöôïc goïi laø ñoä töø hoùa doïc Mz(longitudinal magnetization). Caàn nhôù raèng vaøo thôøi ñieåm naøy, caùc protonñang quay vôùi taàn soá coäng höôûng γB0.

Xung kích thíchBaây giôø chuùng ta cho phaùt ra moät xung RF quay quanh truïc z vôùi taàn soá coänghöôûng γB0, taïo ra moät töø tröôøng B1 vuoâng goùc vôùi B0.3 Do B1 quay quanh z vôùi

3. Vì soùng radio laø soùng ñieän töø (Phaàn 1.3) neân khi lan truyeàn, noù seõ taïo ra moät töø tröôøng.


cuøng taàn soá coäng höôûng γB0 cuûa caùc proton neân ñoái vôùi caùc proton, töø tröôøngB1 “khoâng heà chuyeån ñoäng”. Coù nghóa raèng ñoái vôùi chuùng, töø tröôøng B1 laø töøtröôøng tónh gioáng nhö töø tröôøng B0.

Hình 1.9: Töø tröôøng ngoaøi B0 taïo ra ñoä töø hoùa thöïc hay ñoä töø hoùa doïc.

Döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng B1 trong moät thôøi gian nhaát ñònh, vectô M0thay ñoåi vaø leäch ra khoûi truïc z moät goùc α. α ñöôïc goïi laø goùc laät (flip angle)4

vaø coù giaù trò tuøy thuoäc vaøo cöôøng ñoä töø tröôøng B1 vaø thôøi gian phaùt xung. Ñeåcho ñôn giaûn, ngöôøi ta duøng α ñeå chæ xung RF ñaõ taïo ra noù. Chaúng haïn neáugoùc laät laø 90o thì xung ñaõ phaùt ra ñöôïc goïi laø xung RF 90o hay xung 90o; neáugoùc laät 180o thì goïi laø xung 180o.

Coäng höôûng töø haït nhaânCho tôùi luùc naøy, caâu hoûi “Coäng höôûng töø laø gì?” ñaõ coù theå traû lôøi ñöôïc. Töøtröôøng B1 quay quanh truïc quay cuûa caùc proton (haït nhaân) theo cuøng taàn soáquay γB0 cuûa caùc proton ñaõ coäng höôûng vôùi chuùng, laøm cho ñoä töø hoùa thöïcleäch ra khoûi truïc quay moät goùc laät α.

Xung 90o

Chuùng ta haõy ñi saâu tìm hieåu chi tieát moät xung ñaëc bieät ñöôïc duøng phoå bieánnhaát: xung 90o (Hình 1.10). Döôùi taùc duïng cuûa xung kích thích keùo daøi trongmoät khoaûng thôøi gian vaø vôùi moät taàn soá thích hôïp, ñoä töø hoùa thöïc ñang höôùngtheo truïc z seõ bò laät ngang (90o) vaø naèm haún trong maët phaúng xy. Ñoä töø hoùathöïc khi ñoù ñaõ chuyeån hoaøn toaøn thaønh ñoä töø hoùa ngang Mxy (transversemagnetization) quay quanh z vôùi taàn soá coäng höôûng γB0. Ñoä töø hoùa doïc luùcnaøy hoaøn toaøn bieán maát.

4. Chuùng ta seõ tìm hieåu taùc duïng cuûa goùc laät trong Chöông 3. Hieän taïi chuùng ta chæ quan taâm ñeángoùc laät 90o.

z

x

y

M0

B0

1.6 TÍN HIEÄU COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 13

Hình 1.10: Xung 90o laøm laät ngang höôùng cuûa M0, khieán noù luùc naøy naèm trong maët phaúng xy vuoâng goùc vôùi truïc z vaø ñöôïc goïi laø ñoä töø hoùa ngang Mxy.

Quaù trình hoài giaõn doïcBaây giôø ngöøng phaùt xung (taét töø tröôøng B1). Caùc proton luùc naøy chæ coøn chòutaùc duïng cuûa töø tröôøng B0 vaø coù xu höôùng giaûi phoùng phaàn naêng löôïng ñaõ haápthu töø xung vaøo moâi tröôøng xung quanh ñeå trôû veà traïng thaùi naêng löôïng thaáp(caân baèng). Töông taùc naøy vì theá coù teân laø töông taùc spin-lattice.5

Trong quaù trình töông taùc spin-lattice, ñoä töø hoùa doïc, döôùi taùc duïng cuûa töøtröôøng B0 ban ñaàu seõ daàn daàn ñöôïc khoâi phuïc laïi (Hình 1.11). Quaù trình khoâiphuïc ñoä töø hoùa doïc Mz ñöôïc goïi laø quaù trình hoài giaõn doïc (longitudinalrelaxation).6 Khoaûng thôøi gian caàn thieát cho quaù trình hoài giaõn doïc ñöôïc goïilaø thôøi gian hoài giaõn doïc hay thôøi gian T1.

Trong thöïc teá, T1 ñöôïc xem laø thôøi gian caàn thieát ñeå ñoä töø hoùa doïc khoâiphuïc laïi khoaûng 63% giaù trò ban ñaàu M0 cuûa noù. Trong Chöông 2 vaø 3 chuùngta seõ bieát raèng T1 laø moät tham soá khaù ñaëc tröng cho moãi moâ vaø ñöôïc duøng ñeåtaïo ñoä töông phaûn giöõa caùc moâ treân hình coäng höôûng töø.

1.6 TÍN HIEÄU COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

Nhö ñaõ noùi trong phaàn tröôùc, khi cho töø tröôøng B1 döôùi daïng moät xung radioquay quanh truïc z, vuoâng goùc vôùi noù vaø coù taàn soá quay baèng vôùi taàn soá quaycuûa caùc proton, töø tröôøng B1 seõ coäng höôûng vôùi caùc proton, laøm leäch ñoä töø hoùathöïc M0 ban ñaàu moät goùc leäch α so vôùi truïc z. Neáu duøng xung 90o (α = 90o),ñoä töø hoùa thöïc M0 daàn bò laät ngang vaø rôi vaøo maët phaúng xy thaønh ñoä töø hoùa

5. Lattice ôû ñaây coù nghóa laø moâi tröôøng xung quanh.6. Moät soá taøi lieäu cuõng goïi laø quaù trình hoài giaõn spin-lattice.

z

x

y

Mxy


ngang Mxy quay quanh truïc z vôùi taàn soá coäng höôûng γB0. Neáu ngöøng phaùtxung thì nhö ñaõ trình baøy trong Phaàn 1.3, töø tröôøng bieán thieân Mxy naøy seõsinh ra moät soùng ñieän töø (ôû ñaây laø soùng radio) coù theå phaùt hieän ñöôïc baèng caùcthieát bò chuyeân duïng, chaúng haïn nhö aêng-ten. Soùng radio naøy chính laø tínhieäu coäng höôûng töø (magnetic resonance signal). Quaù trình taïo ra tín hieäucoäng höôûng töø nhö treân ñöôïc goïi laø quaù trình caûm öùng coäng höôûng töø(magnetic resonance induction).

Hình 1.11: Quaù trình hoài giaõn doïc sau khi ngöøng phaùt xung. Ñoä töø hoùa ngang Mxy giaûm daàn trong khi ñoä töø hoùa doïc Mz lôùn daàn leân, khoâi phuïc laïi ñoä töø hoùa thöïc M0. Töø tröôøng toång hôïp cuûa chuùng luùc naøy laø M.

Nhö vaäy, tín hieäu coäng höôûng töø coù nguoàn goác töø ñoä töø hoùa thöïc M0 khi noùbò laät ngang thaønh ñoä töø hoùa ngang Mxy vaø vì theá, cöôøng ñoä cuûa tín hieäu phuïthuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa ñoä töø hoùa thöïc M0.

Quaù trình hoài giaõn ngangSau khi taét xung, veà nguyeân taéc ñoä töø hoùa ngang chæ maát haún khi ñoä töø hoùadoïc ñaõ khoâi phuïc hoaøn toaøn. Tuy nhieân trong thöïc teá, ñoä töø hoùa ngang thöôøngmaát khaù nhanh, ñoàng nghóa vôùi tín hieäu coäng höôûng töø cuõng maát khaù laâutröôùc khi ñoä töø hoùa doïc khoâi phuïc xong.

Do taùc duïng tröôùc ñoù cuûa xung kích thích neân sau khi taét, caùc proton vaãncoøn quay cuøng pha vôùi nhau. Theo thôøi gian, caùc proton va chaïm vôùi nhau roàileäch pha. Chuùng daàn daàn “maát ñoaøn keát noäi boä”, daãn ñeán tình traïng “noäi löïctoång hôïp” Mxy suy giaûm daàn roài maát haún. Quaù trình naøy, ñöôïc goïi laø quaùtrình hoài giaõn ngang (transverse relaxation), voán xaûy ra khaù nhanh so vôùiquaù trình hoài giaõn doïc. Khoaûng thôøi gian xaûy ra quaù trình hoài giaõn ngangñöôïc goïi thôøi gian hoài giaõn ngang hay thôøi gian T2.

Caàn nhôù raèng quaù trình hoài giaõn doïc vaø hoài giaõn ngang xaûy ra hoaøn toaøn

z

x

yMxy

MzM

1.6 TÍN HIEÄU COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 15

ñoäc laäp vôùi nhau vì cô cheá vaät lyù cuûa chuùng hoaøn toaøn khaùc nhau: nguyeânnhaân cuûa quaù trình hoài giaõn doïc laø söï töông taùc giöõa spin vaø moâi tröôøng(töông taùc spin-lattice) laøm giaûi phoùng naêng löôïng ñaõ haáp thuï töø xung kíchthích; nguyeân nhaân cuûa quaù trình hoài giaõn ngang laø söï töông taùc giöõa caùc spin(töông taùc spin-spin) laøm chuùng daàn leäch pha vôùi nhau, daãn ñeán söùc maïnhtoång hôïp cuûa chuùng giaûm daàn roài maát haún. Tuy nhieân cuõng caàn bieát raèng neáukhoâng coù töông taùc spin-spin, ñoä töø hoùa ngang cuõng seõ maát haún khi ñoä töø hoùadoïc khoâi phuïc laïi hoaøn toaøn. Vì theá thôøi gian T2 khoâng theå daøi hôn thôøi gianT1. Noùi caùch khaùc, thôøi gian T1 chính laø caän treân cuûa thôøi gian T2.

Hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï doDo cô cheá cuûa quaù trình hoài giaõn ngang, tín hieäu coäng höôûng töø luùc ñaàu seõ coùcöôøng ñoä lôùn nhaát, suy giaûm daàn roài maát haún (Hình 1.12). Hieän töôïng naøyñöôïc goïi laø hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID (free inductiondecay). Thôøi gian suy giaûm caûm öùng töï do vì theá cuõng laø thôøi gian T2.

Hình 1.12: Hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID: Theo thôøi gian, tín hieäu coäng höôûng töø luùc ñaàu coù ñoä lôùn baèng M0 giaûm daàn roài maát haún.

Theo nhö keát quaû vöøa neâu, thôøi gian T2 coù moái lieân heä chaët cheõ vôùi möùc ñoäsuy giaûm tín hieäu coäng höôûng töø. Töông töï nhö thôøi gian T1, trong thöïc teángöôøi ta xem T2 laø thôøi gian tín hieäu maát khoaûng 63% ñoä lôùn so vôùi ban ñaàu.Noùi caùch khaùc, T2 laø thôøi gian tín hieäu chæ coøn laïi khoaûng 37% ñoä lôùn so vôùiban ñaàu. Tham soá T2 khi aáy coù theå ñöôïc duøng ñeå taïo ra ñoä töông phaûn giöõacaùc caáu truùc khaùc nhau treân hình coäng höôûng töø. Chöông 2 vaø 3 seõ laøm saùngtoû ñieàu naøy.

Ñaäm ñoä protonCho ñeán luùc naøy chuùng ta ñaõ bieát hai tham soá quan troïng coù aûnh höôûng ñeánñoä töông phaûn cuûa caùc caáu truùc treân hình coäng höôûng töø laø thôøi gian T1 vaø

M0

t


T2. Ñeå cho hoaøn chænh, chuùng ta seõ xem xeùt moät tham soá nöõa goïi laø ñaäm ñoäproton (proton density). Tham soá naøy khoâng lieân quan vôùi baát kyø thôøi gianhoài giaõn naøo; noù bieåu thò cho soá löôïng proton coù trong teá baøo vaø moâ.

Trong nhöõng phaàn tröôùc chuùng ta ñaõ bieát raèng ñoä töø hoùa thöïc bieåu thò chosöï cheânh leäch veà soá proton coù truïc quay cuøng chieàu vaø traùi chieàu vôùi töø tröôøngngoaøi B0. Ñieàu naøy cho thaáy raèng soá löôïng proton caøng nhieàu, söï cheânh leächcaøng lôùn vaø do vaäy ñoä töø hoùa thöïc caøng lôùn.

Theo ñoù, roõ raøng laø tín hieäu coäng höôûng töø phaûi phuï thuoäc vaøo soá löôïngproton coù maët trong moâ vaø teá baøo: ñaäm ñoä proton caøng cao, tín hieäu coänghöôûng caøng maïnh.

Caâu hoûi cuoái cuøng ñöôïc ñaët ra ôû ñaây (nhöng chöa ñöôïc giaûi ñaùp roõ raøng) laø:Nhöõng taùc nhaân naøo coù theå laøm aûnh höôûng ñeán tín hieäu coäng höôûng töø? Caâutraû lôøi toång quaùt laø: töø tröôøng ngoaøi B0, töø tröôøng B1 (xung kích thích RF),ñaäm ñoä proton vaø moïi yeáu toá aûnh höôûng ñeán tình traïng quay quanh truïc cuûacaùc proton ñeàu laøm thay ñoåi cöôøng ñoä cuûa tín hieäu coäng höôûng töø.

Qua töøng boái caûnh cuï theå cuûa nhöõng chöông sau, chuùng ta seõ neâu ra vaø giaûithích aûnh höôûng cuûa töøng yeáu toá ñoái vôùi quaù trình suy giaûm caûm öùng töï doFID vaø trình baøy caùc kyõ thuaät khoâi phuïc laïi tín hieäu sao cho vaøo thôøi ñieåmcaàn thieát, tín hieäu caàn ño seõ ñuû maïnh.

Dieãn tieán cuûa hieän töôïng coäng höôûng töøToång keát laïi ñeå cho deã nhôù, chuùng ta moâ taû dieãn tieán cuûa hieän töôïng coänghöôûng töø qua caùc söï kieän sau ñaây:

1. AÙp ñaët moät töø tröôøng ngoaøi B0 thaät maïnh (theo truïc z) ñeå ñieàu chænh laïitruïc quay cuûa caùc proton ôû traïng thaùi caân baèng: moät soá coù truïc quaycuøng chieàu vôùi töø tröôøng (höôùng theo truïc z), moät soá coù truïc quay ngöôïcchieàu (ngöôïc höôùng vôùi z); chuùng taïo ra moät ñoä töø hoùa thöïc M0 hayñoä töø hoùa doïc Mz.

2. Duøng moät xung kích thích RF laøm laät ngang ñoä töø hoùa thöïc M0 vaøo maëtphaúng xy; ñoä töø hoùa thöïc luùc naøy trôû thaønh ñoä töø hoùa ngang Mxy. Ñoätöø hoùa ngang (hay töø tröôøng ngang) naøy quay quanh truïc z laøm xuaáthieän moät soùng radio coù theå ño ñöôïc, ñoù laø tín hieäu coäng höôûng töø.Tín hieäu coäng höôûng töø luùc naøy chæ phuï thuoäc vaøo ñaäm ñoä proton.

3. Do töông taùc giöõa caùc proton neân khi taét xung kích thích, ñoä töø hoùangang giaûm daàn roài maát haún, keùo theo tín hieäu coäng höôûng töø cuõnggiaûm daàn roài maát haún (hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do). Khoaûngthôøi gian naøy laø thôøi gian hoài giaõn ngang T2.

4. Ñoàng thôøi vôùi quaù trình hoài giaõn ngang, döôùi taùc duïng duy nhaát cuûa töø

1.7 NHÖÕNG ÑIEÅM CAÀN GHI NHÔÙ 17

tröôøng ngoaøi B0 sau khi taét xung kích thích, caùc proton töông taùc vôùimoâi tröôøng xung quanh, giaûi phoùng phaàn naêng löôïng ñaõ haáp thu töøxung kích thích, trôû laïi traïng thaùi caân baèng vaø khoâi phuïc laïi ñoä töø hoùathöïc M0 ban ñaàu. Thôøi gian naøy daøi hôn T2 vaø ñöôïc goïi laø thôøi gianhoài giaõn doïc T1.

1.7 NHÖÕNG ÑIEÅM CAÀN GHI NHÔÙ

• Moät vaät coù töø tính seõ taïo ra xung quanh noù moät töø tröôøng. Ñôn vò ñotöø tröôøng thöôøng ñöôïc duøng laø Tesla (T) hay Gausse (G).

• Moïi vaät ñeàu coù khaû naêng bò töø hoùa ôû nhöõng möùc ñoä khaùc nhau: chaátsaét töø bò töø hoùa maïnh nhaát, tieáp theo laø chaát thuaän töø bò töø hoùa yeáuhôn vaø cuoái cuøng laø chaát nghòch töø hoaøn toaøn “trô” vôùi töø tröôøng hoaëcphaûn öùng “nghòch” laïi vôùi töø tröôøng.

• Töø tröôøng bieán thieân taïo ra ñieän tröôøng vaø ngöôïc laïi. Thöïc teá, töø tröôøngvaø ñieän tröôøng laø nhöõng hình thaùi bieåu hieän khaùc nhau cuûa moät tröôøngthoáng nhaát goïi laø tröôøng ñieän töø.

• Tröôøng ñieän töø bieán thieân taïo ra soùng ñieän töø. Soùng radio, moät daïngsoùng ñieän töø, ñöôïc duøng laøm caùc xung kích thích ñeå taïo ra töø tröôøng vaøñaây cuõng chính laø hình thaùi cuûa tín hieäu coäng höôûng töø maø chuùng ta coùtheå ghi nhaän ñöôïc.

• Nguyeân töû hydro chæ chöùa moät proton trong nhaân vaø mang ñieän tíchdöông. Haït proton naøy khi quay quanh truïc cuûa mình vôùi taàn soá γB0cuõng taïo ra moät töø tröôøng vaø ñöôïc xem laø moät nam chaâm tí hon.

• Khi coù taùc ñoäng cuûa moät töø tröôøng ngoaøi B0, caùc haït nam chaâm tí honproton seõ ñònh laïi truïc quay cuûa mình cuøng chieàu (naêng löôïng thaáp)hoaëc ngöôïc chieàu (naêng löôïng cao) vôùi chieàu cuûa B0. Söï khaùc bieät giöõasoá proton cuøng chieàu vaø ngöôïc chieàu taïo ra moät töø tröôøng goïi laø ñoä töøhoùa thöïc hay ñoä töø hoùa doïc.

• Khi coù taùc ñoäng cuûa moät töø tröôøng B1 (xung kích thích) quay cuøng taànsoá vôùi caùc proton, chuùng seõ coäng höôûng vôùi nhau vaø laøm cho ñoä töø hoùadoïc nghieâng khoûi höôùng ban ñaàu cuûa chuùng moät goùc laät α. Neáu goùc laätlaø 90o, ñoä töø hoùa doïc bò laät ngang vaøo maët phaúng xy vaø ñöôïc goïi laø ñoätöø hoùa ngang.

• Khi taét xung kích thích, ñoä töø hoùa doïc daàn daàn ñöôïc khoâi phuïc laïi quaquaù trình hoài giaõn doïc. Thôøi gian hoài giaõn doïc T1 ñöôïc xem laøkhoaûng thôøi gian ñeå ñoä töø hoùa doïc khoâi phuïc ñöôïc khoaûng 63% giaù tròban ñaàu cuûa noù.

• Song song vaø ñoäc laäp vôùi quaù trình hoài giaõn doïc laø quaù trình hoài giaõn


ngang laøm maát daàn ñoä töø hoùa ngang. Veà maët tín hieäu, quaù trình naøyñoàng nghóa vôùi hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID. Thôøi gianhoài giaõn ngang T2 ñöôïc xem laø khoaûng thôøi gian tín hieäu maát khoaûng63% giaù trò ban ñaàu cuûa noù.

• Ñaäm ñoä proton trong teá baøo vaø moâ, cuøng vôùi caùc tham soá T1 vaø T2, ñöôïcduøng ñeå taïo ra ñoä töông phaûn cuûa caùc caáu truùc treân hình coäng höôûng töø.

19

Chöông 2

Hieäu öùng Coäng höôûng töøcuûa caùc Moâ

Chöông 1 ñaõ trình baøy hieän töôïng coäng höôûng töø vaø hieäu öùng coäng höôûng töøcuûa caùc haït proton (haït nhaân nguyeân töû hydro). Trong cô theå soáng, hydro coùmaët trong thaønh phaàn cuûa nhieàu hôïp chaát thieát yeáu, ñaëc bieät laø nöôùc vaø môõ.Vì vaäy, nghieân cöùu tính chaát coäng höôûng töø cuûa proton coù vai troø cöïc kyø quantroïng trong quaù trình taïo aûnh coäng höôûng töø vaø laø böôùc ñaàu tieân giuùp chuùngta hieåu ñöôïc quaù trình naøy.

Chuùng ta bieát raèng nöôùc laø moät chaát thieát yeáu cuûa moïi cô theå soáng vaøthöôøng chieám moät haøm löôïng cao trong teá baøo. Ngoaøi vieäc tham gia vaøo caáutruùc cuûa teá baøo, nöôùc coøn laø moâi tröôøng ñeå caùc quaù trình soáng xaûy ra vaø trongnhieàu tröôøng hôïp coøn tham gia tröïc tieáp vaøo caùc quaù trình soáng. Vôùi moät maätñoä cao vaø moät vai troø cöïc kyø quan troïng nhö theá, nöôùc laø thaønh phaàn chínhtaïo ra caùc tín hieäu coäng höôûng töø. Ngoaøi nöôùc, môõ cuõng laø moät nguoàn tín hieäucoäng höôûng quan troïng do chöùa caùc nguyeân töû hydro ôû nhöõng vò trí “thuaänlôïi”.

Trong chöông naøy chuùng ta seõ taäp trung tìm hieåu veà hieäu öùng coäng höôûngtöø cuûa caùc moâ cô theå. Noäi dung cuûa chöông bao goàm:

• Ñoä xeâ dòch hoùa hoïc

• Ñaëc tính coäng höôûng töø cuûa nöôùc

• Thôøi gian hoài giaõn doïc T1

• Thôøi gian hoài giaõn ngang T2

20 CHÖÔNG 2. HIEÄU ÖÙNG COÄNG HÖÔÛNG TÖØ CUÛA CAÙC MOÂ

2.1 ÑOÄ XEÂ DÒCH HOÙA HOÏC

Nhö chuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 1, taàn soá coäng höôûng hay taàn soá quay f cuûaproton phuï thuoäc vaøo töø tröôøng ngoaøi B0 vaø haèng soá Larmor γ qua phöôngtrình Larmor:

f = γB0

Khi tham gia caáu thaønh caùc phaân töû, taàn soá coäng höôûng cuûa proton coønphuï thuoäc vaøo lieân keát hoùa hoïc giöõa proton vôùi caùc nguyeân töû khaùc vaø vò trícuûa proton trong phaân töû. Söï khaùc bieät giöõa taàn soá coäng höôûng cuûa proton dolieân keát hoùa hoïc vaø vò trí cuûa proton trong phaân töû ñöôïc goïi laø ñoä xeâ dòchhoùa hoïc (chemical shift).

Thöïc teá, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc bieåu thò söï cheânh leäch töông ñoái giöõa taàn soáquay cuûa caùc proton trong caùc phaân töû khaùc nhau, ñöôïc tính baèng ñôn vò ppm(parts per million) hay ñôn vò phaàn trieäu. Chaúng haïn, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc giöõanöôùc vaø môõ laø 3,5 ppm, nghóa laø proton trong nöôùc quay nhanh hôn protontrong môõ khoaûng 3,5 phaàn trieäu.

Khi cöôøng ñoä töø tröôøng taêng leân, taàn soá quay cuûa caùc proton cuõng taêngtheo. Proton coù taàn soá quay caøng nhanh seõ bò aûnh höôûng nhieàu hôn vaø quaycaøng nhanh hôn. Nghóa laø söï khaùc bieät tuyeät ñoái giöõa taàn soá quay cuûa protonôû hai loaïi phaân töû khaùc nhau coù thay ñoåi theo cöôøng ñoä töø tröôøng nhöng ñoä xeâdòch hoùa hoïc cuûa chuùng khoâng thay ñoåi.

Lieân keát hoùa hoïc cuûa protonChuùng ta bieát raèng phaân töû nöôùc H2O coù hai nguyeân töû hydro (proton) vaø moätnguyeân töû oxy. Nguyeân töû oxy tham gia hai lieân keát hoùa hoïc vôùi caùc nguyeân töûhydro, moät lieân keát cho moãi hydro. Trong moãi lieân keát, nguyeân töû oxy vaøhydro ñeàu ñoùng goùp moät ñieän töû vaøo ñaùm maây chung (Hình 2.1(a)).

Töông töï, trong caùc phaân töû lipid vôùi caùc goác methylene CH2 vaø methylCH3, nguyeân töû carbon cuõng tham gia lieân keát hoùa hoïc vôùi caùc nguyeân töûhydro baèng caùch ñoùng goùp moät ñieän töû vaøo ñaùm maây chung giöõa carbon vaøhydro. Ngoaøi ra, moãi nguyeân töû carbon coøn coù theå tham gia vaøo caùc lieân keáthoùa hoïc vôùi hai nguyeân töû carbon khaùc nhö ñöôïc minh hoïa trong Hình 2.1(b).

Ñoä xeâ dòch hoùa hoïc giöõa nöôùc vaø môõKhi so saùnh proton trong phaân töû nöôùc H2O vaø proton trong goác CH2 hoaëcCH3 cuûa lipid, chuùng ta thaáy raèng aùi löïc vôùi ñieän töû cuûa oxy cao hôn cuûa car-bon: oxy cuûa nöôùc giöõ ñaùm maây ñieän töû chung cuûa noù vôùi hydro chaët hôn sovôùi carbon cuûa lipid.

Maët khaùc, ñieän töû voán mang ñieän aâm, khi quay quanh truïc cuûa mình cuõng

2.1 ÑOÄ XEÂ DÒCH HOÙA HOÏC 21

sinh ra moät töø tröôøng. Khi ñieän töû ôû gaàn proton, töø tröôøng naøy taùc ñoäng vaøoproton vaø laøm thay ñoåi chuùt ít taàn soá quay cuûa proton.

Vôùi moät töø tröôøng coá ñònh, proton cuûa nöôùc bò aûnh höôûng cuûa ñieän töû íthôn so vôùi proton cuûa lipid, vaø vì vaäy proton cuûa nöôùc quay hôi nhanh hôn(Hình 2.1). Khi töø tröôøng maïnh hôn, proton cuûa nöôùc caøng quay nhanh hôn,cheânh leäch thöïc söï veà taàn soá quay cuûa nöôùc vaø môõ seõ lôùn hôn.

Hình 2.1: Lieân keát hoùa hoïc cuûa proton trong phaân töû nöôùc vaø lipid. (a) Ñaùm maây ñieän töû chung giöõa oxy vaø hydro bò leäch nhieàu veà phía oxy, cho pheùp pro-ton quay nhanh hôn. (b) Ñaùm maây ñieän töû giöõa carbon vaø hydro traûi ñeàu giöõa chuùng laøm cho proton trong caùc phaân töû lipid quay chaäm hôn.

Chuùng ta cuõng caàn bieát raèng do lipid laø loaïi phaân töû coù caáu truùc phöùc taïpneân thöïc chaát taàn soá quay cuûa proton trong lipid cuõng khaùc nhau tuøy theo vòtrí cuûa chuùng. Nghóa laø baûn thaân môõ cuõng coù ñoä xeâ dòch hoùa hoïc noäi taïi cuûamình. Noùi caùch khaùc, môõ laø moät chaát coù ñoä xeâ dòch hoùa hoïc khoâng ñoàng nhaát.

AÛnh höôûng cuûa ñoä xeâ dòch hoùa hoïcNhö chuùng ta ñaõ bieát trong Chöông 1, tín hieäu coäng höôûng töø phuï thuoäc vaøo“söùc maïnh toång hôïp” cuûa caùc proton. Nghóa laø sau khi taét xung kích thích, soáproton quay cuøng pha caøng lôùn, tín hieäu coäng höôûng töø caøng maïnh.

Ñoä xeâ dòch hoùa hoïc, voán laø söï khaùc bieät veà taàn soá quay cuûa caùc proton doñaëc thuø hoùa hoïc cuûa caùc chaát, seõ nhanh choùng laøm cho caùc proton “xa rôøinhau”. Hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do khi ñoù xaûy ra raát nhanh, ñoàngnghóa vôùi vieäc tín hieäu coäng höôûng töø nhanh choùng giaûm cöôøng ñoä vaø bieánmaát.

Ñoä xeâ dòch hoùa hoïc coøn khieán chuùng ta phaûi taïo ra moät xung kích thích coùtaàn soá coäng höôûng thích hôïp, vaø ñuû bao quaùt ñeå coäng höôûng ñöôïc vôùi nhöõng

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

OH

H

(a)

(b)


proton coù taàn soá coäng höôûng khaùc nhau. Ñieàu naøy laïi taïo ra moät töø tröôøngkeùm ñoàng nhaát vaø ñeán löôït noù, töø tröôøng keùm ñoàng nhaát naøy laïi laøm maátnhanh tín hieäu coäng höôûng töø.

Tuy nhieân trong moät soá tröôøng hôïp, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc ñöôïc taän duïng toáiña nhaèm laøm cho vuøng caàn khaûo saùt deã thaáy hôn. Chaúng haïn baèng caùch duøngmoät xung kích thích coù taàn soá thích hôïp, ngöôøi ta coù theå laøm maát haún tín hieäuñöôïc phaùt ra töø caùc moâ môõ, chæ coøn laïi tín hieäu ñöôïc phaùt ra töø nöôùc. Noùi caùchkhaùc, chuùng ta ñaõ “xoùa maát môõ” cuûa vuøng caàn khaûo saùt treân hình coäng höôûngtöø.

Veà sau qua töøng boái caûnh cuï theå, chuùng ta seõ baøn luaän chi tieát hôn veà aûnhhöôûng cuûa ñoä xeâ dòch hoùa hoïc vaø giaûi thích roõ hôn yù nghóa cuûa töøng ñieåm ñaõneâu ôû treân.

2.2 ÑAËC TÍNH COÄNG HÖÔÛNG TÖØ CUÛA NÖÔÙC

Nöôùc coù maët trong taát caû caùc moâ cô theå. Trong teá baøo, nöôùc laø thaønh phaànchuû yeáu cuûa baøo töông, laøm dung moâi ñeå hoøa tan caùc chaát vaø laø moâi tröôøng ñeåcaùc quaù trình soáng xaûy ra. Ngoaøi teá baøo, nöôùc coù maët trong caùc khoaûng gianbaøo, moâ keõ vaø laø thaønh phaàn chuû yeáu cuûa caùc chaát dòch vaø maùu.

Nhôø söï coù maët ôû khaép nôi vôùi maät ñoä cao vaø moät caáu truùc hoùa hoïc vôùi haiproton (haït nhaân hydro), tín hieäu coäng höôûng töø cuûa nöôùc töø caùc moâ khaùcnhau trong cô theå laø nguoàn tín hieäu quan troïng nhaát ñeå töø ñoù chuùng ta xaâydöïng caùc aûnh coäng höôûng töø. Trong thöïc teá laâm saøng, caùc kyõ thuaät phaùt xungvaø ño ñaïc tín hieäu chæ cho pheùp kích thích vaø ghi nhaän caùc tín hieäu ñöôïc phaùtra töø nöôùc vaø môõ. Do vaäy ñaëc tính coäng höôûng töø cuûa nöôùc laø moät ñeà taøi quantroïng caàn ñöôïc chuù yù ñaëc bieät.

Moâ hình hai khoangMaëc duø coù maët trong haàu heát caùc moâ vôùi nhieàu caáu truùc phöùc taïp khaùc nhaunhöng veà maët coäng höôûng töø, chuùng ta coù theå duøng moät moâ hình hai khoangñôn giaûn ñeå moâ taû tình traïng cuûa nöôùc: nöôùc tuø (bound water) vaø nöôùc töïdo (free water).

Nöôùc tuø noùi chung laø phaàn nöôùc trong cô theå bò haïn cheá chuyeån ñoäng. Tìnhtraïng naøy xaûy ra do caùc phaân töû nöôùc bò huùt vaø bò giöõ chaët hôn khi chuùngnaèm gaàn caùc phaân töû cöïc lôùn nhö protein, phospholipid vaø ADN. Nhöõng ñaïiphaân töû naøy thöôøng coù nhieàu ñieåm tích ñieän treân beà maët vaø coù khuynh höôùnghuùt caùc proton mang ñieän tích döông. Chuùng taïo thaønh caùc caàu noái loûng leûolaøm giaûm bôùt khaû naêng chuyeån ñoäng töï do cuûa caùc phaân töû nöôùc.

Nöôùc töï do laø phaàn nöôùc trong cô theå coù theå chuyeån ñoäng töï do vì khoângnaèm gaàn caùc ñaïi phaân töû hoaëc trong moâi tröôøng khoâng coù hoaëc coù ít caùc ñaïi

2.3 THÔØI GIAN HOÀI GIAÕN DOÏC T1 23

phaân töû. Neáu moâi tröôøng coù caùc ñaïi phaân töû, nöôùc töï do bò chuùng huùt raát yeáunhôø naèm caùch xa chuùng vaø löïc huùt naøy deã daøng bò phaù vôõ do toác ñoä di chuyeåncuûa chính caùc phaân töû nöôùc.

Nöôùc trong caùc moâTrong caùc moâ meàm nhö gan, tuïy vaø naõo vôùi dieän tích noäi baøo lôùn, löôïng nöôùctuø chieám nhieàu hôn nöôùc töï do. Ngöôïc laïi trong dòch naõo tuûy, maùu vaø nöôùctieåu, löôïng nöôùc töï do roõ raøng laø chieám ña phaàn. Nang vaø tuyeán cuõng coù löôïngnöôùc töï do nhieàu hôn ñaùng keå so vôùi nöôùc tuø. ÔÛ möùc trung gian, caùc chaát dòchvôùi tyû leä protein cao nhö dòch tieát vaø dòch khôùp cuõng laøm giaûm ñaùng keå tyû leälöôïng nöôùc töï do trong dòch.

Ñaëc tính coäng höôûng töøTröôùc tieân chuùng ta caàn nhaán maïnh raèng proton trong caùc phaân töû nöôùc tuø vaønöôùc töï do ñeàu coù taàn soá coäng höôûng nhö nhau, nghóa laø khoâng coù ñoä xeâ dòchhoùa hoïc giöõa nöôùc tuø vaø nöôùc töï do. Khaùc bieät giöõa chuùng naèm ôû choã: nöôùc töïdo chuyeån ñoäng nhieàu hôn neân taùc ñoäng cuûa töø tröôøng ñoái vôùi chuùng xaûy rachaäm hôn. Ngöôïc laïi, do bò caùc ñaïi phaân töû giöõ chaët hôn, nöôùc tuø cuøng vôùi caùcñaïi phaân töû hình thaønh moät moâi tröôøng coù caáu truùc khaù “oån ñònh”. Söï oån ñònhnaøy khieán cho nöôùc tuø “nhaïy caûm” hôn vôùi söï thay ñoåi cuûa töø tröôøng ngoaøi.

Chính vì vaäy, tyû leä giöõa nöôùc tuø vaø nöôùc töï do trong caùc moâ coù aûnh höôûngraát lôùn ñeán caùc thôøi gian hoài giaõn ñaëc tröng cuûa caùc moâ. Hai phaàn tieáp theoseõ baøn luaän chi tieát veà caùc ñaëc tính thôøi gian cuøng vôùi aûnh höôûng cuûa tyû leänöôùc töï do vaø nöôùc tuø trong caùc moâ ñoái vôùi nhöõng ñaëc tính ñoù.

2.3 THÔØI GIAN HOÀI GIAÕN DOÏC T1

Nhö ñaõ noùi trong Chöông 1 raèng khi khoâng coù töø tröôøng ngoaøi taùc ñoäng, caùcproton trong moâi tröôøng töï quay quanh truïc cuûa mình. Höôùng cuûa caùc truïcquay hoaøn toaøn ngaãu nhieân neân moãi proton maëc duø coù moät töø tröôøng rieângnhöng toång töø tröôøng chung cuûa caùc proton ôû traïng thaùi naøy vaãn baèng zero.

Khi coù moät töø tröôøng ngoaøi B0 thaät maïnh taùc ñoäng vaøo, caùc proton trongmoâi tröôøng baét ñaàu ñònh laïi truïc quay cuûa chính mình cho phuø hôïp vôùi höôùngtaùc ñoäng cuûa töø tröôøng. Theo quy öôùc, chuùng ta xem nhö höôùng taùc ñoäng naøylaø höôùng cuûa truïc z. Truïc quay cuûa caùc proton coù theå höôùng cuøng chieàu vôùi truïcz hoaëc ngöôïc chieàu vôùi z. Soá proton coù truïc höôùng cuøng chieàu vôùi z chæ nhieàuhôn chuùt ít so vôùi soá proton höôùng ngöôïc chieàu trong moãi trieäu proton. Tuykhaùc bieät naøy raát nhoû nhöng do soá löôïng proton trong cô theå raát lôùn (coù yùnghóa nhaát laø caùc proton naèm trong nöôùc vaø môõ), chuùng vaãn taïo ra moät töøtröôøng nhoû goïi laø ñoä töø hoùa thöïc M0 coù höôùng vectô (höôùng taùc ñoäng) cuøngchieàu vôùi chieàu vectô B0 (Hình 2.2).


Hình 2.2: Ñoä töø hoùa thöïc M0 höôùng theo truïc z ñöôïc taïo thaønh do söï cheânh leäch veà soá löôïng giöõa caùc proton coù truïc quay cuøng vaø ngöôïc chieàu vôùi B0. Trong boái caûnh naøy, ñoä töø hoùa thöïc cuõng chính laø ñoä töø hoùa doïc.

Khi phaùt ra moät xung kích thích RF quay quanh truïc z coù taàn soá quay baèngvôùi taàn soá quay cuûa proton, töø tröôøng B1 do xung RF taïo ra seõ keùo vectô M0leäch khoûi truïc z moät goùc laät α. Khi α = 90o, vectô M0 bò laät hoaøn toaøn vaøomaët phaúng xy, taïo thaønh ñoä töø hoùa ngang.

Luùc naøy neáu taét xung kích thích, moâi tröôøng chæ coøn chòu taùc ñoäng cuûa töøtröôøng B0. Boái caûnh naøy töông töï nhö boái caûnh khôûi ñaàu khi aùp ñaët töø tröôøngB0 khi caùc proton ñang coù truïc quay ngaãu nhieân ñònh laïi truïc quay ñeå roài daàndaàn taïo ra ñoä töø hoùa thöïc M0 hay ñoä töø hoùa doïc. Nghóa laø sau khi taét xung,döôùi taùc ñoäng cuûa B0, ñoä töø hoùa doïc daàn daàn ñöôïc hình thaønh trôû laïi. Quaùtrình naøy goïi laø quaù trình hoài giaõn doïc (longitudinal relaxation).

Ñöôøng cong cuûa quaù trình hoài giaõn doïcTrong quaù trình hoài giaõn doïc, vectô töø hoùa doïc lôùn daàn, luùc ñaàu thaät nhanhnhöng veà sau chaäm daàn cho ñeán ñoä lôùn toái ña cuûa noù laø M0. Nghóa laø quaùtrình hoài giaõn doïc xaûy ra töø töø, ban ñaàu nhanh roài daàn daàn chaäm laïi. Ñeå chodeã hình dung, ngöôøi ta thöôøng moâ taû quaù trình hoài giaõn doïc baèng moät ñöôøngcong cho thaáy möùc ñoä hoài phuïc cuûa vectô töø hoùa doïc theo thôøi gian (Hình 2.3).Ñöôøng cong naøy cho thaáy raèng hôn phaân nöûa ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa doïc ñöôïchoài phuïc raát nhanh, vaø ngöôøi ta choïn thôøi gian hoài phuïc ñöôïc khoaûng 63% ñoälôùn cuûa M0 laøm thôøi gian tieâu bieåu cho quaù trình hoài phuïc naøy vaø goïi noù laøthôøi gian hoài giaõn doïc hay thôøi gian T1.

Hình 2.3 cuõng cho thaáy raèng khoâi phuïc hoaøn toaøn M0 caàn phaûi maát moätkhoaûng thôøi gian gaáp boán ñeán naêm laàn thôøi gian T1. Do vaäy trong thöïc teá, T1ñöôïc duøng thay cho thôøi gian hoài giaõn doïc thöïc söï. Neáu duøng ñôn vò ño laø ms(mili-giaây), thôøi gian T1 coù giaù trò töø khoaûng 100 ms ñeán 3000 ms (3 giaây).

z

x

y

M0

B0

2.3 THÔØI GIAN HOÀI GIAÕN DOÏC T1 25

Hình 2.3: Ñöôøng cong moâ taû thôøi gian hoài giaõn doïc cho thaáy moái lieân heä giöõa ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa doïc vôùi thôøi gian. T1 laø thôøi gian khoâi phuïc ñöôïc khoaûng 63% ñoä lôùn so vôùi ñoä töø hoùa thöïc M0. Sau khi maát theâm moät khoaûng thôøi gian T1 nöõa (2T1), vectô töø hoùa doïc khoâi phuïc ñöôïc khoaûng 86%. Thöïc teá, ñeå khoâi phuïc hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc phaûi maát moät khoaûng thôøi gian gaáp boán hoaëc naêm (4T1 hoaëc 5T1) laàn T1.

Thôøi gian T1 cuûa moät soá moâ ñieån hìnhVôùi moät töø tröôøng coù cöôøng ñoä nhaát ñònh, moãi moâ trong cô theå ñeàu coù moätthôøi gian T1 khaù ñaëc tröng. Trong caùc moâ khaùc vôùi moâ môõ, thôøi gian naøythöôøng phuï thuoäc vaøo tyû leä giöõa nöôùc töï do vaø nöôùc tuø: nöôùc töï do caøng nhieàu,thôøi gian T1 caøng daøi vì söï chuyeån ñoäng cuûa caùc phaân töû nöôùc laøm cho caùcproton khoù ñònh höôùng laïi truïc quay cuûa mình döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøngngoaøi. Chaúng haïn vôùi töø tröôøng 1,5 Tesla, thôøi gian T1 cuûa dòch naõo tuûy(nhieàu nöôùc töï do) coù theå xaáp xæ 2400 ms, trong khi ñoù thôøi gian T1 cuûa caùcmoâ meàm nhö chaát traéng vaø chaát xaùm thöôøng khoâng quaù 1000 ms. Hình 2.4trình baøy moät baûng caùc giaù trò thôøi gian T1 ghi nhaän ñöôïc cuûa caùc moâ khaùcnhau trong moät nghieân cöùu ñöôïc tieán haønh vaø so saùnh giöõa caùc töø tröôøng 0,5vaø 1,5 Tesla.

Ghi nhaän toång quaùt töø Hình 2.4 cho thaáy raèng moâ môõ coù thôøi gian T1ngaén hôn haún so vôùi caùc moâ khaùc. Caùc moâ meàm nhö gan, cô do dieän tích beàmaët noäi baøo lôùn vaø caáu truùc moâ nhaát quaùn neân chuùng coù theå giöõ chaët ñöôïcnhieàu phaân töû nöôùc vaø laøm cho thôøi gian T1 cuûa chuùng cuõng khaù ngaén. Dòchnaõo tuûy vôùi thaønh phaàn chuû yeáu laø nöôùc töï do coù T1 raát daøi. Khi so saùnh giöõachaát xaùm vaø chaát traéng, T1 cuûa chaát traéng ngaén hôn so vôùi T1 cuûa chaát xaùmvì chaát traéng chöùa nhieàu môõ hôn chaát xaùm.

thôøi gian

M0

T1 2T1 3T10

63%

86%95%


Hình 2.4: Giaù trò T1 tính baèng ñôn vò ms (mili-giaây) cuûa caùc moâ khaùc nhau ñöôïc ño trong hai töø tröôøng vôùi cöôøng ñoä laø 0,5T vaø 1,5T. Baûng naøy cuõng cho thaáy raèng khi cöôøng ñoä töø tröôøng taêng, thôøi gian T1 cuõng taêng theo tuy möùc ñoä taêng khoâng ñoàng ñeàu.

Theo chieàu höôùng ñoù, caùc loaïi dòch tieát trong cô theå nhö dòch khôùp vaø muûcoù thôøi gian T1 daøi hôn so vôùi T1 cuûa caùc moâ meàm. Tuy nhieân neáu so vôùi caùcdòch thaám nhö dòch naõo tuûy vaø nöôùc tieåu chaúng haïn, thôøi gian T1 cuûa loaïidòch thaám thöôøng daøi hôn ñaùng keå so vôùi caùc loaïi dòch tieát vì chuùng chöùa raátít caùc phaân töû lôùn.

Cuõng caàn ghi nhaän raèng nöôùc töï do trong maùu cuõng khaù lôùn neân T1 cuûamaùu khoâng ngaén hôn nhieàu so vôùi T1 cuûa dòch naõo tuûy. Tuy nhieân do aûnhhöôûng maïnh cuûa doøng chaûy trong maùu neân thôøi gian T1 cuûa maùu khoâng coønñöôïc duøng laøm moät tham soá ñaëc tröng nhö trong caùc caáu truùc tónh. Chöông 8seõ baøn luaän chi tieát veà hieäu öùng doøng chaûy (flow effect) vaø nhöõng öùng duïngcuûa noù trong lónh vöïc coäng höôûng töø tim maïch.

AÛnh höôûng cuûa cöôøng ñoä töø tröôøngNhö chuùng ta ñaõ thaáy trong Hình 2.4, khi cöôøng ñoä töø tröôøng taêng leân, thôøigian T1 cuûa caùc moâ coù xu höôùng taêng theo maëc duø khoâng ñoàng ñeàu. Moâ môõtaêng raát ít, chæ töø 210 ms ôû töø tröôøng 0,5T thaønh 260 ms ôû töø tröôøng 1,5T (tyûleä 260/210 ≈ 1,2). Caùc moâ meàm ñeàu taêng ñaùng keå, chaúng haïn tyû leä taêng cuûamoâ cô laø 870/550 ≈ 1,6. Dòch naõo tuûy, do coù löôïng nöôùc cao neân coù thôøi gianT1 thay ñoåi ít hôn (tyû leä 2400/1800 ≈ 1,3).

Khaùc bieät thôøi gian T1 giöõa caùc moâTrong caùc öùng duïng laâm saøng, khaùc bieät thôøi gian T1 giöõa caùc moâ thöôøngñöôïc taän duïng ñeå taïo hình coäng höôûng töø, cho pheùp chuùng ta phaân ñònh roõranh giôùi giöõa chuùng. Nghóa laø treân hình coäng höôûng töø, caùc moâ coù thôøi gian

Moâ T1 (ms)Töø tröôøng 0,5T

T1 (ms)Töø tröôøng 1,5T

MôõGanCôChaát traéngChaát xaùmDòch naõo tuûy

210350550500650

1.800

260500870780900

2.400

2.4 THÔØI GIAN HOÀI GIAÕN NGANG T2 27

T1 khaùc nhau caøng lôùn thì möùc ñoä traéng ñen giöõa chuùng caøng roõ maø theo caùchnoùi trong ngheà “hình aûnh”, chuùng coù ñoä töông phaûn (contrast) cao. Hìnhcoäng höôûng töø söû duïng möùc ñoä khaùc bieät T1 cuûa caùc moâ ñeå taïo ñoä töông phaûnñöôïc goïi laø hình troïng T1 (T1-weighted image). Hình 2.5 laø moät hình troïngT1 cho thaáy roõ caáu truùc caùc moâ. Ñoä töông phaûn vaø hình troïng T1 seõ ñöôïc thaûoluaän trong Chöông 3.

Hình 2.5: Moät hình troïng T1 chuïp caét ngang qua ñaàu ôû möùc hoác maét vaø giao thoa thò giaùc cho thaáy roõ caùc caáu truùc cuûa caùc moâ (chaát traéng, chaát xaùm, nhaõn caàu, moâ môõ sau oå maét, daây thaàn kinh thò giaùc, giao thoa thò giaùc, vaân vaân).

2.4 THÔØI GIAN HOÀI GIAÕN NGANG T2

Baây giôø chuùng ta quay laïi tình huoáng ñaõ ñöôïc moâ taû ngay töø ñaàu Phaàn 2.3 maøôû ñoù, ngay sau khi taét xung kích thích, ñoä töø hoùa ngang ñang quay quanh truïcz vôùi taàn soá quay baèng taàn soá quay cuûa caùc proton. Do hieän töôïng caûm öùngñieän töø, ñoä töø hoùa ngang naøy taïo ra moät tín hieäu coäng höôûng töø coù theå ño ñöôïcbaèng caùc thieát bò ghi nhaän thích hôïp.

Baét ñaàu töø luùc naøy, ngoaøi hieän töôïng hoài giaõn doïc xaûy ra döôùi taùc duïng cuûatöø tröôøng ngoaøi B0 ñaõ ñöôïc thaûo luaän trong phaàn tröôùc, hai hieän töôïng nhaânquaû ñaùng chuù yù nöõa xaûy ra song song vôùi hieän töôïng hoài giaõn doïc laø:

1. Quaù trình hoài giaõn ngang, trong ñoù ñoä töø hoùa ngang giaûm daàn ñoä lôùnroài maát haún.

2. Do ñoä töø hoùa ngang giaûm daàn, tín hieäu coäng höôûng töø cuõng giaûm daànroài maát haún. Ñaây ñöôïc goïi laø hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï doFID (Hình 2.6).


Hình 2.6: Hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID: theo thôøi gian, tín hieäu coäng höôûng töø luùc ñaàu coù ñoä lôùn baèng M0 giaûm daàn roài maát haún.

Trong khi cô cheá cuûa quaù trình hoài giaõn doïc laø söï töông taùc giöõa proton vôùimoâi tröôøng (töông taùc spin-lattice) xaûy ra döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng ngoaøiB0, cô cheá cuûa quaù trình hoài giaõn ngang laïi do töông taùc giöõa caùc proton vôùinhau (töông taùc spin-spin). Luùc ñaàu caùc proton quay cuøng pha, taïo ra moät “söùcmaïnh toång hôïp” toái ña. Theo thôøi gian, caùc proton quay gaàn nhau coù theå“ñuïng nhau” (taùc ñoäng töø tính qua laïi) khieán cho chuùng daàn leäch pha, laømgiaûm bôùt ñi söùc maïnh toång hôïp cuûa chuùng. Nghóa laø vectô töø hoùa ngang luùcnaøy nhoû hôn so vôùi luùc ñaàu.

Ñöôøng cong cuûa quaù trình hoài giaõn ngangTöông töï nhö quaù trình hoài giaõn doïc, ngöôøi ta cuõng moâ taû quaù trình hoài giaõnngang baèng moät ñöôøng cong (Hình 2.7). Ñöôøng cong naøy cho thaáy möùc ñoä hoàigiaõn ngang, töùc laø söï suy giaûm cuûa vectô töø hoùa ngang, luùc ñaàu xaûy ra khaùnhanh roài chaäm daàn. ÔÛ ñaây, thôøi gian hoài giaõn ngang hay thôøi gian T2ñöôïc tính laø khoaûng thôøi gian ñeå vectô töø hoùa ngang giaûm ñi khoaûng 63% ñoälôùn cuûa mình hay noùi caùch khaùc, noù chæ coøn khoaûng 37% ñoä lôùn.

Chuùng ta caàn nhôù raèng tín hieäu coäng höôûng töø ñöôïc taïo ra do ñoä töø hoùangang, voán laø moät töø tröôøng, quay quanh truïc z. Do vaäy, suy giaûm vectô töøhoùa ngang seõ gaây ra hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID vaø thôøi gian T2cuõng chính laø thôøi gian suy giaûm tín hieäu coäng höôûng töø. Maët khaùc, khi vectôtöø hoùa doïc ñöôïc khoâi phuïc hoaøn toaøn thì vectô töø hoùa ngang chaéc chaén khoângcoøn toàn taïi nöõa. Vì theá thôøi gian T1 coù theå ñöôïc xem nhö giaù trò lôùn nhaát cuûaT2 (trong tröôøng hôïp nöôùc tinh khieát). Thöïc teá, T2 thöôøng nhoû hôn nhieàu sovôùi T1.

M0

t


Hình 2.7: Ñöôøng cong moâ taû thôøi gian hoài giaõn ngang cho thaáy moái lieân heä giöõa ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa ngang vôùi thôøi gian. T2 laø thôøi gian vectô töø hoùa ngang chæ coøn khoaûng 37% ñoä lôùn so vôùi ñoä lôùn ban ñaàu M cuûa noù. Nghóa laø heát moät thôøi gian T2, noù ñaõ maát khoaûng 63% ñoä lôùn cuûa mình.

Thôøi gian T2 cuûa moät soá moâ ñieån hìnhSo vôùi thôøi gian T1, thôøi gian T2 cuûa caùc moâ cô theå thöôøng ngaén hôn nhieàu.Baûng ñöôïc ñöa ra trong Hình 2.8 minh hoïa cho chuùng ta thaáy ñieàu naøy. Vìthôøi gian T2 bieåu thò toác ñoä suy giaûm tín hieäu, giaù trò T2 trong baûng ñoù giuùpchuùng ta so saùnh ñoä suy giaûm tín hieäu cuûa caùc moâ khaùc nhau. Vôùi caùc moâ coùthôøi gian T2 ngaén, tín hieäu seõ suy giaûm nhanh vaø ngöôïc laïi vôùi caùc moâ coù thôøigian T2 daøi, tín hieäu seõ toàn taïi laâu hôn. Do vaäy theo baûng naøy, gan laø moâ coùtín hieäu suy giaûm nhanh nhaát; dòch naõo tuûy laø moâ coù tín hieäu suy giaûm laâunhaát.

Hình 2.8: Giaù trò T2 tính theo ñôn vò ms (mili-giaây) cuûa caùc moâ khaùc nhau ñöôïc ño trong moät nghieân cöùu gioáng nhö baûng cuûa Hình 2.4. Neáu so saùnh vôùi giaù trò T1 cuûa baûng ñöôïc cho trong Hình 2.4, giaù trò T2 cuûa caùc moâ töông öùng nhoû hôn nhieàu, chæ naèm trong khoaûng töø vaøi chuïc ñeán vaøi traêm mili-giaây.

Moâ T2 (ms)

MôõGanCôChaát traéngChaát xaùmDòch naõo tuûy

80404590

100160

thôøi gian

M

T20

37%


Chuùng ta caàn nhôù raèng caùc moâ trong cô theå voán phöùc taïp do chöùa nhieàuloaïi teá baøo vaø caùc chaát chuyeån hoùa khaùc nhau. ÔÛ möùc vi theå, chuùng ñeàu coùnhöõng töø tröôøng rieâng raát nhoû taùc ñoäng qua laïi, taïo ra moät töø tröôøng cuïc boäkhoâng ñoàng nhaát. Ñaây laø moät nguyeân nhaân laøm cho caùc proton bò leäch phangoaøi nguyeân nhaân töông taùc tröïc tieáp giöõa caùc proton ñaõ neâu.

Cuï theå, thôøi gian T2, töông töï nhö T1, cuõng phuï thuoäc vaøo tyû leä nöôùc töï do/nöôùc tuø trong caùc moâ. Tuy nhieân söï phuï thuoäc naøy laïi coù nguoàn goác töø söïkhoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä vöøa neâu. Nöôùc töï do coù caùc phaân töûchuyeån ñoäng nhanh neân caùc proton cuûa chuùng ít bò taùc ñoäng bôûi tình traïngkhoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä xung quanh. Ngöôïc laïi nöôùc tuø vôùi caùcphaân töû bò giöõ chaët bôûi caùc phaân töû lôùn khieán chuùng deã bò taùc ñoäng cuûa töøtröôøng cuïc boä naøy, laøm ngaén thôøi gian T2 cuûa nhöõng moâ coù löôïng nöôùc tuønhieàu. Voû xöông laø moät thí duï roõ nhaát. Tín hieäu cuûa voû xöông haàu nhö khoângcoù do voû xöông haàu nhö khoâng coù nöôùc töï do. Nöôùc coù maët trong voû xöông ñeàulaø nöôùc tuø vaø bò giöõ quaù chaët khieán cho thôøi gian T2 cuûa voû xöông cöïc ngaén vaøhaàu nhö trong moïi chuoãi xung ñeàu khoâng ghi nhaän ñöôïc tín hieäu coäng höôûngtöø.

Nhö vaäy, duø caên nguyeân laø gì ñi chaêng nöõa, caû thôøi gian T1 vaø T2 ñeàu phuïthuoäc vaøo tyû leä giöõa nöôùc töï do vaø nöôùc tuø cuûa caùc moâ. Nhaän xeùt vöøa neâu chopheùp chuùng ta khaúng ñònh raèng trong thöïc teá, caùc moâ coù thôøi gian T1 daøithöôøng cuõng coù thôøi gian T2 daøi vaø ngöôïc laïi.

Thôøi gian hoài giaõn ngang T2*

Theo nhö ñaõ moâ taû trong phaàn tröôùc, quaù trình hoài giaõn ngang xaûy ra do söïtöông taùc giöõa caùc proton, laøm cho vectô töø hoùa ngang suy giaûm daàn trongthôøi gian T2. Tuy nhieân trong moâi tröôøng cô theå, tín hieäu coäng höôûng töøthöôøng maát khaù nhanh chöù khoâng toàn taïi vaø keùo daøi trong suoát thôøi gian T2,nghóa laø thôøi gian hoài giaõn ngang thöïc teá naøy ngaén hôn so vôùi thôøi gian hoàigiaõn ngang T2. Ñeå phaân bieät roõ raøng thôøi gian T2 thöïc teá vôùi thôøi gian T2,ngöôøi ta duøng khaùi nieäm thôøi gian hoài giaõn ngang T2*.

Lyù do giaûi thích söï suy giaûm nhanh choùng tín hieäu coäng höôûng töø naøy ñöôïcquy cho caùc nguyeân nhaân ñaõ daãn ñeán tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töøtröôøng cuïc boä vaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc voán coù giöõa caùc proton cuûa môõ vaø cuûanöôùc. Tính khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä, xeùt ôû moät goùc ñoä naøo ñoù, laømoät nguyeân nhaân voán coù vì nhö ñaõ giaûi thích trong phaàn tröôùc, caùc moâ cô theåcoù raát nhieàu chaát vôùi nhöõng töø tröôøng khaùc nhau. Ngoaøi ra, caùc chaát thuaän töøñöôïc ñöa töø ngoaøi vaøo (chaúng haïn nhö caùc thuoác töông phaûn töø) hay ñöôïc taïora trong moät quaù trình beänh lyù cuõng laø moät nguyeân nhaân gaây ra tính khoângñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä.

Cuõng caàn nhaán maïnh raèng thuaät ngöõ T2 ñöôïc duøng vôùi yù nghóa thoâng


thöôøng laø thôøi gian hoài giaõn ngang bieåu thò moät ñaëc tröng voán coù cuûa moãi moâcô theå. Trong tröôøng hôïp caàn noùi ñeán aûnh höôûng cuûa nhöõng nguyeân nhaânkhaùc, chaúng haïn aûnh höôûng cuûa tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøngcuïc boä hoaëc do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc, ngöôøi ta duøng T2*. Ñieàu naøy coù nghóa laøT2* ñöôïc duøng thay cho T2 trong nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät vôùi nhöõng muïcñích ñaëc bieät.

AÛnh höôûng cuûa ñoä xeâ dòch hoùa hoïcNhö chuùng ta ñaõ bieát töø Phaàn 2.1, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc laø söï khaùc bieät veàtaàn soá quay giöõa caùc proton ôû nhöõng phaân töû khaùc nhau. Vôùi nhöõng kyõ thuaätcoäng höôûng töø hieän coù, proton cuûa nöôùc vaø cuûa môõ laø hai nguoàn quan troïngnhaát taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø.

Tröôùc tieân, baûn thaân moâ môõ chöùa nhieàu loaïi phaân töû vôùi nhöõng ñoä xeâ dòchhoùa hoïc khaùc nhau, maëc duø nguoàn tín hieäu quan troïng nhaát cuûa moâ môõ laø caùcproton CH2 baõo hoøa trong caùc phaân töû triglyceride.

Thöù hai, proton cuûa nöôùc coù taàn soá quay hôi nhanh hôn so vôùi proton cuûaCH2. Vì theá maëc duø luùc ñaàu khi vöøa taét xung kích thích, caùc proton cuûa nöôùcvaø cuûa CH2 ñeàu quay cuøng pha nhöng theo thôøi gian, do aûnh höôûng cuûa ñoä xeâdòch hoùa hoïc, chuùng daàn leäch pha nhau cho ñeán thôøi ñieåm pha cuûa chuùngcheânh leäch nhau 180o (nghòch pha). Luùc naøy tín hieäu hoaøn toaøn bò bieán maát.Theá nhöng vì proton cuûa nöôùc vaãn quay nhanh hôn proton cuûa CH2 neân maátmoät khoaûng thôøi gian baèng nhö theá nöõa, proton cuûa nöôùc vaø cuûa CH2 seõ coùpha cheânh nhau 360o. Taïi thôøi ñieåm naøy, chuùng laïi cuøng pha vaø tín hieäu luùcnaøy maïnh trôû laïi. Ñaây laø cô sôû cuûa kyõ thuaät Dixon thöïc hieän xoùa tín hieäu cuûamôõ seõ ñöôïc phaân tích trong Chöông 5.

Nhö vaäy, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc khoâng hoaøn toaøn laøm maát haún tín hieäu coänghöôûng töø: noù chæ laøm thay ñoåi tín hieäu coäng höôûng töø theo moät quy luaät nhaátñònh. Quy luaät naøy seõ ñöôïc söû duïng trong nhieàu tröôøng hôïp ñeå gôïi yù hoaëckhaúng ñònh chaån ñoaùn.

AÛnh höôûng cuûa caùc chaát thuaän töøTöø Chöông 1 chuùng ta ñaõ bieát raèng chaát thuaän töø laø nhoùm chaát coù khaû naêngbò töø hoùa döôùi taùc ñoäng cuûa moät töø tröôøng. Khi ñoù chuùng trôû thaønh moät namchaâm yeáu vaø töø tröôøng cuûa chuùng hôïp söùc vôùi töø tröôøng hieän coù, laøm cho töøtröôøng chung maïnh hôn, maëc duø so vôùi taùc ñoäng cuûa nhoùm chaát saét töø, söùcmaïnh boå sung naøy khaù nhoû.

Tuy nhieân ôû möùc vi theå, chaát thuaän töø coù theå laøm maát tính ñoàng nhaát cuûatöø tröôøng cuïc boä, moät nguyeân nhaân quan troïng laøm suy giaûm nhanh tín hieäucoäng höôûng töø, khieán cho thôøi gian T2* voán ñaõ ngaén laïi caøng ngaén hôn. Tuynhieân aûnh höôûng naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä tieáp xuùc giöõa chaát thuaän töø vôùi


caùc phaân töû nöôùc. Moät chaát thuaän töø coù theå coù raát ít taùc ñoäng ñoái vôùi moâ neáunoù bao khuaát khoâng naèm saùt vôùi caùc phaân töû nöôùc.

Tuøy theo haøm löôïng vaø möùc ñoä thuaän töø, moät chaát thuaän töø khi coù taùcñoäng cuûa moät töø tröôøng ngoaøi coù theå laøm taêng cöôøng ñoä cuûa töø tröôøng cuïc boä.Nhöõng chaát thuaän töø ñoù ñoâi khi ñöôïc goïi baèng thuaät ngöõ chaát nhaïy töø(superparamagnetic) vaø ñöôïc ñònh nghóa laø nhöõng chaát coù khaû naêng töø hoùagiöõa möùc chaát saét töø vaø chaát thuaän töø. Chaúng haïn caùc loaïi thuoác töông phaûntöø khi ñöôïc ñöa vaøo baèng ñöôøng tónh maïch ñeàu naèm trong nhoùm chaát nhaïytöø. Vôùi moät noàng ñoä cao vaø tieáp xuùc ñeàu khaép vôùi caùc phaân töû nöôùc, caùc loaïithuoác naøy laøm taêng cöôøng ñoä töø tröôøng cuïc boä, keát quaû laø caû thôøi gian T1 vaøT2 ñeàu ngaén ñi.

Moät soá quaù trình beänh lyù coù theå saûn sinh ra caùc chaát thuaän töø. Thí duï nhötrong quaù trình phaân huûy cuïc maùu ñoâng, moät saûn phaåm phaân huûy hemoglobincuûa hoàng caàu laø chaát methemoglobin, voán laø moät chaát thuaän töø, coù theå laømthay ñoåi tín hieäu cuûa vuøng bò xuaát huyeát. Trong giai ñoaïn baùn caáp sôùm, chaátmethemoglobin ñöôïc taïo ra nhöng hoàng caàu chöa bò vôõ neân aûnh höôûng cuûa noùkhoâng roõ raøng. Tuy nhieân ôû giai ñoaïn baùn caáp muoän khi hoàng caàu ñaõ vôõ,methemoglobin laøm thay ñoåi roõ reät tín hieäu coäng höôûng töø.

Khaùc bieät thôøi gian T2 giöõa caùc moâTöông töï nhö T1, khaùc bieät thôøi gian T2 giöõa caùc moâ cuõng ñöôïc taän duïng ñeåtaïo söï töông phaûn giöõa caùc moâ treân hình coäng höôûng töø. Moät hình coäng höôûngtöø coù söû duïng söï khaùc bieät thôøi gian T2 giöõa caùc moâ ñöôïc goïi laø hình troïngT2 (T2-weighted image): khaùc bieät T2 cuûa hai moâ caøng lôùn, möùc ñoä traéng ñengiöõa chuùng treân aûnh troïng T2 caøng roõ. Hình 2.9 trình baøy moät hình troïng T2cuûa naõo cho thaáy caáu truùc caùc moâ khoâng roõ raøng laém. Tuy nhieân tín hieäu cuûadòch naõo tuûy raát maïnh, theå hieän baèng hai vuøng traéng töông öùng vôùi hai naõothaát beân vaø caùc ñöôøng traéng len giöõa caùc hoài naõo. Ñoä töông phaûn vaø hìnhtroïng T2 cuõng seõ ñöôïc thaûo luaän trong Chöông 3.


Ñeán ñaây chuùng ta ñaõ nghieân cöùu xong nhöõng ñaëc ñieåm quan troïng cuûa hieäntöôïng coäng höôûng töø treân caùc moâ cô theå. Chuùng laø cô sôû ñeå trong nhöõngchöông sau, vôùi nhieàu kyõ thuaät cöïc kyø ñoäc ñaùo, chuùng ta coù theå “nhìn thaáu”vaøo trong cô theå soáng baèng caùch taïo ra nhöõng hình aûnh gioáng nhö theå chuùngta ñang caét cô theå soáng ra thaønh töøng lôùp ñeå bieát ñöôïc chuùng ñang “soáng” nhötheá naøo. Nhöõng khaùi nieäm quan troïng vaø ñaùng chuù yù trong chöông naøy ñöôïctoùm taét nhö döôùi ñaây:


Hình 2.9: Moät hình troïng T2 chuïp caét ngang qua ñaàu ngang möùc naõo thaát beân cho thaáy roõ hình daïng cuûa hai naõo thaát beân nhôø chöùa nhieàu dòch naõo tuûy. Phaân bieät giöõa chaát xaùm vaø chaát traéng khoâng ñöôïc roõ raøng.

• Hình aûnh coäng höôûng töø ñöôïc taïo thaønh töø hai nguoàn tín hieäu quantroïng cuûa cô theå laø nöôùc vaø môõ. Caùc proton cuûa nöôùc coù taàn soá quaynhanh hôn chuùt ít so vôùi taàn soá quay cuûa caùc proton trong môõ. Khaùcbieät naøy thöôøng ñöôïc goïi laø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc.

• Nöôùc laø thaønh phaàn chuû yeáu coù maët khaép nôi trong cô theå. Veà maët tínhieäu coäng höôûng töø, chuùng ta chæ phaân bieät hai loaïi nöôùc trong cô theå:nöôùc tuø vaø nöôùc töï do.

• Nöôùc tuø laø phaàn nöôùc naèm gaàn caùc phaân töû lôùn. Nhöõng phaân töû nöôùc ôûtình traïng naøy bò caùc ñaïi phaân töû huùt chaët neân chuùng chuyeån ñoäng raátít, do vaäy chuùng deã bò taùc ñoäng cuûa töø tröôøng.

• Ngöôïc laïi, nöôùc töï do chuyeån ñoäng raát nhanh vì chuùng ôû xa caùc ñaïiphaân töû. Nhôø toác ñoä chuyeån ñoäng nhö theá, nöôùc töï do bò taùc ñoäng cuûa töøtröôøng chaäm hôn nöôùc tuø.

• Quaù trình hoài giaõn doïc xaûy ra do söï töông taùc giöõa proton vôùi moâitröôøng döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng ngoaøi. Thôøi gian hoài giaõn doïc coønñöôïc goïi laø T1.

• Quaù trình hoài giaõn ngang vaø hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID laøhai hieän töôïng nhaân quaû xaûy ra song song vôùi quaù trình hoài giaõn doïc.Thôøi gian hoài giaõn ngang coøn ñöôïc goïi laø T2 vaø thöôøng ngaén hôn nhieàuso vôùi T1.


• Tín hieäu coäng höôûng töø cuûa moâ thöôøng suy giaûm nhanh hôn so vôùi thôøigian T2 cuûa noù. Nguyeân nhaân cuûa noù ñöôïc quy cho tình traïng khoângñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä vaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc cuûa caùc moâ. Khiñoù, T2 ñöôïc goïi laø T2*.

• Tyû leä giöõa nöôùc töï do vaø nöôùc tuø laø moät daáu chæ quan troïng cho tínhchaát coäng höôûng töø cuûa moâ. Caùc moâ meàm coù löôïng nöôùc tuø nhieàu hônneân thôøi gian T1 vaø T2 thöôøng ngaén. Caùc loaïi dòch tieát coù löôïng nöôùc töïdo nhieàu hôn neân T1 vaø T2 daøi hôn. Tuy nhieân caùc loaïi dòch thaám luoâncoù T1 vaø T2 daøi nhaát vì coù löôïng nöôùc töï do nhieàu nhaát.

• Khaùc bieät thôøi gian hoài giaõn giöõa caùc moâ coù theå ñöôïc duøng ñeå phaânñònh caáu truùc cuûa chuùng treân hình coäng höôûng töø. Moät hình duøng T1 ñeåphaân ñònh caáu truùc cuûa caùc moâ ñöôïc goïi laø hình troïng T1. Töông töï, moäthình duøng T2 ñeå phaân ñònh caáu truùc cuûa caùc moâ ñöôïc goïi laø hình troïngT2.

35

Chöông 3

Nguyeân lyù Töông phaûnCoäng höôûng töø

Moät hình aûnh y hoïc chæ coù ích khi noù cho pheùp chuùng ta phaân ñònh roõ raøngcaùc caáu truùc giaûi phaãu, keå caû caùc caáu truùc baát thöôøng. Noùi caùch khaùc, caùc caáutruùc khaùc nhau caàn ñöôïc theå hieän treân hình vôùi moät möùc ñoä khaùc bieät nhaátñònh ñeå chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc ranh giôùi giöõa chuùng. Trong thöïc teá, söïkhaùc bieät thöôøng ñöôïc bieåu hieän baèng maøu saéc khaùc nhau, phoå bieán hôn laømöùc ñoä traéng ñen khaùc nhau. Khi ñoù möùc ñoä khaùc bieät traéng ñen ñöôïc goïi laøñoä töông phaûn (contrast). Trong thöïc teá, ñoä töông phaûn coù theå ñöôïc xem laømoät trong nhöõng chæ soá quan troïng nhaát cuûa moät hình aûnh y hoïc. Muïc tieâucuûa chöông naøy taäp trung vaøo vieäc trình baøy caùc nguyeân lyù töông phaûn ñöôïcsöû duïng trong caùc hình coäng höôûng töø. Noäi dung cuï theå cuûa chöông bao goàm:

• Caùc tham soá thôøi gian vaø goùc laät

• Nguyeân lyù töông phaûn coäng höôûng töø

• Nguyeân lyù töông phaûn troïng T1

• Nguyeân lyù töông phaûn troïng T2

• Nguyeân lyù töông phaûn troïng ñaäm ñoä proton

3.1 CAÙC THAM SOÁ THÔØI GIAN VAØ GOÙC LAÄT

Ñeå söû duïng ñöôïc caùc tính chaát thôøi gian T1 vaø T2 cuûa caùc moâ, chuùng ta caànchoïn moät thôøi ñieåm phuø hôïp ñeå ño tín hieäu. Thoaït tieân chuùng ta coù theå choraèng thôøi ñieåm toát nhaát laø thôøi ñieåm vöøa taét xung kích thích vì luùc naøy, tínhieäu coäng höôûng töø maïnh nhaát. Theá nhöng vaán ñeà khoâng hoaøn toaøn ñôn giaûn

36 CHÖÔNG 3. NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

nhö vaäy. Thöù nhaát, löôïng tín hieäu thu ñöôïc trong moät laàn ño chöa ñuû ñeåchuùng ta taïo laäp ñöôïc hình aûnh, vì vaäy chuùng ta caàn phaûi ño nhieàu laàn. Thöùhai, nhö vöøa lyù luaän ôû treân, söï khaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ laø moät yeáu toáquan troïng hôn cöôøng ñoä tín hieäu cuûa töøng moâ bôûi vì chính noù cho pheùp taïo ramoät ñoä töông phaûn nhaát ñònh giöõa caùc moâ. Trong phaàn naøy chuùng ta thöû xemmoät soá tham soá thôøi gian coù aûnh höôûng ñeán ñoä töông phaûn naøy.

Thôøi kích TR Nhö ñaõ noùi ôû treân, neáu chæ kích thích moät laàn roài ño tín hieäu, löôïng döõ lieäucuûa moät laàn ño nhö theá khoâng ñuû ñeå chuùng ta xaây döïng aûnh coäng höôûng töø.Trong thöïc teá, chuùng ta phaûi söû duïng xung kích thích nhieàu laàn, khoaûng thôøigian giöõa hai laàn phaùt xung kích thích ñöôïc choïn cho phuø hôïp vaø ñöôïc goïi laøthôøi kích hoaëc thôøi laëp TR (repetition time).

Thôøi kích TR naøy coù lieân quan maät thieát vôùi thôøi gian T1 cuûa moâ. Giaû söûchuùng ta ñang xem xeùt moät moâ coù thôøi gian T1. Sau khi xung kích thích ñaàutieân ñöôïc phaùt ra, chuùng ta ñôïi moät khoaûng thôøi gian TR ñeå phaùt xung thöùhai. Luùc naøy chuùng ta gaëp moät trong hai tình huoáng:

1. Thôøi kích TR daøi baèng hoaëc hôn haún so vôùi T1, hoaëc

2. Thôøi kích TR nhoû hôn nhieàu so vôùi T1

Trong tình huoáng (1), do thôøi kích TR daøi baèng hoaëc hôn T1 neân khi phaùtxung laàn thöù hai, ñoä töø hoùa doïc haàu nhö ñaõ khoâi phuïc laïi hoaøn toaøn vaø vì theá,tín hieäu coäng höôûng töø coù ñöôïc sau khi phaùt xung laàn hai cuõng gioáng tín hieäusau khi phaùt xung laàn moät.

Theá nhöng trong tình huoáng (2), thôøi kích TR ngaén hôn nhieàu so vôùi T1neân khi phaùt xung laàn hai, ñoä töø hoùa doïc chæ môùi khoâi phuïc moät phaàn (Mz). ÔÛlaàn naøy, ñoä töø hoùa doïc moät phaàn Mz naøy bò laät ngang vaøo maët phaúng xy, taïora moät ñoä töø hoùa ngang Mxy nhoû hôn so vôùi ñoä töø hoùa ngang cuûa laàn phaùtxung ñaàu tieân. Ñoä töø hoùa ngang laàn hai naøy taïo ra tín hieäu laàn hai nhoû hôn sovôùi tín hieäu laàn moät (Hình 3.1).

Vôùi nhöõng laàn phaùt xung tieáp theo sau ñöôïc laëp laïi sau moãi khoaûng TR, ñoätöø hoùa doïc Mz ñöôïc khoâi phuïc laïi döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng B0 seõ khaù oånñònh vaø coù ñoä lôùn tuøy theo söï cheânh leäch giöõa TR vôùi T1 cuûa moâ. Noùi moätcaùch cuï theå hôn, chuùng ta coù keát quaû sau:

1. Neáu TR vaø T1 gaàn nhö baèng nhau hoaëc TR daøi hôn T1, tín hieäu coänghöôûng töø ñöôïc taïo ra maïnh nhaát.

2. Ngöôïc laïi, neáu TR ngaén hôn nhieàu so vôùi T1, tín hieäu coäng höôûng töø seõyeáu hôn so vôùi tröôøng hôïp (1).

3.1 CAÙC THAM SOÁ THÔØI GIAN VAØ GOÙC LAÄT 37

Hình 3.1: Taùc duïng taïo tín hieäu coäng höôûng töø cuûa moät thôøi kích TR ngaén hôn so vôùi thôøi gian T1 cuûa moät moâ. (a) Xung kích thích laàn ñaàu tieân laøm laät M0 vaøo maët phaúng ngang. (b) Xung kích thích laàn hai xaûy ra khi ñoä töø hoùa doïc Mz chæ môùi khoâi phuïc moät phaàn, taïo ra Mxy nhoû hôn nhieàu so vôùi laàn moät.

Keát quaû naøy seõ ñöôïc vaän duïng trong Phaàn 3.3 ñeå taïo ra hình troïng T1 hayaûnh töông phaûn theo T1.

Goùc laätTöø tröôùc ñeán giôø chuùng ta vaãn ngaàm ñònh vôùi nhau raèng xung kích thích ñangñöôïc söû duïng laø xung 90o, nghóa laø xung kích thích taïo moät goùc laät 90o. Trongphaàn naøy chuùng ta xeùt ñeán khaû naêng söû duïng nhöõng xung kích thích coù goùclaät nhoû hôn 90o.

Thöû quan saùt Hình 3.2. Ñoä töø hoùa doïc vaø ñoä töø hoùa ngang khi goùc laät 90o

ñöôïc veõ baèng caùc vectô xaùm. Trong Hình 3.2(a), chuùng ta söû duïng moät goùc laätlôùn gaàn baèng 90o. Khi ñoù, ñoä töø hoùa ngang ñöôïc taïo ra coù nhoû hôn chuùt ít sovôùi tröôøng hôïp goùc laät 90o. Buø laïi ñoä töø hoùa doïc Mz chöa bò laät hoaøn toaøn vaøvaãn coøn laïi moät ít (caùc vectô ñaäm). Keát quaû laø tín hieäu coäng höôûng töø ñöôïc taïora khoâng giaûm bao nhieâu so vôùi tröôøng hôïp goùc laät 90o.

Quan saùt tieáp Hình 3.2(b), chuùng ta thaáy goùc laät khaù nhoû so vôùi 90o. Khiñoù, ñoä töø hoùa doïc chæ bò maát moät ít ñeå chuyeån thaønh ñoä töø hoùa ngang, cho ratín hieäu coäng höôûng töø khoâng maïnh baèng so vôùi khi duøng goùc laät lôùn. Hôn theánöõa, do ñoä töø hoùa doïc haàu nhö coøn nguyeân neân chuùng ta maát ít thôøi gian ñeåkhoâi phuïc laïi hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc. Do vaäy neáu chuùng ta duøng thôøi kíchTR ngaén, ñoä töø hoùa doïc vaãn ñöôïc khoâi phuïc hoaøn toaøn.

Nhöõng nhaän xeùt treân cho pheùp chuùng ta ruùt ra ñöôïc ñieàu gì? Tröôùc tieânchuùng ta caàn nhaán maïnh raèng tín hieäu coäng höôûng töø ñöôïc taïo ra laø do ñoä töøhoùa ngang quay quanh truïc z, do vaäy khi ñoä töø hoùa ngang nhoû, tín hieäu coäng

z

yMxy

M0 x

z

yMxy

Mz

x

(a) (b)


höôûng töø yeáu. Trong phaàn tröôùc chuùng ta cuõng ñaõ bieát raèng neáu T1 cuûa moâkhaù daøi thì khi duøng thôøi kích TR ngaén, chuùng ta chæ coù ñöôïc moät ñoä töø hoùangang nhoû, sinh ra moät tín hieäu yeáu. Tuy nhieân neáu bieát caân ñoái thì trongtröôøng hôïp naøy, chuùng ta vaãn coù theå thu ñöôïc moät tín hieäu coäng höôûng töø ñuûmaïnh baèng caùch choïn moät goùc laät thích hôïp.

Hình 3.2: AÛnh höôûng cuûa goùc laät ñoái vôùi ñoä töø hoùa doïc vaø ñoä töø hoùa ngang. (a) Vôùi goùc laät lôùn gaàn baèng 90o, ñoä töø hoùa doïc laät haàu nhö hoaøn toaøn thaønh ñoä töø hoùa ngang, chæ coøn laïi moät ít chöa laät heát. (b) Vôùi goùc laät nhoû hôn nhieàu so vôùi 90o, ñoä töø hoùa doïc chæ laät moät ít thaønh ñoä töø hoùa ngang vaø haàu nhö coøn nguyeân.

Veà maët lyù thuyeát, neáu chuùng ta ñònh duøng moät thôøi kích TR treân moät moâcoù thôøi gian T1 ñaõ bieát, goùc laät toái öu cho pheùp taïo ra ñöôïc tín hieäu maïnhnhaát coù theå ñöôïc tính baèng coâng thöùc sau ñaây:

goùc toái öu = arccos(e−TR/T1)

trong ñoù e ≈ 2,7282 laø cô soá cuûa logarit töï nhieân. Goùc laät toái öu öùng vôùi caùcgiaù trò TR vaø T1 cho tröôùc coøn ñöôïc goïi laø goùc Ernst.1

Nhö vaäy khi chuùng ta muoán duøng thôøi kích TR ngaén nhöng vaãn muoán coùñöôïc tín hieäu ñuû maïnh treân caùc moâ coù T1 daøi, söû duïng moät goùc laät nhoû laø moätkyõ thuaät thích hôïp. Vaán ñeà naøy seõ ñöôïc xem xeùt laïi trong nhöõng chöông saukhi chuùng ta noùi ñeán caùc kyõ thuaät laøm giaûm bôùt thôøi gian ño tín hieäu coänghöôûng töø.

1. Richard Ernst laø moät trong nhöõng ngöôøi coù nhöõng ñoùng goùp quan troïng nhaát cho kyõ thuaät chuïpaûnh coäng höôûng töø y hoïc. Naêm 1991, oâng nhaän ñöôïc giaûi Nobel vì nhöõng ñoùng goùp naøy.

z

Mxy

M0

z

Mxy

Mz

(a) (b)

Mz

M0

3.1 CAÙC THAM SOÁ THÔØI GIAN VAØ GOÙC LAÄT 39

Thôøi vang TENhö chuùng ta ñaõ bieát, tín hieäu coäng höôûng töø ngay sau khi taét xung luoân laøtín hieäu maïnh nhaát. Tuy nhieân vì caàn phaûi thöïc hieän theâm moät soá kyõ thuaätquan troïng khaùc tröôùc khi ño tín hieäu neân trong thöïc teá, chuùng ta luoân coù moätkhoaûng thôøi gian nhaát ñònh keå töø luùc taét xung kích thích ñeán luùc ño tín hieäu.Khoaûng thôøi gian naøy ñöôïc goïi laø thôøi vang TE (echo time).

Sôû dó goïi laø thôøi vang vì tín hieäu ño ñöôïc luùc naøy khoâng phaûi laø tín hieäugoác ban ñaàu maø laø tín hieäu ñaõ ñöôïc taùi laäp laïi baèng moät kyõ thuaät thích hôïp.Noùi caùch khaùc, tín hieäu ño ñöôïc laø tín hieäu voïng laïi hay moät ñieåm vang(echo) cuûa tín hieäu ban ñaàu. Ngay trong phaàn tieáp theo chuùng ta seõ gaëp moätkyõ thuaät taùi laäp laïi tín hieäu raát ñoäc ñaùo ñöôïc duøng trong moät chuoãi xung caênbaûn laø chuoãi xung ñieåm vang spin (vieát taét laø chuoãi xung SE).

Caàn nhaéc laïi raèng thôøi gian T2 chính laø thôøi gian xaûy ra hieän töôïng suygiaûm tín hieäu FID. Do vaäy thôøi vang TE coù moái lieân heä chaët cheõ vôùi thôøi gianT2 cuûa moät moâ. Khi TE khaù nhoû so vôùi T2, tín hieäu thu ñöôïc luùc naøy coøn khaùmaïnh. Tuy nhieân khi TE daøi gaàn baèng T2, tín hieäu thu ñöôïc seõ yeáu vì ñaõ bòsuy giaûm nhieàu.

Chuùng ta cuõng bieát raèng trong thöïc teá, do taùc ñoäng cuûa töø tröôøng cuïc boäkhoâng ñoàng nhaát voán luoân toàn taïi trong caùc moâ, thôøi gian suy giaûm tín hieäuthöïc teá coøn ngaén hôn nöõa. Thôøi gian naøy trong chöông tröôùc chuùng ta ñaõ goïilaø T2*. Nhö vaäy neáu TE khaù ngaén, tín hieäu thu ñöôïc vaãn coøn laø tín hieäu chòuaûnh höôûng cuûa T2. Khi TE daøi hôn, aûnh höôûng cuûa T2* caøng roõ, vaø tín hieäuthu ñöôïc luùc naøy caøng bieåu hieän cho tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töøtröôøng cuïc boä.

Xung taùi laäp 180o

Theo nhö phaân tích ôû treân, thôøi vang TE cho pheùp chuùng ta coù ñuû thôøi gianñeå thöïc hieän moät soá kyõ thuaät caàn thieát tröôùc khi ño tín hieäu. Tuy nhieân quathôøi gian, soá proton quay leäch pha nhau caøng nhieàu vaø ñaây laø nguyeân nhaâncuûa hieän töôïng suy giaûm tín hieäu FID.

Baây giôø thöû quan saùt caùc proton ñang quay trong maët phaúng xy taïi moät soáthôøi ñieåm sau khi taét xung kích thích. Treân Hình 3.3, moãi proton ñöôïc bieåuthò baèng moät vectô nhoû. ÔÛ Hình 3.3(a), caùc proton sau khi taét xung kích thíchñang cuøng pha, taïo ra moät vectô lôùn nhaát taïi vaïch xuaát phaùt. Treân hình naøy,chuùng ta xem nhö truïc x laø vaïch xuaát phaùt. Sau ñoù do söï khaùc bieät veà toác ñoäquay, chuùng daàn daàn leäch pha nhau: caùc proton quay nhanh hôn vöôït daàn leântröôùc, caùc proton quay chaäm rôùt laïi phía sau nhö ñöôïc minh hoïa trong Hình3.3(b). ÔÛ ñaây, proton coù vectô xaùm chaïy chaäm vaø rôùt haún laïi phía sau, nghóalaø noù naèm gaàn vaïch xuaát phaùt (ñöôøng chaám ñöùt ñoaïn).


Baây giôø, neáu taïi thôøi ñieåm TE/2, nghóa laø sau khi heát khoaûng moät nöûa thôøivang TE, chuùng ta phaùt ra moät xung 180o. Taùc duïng cuûa xung laø laøm laät caùcproton 180o, ñoàng nghóa vôùi vieäc laät uùp maët phaúng xy quanh truïc xuaát phaùtban ñaàu. Luùc naøy, caùc proton ñang chaïy “laät ñaät” phía sau “boãng döng” laïi trôûthaønh nhöõng proton daãn ñaàu (Hình 3.3(c)). Tuy nhieân do chuùng vaãn quaychaäm hôn neân trong khoaûng nöûa thôøi gian TE coøn laïi, chuùng daàn bò caùc pro-ton chaïy nhanh baét kòp. Vì vaäy taïi ñuùng thôøi ñieåm ño TE nhö treân Hình3.3(d), tín hieäu ñaõ ñöôïc taùi laäp, taïo ra moät ñieåm vang (echo). Xung 180o ñöôïcduøng vôùi muïc ñích naøy goïi laø xung taùi laäp (refocusing pulse).

Veà cô baûn, xung taùi laäp ñaõ hoùa giaûi ñöôïc caùc nguyeân nhaân laøm cho caùc pro-ton leäch pha nhau do tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä. Kyõthuaät ñoäc ñaùo naøy hieän nay ñaõ trôû thaønh moät trong nhöõng kyõ thuaät caên baûncuûa coäng höôûng töø. Caùc chuoãi xung ñieåm vang spin hay spin echo (SE)maø chuùng ta seõ nghieân cöùu trong Chöông 5 ñeàu döïa treân neàn taûng cuûa kyõthuaät naøy.

Hình 3.3: Kyõ thuaät duøng xung taùi laäp 180o ñeå thu ñöôïc moät ñieåm vang caàn thieát taïi thôøi ñieåm ño tín hieäu TE. Trong (a), caùc proton ñang cuøng pha taïi thôøi ñieåm ngay sau khi taét xung kích thích. Theo thôøi gian, caùc proton leäch pha nhau, daãn ñeán tình huoáng cuûa (b) taïi thôøi ñieåm TE/2. Trong (c), sau khi phaùt xung taùi laäp 180o, caùc proton bò laät qua phía beân ñoái dieän cuûa vaïch xuaát phaùt, khieán cho caùc proton quay chaäm laïi ñöùng tröôùc caùc proton quay nhanh. Cuoái cuøng vaøo thôøi ñieåm TE nhö trong (d), caùc proton laïi cuøng pha, taïo ra moät ñieåm vang.

3.2 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

Chuùng ta ñaõ bieát raèng muïc tieâu quan troïng nhaát cuûa caùc kyõ thuaät chuïp aûnh yhoïc laø khaû naêng phaân ñònh roõ raøng caùc caáu truùc giaûi phaãu, nhôø ñoù chuùng ta deãdaøng phaùt hieän caùc caáu truùc baát thöôøng ngay caû khi kích thöôùc cuûa chuùng coønraát nhoû. Treân moät hình traéng ñen, caùc caáu truùc caïnh nhau coù theå “phaân bieätñöôïc” neáu chuùng coù möùc ñoä traéng-ñen khaùc nhau ñuû ñeå maét phaân bieät ñöôïc.

(a) (b) (c) (d)

x x x x

3.2 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 41

Khaùc bieät veà möùc ñoä traéng-ñen giöõa caùc caáu truùc treân moät hình aûnh y hoïcñöôïc goïi laø ñoä töông phaûn (contrast). Yeâu caàu taïo ra ñöôïc moät ñoä töôngphaûn cao giöõa caùc caáu truùc naèm caïnh nhau coù theå ñöôïc xem laø moät trongnhöõng yeâu caàu quan troïng nhaát cuûa moïi kyõ thuaät chuïp aûnh y hoïc. Coäng höôûngtöø laø moät kyõ thuaät chuïp aûnh y hoïc taïo ñöôïc ñoä töông phaûn toát nhaát hieän nayñoái vôùi nhieàu caáu truùc trong cô theå.

Theo caùch hieåu thoâng thöôøng, aûnh chuïp coäng höôûng töø laø hình aûnh phaânboá nöôùc vaø môõ (chuû yeáu laø nöôùc) trong caùc moâ cô theå. Ñieàu naøy nghe coù veûnhö nôi ñaâu coù nhieàu nöôùc, nôi ñoù coù nhieàu tín hieäu coäng höôûng töø. Caùch hieåugiaûn ñôn nhö vaäy chæ ñuùng moät phaàn. Tröôùc tieân, nhö chuùng ta ñaõ bieát trongChöông 2, tyû leä nöôùc töï do vaø nöôùc tuø trong moâ coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeáncaùc thôøi gian hoài giaõn cuûa moâ: moâ coù nhieàu nöôùc töï do seõ coù caùc thôøi gian hoàigiaõn daøi hôn moâ coù ít nöôùc töï do. Thöù hai, bôûi vì tín hieäu coäng höôûng töø bò suygiaûm theo thôøi gian, thôøi ñieåm ño tín hieäu coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán löôïngtín hieäu thu ñöôïc. Thôøi gian hoài giaõn vaø thôøi ñieåm ño tín hieäu coù theå ñöôïcduøng phoái hôïp ñeå coù ñöôïc caùc loaïi aûnh coäng höôûng töø vôùi nhöõng ñaëc ñieåmtöông phaûn khaùc nhau, khoâng hoaøn toaøn bieåu thò cho söï phaân boá nöôùc trongcaùc moâ cô theå.

Kyõ thuaät chuïp aûnh coäng höôûng töø söû duïng cöôøng ñoä tín hieäu thu ñöôïc töøcaùc proton cuûa nöôùc vaø môõ coù maët trong caùc moâ ñeå taïo aûnh. Cöôøng ñoä tín hieäucuûa moâ caøng maïnh, hình aûnh coäng höôûng töø cuûa moâ ñoù caøng traéng. Nhö vaäy,möùc ñoä traéng-ñen cuûa moâ treân aûnh coäng höôûng töø bieåu thò cho cöôøng ñoä tínhieäu ñöôïc phaùt ra töø moâ. Trong thöïc haønh laâm saøng, ngöôøi ta thöôøng duøngthuaät ngöõ tín hieäu cao (high signal) ñeå moâ taû moät vuøng “traéng” vaø thuaät ngöõtín hieäu thaáp (low signal) ñeå moâ taû moät vuøng “ñen” treân hình coäng höôûng töø.Khi muoán chæ roõ söï khaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ (ñoä töông phaûn), ngöôøi taduøng caùc thuaät ngöõ cöôøng ñoä maïnh (hyperintensity), cuøng cöôøng ñoä(isointensity) vaø cöôøng ñoä yeáu (hypointensity).

Ñeå coù ñöôïc moät ñoä töông phaûn toát treân aûnh, kyõ thuaät chuïp aûnh coäng höôûngtöø hieän söû duïng nhieàu nguyeân lyù töông phaûn khaùc nhau. Trong chöông naøychuùng ta seõ nghieân cöùu ba nguyeân lyù töông phaûn cô baûn ñöôïc söû duïng thöôøngxuyeân trong caùc heä thoáng chuïp aûnh coäng höôûng töø laø:

1. Nguyeân lyù töông phaûn troïng T1 döïa treân söï khaùc bieät veà thôøi gian T1,cho ra moät loaïi aûnh coäng höôûng töø coù teân goïi laø hình troïng T1 (T1-weighted image hay T1W)

2. Nguyeân lyù töông phaûn troïng T2 döïa treân söï khaùc bieät veà thôøi gian T2,cho ra moät loaïi aûnh coäng höôûng töø coù teân goïi laø hình troïng T2 (T2-weighted image hay T2W)

3. Nguyeân lyù töông phaûn troïng ñaäm ñoä proton döïa treân söï khaùc bieät veà


ñaäm ñoä proton trong moâ, cho ra moät loaïi aûnh coäng höôûng töø coù teân goïilaø hình troïng ñaäm ñoä proton (proton density-weighted image hayPD-W)

Ngoaøi ba loaïi hình aûnh töông phaûn neâu treân, kyõ thuaät coäng höôûng töø cuõngsöû duïng moät soá nguyeân lyù töông phaûn khaùc. Chaúng haïn nhö döïa vaøo khaûnaêng khuyeách taùn cuûa nöôùc trong cô theå, kyõ thuaät coäng höôûng töø coù theå taïo ramoät loaïi aûnh ñöôïc goïi laø hình troïng khuyeách taùn (diffusion-weightedimage hay DWI). Nguyeân lyù töông phaûn troïng khuyeách taùn raát coù giaù tròtrong lónh vöïc hình aûnh hoïc thaàn kinh, ñaëc bieät laø phaùt hieän tình traïng nhoàimaùu naõo giai ñoaïn sôùm giuùp caùc thaày thuoác laâm saøng coù cô sôû ñeå thöïc hieänñieàu trò tích cöïc.

3.3 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN TROÏNG T1

Moät hình troïng T1 ñöôïc taïo laäp döïa treân söï khaùc bieät thôøi gian T1 giöõa caùcmoâ. Ñeå coù ñöôïc moät hình nhö theá, chuùng ta caàn choïn thôøi kích TR vaø thôøivang TE sao cho caùc moâ coù thôøi gian T1 khaùc nhau caøng nhieàu seõ phaùt ra tínhieäu coäng höôûng töø coù cöôøng ñoä khaùc nhau caøng lôùn.

Nhö chuùng ta ñaõ bieát töø nhöõng chöông tröôùc, tín hieäu coäng höôûng töø phuïthuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa ngang trong maët phaúng xy. Ñoä töø hoùa ngangnaøy ñeán löôït noù laïi phuï thuoäc vaøo ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa doïc vaø goùc laät α(xem Phaàn 3.1): khi α = 90o, ñoä töø hoùa doïc bò laät hoaøn toaøn thaønh ñoä töø hoùangang; khi α nhoû hôn 90o, ñoä töø hoùa doïc chæ bò laät moät phaàn. Trong caû haitröôøng hôïp, ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùa doïc coù aûnh höôûng ñeán ñoä lôùn cuûa vectô töøhoùa ngang, vaø vì vaäy aûnh höôûng ñeán cöôøng ñoä tín hieäu coäng höôûng töø.

Chuùng ta xem laïi tình huoáng ngay tröôùc laàn phaùt xung kích thích ñaàu tieân.Döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng ngoaøi B0, proton trong caùc moâ luùc naøy cuøng nhautaïo thaønh ñoä töø hoùa thöïc M0. Theá roài xung kích thích thöù nhaát ñöôïc phaùt ra,ñoä töø hoùa thöïc M0 bò laät thaønh ñoä töø hoùa ngang Mxy trong maët phaúng xy. Saukhi taét xung, ñoä töø hoùa doïc baét ñaàu ñöôïc khoâi phuïc. Toác ñoä khoâi phuïc ñoä töøhoùa doïc ôû caùc moâ tuøy thuoäc vaøo thôøi gian T1 cuûa chuùng: moâ coù T1 ngaén khoâiphuïc ñoä töø hoùa doïc nhanh hôn so vôùi moâ coù T1 daøi. Luùc ñaàu, vectô töø hoùa doïccuûa caùc moâ coù T1 ngaén seõ lôùn hôn vectô töø hoùa doïc cuûa caùc moâ coù T1 daøi. Daàndaø theo thôøi gian, khaùc bieät ñoä lôùn giöõa caùc vectô töø hoùa doïc cuûa caùc moâ coù T1daøi ngaén khaùc nhau seõ bò thu heïp laïi ñeå roài cuoái cuøng chuùng seõ baèng nhau vaøbaèng vôùi vectô töø hoùa thöïc M0 sau moät khoaûng thôøi gian ñuû lôùn tính töø luùc taétxung kích thích laàn ñaàu.

Tuy nhieân neáu cho phaùt xung kích thích laàn hai taïi moät thôøi ñieåm khaùngaén so vôùi thôøi ñieåm phaùt xung laàn moät, nghóa laø thôøi kích TR ngaén, khaùcbieät thôøi gian T1 giöõa caùc moâ seõ boäc loä roõ: caùc moâ coù T1 ngaén ñaõ hoài phuïc ñoä

3.3 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN TROÏNG T1 43

töø hoùa doïc khaù nhieàu so vôùi caùc moâ coù T1 daøi neân trong laàn thöù hai phaùt xungkích thích seõ coù ñoä töø hoùa ngang lôùn hôn, taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø maïnhhôn caùc moâ coù thôøi gian T1 daøi. ÔÛ nhöõng laàn phaùt xung tieáp theo vôùi cuøngthôøi kích TR, chuùng ta cuõng coù keát quaû töông töï bôûi vì ñoä lôùn cuûa vectô töø hoùadoïc hoài phuïc laïi ñöôïc sau moãi xung kích thích phuï thuoäc vaøo töø tröôøng ngoaøiB0 vaø thôøi gian T1, voán laø nhöõng ñaïi löôïng khoâng ñoåi. Do vaäy, choïn moät thôøikích TR ngaén seõ boäc loä roõ raøng söï khaùc bieät thôøi gian T1 cuûa caùc moâ. Khi ñoù,caùc moâ coù T1 ngaén seõ cho tín hieäu maïnh; ngöôïc laïi caùc moâ coù thôøi gian T1 daøiseõ cho tín hieäu yeáu (Hình 3.4). Hình aûnh taïo ra döïa treân söï khaùc bieät T1 ñöôïcgoïi laø hình troïng T1 (T1-weighted image).

Hình 3.4: Hình troïng T1 caét ngang naõo oû möùc naõo thaát beân cho thaáy raát roõ caáu truùc chaát xaùm-chaát traéng cuûa moâ naõo. Treân hình troïng T1, chaát xaùm coù maøu xaùm (voû naõo vaø caùc nhaân xaùm trung öông) coøn chaát traéng coù maøu traéng. Lyù do laø do chaát traéng coù T1 ngaén hôn so vôùi chaát xaùm neân cho tín hieäu maïnh hôn. Chuù yù raèng lôùp vieàn thaät saùng quanh soï laø lôùp môõ döôùi da (muõi teân traéng) coù T1 raát ngaén. Vuøng ñen giöõa hình ngaên caùch bôûi moät vieàn traéng laø hình aûnh hai naõo thaát beân (muõi teân ñen) vôùi tín hieäu raát yeáu cuûa dòch naõo tuûy vì coù T1 raát daøi.

Theá nhöng thôøi kích TR bao nhieâu môùi ñöôïc goïi laø ngaén? Khoâng coù moätgiaù trò cuï theå naøo nhö theá. Tuy nhieân ñeå ñoäc giaû deã hình dung, chuùng toâi taïmñöa ra moät con soá deã nhôù: thôøi kích TR nhoû hôn 1000 ms (döôùi 1 giaây) coù theåñöôïc xem laø ngaén.

Baây giôø ñeán thôøi vang TE. Ñeå coù ñöôïc moät hình coù ñoä töông phaûn toát nhaáttreân moät hình troïng T1, chuùng ta cuõng caàn choïn thôøi vang TE ngaén vì theo


thôøi gian, tín hieäu coäng höôûng töø seõ suy giaûm daàn. Trong thöïc haønh, TE döôùi30 ms coù theå ñöôïc xem nhö TE ngaén.

Chuùng ta coù theå toùm taét moät soá ñieåm chính veà loaïi hình troïng T1 nhö sau:

1. Moät hình troïng T1 ñöôïc taïo laäp baèng caùch duøng thôøi kích TR ngaén cuøngvôùi thôøi vang TE ngaén.

2. Treân moät hình troïng T1, caùc moâ coù T1 ngaén seõ coù tín hieäu maïnh (maøutraéng) coøn caùc moâ coù T1 daøi seõ coù tín hieäu yeáu (maøu ñen). Cuï theå, môõ coùmaøu traéng nhaát, caùc moâ meàm coù maøu xaùm hôn coøn caùc loaïi dòch chomaøu ñen treân hình troïng T1.

3.4 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN TROÏNG T2

Nguyeân lyù töông phaûn thöù hai ñöôïc xem xeùt trong phaàn naøy döïa vaøo söï khaùcbieät thôøi gian T2 giöõa caùc moâ. Chuùng ta caàn nhôù laïi raèng theo thôøi gian, tínhieäu coäng höôûng töø seõ yeáu daàn do hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID.Thôøi gian suy giaûm tín hieäu chính laø thôøi gian T2. Neáu duøng thôøi vang TEngaén, nghóa laø neáu ño tín hieäu thaät sôùm, söï suy giaûm tín hieäu cuûa caùc moâ luùcnaøy chöa nhieàu neân söï khaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ khoâng roõ.

Theá nhöng neáu ño tín hieäu treã hôn, nghóa laø thôøi vang TE daøi, caùc moâ coùT2 ngaén seõ bò maát khaù nhieàu tín hieäu coøn caùc moâ coù T2 daøi luùc naøy chæ suygiaûm moät ít, laøm cho söï khaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ coù thôøi gian T2 khaùcnhau roõ raøng hôn (Hình 3.5). Hình aûnh thu ñöôïc döïa treân nguyeân lyù töôngphaûn do thôøi gian T2 naøy ñöôïc goïi laø hình troïng T2 (T2-weighted image).

Theo nguyeân lyù naøy, chuùng ta caàn duøng thôøi vang TE daøi ñeå boäc loä roõ söïkhaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ coù thôøi gian T2 khaùc nhau. Nhö chuùng ta ñaõbieát trong phaàn tröôùc, thôøi vang daøi ngaén khoâng coù moät moác cuï theå. Thoângthöôøng, thôøi vang TE lôùn hôn 80 ms coù theå ñöôïc xem laø TE daøi.

Theá nhöng khoâng gioáng nhö trong nguyeân lyù töông phaûn troïng T1, ôû ñoùchuùng ta caàn duøng thôøi kích TR ngaén ñeå coù ñöôïc söï khaùc bieät tín hieäu giöõacaùc moâ döïa treân T1, trong nguyeân lyù töông phaûn troïng T2, chuùng ta caàn duøngthôøi kích TR daøi ñeå cho caùc moâ coù ñuû thôøi gian hoài phuïc hoaøn toaøn vectô töøhoùa doïc, ñeå roài sau ñoù noù seõ laät thaønh vectô töø hoùa ngang, phaùt ra tín hieäucoäng höôûng töø coù cöôøng ñoä maïnh nhaát coù theå coù. Treân cô sôû tín hieäu coänghöôûng töø sau khi ngöøng phaùt xung kích thích, toác ñoä suy giaûm tín hieäu seõñöôïc taän duïng ñeå taïo ra ñoä töông phaûn.

Noùi toùm laïi, chuùng ta caàn nhôù moät soá ñieåm chính yeáu veà hình troïng T2nhö sau:

1. Hình troïng T2 ñöôïc taïo laäp baèng caùch duøng thôøi kích TR daøi cuøng vôùithôøi vang TE daøi.

3.5 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN TROÏNG ÑAÄM ÑOÄ PROTON 45

2. Treân moät hình troïng T2, caùc moâ coù T2 daøi seõ coù tín hieäu maïnh (maøutraéng) coøn caùc moâ coù T2 ngaén seõ coù tín hieäu yeáu (maøu ñen). Cuï theå, caùcchaát dòch nhö dòch naõo tuûy coù maøu traéng nhaát, caùc moâ meàm coù maøuxaùm hôn. Caùc moâ coù tín hieäu suy giaûm cöïc nhanh (T2 cöïc ngaén) nhö voûxöông haàu nhö khoâng coù tín hieäu neân raát ñen treân hình troïng T2.

Hình 3.5: Moät hình troïng T2 caét doïc ñöùng vuøng coät soáng thaét löng cho thaáy roõ caùc ñoát soáng, ñóa ñeäm, caùc thaønh phaàn trong oáng soáng vaø caùc moûm ngang cuûa ñoát soáng. Moät ñieåm raát ñaùng chuù yù laø dòch naõo tuûy trong oáng soáng raát traéng treân hình troïng T2 do coù thôøi gian T2 daøi. Chuùng bao quanh moät veät ñen laø phaàn cuoái cuûa choùp tuûy keùo daøi thaønh chuøm ñuoâi ngöïa.

3.5 NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN TROÏNG ÑAÄM ÑOÄ PROTON

Ngoaøi hai nguyeân lyù töông phaûn ñaõ neâu, ngöôøi ta coøn duøng nguyeân lyù töôngphaûn döïa treân ñaäm ñoä cuûa proton trong caùc moâ cô theå, cho ra loaïi hìnhtroïng ñaäm ñoä proton (proton density-weighted image hay PD-W).

Nhö chuùng ta ñaõ noùi ôû cuoái Chöông 1, tín hieäu coäng höôûng töø thu ñöôïcngay sau khi taét xung kích thích veà nguyeân taéc chæ phuï thuoäc vaøo ñaäm ñoä pro-ton coù trong moâ, nghóa laø phuï thuoäc vaøo löôïng nöôùc vaø môõ trong moâ. Muoánthu ñöôïc tín hieäu ôû giai ñoaïn naøy, chuùng ta caàn duøng thôøi kích TR ñuû daøi ñeåcoù ñöôïc tín hieäu toát nhaát keøm vôùi thôøi vang TE ngaén ñeå laøm giaûm bôùt söï suygiaûm tín hieäu (Hình 3.6).


Hình 3.6: Moät hình troïng ñaäm ñoä proton caét ngang naõo qua moät lôùp caét naèm treân möùc naõo thaát beân.

Theá nhöng nhö chuùng ta ñaõ bieát trong Chöông 2, tín hieäu coäng höôûng töøchæ phaûn aùnh moät caùch töông ñoái ñaäm ñoä proton trong moâ. Tyû leä giöõa löôïngnöôùc tuø vaø nöôùc töï do trong moâ laøm thay ñoåi caùc thôøi gian hoài giaõn ñaëc tröngcuûa moâ, vaø do vaäy tín hieäu coäng höôûng töø cuûa moâ khoâng hoaøn toaøn bieåu thòcho ñaäm ñoä proton trong moâ. Ñoä xeâ dòch hoùa hoïc cuõng laø moät yeáu toá laøm thayñoåi tín hieäu. Chính vì vaäy moät soá taùc giaû ñeà xuaát khoâng goïi laø hình troïng ñaämñoä proton maø goïi laø aûnh trung gian (intermediate-weighted image). Tuynhieân thuaät ngöõ hình troïng ñaäm ñoä proton ñaõ ñöôïc söû duïng phoå bieán neântrong cuoán saùch naøy noù vaãn ñöôïc söû duïng.

Ñeå keát thuùc phaàn naøy, chuùng ta toùm taét ba nguyeân lyù töông phaûn cô baûnbaèng caùch so saùnh caùc tham soá TR vaø TE ñöôïc duøng cho moãi loaïi töông phaûn.

1. Thôøi kích TR vaø thôøi vang TE ñeàu ngaén seõ taïo ra hình troïng T1.

2. Thôøi kích TR vaø thôøi vang TE ñeàu daøi seõ taïo ra hình troïng T2.

3. Thôøi kích TR daøi coøn thôøi vang TE ngaén seõ taïo ra hình troïng ñaäm ñoäproton

Theá coøn tröôøng hôïp thôøi kích TR ngaén coøn thôøi vang TE daøi? Noùi chungchuùng khoâng taïo ra ñöôïc moät hình aûnh coù yù nghóa veà ñoä töông phaûn vì khiduøng TR ngaén, khaùc bieät tín hieäu giöõa caùc moâ coù nguoàn goác töø söï khaùc bieätthôøi gian T1 nhöng vì laïi duøng thôøi vang TE daøi neân söï khaùc bieät tín hieäu laïikhoâng coøn ñaùng keå nöõa do luùc naøy tín hieäu ñaõ bò suy giaûm nhieàu.



Trong chöông naøy chuùng ta ñaõ xem xeùt ba nguyeân lyù töông phaûn thöôøng ñöôïcduøng khi taïo laäp aûnh coäng höôûng töø. Döôùi ñaây chuùng ta toùm taét moät soá khaùinieäm quan troïng.

• Khi chuïp aûnh coäng höôûng töø, söï khaùc bieät caáu truùc giöõa caùc moâ ñöôïc xaùcñònh baèng söï khaùc bieät veà cöôøng ñoä tín hieäu giöõa chuùng. Thoâng thöôøng,cöôøng ñoä tín hieäu ñöôïc bieåu hieän treân hình baèng möùc ñoä traéng ñen:cöôøng ñoä caøng cao, caáu truùc caøng traéng. Möùc ñoä khaùc bieät traéng ñen khinaøy ñöôïc goïi laø ñoä töông phaûn cuûa hình.

• Ñeå coù ñöôïc ñuû döõ lieäu cho moät aûnh coäng höôûng töø, chuùng ta caàn phaûiphaùt xung kích thích nhieàu laàn, töông öùng vôùi nhieàu laàn ño tín hieäu.Khoaûng caùch thôøi gian giöõa hai laàn phaùt xung kích thích ñöôïc goïi laøthôøi kích TR. Khoaûng caùch thôøi gian töø khi phaùt xung kích thích ñeánluùc thöïc hieän ño tín hieäu ñöôïc goïi laø thôøi vang TE. Moãi tín hieäu taïithôøi ñieåm ño ñöôïc goïi laø ñieåm vang (echo).

• Ngoaøi thôøi kích TR vaø thôøi vang TE, ngöôøi ta coøn coù theå duøng moät goùclaät α nhoû hôn 90o. Muïc ñích laø chæ laät moät phaàn vectô töø hoùa doïc thaønhvectô töø hoùa ngang ñuû ñeå taïo ra moät löôïng tín hieäu caàn thieát, giaûm bôùtthôøi gian khoâi phuïc hoaøn toaøn vectô töø hoùa doïc.

• Coù ba nguyeân lyù töông phaûn cô baûn ñöôïc duøng trong kyõ thuaät chuïp coänghöôûng töø: nguyeân lyù troïng T1 söû duïng TR vaø TE ngaén; nguyeân lyùtroïng T2 söû duïng TR vaø TE daøi; nguyeân lyù troïng ñaäm ñoä proton söûduïng TR daøi vaø TE ngaén.

• Treân moät hình troïng T1, chuùng ta duøng moät thôøi kích TR ngaén ñeå boäcloä roõ söï khaùc bieät cöôøng ñoä tín hieäu giöõa hai moâ coù thôøi gian T1 khaùcnhau: moâ coù T1 ngaén haàu nhö ñaõ khoâi phuïc hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc,cho ra ñoä töø hoùa ngang ôû laàn kích thích tieáp theo khaù lôùn; trong khi ñoùmoâ coù T1 daøi chæ khoâi phuïc ñöôïc moät phaàn neân ñoä töø hoùa ngang töôngöùng ôû laàn kích thích tieáp theo seõ nhoû. Khi ñoù neáu ño tín hieäu taïi moätthôøi ñieåm khaù ngaén sau khi phaùt xung kích thích (thôøi vang TE ngaén),tín hieäu cuûa moâ coù T1 ngaén seõ cao coøn tín hieäu cuûa moâ coù T1 daøi seõthaáp.

• Treân moät hình troïng T2, chuùng ta taän duïng söï khaùc bieät thôøi gian T2giöõa caùc moâ, nghóa laø toác ñoä suy giaûm tín hieäu: moâ coù T2 caøng ngaén, tínhieäu suy giaûm caøng nhanh. Tröôùc tieân chuùng ta caàn duøng thôøi kích TRñuû daøi ñeå ñoä töø hoùa doïc cuûa caùc moâ ñeàu khoâi phuïc hoaøn toaøn, cho ra ñoätöø hoùa ngang toát nhaát coù theå coù. Sau ñoù phaùt xung kích thích vaø thöïchieän ño tín hieäu taïi moät thôøi ñieåm khaù daøi (thôøi vang TE daøi). Luùc naøycaùc moâ coù thôøi gian T2 ngaén haàu nhö ñaõ maát heát tín hieäu; caùc moâ coù


thôøi gian T2 daøi chæ maát moät ít, cho ra moät hình troïng T2, trong ñoù moâcoù T2 daøi seõ coù tín hieäu cao (maøu traéng) coøn moâ coù T2 ngaén seõ coù tínhieäu thaáp (maøu ñen).

• Treân moät hình troïng ñaäm ñoä proton, chuùng ta taän duïng söï khaùc bieätgiöõa ñaäm ñoä proton cuûa caùc moâ ñeå taïo ñoä töông phaûn treân hình baèngcaùch choïn thôøi kích TR daøi vaø thôøi vang TE ngaén. Thôøi kích TR daøi chopheùp caùc moâ khoâi phuïc hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc, taïo ra moät ñoä töø hoùangang lôùn nhaát trong laàn kích thích tieáp theo. Thôøi vang TE ngaén chopheùp ño ñöôïc tín hieäu “thaät” cuûa caùc moâ vì luùc naøy tín hieäu ôû caùc moâchöa bò maát nhieàu. Söï khaùc bieät tín hieäu luùc naøy bieåu thò moät caùchtöông ñoái söï khaùc bieät cuûa ñaäm ñoä proton trong moâ.

49

Chöông 4

Kyõ thuaätÑo Tín hieäu vaø taïo aûnh

Nhö chuùng ta ñaõ bieát trong caùc chöông tröôùc, tín hieäu coäng höôûng töø maïnhnhaát taïi thôøi ñieåm vöøa taét xung kích thích. Sau ñoù tín hieäu seõ giaûm daàn theothôøi gian, moät hieän töôïng maø chuùng ta goïi laø hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töïdo FID. Theá nhöng neáu chæ ño tín hieäu moät laàn ngay taïi thôøi ñieåm tín hieäumaïnh nhaát, chuùng ta gaëp phaûi hai vaán ñeà sau:

1. Tín hieäu luùc naøy chöa coù thoâng tin gì cho thaáy söï khaùc bieät giöõa caùc caáutruùc giaûi phaãu hay caùc moâ khaùc nhau.

2. Tín hieäu luùc naøy chöa coù thoâng tin gì cho pheùp ñònh vò ñöôïc nôi phaùt ratín hieäu.

Ñoäc giaû raát coù theå seõ phaûn öùng ngay. ÔÛ ñieåm (1), caùc caáu truùc khaùc nhauthì maät ñoä proton khaùc nhau, cho ra caùc tín hieäu khaùc nhau, sao laïi noùi chöacoù thoâng tin gì veà söï khaùc bieät giöõa caùc caáu truùc? ÔÛ ñieåm (2), nôi phaùt tín hieäuchính laø cô theå beänh nhaân, sao laïi khoâng ñònh vò ñöôïc?

Maáu choát cuûa vaán ñeà laø, chuùng ta khoâng theå ño ñöôïc tín hieäu cuûa töøng pro-ton, cuõng khoâng theå ño ñöôïc tín hieäu cuûa töøng moâ hay töøng caáu truùc. Chuùngta chæ ño ñöôïc tín hieäu chung, nghóa laø tín hieäu toång hôïp cuûa toaøn cô theå.

Vaäy thì, laøm theá naøo ñeå tín hieäu toång hôïp ñoù chöùa ñöïng ñuû thoâng tin chopheùp chuùng ta xaùc ñònh ñöôïc:

1. Caùc tín hieäu thaønh phaàn ñaõ taïo ra tín hieäu toång hôïp,

2. Moãi tín hieäu thaønh phaàn coù ñoä lôùn (cöôøng ñoä) laø bao nhieâu, vaø

3. Moãi tín hieäu thaønh phaàn ñöôïc phaùt ra töø ñaâu.

50 CHÖÔNG 4. KYÕ THUAÄT ÑO TÍN HIEÄU VAØ TAÏO AÛNH

Trong chöông naøy chuùng ta seõ taäp trung vaøo caùc vaán ñeà coù tính chaát kyõthuaät, bao goàm caùc kyõ thuaät taùi laäp, ño ñaïc vaø xöû lyù tín hieäu ñeå taïo ra moät böùcaûnh coäng höôûng töø. Noäi dung chuû yeáu cuûa chöông bao goàm:

• Lôùp caét

• Caùc tính chaát cuûa aûnh coäng höôûng töø

• Maõ hoùa vò trí khoâng gian

• Xöû lyù tín hieäu vaø taïo aûnh

4.1 LÔÙP CAÉT

Tröôùc khi tìm hieåu veà quaù trình taïo aûnh coäng höôûng töø, chuùng ta caàn tìm hieåumoät soá khaùi nieäm lieân quan ñeán ñoái töôïng hay vaät ñöôïc chuïp aûnh coäng höôûngtöø. Trong phaïm vi coäng höôûng töø y hoïc, chuùng ta caàn chuïp moät vuøng cô theåcuûa moät beänh nhaân baèng caùch “caét” vuøng ñoù thaønh töøng lôùp hay laùt moûng ñeåcoù theå “nhìn thaáu” vaøo beân trong vuøng ñoù trong khi beänh nhaân vaãn ñang“soáng”. Khoâng gioáng vôùi CT chæ cho pheùp caét ngang truïc, kyõ thuaät coäng höôûngtöø cho pheùp chuùng ta caét moät vuøng cô theå theo moät höôùng baát kyø. Ba kieåu lôùpcaét cô baûn laø: caét ngang truïc (axial), caét doïc ñöùng (sagittal) vaø caét doïc ngang(coronal). Trong cuoán saùch naøy chuùng ta khoâng caàn phaân bieät töøng kieåu caétmaø chæ goïi chung laø lôùp caét hay laùt caét (slice) (Hình 4.1).

Hình 4.1: Moãi lôùp caét laø moät khoái cô theå caàn khaûo saùt vôùi moät ñoä daøy nhaát ñònh. Quang tröôøng laø phaàn dieän tích caàn khaûo saùt treân beà maët cuûa lôùp caét, coù theå bao quaùt toaøn boä dieän tích cuûa lôùp caét (hình chöõ nhaät lôùn) hoaëc chæ moät vuøng naøo ñoù (hình chöõ nhaät nhoû).

Ñoä daøy lôùp caét Moãi lôùp caét coù moät chieàu cao hay moät ñoä daøy (thickness) nhaát ñònh (Hình4.1). Nghóa laø, lôùp caét khoâng chæ laø beà maët cuûa vuøng cô theå caàn khaûo saùt maølaø moät khoái theå tích cuûa cô theå. Vì vaäy, chuïp hình moät lôùp caét khoâng phaûi laøchuïp beà maët ñôn thuaàn: chuùng ta chuïp hình caû moät khoái theå tích moûng cuûa côtheå (lôùp caét) roài chieáu leân moät maët phaúng, cho ra moät hình troâng nhö beà maëtcuûa moät vuøng cô theå khi bò caét ngang.

ñoä daøy

4.1 LÔÙP CAÉT 51

Caùc lôùp caét song song vôùi nhau thöôøng coù ñoä daøy baèng nhau. Neáu caùc lôùpcaét khaù thöa, giöõa hai lôùp keá caän coù theå coøn moät khoaûng troáng (Hình 4.2(a)).Khi naøy, khoái cô theå naèm ôû khoaûng troáng khoâng ñöôïc chuïp hình. Ngöôïc laïi,neáu caùc lôùp caét quaù daøy, chuùng coù theå choàng leân nhau (Hình 4.2(c)). Lyù töôûngnhaát laø chuùng ta caét vöøa phaûi sao cho caùc lôùp caét seõ naèm saùt nhau, khoâng coùkhoaûng troáng giöõa chuùng (Hình 4.2(b)). ÔÛ tröôøng hôïp naøy, chuùng ta seõ chuïpñöôïc toaøn boä vuøng cô theå caàn khaûo saùt maø khoâng boû soùt baát kyø moät phaàn naøo.

Hình 4.2: (a) Caét quaù thöa ñeå laïi moät khoaûng troáng giöõa hai lôùp caét keá caän (muõi teân ñöùng). (b) Hai lôùp keá caän naèm vöøa saùt vôùi nhau, khoâng coøn khoaûng troáng giöõa chuùng. (c) Hai lôùp keá caän choàng leân nhau khi caét quaù daøy.

Quang tröôøngTrong nhieàu tröôøng hôïp chuùng ta khoâng caàn khaûo saùt heát toaøn boä lôùp caét.Chaúng haïn khi ñaùnh giaù tình traïng thoaùi hoùa coät soáng vuøng thaét löng, chuùngta chæ muoán khaûo saùt coät soáng vaø caùc caáu truùc coù lieân quan nhö daây chaèng, ñóañeäm, khoái cô döïng soáng vaø haàu nhö boû qua caùc taïng trong oå buïng. Trongtröôøng hôïp naøy neáu caét ngang buïng, chuùng ta chæ caàn taäp trung chuïp moätvuøng nhoû bao quanh coät soáng. Neáu quan saùt treân beà maët cuûa lôùp caét, chuùng tachæ muoán quan saùt moät dieän tích nhoû quanh coät soáng.

Khaùi nieäm quang tröôøng FOV (field of view) muoán noùi ñeán phaàn dieäntích caàn khaûo saùt treân beà maët cuûa moät lôùp caét. Trong nhöõng tình huoáng thoângthöôøng, quang tröôøng luoân bao quaùt heát toaøn boä dieän tích beà maët cuûa lôùp caét.Tuy nhieân khi caàn khaûo saùt taäp trung moät vuøng, quang tröôøng coù khi chæchieám moät phaàn dieän tích nhoû. Trong thöïc teá, quang tröôøng cuûa vuøng caànkhaûo saùt ñöôïc xem laø dieän tích hình chöõ nhaät bao heát vuøng ñoù (Hình 4.1),tính baèng cm2 hoaëc mm2.

Theo caùch naøy, moät lôùp caét ngang qua ñaàu seõ coù quang tröôøng nhoû hôn sovôùi moät lôùp caét ngang qua buïng; moät lôùp caét doïc ñöùng ñoâi khi coù quang tröôønglôùn hôn nhieàu so vôùi lôùp caét ngang. Moät quang tröôøng lôùn cho pheùp chuùng ta

(a) (b) (c)


ñaùnh giaù toång theå toát hôn nhöng coù theå boû soùt nhöõng thöông toån nhoû. Ngöôïclaïi moät quang tröôøng nhoû cho pheùp thaáy ñöôïc nhieàu chi tieát caáu truùc raát coùtheå khoâng ghi nhaän ñöôïc trong moät quang tröôøng lôùn.

Cuõng caàn phaân bieät quang tröôøng vôùi ñoä phoùng ñaïi (magnification). Ñoäphoùng ñaïi lieân quan ñeán vieäc hieån thò hình aûnh treân maøn hình maùy tính hoaëcin ra phim (thieát bò), chæ ra raèng aûnh treân maøn hình hay aûnh in ra phim coùkích thöôùc lôùn hôn aûnh goác bao nhieâu laàn. Ñoä phoùng ñaïi seõ ñöôïc giaûi thích roõhôn ôû cuoái Phaàn 4.2.

VoxelVôùi caùc ñaïi löôïng ñoä daøy vaø quang tröôøng, lôùp caét cuûa chuùng ta thaät söï laø moätkhoái theå tích hình hoäp chöõ nhaät (raát moûng). Neáu chia nhoû lôùp caét thaønhnhieàu khoái hoäp nhoû hôn nöõa nhö ñöôïc minh hoïa trong Hình 4.3, moãi khoáihình hoäp chöõ nhaät nhoû naøy seõ coù chieàu cao baèng vôùi ñoä daøy cuûa lôùp caét vaødieän tích ñaùy cuûa noù chieám moät phaàn trong quang tröôøng. Chuùng ta goïi moãikhoái hình hoäp laø moät phaàn töû theå tích hay voxel (volume element).1

Hình 4.3: Voxel laø moät khoái theå tích nhoû cuûa lôùp caét coù chieàu cao baèng ñoä daøy cuûa lôùp caét vaø dieän tích ñaùy ñöôïc xem laø kích thöôùc cuûa moät pixel.

Roõ raøng, theå tích cuûa voxel phuï thuoäc vaøo möùc ñoä chia nhoû lôùp caét. Vôùimoät lôùp caét nhaát ñònh, neáu chuùng ta chia lôùp caét thaønh nhieàu voxel thì theåtích cuûa moãi voxel seõ giaûm ñi; ngöôïc laïi neáu chia thaønh ít voxel hôn, theå tíchcuûa voxel seõ lôùn hôn. Giaû söû moät lôùp caét coù ñoä daøy 5mm vaø quang tröôøng cuûanoù coù dieän tích 200 × 200 = 40.000 mm2. Neáu chuùng ta chia lôùp caét naøy thaønh65.536 voxel, moãi voxel khi ñoù seõ coù theå tích 3 mm3. Ngöôïc laïi neáu chia lôùpcaét thaønh nhieàu voxel hôn, chaúng haïn 100.000 voxel, theå tích moãi voxel khinaøy seõ laø 2 mm2.

1. Thuaät ngöõ voxel vaø pixel ñaõ ñöôïc duøng raát phoå bieán trong lónh vöïc xöû lyù hình aûnh neân chuùngtoâi seõ ñeå nguyeân khoâng dòch.

voxel

pixel

4.2 CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA HÌNH COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 53

4.2 CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA HÌNH COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

Sau khi ñaõ tìm hieåu caùc ñaïi löôïng bieåu thò cho baûn thaân vaät ñöôïc chuïp hìnhnhö lôùp caét, ñoä daøy lôùp caét, quang tröôøng vaø voxel, trong phaàn naøy chuùng taseõ xem xeùt caùc tham soá ñöôïc bieåu thò treân hình khi chuùng ñöôïc quy gaùn töø caùcñaïi löôïng ñaõ neâu.

Pixel vaø ma traän aûnhKhi ño tín hieäu coäng höôûng töø, chuùng ta khoâng theå phaân ñònh ñöôïc tín hieäucuûa töøng proton maø chæ phaân ñònh ñöôïc tín hieäu chung cuûa caùc proton trongmoät ñôn vò theå tích. Ñôn vò theå tích maø chuùng ta duøng ñeå quy gaùn tín hieäuchính laø voxel. Khi taïo aûnh, tín hieäu chung cuûa caùc proton trong moät voxelñöôïc bieåu thò baèng moät ñieåm aûnh: cöù moät voxel seõ coù moät ñieåm aûnh töông öùng.Chuùng ta goïi moãi ñieåm aûnh nhö theá laø moät phaàn töû aûnh hay pixel (pictureelement).

Kích thöôùc cuûa moãi pixel ñöôïc xem laø phaàn dieän tích cuûa voxel töông öùngkhi noù boäc loä treân beà maët cuûa lôùp caét (Hình 4.3). Toång dieän tích cuûa caùc pixelchính laø quang tröôøng. Chaúng haïn vôùi lôùp caét coù ñoä daøy 5 mm vaø quangtröôøng 40.000 mm2 trong thí duï ôû phaàn tröôùc, khi lôùp caét ñöôïc chia thaønh65.536 voxel, töông öùng vôùi 65.536 pixel, dieän tích cuûa moãi pixel khi ñoù seõ laø0,6 mm2.

Theo quy öôùc, quang tröôøng laø moät hình chöõ nhaät. Vì theá ñeå deã ñoái chieáutreân hình, ngöôøi ta moâ taû soá löôïng pixel döôùi daïng ma traän aûnh (imagematrix). Cuï theå, moät ma traän aûnh n × m muoán noùi raèng aûnh coù n haøng vaø mcoät pixel. Nghóa laø neáu ñeám treân moät haøng, aûnh coù m pixel coøn neáu ñeám treânmoät coät, aûnh coù n pixel. Toång soá pixel cuûa aûnh ñöôïc tính baèng caùch laáy nnhaân vôùi m. Chaúng haïn neáu moät aûnh ñöôïc moâ taû baèng ma traän aûnh 256 ×128, chuùng ta bieát raèng coù caû thaûy 256 × 128 = 32.768 pixel ñöôïc xeáp saùt vaøo256 haøng vaø 128 coät.

Hình 4.4 minh hoïa hai ma traän aûnh coù quang tröôøng baèng nhau nhöng coùsoá löôïng pixel khaùc nhau. Vì moãi voxel ñöôïc bieåu thò baèng moät pixel treân hìnhneân vôùi moät quang tröôøng nhaát ñònh, khi soá pixel caøng lôùn, kích thöôùc moãipixel caøng nhoû. Neáu bieát ñöôïc caû ñoä daøy lôùp caét, chuùng ta coù theå tính ra theåtích töông öùng cuûa moãi voxel. Do vaäy ñoái vôùi moät lôùp caét nhaát ñònh coù quangtröôøng vaø ñoä daøy ñaõ bieát, ma traän aûnh cuûa noù cho chuùng ta hình dung kíchthöôùc cuûa moãi voxel maø nhö chuùng ta seõ phaân tích tieáp trong ñoaïn sau, kíchthöôùc cuûa voxel coù lieân quan maät thieát ñeán khaû naêng phaân ñònh chi tieát caùccaáu truùc giaûi phaãu. Cuï theå hôn, khi theå tích voxel caøng nhoû, chi tieát caùc caáutruùc caøng roõ neùt.


Hình 4.4: Pixel vaø ma traän aûnh. Quang tröôøng cuûa hai hình ñeàu baèng nhau. (a) Moät ma traän aûnh 8 × 8 coù 64 pixel, ñöôïc saép thaønh 8 haøng vaø 8 coät. (b) Ma traän 16 × 10 coù dieän tích beà maët (quang tröôøng) baèng vôùi (a) nhöng do soá pixel taêng leân (160 pixel) neân kích thöôùc cuûa moãi pixel giaûm ñi.

Ñoä phaân giaûi khoâng gianKhi thöïc hieän khaûo saùt moät vuøng cô theå baèng coäng höôûng töø, chuùng ta muoáncoù khaû naêng phaân ñònh vuøng khaûo saùt caøng chi tieát caøng toát. Möùc chi tieát cuûavuøng caàn khaûo saùt maø heä thoáng coäng höôûng töø coù theå phaân ñònh ñöôïc goïi laøñoä phaân giaûi khoâng gian (spatial resolution). Ñoä phaân giaûi khoâng gian laømoät chæ soá quan troïng khi ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa moät hình aûnh coäng höôûngtöø. Moät hình coäng höôûng töø coù ñoä phaân giaûi khoâng gian cao cho chuùng ta bieátraèng chi tieát cuûa vuøng ñang khaûo saùt ñöôïc ghi nhaän toát hôn. Keát quaû laø:

1. Soá löôïng caùc caáu truùc nhoû coù theå ghi nhaän ñöôïc seõ taêng leân

2. Moãi caáu truùc seõ ñöôïc hieån thò roõ neùt hôn, vaø

3. Ranh giôùi giöõa caùc caáu truùc seõ roõ raøng hôn.

Maët khaùc, khi ño tín hieäu coäng höôûng töø, moãi voxel ñöôïc xem nhö moät ñônvò quy gaùn tín hieäu: tín hieäu cuûa caùc proton trong moät voxel seõ ñöôïc tính bìnhquaân ñeå cho ra moät tín hieäu chung. Nghóa laø chuùng ta coù theå xem voxel laø möùcchi tieát nhoû nhaát maø chuùng ta phaân ñònh ñöôïc tín hieäu töø ñoù phaùt ra.

Tuy nhieân do tín hieäu chung ñöôïc laáy bình quaân, noù laø giaù trò “caøo baèng”.Nghóa laø moïi proton trong voxel ñöôïc xem nhö chæ phaùt ra tín hieäu chung ñoù.Giaù trò caøo baèng naøy seõ ít ñaïi dieän cho tín hieäu cuûa töøng proton coù trong voxelneáu theå tích voxel quaù lôùn bôûi leõ khi ñoù, moät voxel coù nhieàu khaû naêng chöùanhieàu loaïi moâ khaùc nhau. Neáu baûn thaân caùc phaàn moâ naèm trong moät voxel coùcöôøng ñoä tín hieäu khaùc bieät quaù lôùn, tín hieäu chung cuûa chuùng seõ caøo baèng söïkhaùc bieät naøy, bieåu hieän nhö theå toaøn boä voxel chæ coù moät caáu truùc ñoàng nhaát.

(a) Ma traän 8 × 8 (b) Ma traän 16 × 10

4.2 CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA HÌNH COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 55

Khi ñoù, ranh giôùi giöõa caùc moâ trong vuøng ñang khaûo saùt bò xoùa môø khoâng coønroõ neùt nöõa.

Do vaäy, möùc chi tieát cuûa vuøng khaûo saùt phuï thuoäc vaøo theå tích voxel. Nghóalaø ñoä phaân giaûi khoâng gian ñöôïc bieåu thò hoaøn toaøn baèng theå tích voxel: theåtích voxel caøng nhoû, ñoä phaân giaûi khoâng gian caøng cao.

Khaúng ñònh vöøa neâu ôû treân cho pheùp chuùng ta löôïng hoùa khaùi nieäm ñoäphaân giaûi baèng theå tích voxel vaø coù theå tính ñöôïc ñoä phaân giaûi döïa treân caùctham soá ñoä daøy lôùp caét, quang tröôøng vaø ma traän aûnh. Veà maët ñònh tính,chuùng ta coù theå ñöa ra moät soá keát luaän quan troïng:

1. Vôùi moät quang tröôøng nhaát ñònh vaø ñoä daøy lôùp caét nhaát ñònh, soá pixeltrong moät ma traän aûnh caøng nhieàu, ñoä phaân giaûi khoâng gian caøng cao,cho ra aûnh caøng saéc neùt.

2. Vôùi moät quang tröôøng nhaát ñònh vaø ma traän aûnh nhaát ñònh, lôùp caétcaøng daøy, ñoä phaân giaûi khoâng gian caøng thaáp, cho ra aûnh caøng nhoøe.

Tyû leä tín hieäu/nhieãuTín hieäu coäng höôûng töø phaùt ra töø caùc voxel maø chuùng ta thu nhaän ñöôïckhoâng phaûi laø tín hieäu “tinh khieát”. Moâi tröôøng xung quanh coù theå sinh ramoät löôïng tín hieäu nhoû ñi keøm vôùi tín hieäu ñöôïc phaùt ra töø voxel. Löôïng tínhieäu khoâng mong muoán naøy ñöôïc goïi laø ñoä nhieãu (noise). Neáu ñoä nhieãu cao,tín hieäu thu ñöôïc seõ khoâng chính xaùc, taïo ra hình aûnh khoâng trung thöïc. Theánhöng, ño ñaïc vaø tính toaùn ñöôïc ñoä nhieãu thöôøng maát raát nhieàu coâng söùc vaøraát khoù thöïc hieän. Thöïc söï laø, tyû leä tín hieäu/nhieãu hay tyû leä SNR (signal-to-noise ratio), nghóa laø ñoä lôùn cuûa tín hieäu thöïc so vôùi ñoä nhieãu, coù yù nghóathöïc tieãn hôn baûn thaân ñoä nhieãu. Tyû leä SNR caøng lôùn, ñoä trung thöïc cuûaaûnh caøng cao.

Trong kyõ thuaät chuïp coäng höôûng töø, tyû leä SNR laø moät tham soá raát quantroïng. Ñeå coù ñöôïc hình aûnh vôùi ñoä trung thöïc cao, chuùng ta phaûi ño ñöôïc tínhieäu coù tyû leä SNR cao. Nghóa laø chuùng ta phaûi coá gaéng ñeå laøm taêng tyû leä SNRcaøng nhieàu caøng toát. Maët khaùc, ñeå coù hình aûnh chi tieát vaø saéc neùt, nghóa laøhình aûnh coù ñoä phaân giaûi khoâng gian cao, chuùng ta caàn phaûi giaûm thieåu kíchthöôùc cuûa voxel xuoáng caøng nhieàu caøng toát.

Môùi nghe qua, chuùng ta thaáy raèng caû hai yeâu caàu naøy hoaøn toaøn hôïp lyù vaøchaúng coù gì maâu thuaãn vôùi nhau. Muoán coù ñoä trung thöïc cao, caàn taêng tyû leäSNR; ñeå coù ñoä phaân giaûi toát, haõy giaûm theå tích voxel.

Theá nhöng khi giaûm theå tích voxel, tyû leä SNR cuõng giaûm. Nghóa laø tyû leäSNR tyû leä thuaän vôùi theå tích voxel. Khi theå tích voxel taêng leân, löôïng tín hieäuthöïc söï cuûa voxel ñuû maïnh ñeå “phuû quyeát” nhöõng aûnh höôûng cuûa nhieãu, laømcho ñoä trung thöïc cuûa aûnh taêng leân. Do vaäy trong thöïc teá, caùc heä thoáng chuïp


aûnh coäng höôûng töø seõ phaûi caân ñoái giöõa nhu caàu coù ñoä phaân giaûi cao vôùi nhucaàu coù ñöôïc ñoä trung thöïc cuûa aûnh ñeå coù ñöôïc moät choïn löïa toái öu.

ÔÛ moät möùc naøo ñoù, giaûi phaùp toái öu ñöôïc choïn coøn coù lieân quan ñeán cöôøngñoä töø tröôøng B0 vaø thôøi gian ño tín hieäu (acquisition time) bôûi vì tyû leä SNRcuõng phuï thuoäc vaøo töø tröôøng ngoaøi B0 vaø thôøi gian ño naøy. Vì ñaây laø nhöõngvaán ñeà coù tính chaát kyõ thuaät neân chuùng ta khoâng ñi quaù saâu vaøo chi tieát.Chuùng ta chæ ñôn giaûn ñöa ra moät keát luaän quan troïng caàn ghi nhôù: Moät maùycoäng höôûng töø coù töø tröôøng maïnh hôn seõ taïo ra hình aûnh coäng höôûng töø coùchaát löôïng toát hôn.

Hieån thò aûnhSau khi ñaõ tìm hieåu xong caùc tham soá quan troïng treân hình chuïp cuûa moät lôùpcaét, baây giôø chuùng ta tìm hieåu vieäc hieån thò hình chuïp ñoù ra maøn hình hoaëc inra phim. Caàn nhôù raèng khaùi nieäm aûnh maø chuùng ta vöøa baøn luaän ôû treân ñöôïcxem laø aûnh goác vôùi “kích côõ” thaät. Khi hieån thò treân thieát bò (maøn hình hoaëcxuaát ra phim), vì nhieàu lyù do chuùng ta khoâng theå hieån thò aûnh goác vôùi kích côõthaät cuûa noù. Thay vì theá, caùc tham soá cuûa aûnh goác seõ ñöôïc quy ñoåi ñeå coù theåhieån thò noù toát nhaát treân thieát bò. AÛnh khi naøy ñöôïc goïi laø aûnh thieát bò(device image) ñeå phaân bieät vôùi aûnh goác.

Tröôùc tieân chuùng ta caàn bieát raèng caùc thieát bò nhö maøn hình maùy tính vaømaùy in cuõng hieån thò aûnh theo töøng chaám nhoû xíu. Nhöõng chaám naøy cuõngñöôïc goïi laø ñieåm aûnh hay pixel, vaø ñeå phaân bieät vôùi pixel cuûa aûnh goác, ngöôøita goïi ñoù laø pixel thieát bò (device pixel). Ñoái vôùi maùy in, pixel thöôøng ñöôïcgoïi laø dot, nghóa laø caùc ñieåm chaám nhoû nhaát maø maùy in coù theå in ra ñöôïc.Kích thöôùc cuûa pixel thieát bò dó nhieân phuï thuoäc vaøo töøng thieát bò.

Töông töï nhö ñoä phaân giaûi khoâng gian cuûa aûnh goác bieåu thò khaû naêng phaânñònh chi tieát caùc caáu truùc cuûa lôùp caét ñöôïc chuïp, ñoä phaân giaûi thieát bò(device resolution) bieåu thò khaû naêng hieån thò cuûa thieát bò. Nhö theá, ñoä phaângiaûi thieát bò chính laø soá pixel thieát bò coù theå hieån thò ñöôïc treân moät ñôn vòdieän tích. Soá pixel coù theå hieån thò ñöôïc caøng nhieàu, ñoä phaân giaûi caøng cao.Theo thoâng leä, ñoä phaân giaûi ñöôïc ghi döôùi daïng ma traän (ñoái vôùi maøn hình)hoaëc soá dpi (dots per inch, soá ñieåm chaám treân moãi inch). Chaúng haïn ñoái vôùimaøn hình, ñoä phaân giaûi 800 × 600 roõ raøng thaáp hôn ñoä phaân giaûi 1024 × 768;ñoái vôùi maùy in laser, ñoä phaân giaûi 600 dpi chaéc chaén cao hôn ñoä phaân giaûi300 dpi.

Neáu moãi pixel cuûa aûnh goác ñöôïc hieån thò baèng moät pixel thieát bò, aûnh ñoù laøaûnh chính xaùc vaø trung thöïc nhaát. Tuy nhieân moät aûnh thieát bò nhö theáthöôøng gaây khoù khaên cho chuùng ta khi caàn phaân ñònh chi tieát cuûa caáu truùc vìbaûn thaân noù khaù nhoû, ñaëc bieät khi thieát bò coù ñoä phaân giaûi cao. Trong nhieàutröôøng hôïp, chuùng ta caàn phoùng to aûnh leân nhieàu laàn ñeå coù theå nhìn roõ nhöõng

4.3 MAÕ HOÙA VÒ TRÍ KHOÂNG GIAN 57

caáu truùc nhoû. Khi ñoù, moät pixel cuûa aûnh goác seõ ñöôïc hieån thò baèng nhieàu pixelthieát bò.

Vôùi moät ñoä phoùng ñaïi vöøa phaûi, aûnh ñöôïc hieån thò cho pheùp nhìn roõ hônnhieàu caáu truùc vì luùc naøy maét vaãn thaáy aûnh coøn saéc neùt. Tuy nhieân ñeán moätñoä phoùng ñaïi naøo ñoù, aûnh baét ñaàu bò “vôõ” vì khi ñoù maét ñaõ coù theå phaân bieätñöôïc töøng pixel aûnh goác do noù ñöôïc hieån thò baèng “quaù nhieàu” pixel thieát bò.

Keát luaänÑeán ñaây chuùng ta ñaõ tìm hieåu xong nhöõng tính chaát quan troïng cuûa aûnh: khôûiñi töø nhöõng ñaïi löôïng cuûa lôùp caét (ñoä daøy, quang tröôøng, voxel), quy gaùnchuùng thaønh caùc tham soá cuûa aûnh goác (pixel, ma traän aûnh, ñoä phaân giaûikhoâng gian) roài hieån thò baèng aûnh thieát bò treân maøn hình hoaëc treân phim(maùy in). Chuùng ta toùm taét moät soá keát luaän quan troïng nhö döôùi ñaây:

1. Ñoä phaân giaûi khoâng gian bieåu thò möùc ñoä chi tieát cuûa caùc caáu truùc giaûiphaãu bieåu hieän ñöôïc treân hình. Ñoä phaân giaûi caøng cao, khaû naêng bieåuhieän chi tieát caøng toát vaø aûnh caøng saéc neùt.

2. Vì voxel ñöôïc xem laø ñôn vò thu nhaän tín hieäu, theå tích cuûa voxel laø moätchæ soá quyeát ñònh ñoä phaân giaûi khoâng gian: theå tích voxel caøng nhoû, ñoäphaân giaûi khoâng gian caøng cao.

3. Theå tích voxel coù theå tính ñöôïc neáu bieát ñoä daøy cuûa lôùp caét vaø kíchthöôùc cuûa pixel. Vôùi moät quang tröôøng vaø moät ñoä daøy ñaõ cho, neáu chiaquang tröôøng thaønh nhieàu pixel thì kích thöôùc pixel giaûm, daãn ñeán theåtích voxel giaûm. Ngöôïc laïi neáu quang tröôøng vaø soá pixel giöõ coá ñònh thìlôùp caét caøng moûng, theå tích voxel caøng nhoû.

4. Khi giaûm theå tích voxel, tyû leä SNR, voán laø moät chæ soá bieåu thò möùc ñoätrung thöïc cuûa aûnh, caøng giaûm. Do vaäy chuùng ta caàn phaûi caân ñoái giöõayeâu caàu aûnh coù ñoä trung thöïc cao vôùi yeâu caàu aûnh bieåu hieän ñöôïc nhieàuchi tieát.

5. AÛnh goác ñöôïc hieån thò trung thöïc nhaát khi moãi pixel cuûa aûnh ñöôïc hieånthò baèng moät pixel thieát bò.

4.3 MAÕ HOÙA VÒ TRÍ KHOÂNG GIAN

Nhö chuùng ta ñaõ phaân tích trong phaàn môû ñaàu cuûa chöông naøy, tín hieäu coänghöôûng töø thu ñöôïc töø thieát bò ño soùng radio chæ laø tín hieäu toång hôïp töø caùc tínhieäu ñöôïc caùc voxel phaùt ra. Neáu duøng moät thieát bò taùch tín hieäu, chuùng ta coùtheå phaân ñònh ñöôïc caùc tín hieäu thaønh phaàn ñaõ taïo ra tín hieäu toång hôïpnhöng khoâng theå bieát ñöôïc voxel naøo ñaõ phaùt ra tín hieäu naøo, nghóa laø khoângtheå ñònh vò ñöôïc nôi ñaõ phaùt ra tín hieäu bôûi vì chaúng coù thoâng tin gì cho bieátvò trí tín hieäu.


Muoán bieát ñöôïc vò trí cuûa voxel ñaõ phaùt ra tín hieäu, chuùng ta caàn ñöa theâmthoâng tin vò trí vaøo töøng tín hieäu. Noùi theo töø ngöõ kyõ thuaät, chuùng ta caàn maõhoùa vò trí cuûa voxel ngay trong töøng tín hieäu thaønh phaàn, nghóa laø caàn tìmcaùch bieåu dieãn toïa ñoä khoâng gian ba chieàu cuûa voxel trong töøng tín hieäu.

Theá nhöng nhö chuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 1, tín hieäu coäng höôûng töø laømoät loaïi soùng ñieän töø, vì vaäy noù coù ba tham soá ñaëc tröng: taàn soá, pha vaø bieânñoä, trong ñoù bieân ñoä chính laø ñoä lôùn hay cöôøng ñoä tín hieäu. Vì vaäy chuùng ta coùtheå maõ hoùa thoâng tin vò trí vaøo hai tham soá coøn laïi laø taàn soá vaø pha.

Trong phaàn naøy, chuùng ta seõ tìm caùch maõ hoùa thoâng tin vò trí vaøo taàn soávaø pha. Sau ñoù töø söï khaùc bieät veà taàn soá vaø pha cuûa caùc tín hieäu, chuùng ta coùtheå suy ra ñöôïc vò trí cuûa voxel ñaõ phaùt ra tín hieäu ñoù. Cuoái cuøng döïa vaøo bieânñoä chuùng ta coù theå taùi hieän laïi “hình aûnh” cuûa voxel moät caùch trung thöïcnhaát.

Thang töø tröôøngÑeå coù theå maõ hoùa thoâng tin vò trí vaøo taàn soá vaø pha, tröôùc tieân chuùng ta caàntìm hieåu veà khaùi nieäm thang töø hay gradient töø (field gradient).2 Thang töøhay gradient töø laø moät daõy caùc töø tröôøng coù cöôøng ñoä thay ñoåi daàn theo moättruïc trong khoâng gian. Trong caùc heä thoáng chuïp aûnh coäng höôûng töø, thang töøcoù theå thay ñoåi töø möùc ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng ngoaøi B0 ñeán möùc cuøng chieàuvôùi töø tröôøng ngoaøi B0 (Hình 4.5).

Hình 4.5: (a) Töø tröôøng ngoaøi B0 vaø thang töø tröôøng taùc ñoäng theo moät truïc naèm ngang. (b) Löïc taùc ñoäng toång hôïp giöõa B0 vaø thang töø laøm cho moãi maët phaúng doïc theo truïc naèm ngang naøy chòu taùc ñoäng cuûa moät töø tröôøng khaùc nhau. Caùc töø tröôøng naøy thay ñoåi moät caùch coù heä thoáng, coù theå töø möùc ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng ngoaøi B0 ñeán möùc thuaän chieàu vôùi noù.

2. gradient theo nghóa goác laø “chieàu höôùng thay ñoåi” cuûa moät ñaïi löôïng vaät lyù vaø thöôøng ñöôïc ñeånguyeân khoâng dòch. ÔÛ ñaây chuùng toâi vaãn tìm caùch dòch thuaät ngöõ naøy vaø nhieàu thuaät ngöõ khaùcra tieáng Vieät, vôùi yù ñònh cuï theå laø giuùp ñoäc giaû coù theå hieåu ñöôïc caùc vaán ñeà ñöôïc neâu ra moätcaùch deã daøng vaø roõ raøng hôn.

(a) (b)

B0


Keát quaû laø theo truïc bieán ñoåi cuûa thang töø, töø tröôøng thöïc söï taïi moãi maëtphaúng vuoâng goùc vôùi truïc cuõng bieán ñoåi moät caùch coù heä thoáng, coù theå thay ñoåitöø thaùi cöïc ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng ngoaøi B0 ñeán thaùi cöïc cuøng chieàu vôùi noù,cho pheùp chuùng ta kieåm soaùt ñöôïc töø tröôøng thöïc söï taùc ñoäng leân moãi voxelcaàn khaûo saùt.

Thang töø choïn lôùp GsÑeå thöïc hieän maõ hoùa thoâng tin vò trí vaøo tín hieäu, tröôùc tieân chuùng ta caànchoïn ñöôïc lôùp caét caàn chuïp sao cho chæ caùc proton trong caùc voxel cuûa lôùp caétnaøy môùi phaùt ra tín hieäu; proton trong caùc voxel cuûa caùc lôùp caét khaùc khoângbò kích thích vaø vì vaäy khoâng taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø.

Muoán vaäy, chuùng ta söû duïng moät thang töø thích hôïp. Döôùi taùc ñoäng cuûathang töø toång hôïp cuûa töø tröôøng ngoaøi B0 vaø thang töø naøy, proton trong caùcvoxel cuûa moãi lôùp caét vuoâng goùc vôùi thang töø tröôøng seõ quay vôùi moät taàn soákhaùc nhau theo phöông trình Larmor,

f = γB

trong ñoù B laø cöôøng ñoä töø tröôøng toång hôïp cuûa B0 vaø thang töø taùc ñoäng taïimaët phaúng chöùa proton vaø vuoâng goùc vôùi truïc ngang.

Vì thang töø thay ñoåi coù quy luaät, chuùng ta coù theå phaùt ra moät xung kíchthích coù taàn soá chæ thích hôïp vôùi lôùp caét caàn khaûo saùt, nghóa laø chæ caùc protontrong lôùp caét caàn khaûo saùt môùi coù taàn soá quay coäng höôûng ñöôïc vôùi xung kíchthích. Baèng caùch naøy, sau khi taét xung kích thích, chæ coù caùc voxel trong lôùpcaét naøy môùi phaùt ra tín hieäu coäng höôûng töø.

Nhö vaäy ñeå choïn moät lôùp caét, chuùng ta seõ aùp ñaët moät thang töø, ñöôïc goïi laøthang töø choïn lôùp hay thang choïn lôùp (slice-selection gradient, kyù hieäu laøGs) tröôùc khi phaùt xung kích thích. Döôùi taùc ñoäng cuûa thang choïn lôùp, protontrong caùc maët phaúng doïc vuoâng goùc vôùi truïc cuûa thang töø seõ coù taàn soá coänghöôûng khaùc nhau tuøy theo vò trí cuûa proton treân truïc naøy. Khi ñoù neáu phaùtmoät xung kích thích coù taàn soá phuø hôïp vôùi taàn soá coäng höôûng cuûa caùc protontrong lôùp caét caàn khaûo saùt thì tín hieäu ñöôïc phaùt ra chính laø tín hieäu cuûa caùcproton naøy.

Baèng caùch phoái hôïp caùc thang choïn lôùp, chuùng ta coù theå khaûo saùt tröïc tieápcô theå theo nhieàu lôùp caét ôû nhieàu goùc ñoä khaùc nhau, khoâng chæ laø caét ngangtruïc, caét doïc ñöùng hay caét doïc ngang. Ñaây ñöôïc xem laø moät trong nhöõng öuñieåm quan troïng nhaát cuûa kyõ thuaät chuïp aûnh coäng höôûng töø.

Thang töø maõ hoùa baèng taàn soá GfBaây giôø trong lôùp caét caàn khaûo saùt, chuùng ta caàn maõ hoùa vò trí (toïa ñoä) cuûacaùc voxel theo moät heä truïc vuoâng goùc: moät truïc ñöôïc maõ hoùa baèng taàn soá vaø


truïc coøn laïi ñöôïc maõ hoùa baèng pha cuûa tín hieäu ñöôïc phaùt ra töø moãi voxel.Tröôùc tieân chuùng ta xem xeùt khaû naêng maõ hoùa vò trí baèng taàn soá.

Sau khi ñaõ kích thích lôùp caét caàn khaûo saùt baèng moät xung thích hôïp döôùitaùc ñoäng cuûa moät thang choïn lôùp Gs, tín hieäu ño ñöôïc chính laø tín hieäu ñöôïcphaùt ra töø caùc voxel trong lôùp caét ñoù. Baây giôø ñeå maõ hoùa vò trí caùc voxel theomoät truïc trong maët phaúng cuûa lôùp caét ñang khaûo saùt, chuùng ta aùp duïng moätthang töø doïc theo truïc ñoù, goïi laø truïc taàn soá (Hình 4.6). Thang töø ñöôïc duøngvôùi muïc ñích naøy goïi laø thang töø maõ hoùa baèng taàn soá hay thang maõ taàn(frequency-coding gradient, kyù hieäu laø Gf). Taùc duïng cuûa noù laø laøm cho taàn soácuûa caùc proton trong caùc voxel doïc theo truïc ñoù thay ñoåi moät caùch coù heä thoáng.Nghóa laø doïc theo truïc, caùc proton trong caùc voxel ôû moät ñaàu seõ quay chaäm;caùc proton trong caùc voxel keá caän theo truïc ñoù seõ quay nhanh hôn, vaø cöù nhötheá cho ñeán ñaàu kia cuûa truïc, caùc proton trong caùc voxel ôû ñaàu taän coøn laïi seõquay nhanh nhaát. Keát quaû laø taàn soá tín hieäu ñöôïc phaùt ra töø caùc voxel doïctheo truïc cuõng thay ñoåi moät caùch coù heä thoáng: ôû moät ñaàu, taàn soá thaáp roài taêngdaàn cho ñeán ñaàu kia coù taàn soá cao.

Vì taàn soá cuûa caùc voxel thay ñoåi moät caùch tuyeán tính theo khoaûng caùch neântöø taàn soá cuûa moãi voxel, chuùng ta coù theå suy ra vò trí cuûa noù treân truïc taàn soá.Noùi caùch khaùc, thoâng tin vò trí cuûa theo truïc taàn soá ñaõ ñöôïc maõ hoùa vaøo taànsoá cuûa voxel.

Hình 4.6: Thang töø maõ hoùa baèng taàn soá Gf laøm thay ñoåi taàn soá cuûa caùc proton trong caùc voxel doïc theo truïc cuûa thang töø theo caùch laøm cho taàn soá bieán thieân daàn töø thaáp ñeán cao doïc theo truïc ñoù. Döïa treân taàn soá cuûa tín hieäu, chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc vò trí voxel: tín hieäu coù taàn soá thaáp laø cuûa caùc voxel naèm ôû moät ñaàu, tín hieäu coù taàn soá cao hôn laø cuûa caùc voxel naèm caùch xa hôn, ôû phía ñaàu coøn laïi cuûa truïc taàn soá.


Thang töø maõ hoùa baèng pha GpÑeå maõ hoùa toïa ñoä cuûa caùc voxel theo truïc coøn laïi trong lôùp caét caàn khaûo saùt,chuùng ta seõ thay ñoåi pha cuûa caùc proton trong caùc voxel, cuõng baèng caùch duøngmoät thang töø. Thang töø naøy, ñöôïc goïi laø thang töø maõ hoùa baèng pha haythang maõ pha (phase-encoding gradient, kyù hieäu laø Gp), ñöôïc thieát laäpvuoâng goùc vôùi thang maõ taàn trong maët phaúng cuûa lôùp caét. Veà cô baûn, thangmaõ pha cuõng coù taùc duïng gioáng nhö thang maõ taàn, nghóa laø noù cuõng laøm thayñoåi taàn soá cuûa caùc voxel doïc theo truïc taùc duïng cuûa noù (truïc pha) moät caùchtuyeán tính: ôû moät ñaàu, taàn soá thay ñoåi ít, daàn daàn ñeán ñaàu kia, taàn soá thayñoåi nhieàu.

Tuy nhieân caùch aùp duïng thang maõ pha khaùc vôùi caùch aùp duïng thang maõtaàn ôû hai ñieåm:

1. Thang maõ pha chæ ñöôïc aùp duïng trong moät thôøi gian raát ngaén. Vôùi caùchlaøm naøy, taàn soá cuûa proton trong caùc voxel doïc theo truïc pha bò thay ñoåimoät caùch tuyeán tính seõ laøm cho pha cuõng thay ñoåi theo moät caùch tuyeántính. Theá nhöng do chæ ñöôïc aùp duïng trong moät thôøi gian raát ngaén, taànsoá vöøa bò thay ñoåi seõ nhanh choùng trôû veà taàn soá cuõ sau khi taét thang töø,trong khi ñoù söï thay ñoåi veà pha laïi vaãn giöõ nguyeân, cho pheùp maõ hoùathoâng tin vò trí cuûa voxel theo truïc pha vaøo pha cuûa caùc proton.

2. ÔÛ moãi laàn aùp duïng, cöôøng ñoä vaø chieàu aùp duïng cuûa thang maõ pha cuõngthay ñoåi moät caùch tuyeán tính. Chaúng haïn ôû laàn aùp duïng thöù nhaát,cöôøng ñoä maïnh nhaát vaø theo chieàu aâm. ÔÛ laàn aùp duïng thöù hai, cöôøng ñoäyeáu hôn theo chieàu aâm, giaûm daàn cöôøng ñoä theo chieàu aâm cho ñeán zeroôû nhöõng laàn aùp duïng tieáp theo roài taêng daàn cöôøng ñoä theo chieàu döôngcho ñeán laàn aùp duïng cuoái cuøng. Nhö vaäy söï thay ñoåi veà pha maïnh nhaátôû laàn aùp duïng ñaàu tieân vaø cuoái cuøng, trong khi ñoù söï thay ñoåi veà phayeáu nhaát (nghóa laø khoâng thay ñoåi) xaûy ra ôû laàn aùp duïng chính giöõa. Lyùdo phaûi thay ñoåi cöôøng ñoä thang maõ pha qua caùc laàn aùp duïng coù lieânquan ñeán caùc thuaät toaùn xöû lyù tín hieäu soá neân khoâng ñöôïc baøn luaäntheâm ôû ñaây.

Toång keátNoùi toùm laïi, ñeå xaùc ñònh ñöôïc vò trí cuûa caùc voxel ñaõ phaùt ra tín hieäu, tröôùctieân caàn thöïc hieän moät thang choïn lôùp Gs sao cho chæ coù caùc proton trong lôùpcaét caàn khaûo saùt môùi coù taàn soá coäng höôûng ñöôïc vôùi xung kích thích. Tieáptheo laø aùp duïng thang maõ pha Gp theo moät truïc trong maët phaúng cuûa lôùp caét.Thang töø naøy ñöôïc thöïc hieän thaät nhanh, laøm cho pha cuûa caùc proton tronglôùp caét thay ñoåi tuøy theo vò trí cuûa chuùng doïc theo truïc aùp duïng thang töø. Cuoáicuøng laø aùp duïng moät thang maõ taàn Gf trong maët phaúng lôùp caét vaø vuoâng goùcvôùi thang maõ pha Gp, laøm thay ñoåi taàn soá cuûa caùc proton theo truïc naøy. Neáu


tín hieäu ñöôïc ghi nhaän taïi thôøi ñieåm naøy thì ñaây laø tín hieäu cuûa caùc protontrong lôùp caét caàn khaûo saùt vôùi caùc thoâng tin taàn soá vaø pha cho bieát vò trí cuûachuùng theo hai truïc vuoâng goùc vôùi nhau trong maët phaúng lôùp caét.

Baây giôø, sau khi ñaõ xem qua raát nhieàu khaùi nieäm caên baûn cuûa kyõ thuaätchuïp aûnh coäng höôûng töø, chuùng ta toång keát chuùng trong moät dieãn bieán chungnhö sau ñeå ñoäc giaû hình dung ñöôïc böùc tranh toång theå veà toaøn boä quaù trìnhchuïp aûnh coäng höôûng töø:

1. AÙp duïng moät töø tröôøng ngoaøi thaät maïnh B0 theo truïc doïc cuûa cô theå(goïi laø truïc z). Sau ñoù tuøy theo höôùng cuûa lôùp caét caàn khaûo saùt (caétngang, caét doïc ñöùng hoaëc caét doïc ngang), moät thang choïn lôùp Gs thíchhôïp ñöôïc aùp duïng. Luùc naøy, caùc proton cuûa caùc lôùp caét khaùc nhau seõ coùtaàn soá quay khaùc nhau.

2. Phaùt moät xung kích thích coù taàn soá phuø hôïp vôùi taàn soá coäng höôûng cuûacaùc proton trong lôùp caét ñònh khaûo saùt. Xung kích thích naøy seõ ñöôïc laäplaïi sau moät khoaûng thôøi gian goïi laø thôøi kích TR. Thôøi kích TR ñöôïcchoïn tuøy thuoäc vaøo vieäc chuùng ta muoán coù hình troïng T1, troïng T2 hoaëctroïng ñaäm ñoä proton. Chuù yù raèng moãi xung kích thích naøy cuõng haømchöùa caû goùc laät α, bieåu thò cho löôïng vectô töø hoùa doïc bò laät thaønh vectôtöø hoùa ngang.

3. Sau ñoù taét xung kích thích vaø aùp duïng thaät nhanh thang maõ pha Gp ñeålaøm thay ñoåi pha cuûa caùc proton, bieåu dieãn thoâng tin vò trí cuûa voxeltheo truïc cuûa thang töø naøy döïa vaøo pha cuûa caùc tín hieäu.

4. Taïi thôøi ñieåm TE/2, nghóa laø khoaûng moät nöûa thôøi vang TE, chuùng ta coùtheå phaùt ra moät xung taùi laäp 180o, nhôø ñoù ñeán thôøi ñieåm ño tín hieäu(thôøi vang TE), chuùng ta coù ñöôïc moät ñieåm vang (echo) toát nhaát.

5. Gaàn ñeán thôøi vang TE, chuùng ta aùp duïng moät thang maõ taàn Gf, laømthay ñoåi taàn soá cuûa caùc proton theo truïc naøy ñeå bieåu dieãn thoâng tin vòtrí cuûa caùc voxel theo truïc ñoù.

6. Cuoái cuøng ñeán thôøi vang TE, chuùng ta thöïc hieän ño tín hieäu. Sau khitaùch caùc tín hieäu thaønh phaàn ñöôïc phaùt ra töø caùc voxel, chuùng ta coù theådöïa vaøo taàn soá vaø pha cuûa chuùng ñeå suy ra vò trí cuûa voxel töông öùng.Caàn nhôù raèng thôøi vang TE ñöôïc choïn tuøy theo caùc ñaëc tính töông phaûnchuùng ta muoán coù treân hình.

Vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa tin hoïc cuøng vôùi caùc kyõ thuaät xöû lyù baèngmaùy tính (computer), caùc böôùc ñöôïc thöïc hieän ôû treân ñeàu ñöôïc laäp trình saün.Ñaëc bieät, quaù trình xöû lyù tín hieäu vaø taïo aûnh coäng höôûng töø ñeàu do maùy tínhthöïc hieän. Chuùng ta seõ tìm hieåu sô qua veà quaù trình naøy trong Phaàn 4.4 tieáptheo sau.

4.4 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU VAØ TAÏO AÛNH 63

Cuõng caàn nhaán maïnh raèng trong thöïc teá, caùc thang töø thöôøng coù cöôøng ñoäraát nhoû so vôùi töø tröôøng chính B0 nhöng hoaøn toaøn ñuû maïnh ñeå laøm thay ñoåitaàn soá hoaëc pha cuûa tín hieäu.

4.4 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU VAØ TAÏO AÛNH

Trong phaàn naøy, chuùng ta taäp trung vaøo Böôùc (6) ñöôïc neâu ôû treân, nghóa laøböôùc ño tín hieäu, xöû lyù vaø taïo aûnh coäng höôûng töø. Tuy nhieân do quaù trình naøyñöôïc xöû lyù baèng maùy tính, nghóa laø toaøn boä quaù trình naøy ñeàu söû duïng kyõthuaät soá hoùa neân böôùc cuoái cuøng khoâng hoaøn toaøn gioáng nhö ñaõ ñöôïc moâ taû ôûtreân. Tröôùc tieân heä thoáng chuïp aûnh phaûi laáy maãu ñeå thöïc hieän soá hoùa tínhieäu. Sau ñoù moãi maãu seõ ñöôïc chuyeån thaønh moät con soá töông öùng vôùi giaù tròcuûa tín hieäu ñöôïc laáy maãu roài ñöôïc ñieàn vaøo moät baûng hai chieàu coù teân goïi laøk-khoâng gian. Baèng caùch söû duïng moät phöông phaùp bieán ñoåi goïi laø bieán ñoåiFourier, k-khoâng gian naøy seõ ñöôïc chuyeån thaønh ma traän aûnh ñaõ ñöôïc giôùithieäu trong Phaàn 4.2. Ma traän aûnh chöùa ñuû thoâng tin caàn thieát ñeå maùy tínhhieån thò aûnh ra maøn hình hoaëc maùy in ghi laïi aûnh treân phim.

Laáy maãu vaø soá hoùa tín hieäuKhi tín hieäu coäng höôûng töø ñöôïc phaùt ra töø lôùp caét ñang ñöôïc khaûo saùt, noù seõñöôïc ño vaø laáy maãu. Caàn nhôù raèng ñaây laø tín hieäu toång hôïp chung cuûa taát caûcaùc tín hieäu thaønh phaàn coù nguoàn goác töø caùc voxel coù trong lôùp caét. Thay vìtaùch tín hieäu toång hôïp ra thaønh caùc tín hieäu thaønh phaàn, phöông phaùp xöû lyùbaèng maùy tính seõ laáy maãu tín hieäu (signal sampling): ño tín hieäu ôû nhieàuthôøi ñieåm khaùc nhau vaø goïi giaù trò ño ñöôïc laø moät maãu (sample).

Trong Hình 4.7 chuùng ta coù moät tín hieäu ñang ñöôïc laáy maãu. Moãi chaámñen laø moät maãu ñöôïc laáy taïi moät thôøi ñieåm nhaát ñònh. Noùi caùch khaùc, moãichaám ñen laø moät giaù trò cuûa tín hieäu ñöôïc ño taïi moät thôøi ñieåm. Taäp hôïp caùcmaãu naøy phaùc hoïa “hình thaùi” cuûa tín hieäu ñang ñöôïc laáy maãu, cho pheùpchuùng ta taùi laäp tín hieäu ban ñaàu neáu caàn.

Hình 4.7: Tín hieäu coäng höôûng töø vaø caùc maãu. Moãi chaám ñen laø moät maãu (moät giaù trò) chöùa thoâng tin veà tín hieäu taïi thôøi ñieåm ñöôïc laáy. Moãi maãu naøy seõ ñöôïc chuyeån thaønh moät con soá töông öùng vôùi giaù trò ño ñöôïc cuûa maãu. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình soá hoùa tín hieäu.


Moãi maãu sau ñoù seõ ñöôïc bieán ñoåi thaønh moät con soá maø trong maùy tínhchuùng ñöôïc löu döôùi daïng nhò phaân (binary). Quaù trình laáy maãu vaø bieán ñoåinaøy ñöôïc goïi laø soá hoùa tín hieäu (signal digitalization). Nhö vaäy trongphöông phaùp xöû lyù aûnh soá, tín hieäu toång hôïp thu ñöôïc khoâng caàn phaûi taùch ratöøng tín hieäu thaønh phaàn maø chuùng ñöôïc laáy maãu roài soá hoùa.

Trong thöïc teá, ngöôøi ta khoâng phaûi laáy maãu lieân tuïc maø chæ laáy maãu trongkhoaûng thôøi gian coù xuaát hieän ñieåm vang. Toác ñoä laáy maãu (sampling rate)cho bieát möùc ñoä daøy-thöa cuûa caùc maãu ñöôïc laáy ñoái vôùi moãi ñieåm vang. Vôùi soálöôïng maãu nhaát ñònh caàn laáy trong moät ñieåm vang, toác ñoä laáy maãu taêng chopheùp giaûm thôøi gian laáy maãu vaø ngöôïc laïi toác ñoä laáy maãu giaûm laøm keùo daøithôøi gian laáy maãu.

k-khoâng gian vaø pheùp bieán ñoåi FourierVôùi moãi tín hieäu soá thu ñöôïc, nghóa laø moät ñieåm vang ñaõ ñöôïc soá hoùa, caùc maãucuûa ñieåm vang naøy seõ ñöôïc ghi laïi thaønh moät haøng trong moät caáu truùc daïngbaûng coù teân laø k-khoâng gian (k-space). Muoán coù ñuû döõ lieäu taïo ra moät böùcaûnh cuûa moät lôùp caét, chuùng ta phaûi laáy maãu cuûa nhieàu ñieåm vang. Vì vaäytrong k-khoâng gian seõ coù nhieàu haøng, moãi haøng töông öùng vôùi moät ñieåm vangñaõ ñöôïc ño. Hình 4.8 minh hoïa moät ñieåm vang vaø keát quaû laáy maãu cuøng vôùihaøng töông öùng cuûa ñieåm vang ñoù trong k-khoâng gian.

Hình 4.8: Laáy maãu tín hieäu roài ñieàn vaøo moät baûng hai chieàu goïi laø k-khoâng gian. Trong k-khoâng gian, moãi maãu laø moät con soá, moãi haøng töông öùng vôùi moät ñieåm vang ñöôïc laáy maãu. Haøng coù caùc chaám ñen bieåu thò cho caùc maãu ñöôïc laáy töø tín hieäu (ñieåm vang) naèm ôû phía treân cuûa hình. Caùc haøng coù caùc chaám xaùm laø caùc maãu ñaõ laáy töø caùc ñieåm vang khaùc.

. . .

4.4 XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU VAØ TAÏO AÛNH 65

Baèng caùch duøng moät thuaät toaùn goïi laø pheùp bieán ñoåi Fourier rôøi raïchay thuaät toaùn DFT (discrete Fourier transform), k-khoâng gian seõ ñöôïcchuyeån thaønh moät aûnh coäng höôûng töø (Hình 4.9). Thuaät toaùn naøy maëc duø khaùphöùc taïp veà maët tính toaùn nhöng thöïc chaát vaãn ñöôïc boä naõo cuûa chuùng tathöïc hieän thöôøng xuyeân. Chaúng haïn khi nghe moät baøi haùt, chuùng ta chæ nhaänñöôïc moät tín hieäu aâm thanh toång hôïp. Sau khi truyeàn tín hieäu naøy leân naõo vaøñöôïc phaân tích baèng “thuaät toaùn Fourier”, chuùng ta coù theå phaân bieät ñöôïc ñaâulaø tieáng haùt cuûa ca syõ, ñaâu laø tieáng ñaøn, ñaâu laø tieáng troáng. Vaø ñoái vôùi moätngöôøi coù nhöõng kieán thöùc nhaát ñònh veà aâm nhaïc, hoï coøn coù theå bieát ñöôïc tínhieäu toång hôïp ñoù taïo ra hôïp aâm naøo.

Hình 4.9: Thuaät toaùn Fourier rôøi raïc (DFT), khi ñöôïc caøi ñaët döôùi daïng moät chöông trình maùy tính, seõ bieán ñoåi k-khoâng gian (beân traùi) thaønh moät hình coäng höôûng töø (beân phaûi). Chuù yù raèng k-khoâng gian ñöôïc veõ nhö trong Hình 4.9 naøy hoaëc nhö trong Hình 4.8 chæ ñeå chuùng ta deã hình dung. Baûn thaân noù khoâng coù moät “hình haøi” naøo caû.

Baây giôø, ñeå coù theå hieåu ñöôïc caùch thöùc hoaït ñoäng cuûa nhieàu chuoãi xung seõñöôïc baøn ôû nhöõng chöông sau, chuùng ta cuõng caàn naém chi tieát hôn moät soátính chaát cuûa k-khoâng gian. Tröôùc tieân caàn nhaán maïnh raèng k-khoâng gian chælaø moät caáu truùc chöùa döõ lieäu thoâ maø chuùng ta thu ñöôïc khi chuïp aûnh coänghöôûng töø. Moïi “ñieåm” döõ lieäu trong k-khoâng gian ñeàu chöùa ñöïng moät phaànthoâng tin cuûa toaøn boä aûnh. Veà maët toå chöùc, döõ lieäu trong k-khoâng gian caànñöôïc saép ñaët sao cho moät chöông trình maùy tính (ñöôïc vieát ñeå thöïc hieän thuaättoaùn Fourier rôøi raïc) coù theå duøng ñöôïc noù ñeå taùi taïo laïi chính xaùc hình aûnhcuûa maët caét maø chuùng ta ñaõ chuïp. Theo ñaáy, k-khoâng gian cuûa moät hình caàncoù caùc tính chaát sau:

1. Haøng treân cuøng ñöôïc ñieàn baèng ñieåm vang coù ñöôïc khi aùp duïng thangmaõ pha coù cöôøng ñoä maïnh nhaát theo chieàu döông (+Gp), haøng tieáp theo

thuaät toaùn DFT


beân döôùi ñöôïc ñieàn baèng ñieåm vang coù ñöôïc khi aùp duïng thang maõ phayeáu hôn, daàn ñeán haøng giöõa coù thang töø baèng 0 roài cöôøng ñoä aâm taêngdaàn cho ñeán haøng thaáp nhaát (−Gp). Hình 4.10 minh hoïa cho tính chaátnaøy (xem laïi muïc Thang töø maõ hoùa baèng pha Gp trong Phaàn 4.3).

Hình 4.10: Caùc ñieåm vang ñöôïc ñieàn vaøo k-khoâng gian sao cho ôû haøng treân cuøng vaø döôùi cuøng laø caùc ñieåm vang thu ñöôïc khi aùp duïng thang maõ pha maïnh nhaát (bieåu thò baèng caùc chaám thaät ñen), coøn ôû haøng giöõa laø ñieåm vang coù thang töø baèng 0 (bieåu thò baèng caùc chaám môø).

2. Maëc duø moãi phaàn döõ lieäu trong k-khoâng gian ñeàu chöùa ñöïng thoâng tincuûa moïi ñieåm trong toaøn boä aûnh, theá nhöng vuøng trung taâm chuû yeáuchöùa ñöïng thoâng tin cöôøng ñoä vaø ñoä töông phaûn (möùc ñoä traéng ñen) coønvuøng ngoaïi bieân chuû yeáu chöùa ñöïng thoâng tin ñoä phaân giaûi (möùc ñoä roõneùt). Chaúng haïn vôùi k-khoâng gian cuûa Hình 4.9, neáu chæ duøng thoâng tintöø vuøng trung taâm, chuùng ta ñöôïc moät hình thaáy roõ caùc vuøng traéng ñennhöng khoâng roõ neùt (Hình 4.11), coøn neáu chæ duøng thoâng tin ôû vuøngngoaïi bieân, chuùng ta ñöôïc moät hình thaáy roõ caùc ñöôøng neùt nhöng chaúngthaáy roõ möùc ñoä traéng ñen (Hình 4.12).

3. k-khoâng gian coù hai truïc ñoái xöùng vuoâng goùc vôùi nhau taïi taâm cuûa noù.Nghóa laø hai nöûa treân vaø döôùi cuûa k-khoâng gian chöùa caùc döõ lieäu “töôngtöï nhau”; hai nöûa traùi vaø phaûi cuûa noù cuõng vaäy. Tính ñoái xöùng cuûa hainöûa treân döôùi coù theå ñöôïc duøng trong moät kyõ thuaät chuïp coù teân laø kyõthuaät nöûa Fourier (half-Fourier), trong ñoù chuùng ta chæ caàn thu nhaänhôn moät nöûa soá haøng; phaàn coøn laïi chöông trình maùy tính seõ töï “suyluaän” vaø ñieàn vaøo. Töông töï, tính chaát ñoái xöùng cuûa hai nöûa phaûi vaø traùicuõng ñöôïc söû duïng baèng caùch chæ caàn laáy maãu tín hieäu töø nöûa thöù nhaátcuûa ñieåm vang; nöûa sau seõ ñöôïc chöông trình maùy tính töï ñieàn vaøo. Kyõthuaät laáy maãu theo caùch naøy ñöôïc goïi laø kyõ thuaät nöûa ñieåm vang(half-echo).

4.5 KYÕ THUAÄT CHUÏP AÛNH BA CHIEÀU 67

Hình 4.11: Döõ lieäu ôû vuøng trung taâm cuûa k-khoâng gian trong Hình 4.9 maëc duø vaãn chöùa ñuû thoâng tin ñeå cho ra hình aûnh nhìn chung vaãn gioáng nhö aûnh trong Hình 4.9 ôû caùc vuøng traéng ñen nhöng khoâng roõ neùt vì khoâng coù thoâng tin ñöôïc chöùa trong vuøng ngoaïi bieân cuûa k-khoâng gian.

Hình 4.12: Döõ lieäu ôû vuøng ngoaïi bieân cuûa k-khoâng gian trong Hình 4.9 maëc duø vaãn chöùa ñuû thoâng tin ñeå taïo ra hình aûnh coù ñöôøng neùt gioáng nhö cuûa Hình 4.9 nhöng khoâng coù söï töông phaûn caàn thieát giöõa caùc caáu truùc vì thoâng tin veà ñoä töông phaûn ñöôïc laáy chuû yeáu töø vuøng trung taâm cuûa k-khoâng gian.

4.5 KYÕ THUAÄT CHUÏP AÛNH BA CHIEÀU

Kyõ thuaät maõ hoùa vò trí khoâng gian cuûa Phaàn 4.3 cho pheùp phaân ñònh ñöôïc caùctín hieäu cuûa caùc voxel trong lôùp caét caàn khaûo saùt voán ñaõ ñöôïc chuaån bò tröôùcbaèng thang choïn lôùp Gs. Vôùi kyõ thuaät naøy, tín hieäu thu ñöôïc chính laø tín hieäuphaùt ra töø moät lôùp caét, vaø caùc thang maõ taàn Gf vaø baèng pha Gp cho pheùp xaùc

thuaät toaùn DFT

thuaät toaùn DFT


ñònh vò trí cuûa caùc voxel trong maët phaúng cuûa lôùp caét theo hai chieàu trongmaët phaúng ñoù. Kyõ thuaät maõ hoùa vaø taïo aûnh nhö theá goïi laø kyõ thuaät chuïpaûnh hai chieàu hay kyõ thuaät chuïp 2D (2D hay 2-dimensional technique).Vôùi kyõ thuaät naøy, moãi laàn chuùng ta chuïp moät lôùp caét rieâng bieät nhôø vaøo thangchoïn lôùp Gs.

Trong kyõ thuaät chuïp aûnh ba chieàu hay kyõ thuaät chuïp 3D, chuùng takhoâng duøng thang choïn lôùp Gs. Thay vì theá, toaøn boä khoái cô theå caàn khaûo saùtñöôïc aùp duïng moät thang maõ taàn Gf. Thang töø naøy “caét” khoái cô theå thaønhtöøng laùt lieân tuïc nhau, moãi laùt coù taàn soá quay khaùc nhau, taêng daàn theo chieàuaùp ñaët thang töø. Sau ñoù vôùi hai thang maõ pha Gp, chuùng ta coù theå ñònh vòñöôïc caùc voxel trong moãi laùt.

Khaùc vôùi kyõ thuaät chuïp aûnh hai chieàu, trong ñoù caùc lôùp caét thöôøng coùkhoaûng troáng giöõa chuùng, kyõ thuaät chuïp ba chieàu cho pheùp caét ñöôïc caùc laùtkhaù moûng vaø giöõa hai laùt keá caän khoâng coù khoaûng troáng. Vì vaäy kyõ thuaätchuïp 3-D raát coù ích trong nhöõng tröôøng hôïp chuùng ta caàn caét moûng vaø lieântuïc ñeå ñaùnh giaù caùc toån thöông nhoû deã bò boû soùt khi chuïp hai chieàu, nhaát laøkhi khoaûng troáng giöõa hai lôùp caét lôùn hôn kích thöôùc cuûa toån thöông. Ngoaøira, tyû leä tín hieäu/nhieãu SNR trong moät hình ñöôïc chuïp ba chieàu cao hôn so vôùihình ñöôïc chuïp hai chieàu, cho ra aûnh chaát löôïng toát hôn.

Cuõng caàn chuù yù raèng kyõ thuaät chuïp ba chieàu khaùc vôùi kyõ thuaät döïng hìnhba chieàu. Kyõ thuaät chuïp ba chieàu laø kyõ thuaät cho pheùp ño tín hieäu cuûa toaønkhoái theå tích vaät caàn chuïp. Vì theá cuõng gioáng nhö kyõ thuaät chuïp hai chieàu, noùlaø moät kyõ thuaät chuïp aûnh, töông töï nhö nhöõng kyõ thuaät maø moät ngöôøi thôïthöïc hieän khi chuïp aûnh (xem Chöông 6 Phaàn 6.2). Ngöôïc laïi, döïng hình bachieàu laø moät kyõ thuaät taùi taïo laïi hình aûnh ba chieàu cuûa vaät caàn chuïp nhôø vaøocaùc tín hieäu ñaõ thu ñöôïc baèng moät caùch naøo ñoù, coù theå baèng kyõ thuaät chuïp haichieàu hoaëc ba chieàu. Vì vaäy kyõ thuaät döïng hình 3D coù lieân quan ñeán böôùc xöûlyù tín hieäu vaø döïng aûnh, töông töï nhö böôùc traùng vaø röûa phim cuûa thôï chuïphình (xem Chöông 8 Phaàn 8.6).


Trong chöông naøy chuùng ta ñaõ xem xeùt nhieàu khaùi nieäm cô sôû cuûa kyõ thuaätchuïp aûnh coäng höôûng töø. Nhöõng khaùi nieäm naøy khoâng chæ ñöôïc duøng trong kyõthuaät coäng höôûng töø maø coøn ñöôïc duøng phoå bieán trong CT vaø nhöõng lónh vöïchình aûnh hoïc y hoïc khaùc. Döôùi ñaây laø moät soá khaùi nieäm quan troïng.

• AÛnh coäng höôûng töø laø hình aûnh chuïp moät lôùp caét coù moät ñoä daøy vaø moätquang tröôøng (dieän tích beà maët) nhaát ñònh. Noùi caùch khaùc, chuùng takhoâng chuïp beà maët maø chuïp moät khoái theå tích cô theå.


• Moãi lôùp caét ñöôïc chia thaønh nhieàu ñôn vò theå tích goïi laø voxel. Moãivoxel coù theå ñöôïc xem laø moät khoái theå tích maø caùc thieát bò chuïp aûnh coùtheå phaân ñònh ñöôïc tín hieäu töø ñoù phaùt ra. Theå tích voxel caøng nhoû, khaûnaêng phaân ñònh chi tieát caøng toát. Khaû naêng phaân ñònh naøy ñöôïc goïi laøñoä phaân giaûi khoâng gian.

• Moãi voxel seõ ñöôïc bieåu dieãn baèng moät dieän tích nhoû treân aûnh goïi laøpixel. Moãi pixel cuõng coù theå ñöôïc xem nhö dieän tích nhoû nhaát coù theå coùghi nhaän ñöôïc treân quang tröôøng. Khi hieån thò treân maøn hình hoaëc inra phim, moãi pixel seõ ñöôïc trình baøy baèng moät ñieåm chaám (pixel thieátbò) coù dieän tích tuøy thuoäc vaøo khaû naêng hieån thò cuûa thieát bò (ñoä phaângiaûi thieát bò). Trong nhieàu tröôøng hôïp, chuùng ta coù theå phoùng ñaïi aûnhbaèng caùch cho nhieàu ñieåm chaám keá caän nhau cuøng hieån thò moät pixel.

• Ñeå xaùc ñònh ñöôïc vò trí caùc voxel ñaõ phaùt ra tín hieäu coäng höôûng töø,chuùng ta caàn duøng caùc thang töø. Thang choïn lôùp ñöôïc aùp duïng tröôùckhi phaùt xung, vôùi muïc ñích laø chuaån bò toác ñoä quay cuûa caùc proton ñeåxung kích thích chæ taùc duïng ñoái vôùi lôùp caét caàn khaûo saùt.

• Sau khi taét xung kích thích, thang maõ pha ñöôïc aùp duïng thaät nhanhñeå laøm thay ñoåi pha cuûa caùc proton trong caùc voxel doïc theo truïc cuûathang töø naøy (truïc pha). Söï thay ñoåi pha moät caùch coù heä thoáng nhö theácho pheùp ñònh vò ñöôïc caùc voxel doïc theo truïc pha.

• Vaøo thôøi ñieåm gaàn ño tín hieäu (gaàn thôøi vang TE), thang maõ taàn ñöôïcaùp duïng, laøm thay ñoåi taàn soá cuûa caùc proton trong caùc voxel doïc theothang töø naøy (truïc taàn soá). Söï thay ñoåi taàn soá moät caùch coù heä thoáng naøycho pheùp ñònh vò ñöôïc caùc voxel doïc theo truïc taàn soá.

• Tín hieäu sau ñoù seõ ñöôïc laáy maãu. Moãi maãu ñöôïc bieán ñoåi thaønh moät consoá. Ñaây ñöôïc goïi laø quaù trình soá hoùa tín hieäu. Moãi tín hieäu ñöôïc laáymaãu (ñieåm vang) seõ ñöôïc ñieàn vaøo moät haøng trong moät baûng hai chieàugoïi laø k-khoâng gian. Sau khi laáy maãu nhieàu laàn vaø ñieàn ñaày vaøo k-khoâng gian, chuùng ta söû duïng moät thuaät toaùn goïi laø thuaät toaùn bieán ñoåiFourier rôøi raïc hay thuaät toaùn DFT ñeå bieán ñoåi k-khoâng gian thaønh aûnhcoäng höôûng töø.

• Khi ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian, caùc haøng ôû treân cuøng vaø döôùi cuøngñöôïc ñieàn baèng döõ lieäu thu ñöôïc khi thang maõ pha coù giaù trò cao nhaát(döông hoaëc aâm), trong khi ñoù caùc haøng ôû vuøng gaàn giöõa ñöôïc ñieàn baèngdöõ lieäu thu ñöôïc khi thang maõ pha coù cöôøng ñoä gaàn nhö baèng zero.

• Trong k-khoâng gian, taát caû moïi döõ lieäu ñeàu chöùa ñöïng thoâng tin chotoaøn boä aûnh. Tuy nhieân döõ lieäu ôû vuøng gaàn trung taâm cuûa k-khoâng gianñöôïc söû duïng chuû yeáu ñeå thieát laäp ñoä töông phaûn cuûa hình, trong khi ñoùdöõ lieäu ôû vuøng ngoaïi bieân cuûa k-khoâng gian laïi ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra


caùc ñöôøng neùt vaø ñoä phaân giaûi. Thoâng tin veà ñoä phaân giaûi (vuøng trungtaâm) laø thoâng tin coù ñöôïc khi cöôøng ñoä thang maõ pha yeáu nhaát. Thoângtin veà ñoä phaân giaûi (vuøng ngoaïi bieân) laø thoâng tin töông öùng vôùi cöôøngñoä thang maõ pha maïnh nhaát.

• Moät tính chaát quan troïng khaùc cuûa k-khoâng gian laø tính ñoái xöùng theocaû truïc ñöùng vaø truïc ngang. Tính ñoái xöùng naøy trong nhieàu tröôøng hôïpcho pheùp giaûm bôùt soá haøng caàn ñieàn vaøo k-khoâng gian (kyõ thuaät nöûaFourier) hoaëc giaûm soá maãu caàn laáy trong moãi ñieåm vang (kyõ thuaät nöûañieåm vang).

• Khaùc vôùi kyõ thuaät chuïp aûnh hai chieàu chæ cho pheùp caét moät khoái cô theåthaønh töøng lôùp caét rôøi nhau, kyõ thuaät chuïp aûnh ba chieàu caét khoái cô theåthaønh caùc lôùp moûng lieân tuïc nhau, giaûm bôùt khaû naêng boû soùt caùc toånthöông nhoû voán coù theå bò caét huït trong kyõ thuaät chuïp hai chieàu.

71

Chöông 5

Chuoãi xung caên baûnvaø Kyõ thuaät boå trôï

Sau khi ñaõ tìm hieåu xong caùc nguyeân lyù cô sôû cuûa kyõ thuaät chuïp aûnh coänghöôûng töø qua boán chöông ñaàu tieân, Chöông 5 naøy seõ vaän duïng caùc nguyeân lyùñoù ñeå lyù giaûi khaû naêng khaûo saùt cuûa caùc chuoãi xung cô baûn cuøng vôùi moät soá kyõthuaät boå trôï coù hieäu quaû ñaëc bieät hieän ñang ñöôïc söû duïng phoå bieán trongnhieàu heä thoáng chuïp aûnh coäng höôûng töø. Noäi dung seõ ñöôïc baøn luaän trongchöông naøy bao goàm:

• Chuoãi xung vaø boä xung

• Chuoãi xung ñieåm vang spin

• Chuoãi xung ñieåm vang thang töø

• Kyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòch

• Kyõ thuaät baõo hoøa

• Kyõ thuaät khöû môõ

5.1 CHUOÃI XUNG VAØ BOÄ XUNG

Qua nhöõng phaàn thaûo luaän ñaõ neâu ôû nhöõng chöông tröôùc, chuùng ta bieát raèngñeå thu ñöôïc moät aûnh coäng höôûng töø, ngöôøi ta phaûi phaùt xung kích thích nhieàulaàn vôùi thôøi kích TR ñöôïc choïn löïa phuø hôïp, moät goùc laät α phuø hôïp, moät thôøivang TE phuø hôïp, vaø raát coù theå moät xung taùi laäp 180o. Taát caû nhöõng tham soánaøy seõ ñöôïc phoái hôïp vôùi caùc thang töø maõ hoùa vò trí khoâng gian ñeå taïo rañöôïc moät aûnh coäng höôûng töø coù tính chaát mong muoán. Loaït caùc xung, goùc laätvaø caùc thang töø nhö theá ñöôïc goïi chung laø moät chuoãi xung (pulse sequence).

72 CHÖÔNG 5. CHUOÃI XUNG CAÊN BAÛN VAØ KYÕ THUAÄT BOÅ TRÔÏ

Kyù phaùp moâ taû chuoãi xungÑeå thuaän tieän cho vieäc moâ taû vaø phaân tích tính chaát cuûa caùc chuoãi xung,chuùng ta seõ ñöa ra moät kyù phaùp moâ taû dieãn bieán theo thôøi gian cuûa caùc xungvaø thang töø trong moät chuoãi xung. Kyù phaùp naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi trongcaùc taøi lieäu coäng höôûng töø vôùi moät ít khaùc bieät nhoû. Hình 5.1 trình baøy caùc kyùhieäu ñöôïc söû duïng trong kyù phaùp chuoãi xung cuûa cuoán saùch naøy.

Hình 5.1: Kyù phaùp bieåu dieãn caùc xung vaø thang töø. Truïc ngang bieåu dieãn cho thôøi gian theo höôùng töø traùi sang phaûi. (a) Kyù hieäu cho soùng radio (RF), bao goàm xung kích thích (thöôøng taïo moät goùc laät 90o), xung taùi laäp 180o vaø tín hieäu coäng höôûng töø. (b) Kyù hieäu cho thang töø choïn lôùp Gs vaø thang maõ taàn soá Gf, thöôøng goàm moät giai ñoaïn khöû pha (thuøy khöû pha) vaø moät giai ñoaïn hoài pha (thuøy hoài pha). (c) Kyù hieäu cho thang maõ pha, bieåu dieãn cho nhieàu laàn laäp laïi thang töø naøy vôùi caùc cöôøng ñoä khaùc nhau.

Hình 5.1(a) trình baøy caùc kyù hieäu bieåu dieãn cho caùc xung RF (soùng radio,radiofrequency). Beân traùi cuûa Hình 5.1(a) laø xung kích thích, nghóa laø soùngradio ñöôïc phaùt ra ñeå laät vectô töø hoùa doïc thaønh vectô töø hoùa ngang, vôùi goùclaät α ñöôïc ghi ngay beân caïnh kyù hieäu soùng maø ôû trong Hình 5.1(a) laø 90o. Kyùhieäu ôû giöõa laø xung taùi laäp 180o ñaõ ñöôïc giaûi thích trong Phaàn 3.1 vaø seõ ñöôïcsöû duïng ñeå taïo ra caùc xung ñieåm vang spin SE (xem Phaàn 5.2). Cuoái cuøng naèmbeân phaûi laø kyù hieäu bieåu thò cho tín hieäu coäng höôûng maø nhö chuùng ta ñaõ bieáttrong caùc Chöông 1 vaø 2, baûn chaát cuûa noù cuõng laø soùng radio nhöng ôû ñaâyñöôïc veõ khaùc ñi ñeå khoûi phaûi nhaéc laïi moãi khi muoán aùm chæ caùc tín hieäu.

(a) RF

xung kích thích xung taùi laäp tín hieäu

90o 180o

(b) Gs, Gf

(c) Gp

thuøy khöû pha

thuøy hoài pha

5.2 CHUOÃI XUNG ÑIEÅM VANG SPIN 73

Hình 5.1(b) laø nhöõng kyù hieäu bieåu dieãn cho thang choïn lôùp Gs vaø thangmaõ taàn soá Gf. Kyù hieäu thuøy khöû pha (dephasing lobe) bieåu thò cho khoaûngthôøi gian aùp duïng thang töø (Gs hoaëc Gf) coøn thuøy hoài pha (rephasing lobe)bieåu thò cho khoaûng thôøi gian aùp duïng thang töø theo höôùng ngöôïc laïi so vôùithuøy khöû pha. Chaúng haïn neáu ôû thuøy khöû pha, thang töø ñöôïc aùp duïng taêngdaàn töø traùi sang phaûi thì ôû thuøy hoài pha, thang töø ñöôïc aùp duïng giaûm daàn töøtraùi sang phaûi. Ñoái vôùi thang töø Gs, thuøy khöû pha ñöôïc veõ cao hôn ñöôøngthaúng ngang vaø thuøy hoài pha ñöôïc veõ thaáp hôn, gioáng nhö trong Hình 5.1(b).Ngöôïc laïi ñoái vôùi thang töø Gf, thuøy khöû pha ñöôïc veõ thaáp hôn ñöôøng ngang vaøthuøy hoài pha ñöôïc veõ cao hôn. Chuùng ta seõ phaân tích chi tieát hôn yù nghóa cuûacaùc thuøy naøy trong khi trình baøy töøng chuoãi xung cuï theå.

Trong Hình 5.1(c), chuùng ta thaáy kyù hieäu cho thang maõ pha coù moät hìnhthaùi ñaëc bieät vôùi nhieàu thuøy choàng xeáp leân nhau, bieåu thò cho söï thay ñoåicöôøng ñoä cuûa thang maõ pha moät caùch tuyeán tính töø cöôøng ñoä thaät aâm, daànñeán zero roài taêng daàn thaät döông öùng vôùi moãi laàn aùp duïng thang töø trong laànphaùt xung kích thích (xem laïi Phaàn 4.3).

Boä xungÑeå coù theå ñaùnh giaù ñöôïc nhöõng khaùc bieät veà caáu truùc cuûa caùc vuøng cô theå cuõngnhö xaùc ñònh ñöôïc toån thöông cuøng nhöõng ñaëc tính cuûa noù, ngöôøi ta thöôøngphaûi duøng nhieàu chuoãi xung khaùc nhau ôû nhieàu höôùng caét khaùc nhau (caétngang truïc, caét doïc ñöùng, caét doïc ngang). Trong thöïc teá, ñoái vôùi moãi vuøng côtheå ngöôøi ta thöôøng chuaån bò saün moät loaït caùc chuoãi xung caàn chuïp theo caùcmaët caét nhaát ñònh. Moãi nhoùm chuoãi xung theo caùc maët caét ñöôïc thieát ñaët saünnhö theá ñöôïc goïi laø boä xung (protocol).

Ngoaøi caùc boä xung rieâng bieät cho moãi vuøng cô theå, ngöôøi ta coøn coù theå xaâydöïng caùc boä xung ñeå phaùt hieän moät soá toån thöông. Nhöõng boä xung naøy ñöôïcsöû duïng khi coù gôïi yù chaån ñoaùn cuûa laâm saøng hoaëc khi thaáy coù tín hieäu baátthöôøng treân caùc hình thu ñöôïc baèng caùc boä xung thöôøng quy. Chaúng haïn khichuïp naõo, boä xung thöôøng quy coù theå chæ goàm caùc chuoãi xung ñieåm vang spinñeå coù ñöôïc caùc hình troïng T1, troïng T2, FLAIR. Khi nghi ngôø coù toån thöôngxuaát huyeát, ngöôøi ta söû duïng theâm chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE ñeåphaùt hieän vaø khaúng ñònh chaån ñoaùn.

Baây giôø chuùng ta ñaõ saün saøng baøn luaän veà caùc loaïi chuoãi xung caên baûn hayñöôïc duøng khi chuïp coäng höôûng töø. Trong moät chöøng möïc nhaát ñònh chuùng tacuõng coù theå baøn theâm moät soá öùng duïng thöïc teá cuûa nhöõng chuoãi xung naøy.

5.2 CHUOÃI XUNG ÑIEÅM VANG SPIN

Chuoãi xung ñieåm vang spin hay chuoãi xung spin echo (SE) laø loaïi chuoãixung ñôn giaûn vaø ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát. Nhö teân goïi cuûa noù ñaõ cho thaáy,


tín hieäu ño ñöôïc töø chuoãi xung naøy laø caùc ñieåm vang spin (spin echo). Trongnhieàu boä xung, caùc aûnh thöôøng quy troïng T1 (T1W), troïng T2 (T2W) vaø troïngmaät ñoä proton (PDW) ñeàu söû duïng kyõ thuaät ñieåm vang spin SE. Nhìn chungcaùc chuoãi xung ñieåm vang spin SE thöôøng coù thôøi kích TR khaù daøi, do vaäythôøi gian chuïp thöôøng keùo daøi hôn so vôùi caùc loaïi chuoãi xung khaùc.

Xung taùi laäp 180o

Ñaëc ñieåm quan troïng nhaát cuûa caùc chuoãi xung ñieåm vang spin SE laø vieäc söûduïng moät xung taùi laäp 180o (180o refocusing pulse) ngay giöõa thôøi vang TE,nghóa laø taïi thôøi ñieåm TE/2, taùi laäp moät tín hieäu coäng höôûng töø coù cöôøng ñoäkhaù maïnh taïi thôøi ñieåm ño tín hieäu TE. Tín hieäu naøy ñöôïc goïi laø ñieåm vangspin (spin echo).1

Nhö chuùng ta ñaõ phaân tích trong Phaàn 3.1, sau khi taét xung kích thích, tínhieäu coäng höôûng töø luùc naøy coù cöôøng ñoä maïnh nhaát. Theo thôøi gian, tín hieäunaøy suy giaûm daàn, moät hieän töôïng maø chuùng ta goïi laø hieän töôïng suy giaûmcaûm öùng töï do FID (free induction decay). Theo lyù thuyeát, tín hieäu coänghöôûng töø chæ maát haún khi vectô töø hoùa ngang maát haún (thôøi gian hoài giaõnT2). Trong thöïc teá, hieän töôïng naøy xaûy ra nhanh hôn (thôøi gian T2*). Nguyeânnhaân chuû yeáu laø do tính khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä taïi caùc moâ vaøñoä xeâ dòch hoùa hoïc cuûa caùc proton naèm trong caùc chaát khaùc nhau (xem laïiChöông 2). Töø tröôøng cuïc boä khoâng ñoàng nhaát cuøng vôùi ñoä xeâ dòch hoùa hoïckhaùc nhau laøm cho caùc proton luùc ñaàu cuøng taàn soá vaø cuøng pha (Hình 5.2(a))baây giôø laïi quay nhanh chaäm khaùc nhau: moät soá proton vöôït leân tröôùc coønmoät soá chaäm laïi phía sau (Hình 5.2(b)). Luùc naøy do caùc proton quay vôùi caùcpha khaùc nhau, tín hieäu coäng höôûng töø bò suy giaûm.

Neáu taïi thôøi ñieåm TE/2, chuùng ta phaùt ra moät xung 180o. Xung naøy seõ laättruïc quay cuûa caùc proton moät goùc 180o (Hình 5.2(c)), khieán cho caùc protonñang quay chaäm hôn ñöôïc ñaët ôû vò trí phía tröôùc caùc proton quay nhanh. Keátquaû laø khi quay heát moät khoaûng thôøi gian TE/2 nöõa (taïi ñieåm vang TE), caùcproton baây giôø laïi cuøng pha nhö trong Hình 5.2(d), taùi laäp laïi moät tín hieäu ñuûmaïnh (ñieåm vang) ñeå chuùng ta ño ñaïc vaø taïo aûnh.

Vôùi cô cheá hoaït ñoäng nhö theá, xung taùi laäp ñaõ ñieàu chænh laïi ñöôïc caùcnguyeân nhaân cuïc boä laøm suy giaûm tín hieäu. Nhöõng nguyeân nhaân cuïc boäthöôøng gaëp bao goàm tính khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä (do söï hieändieän cuûa raát nhieàu loaïi chaát khaùc nhau trong moâ vôùi khaû naêng töø hoùa khaùcnhau, ñaëc bieät laø caùc chaát thuaän töø) vaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc, nhaát laø ñoä xeâ dòchhoùa hoïc giöõa nöôùc vaø môõ.

1. Ñeå yù raèng thuaät ngöõ proton vaø spin thöôøng ñöôïc söû duïng laãn loän vaø ñöôïc xem nhö ñoàng nghóatrong cuoán saùch naøy.

5.2 CHUOÃI XUNG ÑIEÅM VANG SPIN 75

Hình 5.2: Kyõ thuaät duøng xung taùi laäp ñeå thu ñöôïc moät ñieåm vang caàn thieát taïi thôøi ñieåm ño tín hieäu TE. Trong (a), caùc proton ñang cuøng pha taïi thôøi ñieåm ngay sau khi taét xung kích thích. Theo thôøi gian, caùc proton leäch pha nhau, daãn ñeán tình huoáng cuûa (b) taïi thôøi ñieåm TE/2. Trong (c), sau khi phaùt xung taùi laäp 180o, caùc proton bò laät qua phía beân ñoái dieän cuûa vaïch xuaát phaùt, khieán cho caùc proton chaäm laïi ñang chaïy phía tröôùc caùc proton quay nhanh. Cuoái cuøng vaøo thôøi ñieåm TE nhö trong (d), caùc proton laïi cuøng pha, taïo ra moät ñieåm vang cuûa tín hieäu.

Dieãn tieán thôøi gian cuûa chuoãi xung ñieåm vang spin SEBaây giôø sau khi ñaõ hieåu ñöôïc yù töôûng then choát cuûa chuoãi xung ñieåm vangspin, chuùng ta seõ giaûi thích dieãn tieán thôøi gian cuûa chuoãi xung naøy. Chuoãixung ñieåm vang spin ñöôïc khôûi ñaàu baèng moät xung kích thích vôùi goùc laät 90o,vaø döôùi taùc duïng cuûa thang choïn lôùp Gs, xung kích thích chæ coäng höôûng vôùicaùc proton naèm trong lôùp caét caàn khaûo saùt. Tieáp theo chuùng ta aùp duïng thangmaõ pha Gp ñeå maõ hoùa thoâng tin vò trí cuûa caùc proton baèng caùch thay ñoåi phacuûa chuùng moät caùch coù heä thoáng. Taïi thôøi ñieåm TE/2, moät xung taùi laäp 180o

ñöôïc phaùt ra. Xung naøy, nhö ñaõ thaûo luaän ôû treân, seõ laät truïc quay cuûa caùc pro-ton 180o, nhôø vaäy taïi thôøi ñieåm TE, caùc proton laïi quay cuøng pha, taïo ra moätñieåm vang spin (spin echo, SE) maø chuùng ta coù theå thu nhaän ñeå taïo ra hìnhcoäng höôûng töø. Hình 5.3 laø moät sô ñoà trình baøy dieãn tieán thôøi gian cuûa caùcchuoãi xung ñieåm vang spin SE.

Moät ñieåm caàn giaûi thích roõ hôn ôû ñaây laø aûnh höôûng cuûa thang choïn lôùp Gsvaø thang maõ taàn soá Gf. Caû hai thang töø naøy ñeàu laøm thay ñoåi taàn soá quay cuûacaùc proton, vì vaäy laøm cho chuùng leäch pha nhau, nghóa laø khöû pha cuûa caùcproton (neân coù teân laø thuøy khöû pha). Haäu quaû cuûa tình traïng leäch pha cuûa caùcproton laø tín hieäu bò suy giaûm. Ñeå ñieàu chænh tình traïng leäch pha do nguyeânnhaân thang töø, chuùng ta aùp duïng moät thuøy hoài pha ngay sau thuøy khöû phabaèng caùch ñaûo ngöôïc chieàu cuûa thang töø, nghóa laø neáu ôû thuøy khöû pha, thangtöø taêng daàn cöôøng ñoä töø ñaàu naøy ñeán ñaàu kia thì trong thuøy hoài pha, thang töøñaûo höôùng taùc duïng, taêng daàn cöôøng ñoä theo chieàu ngöôïc laïi. Cöôøng ñoä vaø

(a) (b) (c) (d)

x x x x


thôøi gian aùp duïng thuøy hoài pha ñöôïc tính toaùn ñeå coù theå buø tröø ñöôïc tìnhtraïng leäch pha do thuøy khöû pha gaây ra.

Hình 5.3: Dieãn tieán thôøi gian cuûa caùc xung vaø thang töø ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra chuoãi xung ñieåm vang spin. Ñieåm quan troïng nhaát cuûa nhöõng chuoãi xung loaïi naøy laø chuùng luoân coù moät xung taùi laäp 180o ñöôïc phaùt ra taïi thôøi ñieåm TE/2, cho pheùp taùi laäp moät tín hieäu ñuû maïnh taïi thôøi ñieåm ño tín hieäu TE vaø ñöôïc goïi laø ñieåm vang spin.

Tuy nhieân trong chuoãi xung ñieåm vang spin, ñoái vôùi thang töø maõ hoùa taànsoá Gf chuùng ta khoâng caàn aùp duïng thuøy hoài pha theo chieàu ngöôïc laïi vôùi thuøykhöû pha vì taùc duïng cuûa thuøy khöû pha ñaõ ñöôïc xung taùi laäp ñieàu chænh. Trongcaùc chuoãi xung ñieåm vang thang töø (GRE) ñöôïc thaûo luaän trong Phaàn 5.3chuùng ta phaûi duøng moät thuøy hoài pha theo chieàu ngöôïc laïi ñeå ñieàu chænh taùcduïng cuûa thuøy khöû pha.

5.3 CHUOÃI XUNG ÑIEÅM VANG THANG TÖØ

Nhö chuùng ta ñaõ bieát töø Phaàn 5.2, chuoãi xung ñieåm vang spin SE bao goàmmoät xung kích thích 90o, theo sau laø moät xung taùi laäp 180o taïi thôøi ñieåm TE/2ñeå ñieàu chænh laïi tình traïng leäch pha cuûa caùc proton do aûnh höôûng cuûa ñoä xeâdòch hoùa hoïc vaø tính chaát khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä voán toàn taïi

RF

90o 180o

Gs

Gp

90o

TE/2

TR

TE

ñieåm vang spin

Gf

5.3 CHUOÃI XUNG ÑIEÅM VANG THANG TÖØ 77

trong moïi moâ. Khuyeát ñieåm cuûa kyõ thuaät naøy laø thôøi kích TR daøi laøm toán thôøigian thu nhaän tín hieäu vaø thôøi gian chuïp aûnh.

Ñeå coù theå ruùt ngaén thôøi kích TR, ngöôøi ta ñöa ra moät kyõ thuaät chuïp coù teânlaø chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE (gradient echo). Chuoãi xung GREnaøy coù hai ñaëc ñieåm quan troïng giuùp chuùng ta phaân bieät noù vôùi chuoãi xungñieåm vang spin SE.

1. Thöù nhaát, chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE khoâng duøng xung taùi laäp180o. Thay vì theá, GRE chæ söû duïng theâm moät thuøy hoài pha cuûa thangmaõ taàn soá ñeå ñieàu chænh tình traïng leäch pha do taùc duïng cuûa thuøy khöûpha gaây ra.

2. Thöù hai, xung kích thích duøng moät goùc laät α < 90o thay vì moät goùc laät90o nhö cuûa xung kích thích trong chuoãi xung ñieåm vang spin.

Hình 5.4 trình baøy sô ñoà dieãn tieán thôøi gian cuûa chuoãi xung ñieåm vangthang töø GRE. Taùc duïng cuûa chuoãi xung GRE ñöôïc baøn luaän ngay beân döôùi.

Hình 5.4: Dieãn tieán thôøi gian cuûa caùc xung vaø thang töø trong chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE. Hai ñaëc ñieåm quan troïng cuûa chuoãi xung GRE laø xung kích thích coù goùc laät α < 90o vaø thay xung taùi laäp baèng thuøy hoài pha cuûa thang maõ taàn soá Gf, taïo ra moät ñieåm vang thang töø.

RF

α

Gs

Gp

α

TR

TE

ñieåm vang thang töø

Gf

thuøy hoài pha

thuøy khöû pha


Nhö ñaõ ñöôïc giaûi thích trong Phaàn 5.2 raèng caùc thang töø ñeàu laøm cho caùcproton quay leäch pha nhau, daãn ñeán tình traïng suy giaûm tín hieäu. ÔÛ ñaëc ñieåmthöù nhaát, vì chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE khoâng duøng xung taùi laäp180o, ngöôøi ta phaûi duøng moät thuøy hoài pha rieâng cho thang maõ taàn soá Gf ñeålaøm cho caùc proton quay cuøng pha trôû laïi vôùi nhau. Vì vaäy döôùi taùc duïng cuûathuøy hoài pha naøy, moät ñieåm vang ñöôïc hình thaønh vaø ñöôïc goïi laø ñieåm vangthang töø (gradient echo).

Maëc duø ñieàu chænh ñöôïc tình traïng leäch pha do taùc duïng cuûa thuøy khöû phatrong thang maõ taàn soá, thuøy hoài pha naøy khoâng ñieàu chænh ñöôïc tình traïngleäch pha do tính khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä vaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïcgaây ra. Do vaäy, hình thu ñöôïc baèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø veà cô baûnlaø hình aûnh troïng T2* (T2*W), ñaëc bieät khi duøng thôøi vang TE ñuû daøi.

Trong thöïc teá, ñaëc thuø troïng T2* naøy cuûa chuoãi xung ñieåm vang thang töøGRE coù theå ñöôïc taän duïng ñeå phaùt hieän moät soá loaïi toån thöông. Cuï theå, caùctoån thöông voâi hoùa (chöùa canxi) hoaëc xuaát huyeát (chöùa saét) laø nhöõng toånthöông coù chöùa caùc chaát nhaïy töø (xem laïi Phaàn 1.2). Döôùi taùc duïng cuûa töøtröôøng ngoaøi, chuùng trôû neân nhieãm töø vaø laøm cho caùc moâ chöùa chuùng trôûthaønh moät töø tröôøng raát khoâng ñoàng nhaát. Khi ñoù neáu duøng thôøi vang TE ñuûdaøi, treân hình aûnh troïng T2* khi duøng chuoãi xung GRE, vuøng moâ ñoù seõ haàunhö maát tín hieäu.

Vôùi ñaëc ñieåm thöù hai cuûa chuoãi xung GRE, nghóa laø duøng moät xung kíchthích coù goùc laät nhoû hôn 90o, chuoãi xung GRE cho pheùp duøng moät thôøi kíchTR ngaén hôn nhieàu so vôùi thôøi kích TR ñöôïc duøng trong chuoãi xung SE. Nhöchuùng ta ñaõ bieát töø Phaàn 3.1, söû duïng moät xung kích thích coù goùc laät 90o seõlaät hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc thaønh ñoä töø hoùa ngang. Theá nhöng neáu duøng moätgoùc laät nhoû hôn, chuùng ta vaãn coù theå coù ñöôïc moät ñoä töø hoùa ngang ñuû lôùn ñeåcho ra moät tín hieäu coù ích, ñoàng thôøi do ñoä töø hoùa doïc chæ bò laät moät phaànthaønh ñoä töø hoùa ngang, thôøi gian caàn ñeå khoâi phuïc laïi ñoä töø hoùa doïc seõ ngaénhôn, cho pheùp söû duïng moät thôøi kích TR ngaén hôn. Hình 5.5, ñöôïc cheùp laïi töøHình 3.2, minh hoïa cho laäp luaän naøy.

Trong moät soá tröôøng hôïp, thôøi kích TR ñöôïc duøng trong chuoãi xung GRE coùtheå xaáp xæ baèng hoaëc ngaén hôn thôøi gian T2 cuûa moät soá moâ ñang ñöôïc khaûosaùt. Heä quaû laø taïi thôøi ñieåm phaùt xung kích thích tieáp theo, ñoä töø hoùa ngangcuûa caùc moâ coù thôøi gian T2 daøi hôn thôøi kích TR vaãn coøn laïi moät ít. Theá roàimoãi xung kích thích tieáp theo laïi tieáp tuïc laät ñoä töø hoùa ngang ngaøy caøng xahôn, cho ñeán khi ñoä töø hoùa ngang ñöôïc laät ñöùng leân truøng vôùi ñoä töø hoùa doïc,laøm cho ñoä töø hoùa doïc luùc naøy “lôùn hôn chính noù”. Ñeán luùc naøy, ñoä töø hoùañöôïc xem nhö ñaõ ñaït traïng thaùi oån ñònh (steady state). Khi ñoù noù ñöôïc goïilaø ñoä töø hoùa doïc oån ñònh (steady state longitudinal magnetization), ñöôïccaáu thaønh bôûi ñoä töø hoùa doïc khoâi phuïc ñöôïc vaø ñoä töø hoùa ngang coøn dö.


Hình 5.5: AÛnh höôûng cuûa goùc laät ñoái vôùi ñoä töø hoùa doïc vaø ñoä töø hoùa ngang. (a) Vôùi goùc laät lôùn gaàn baèng 90o, ñoä töø hoùa doïc laät haàu nhö hoaøn toaøn thaønh ñoä töø hoùa ngang, chæ coøn laïi moät ít chöa laät heát. (b) Vôùi goùc laät nhoû hôn nhieàu so vôùi 90o, ñoä töø hoùa doïc chæ laät moät ít thaønh ñoä töø hoùa ngang vaø haàu nhö coøn nguyeân.

Chuoãi xung coù nhieãu phaùÑoái vôùi ñoä töø hoùa ngang coøn dö xaûy ra khi duøng TR ngaén trong caùc chuoãi xungñieåm vang thang töø, chuùng ta coù theå nhieãu phaù noù tröôùc khi phaùt xung kíchthích tieáp theo. Baèng caùch naøy, ñoä töø hoùa doïc taïi thôøi ñieåm phaùt xung tieáptheo chæ thuaàn tuùy laø ñoä töø hoùa doïc ñaõ khoâi phuïc laïi ñöôïc. Loaïi chuoãi xungnaøy ñöôïc goïi laø chuoãi xung ñieåm vang thang töø coù nhieãu phaù (spoiledgradient echo sequence)

Ñeå thöïc hieän nhieãu phaù ñoä töø hoùa ngang coøn dö, ngöôøi ta coù theå söû duïngcaùc xung hoaëc caùc thang töø thích hôïp. Neáu nhieãu phaù baèng thang töø, thangtöø nhieãu phaù (spoiler gradient) naøy ñöôïc aùp duïng ngay tröôùc thôøi ñieåm phaùtxung tieáp theo, baûo ñaûm khoâng coøn ñoä töø hoùa ngang khi xung kích thích ñöôïcphaùt ra (Hình 5.6).

Ñoä töông phaûn cuûa caùc hình thu ñöôïc baèng chuoãi xung naøy phuï thuoäc vaøocaùc tham soá thôøi kích TR, goùc laät α vaø thôøi vang TE. Cuï theå, khi söû duïng thôøivang TE daøi, hình thu ñöôïc baèng chuoãi xung naøy ñöôïc xem laø hình troïng T2*nhôø ñaëc tính nhaïy caûm ñoái vôùi tình traïng töø tröôøng cuïc boä khoâng ñoàng nhaátnhö ñaõ phaân tích ôû treân. Neáu goùc laät α khaù lôùn, hình thu ñöôïc veà cô baûn laøhình troïng T1. Neáu muoán giaûm goùc laät, thôøi gian TR cuõng phaûi giaûm theo.

Trong thöïc teá, loaïi chuoãi xung coù nhieãu phaù naøy thöôøng ñöôïc duøng vôùi caùcteân thöông maïi laø FLASH (Fast Low-Angle SHot) hoaëc SPGR (SPoiledGRASS).

z

Mxy

M0

z

Mxy

Mz

(a) (b)

Mz

M0


Hình 5.6: Moät thang töø nhieãu phaù ñöôïc aùp duïng ngay tröôùc khi phaùt xung kích thích tieáp theo ñeå nhieãu phaù ñoä töø hoùa ngang coøn dö. Nhôø vaäy vaøo luùc phaùt xung kích thích, ñoä töø hoùa ngang khoâng coøn, chæ coøn ñoä töø hoùa doïc ñaõ khoâi phuïc laïi ñöôïc.

Chuoãi xung khoâng nhieãu phaùKhi ñoä töø hoùa ngang coøn dö khoâng bò nhieãu phaù, noù coù theå bò laät daàn sau moãixung kích thích. Ñeán moät luùc naøo ñoù, ñoä töø hoùa ngang seõ bò laät hoaøn toaøn360o vaø coù chieàu truøng vôùi chieàu cuûa töø tröôøng ngoaøi. Keát quaû laø ñoä töø hoùangang coøn dö coäng löïc vôùi ñoä töø hoùa doïc ñaõ khoâi phuïc ñöôïc, taïo ra moät ñoä töøhoùa doïc thöïc teá lôùn hôn ñoä töø hoùa doïc ñaõ khoâi phuïc, ñaït ñeán moät traïng thaùigoïi laø traïng thaùi oån ñònh.

Ñeå mau choùng ñaït ñöôïc traïng thaùi oån ñònh, ngöôøi ta söû duïng theâm moätthang töø coù taùc duïng traùi ngöôïc vôùi thang maõ pha vaø goïi laø thang töø taùicuoän (rewinding gradient). Thaät ra, thang töø taùi cuoän chæ laø thuøy hoài pha cuûathang maõ pha nhöng ñöôïc aùp duïng ngay tröôùc khi phaùt xung kích thích laàntieáp theo. Nghóa laø cöù öùng vôùi moãi cöôøng ñoä cuûa thang maõ pha, chuùng ta seõ aùpduïng moät thang töø coù cuøng cöôøng ñoä nhöng ngöôïc chieàu ngay tröôùc khi phaùtxung kích thích (Hình 5.7).

RF

α

Gs

Gp

α

TR

TE


Gf

thuøy hoài pha

thuøy khöû pha

thang töø nhieãu phaù


Hình 5.7: Thang töø taùi cuoän ñöôïc söû duïng trong caùc chuoãi xung khoâng nhieãu phaù thaät ra laø thuøy hoài pha cuûa thang maõ pha. Hai muõi teân traùi ngöôïc nhau naèm giöõa kyù hieäu thang maõ pha ñeå chæ chieàu aùp duïng ngöôïc chieàu nhau.

Veà maët ñoä töông phaûn, caùc hình thu ñöôïc baèng caùc chuoãi xung khoâng nhieãuphaù laø caùc hình troïng T2/T1. Nghóa laø, caùc moâ coù T1 ngaén hoaëc T2 daøi ñeàucho tín hieäu cao. Bieåu hieän troïng T1 treân hình coù nguoàn goác töø ñoä töø hoùa doïcñaõ khoâi phuïc laïi ñöôïc khi phaùt xung kích thích, trong khi ñoù bieåu hieän troïngT2 laïi do coâng lao cuûa ñoä töø hoùa ngang coøn dö. Möùc ñoä troïng T2/T1 vì vaäy tuøythuoäc vaøo caùc tham soá TR vaø goùc laät.

Trong thöïc teá, chuoãi xung ñieåm vang thang töø khoâng nhieãu phaù coù teânthöông maïi laø FISP (Fast Imaging with Steady state Precession) hoaëc GRASS(Gradient Recalled Acquisition in the Steady State).

Trong soá caùc chuoãi xung khoâng nhieãu phaù, coù moät loaïi chuoãi xung raátnhanh coù teân chung laø SSFP (Steady State Free Precession) vôùi caùc teânthöông maïi quen thuoäc laø trueFISP (haõng Siemens) hoaëc FIESTA (haõng GE).Loaïi chuoãi xung naøy coù goùc laät khaù lôùn, khoaûng 60o hoaëc lôùn hôn vaø thôøi gianTR raát ngaén (3 ms hoaëc ngaén hôn). Thôøi gian TR ngaén nhö theá laøm cho chuoãixung naøy coù theå ghi nhaän caùc “khoaûnh khaéc”, nhôø vaäy noù coù theå ñöôïc duøngtrong caùc kyõ thuaät chuïp hình tim vaø caùc maïch maùu lôùn.

RF

α

Gs

Gp

α

TR

TE


Gf

thuøy hoài pha

thuøy khöû pha


5.4 KYÕ THUAÄT KHOÂI PHUÏC ÑAÛO NGHÒCH

Veà cô baûn, kyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòch IR (inversion recovery) chæ laømoät daïng môû roäng cuûa chuoãi xung ñieåm vang spin SE. Nghóa laø moät chuoãixung khoâi phuïc ñaûo nghòch IR cuõng goàm coù moät xung kích thích 90o, tieáp theotaïi thôøi ñieåm TE/2 laø moät xung taùi laäp 180o. Tuy nhieân trong khi thöïc hieänchuoãi xung khoâi phuïc ñaûo nghòch IR, taïi moät thôøi ñieåm nhaát ñònh tröôùc khiphaùt xung kích thích 90o, ngöôøi ta phaùt moät xung ñaûo 180o. Khoaûng thôøi giantöø luùc phaùt xung ñaûo 180o ñeán luùc phaùt xung kích thích 90o ñöôïc goïi laø thôøigian ñaûo nghòch hay thôøi ñaûo TI (inversion time). Hình 5.8 minh hoïa dieãntieán thôøi gian cuûa caùc xung trong chuoãi xung khoâi phuïc ñaûo nghòch.

Hình 5.8: Dieãn tieán thôøi gian trong chuoãi xung khoâi phuïc ñaûo nghòch IR. Caùc truïc cuûa caùc thang töø Gs, Gf vaø Gp ñaõ ñöôïc löôïc boû ñeå cho ñôn giaûn. Thôøi ñaûo TI ñöôïc tính laø thôøi gian giöõa xung ñaûo vaø xung kích thích. Chuù yù raèng xung ñaûo 180o vaø xung taùi laäp 180o coù baûn chaát hoaøn toaøn gioáng nhau. Taùc duïng cuûa chuùng khaùc nhau vì chuùng ñöôïc phaùt ra taïi nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau khi traïng thaùi coäng höôûng töø cuûa caùc proton khaùc nhau. Xem giaûi thích chi tieát trong baøi.

Caâu hoûi ñaët ra ôû ñaây laø: xung ñaûo 180o naøy coù aûnh höôûng nhö theá naøo ñoáivôùi caùc tín hieäu coäng höôûng töø cuûa caùc moâ khi chuoãi xung ñieåm vang spin SEñöôïc phaùt ra sau ñoù?

Tröôùc tieân haõy trôû veà tình huoáng tröôùc khi phaùt xung kích thích 90o. Luùcnaøy, ñoä töø hoùa doïc M0 ñang höôùng thuaän chieàu vôùi töø tröôøng ngoaøi B0. Döôùitaùc duïng cuûa xung ñaûo 180o, ñoä töø hoùa doïc bò ñaûo ngöôïc 180o vaø höôùng theochieàu ngöôïc laïi (chieàu aâm). Sau khi taét xung ñaûo, ñoä töø hoùa doïc ñaûo ngöôïc daàndaàn khoâi phuïc trôû laïi ñoä töø hoùa doïc ban ñaàu (theo chieàu döông): tröôùc tieân thugiaûm ñoä lôùn theo chieàu aâm, qua zero roài lôùn daàn theo chieàu döông.

Thôøi gian khoâi phuïc ñoä töø hoùa doïc phuï thuoäc thôøi gian T1 cuûa moâ: phaûimaát moät thôøi gian T1 ñeå ñoä töø hoùa doïc ñang höôùng theo chieàu aâm trôû veà zero,tieáp theo laø moät thôøi gian T1 nöõa ñeå ñoä töø hoùa doïc naøy laáy laïi ñoä lôùn ban ñaàutheo chieàu döông. Nhö vaäy thôøi gian khoâi phuïc laïi ñoä töø hoùa doïc cuûa caùc moâ

RF

90o 180o

TE/2TI TE

ñieåm vang

180o

xung ñaûo

5.4 KYÕ THUAÄT KHOÂI PHUÏC ÑAÛO NGHÒCH 83

coù T1 daøi ngaén khaùc nhau seõ khaùc nhau; nghóa laø moâ coù T1 ngaén seõ khoâi phuïcnhanh hôn moâ coù T1 daøi. Khi ñoù taïi moät thôøi ñieåm sau khi taét xung ñaûo 180o

sao cho caùc moâ chöa khoâi phuïc hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc ban ñaàu, ñoä töø hoùadoïc cuûa moät soá moâ vaãn coøn aâm (do coù T1 daøi), moät soá moâ trôû thaønh zero (docoù T1 trung bình) vaø moät soá moâ khaùc ñaõ döông (do coù T1 ngaén). Hình 5.9minh hoïa quaù trình khoâi phuïc ñoä töø hoùa doïc cuûa hai moâ A vaø B taïi caùc thôøiñieåm khaùc nhau x1, x2, x3, x4 vaø x5.

Hình 5.9: Dieãn tieán khoâi phuïc caùc ñoä töø hoùa doïc (vectô xaùm vaø ñen) töông öùng vôùi hai moâ: moâ A (T1 ngaén) vaø B (T2 daøi) qua nhieàu thôøi ñieåm sau khi taét xung ñaûo 180o. (x1) Caû hai ñoä töø hoùa ñeàu aâm. (x2) Ñoä töø hoùa doïc cuûa moâ A (vectô xaùm) gaàn nhö baèng zero. (x3) Ñoä töø hoùa cuûa moâ A ñaõ döông nhöng moâ B coøn aâm. (x4) Moâ B luùc naøy gaàn nhö baèng zero coøn moâ A ñaõ döông khaù nhieàu. (x5) Moâ B baét ñaàu döông, moâ A gaàn nhö ñaõ khoâi phuïc hoaøn toaøn.

Baây giôø neáu phaùt moät xung kích thích 90o, taùc duïng cuûa xung kích thíchnaøy phuï thuoäc vaøo tình traïng khoâi phuïc ñoä töø hoùa doïc cuûa moãi moâ. Cuï theå,caùc moâ coù ñoä töø hoùa doïc coøn ñoä lôùn (döông hoaëc aâm) seõ bò laät thaønh ñoä töø hoùangang vaø cho ra tín hieäu coäng höôûng töø, trong khi ñoù caùc moâ coù ñoä töø hoùa doïcbaèng zero cuõng seõ coù ñoä töø hoùa ngang baèng zero vaø vì theá khoâng coù tín hieäucoäng höôûng töø.

1. Ñoái vôùi moâ A coù thôøi gian T1 ngaén, tình traïng maát tín hieäu xaûy ra taïithôøi ñieåm x2 khi duøng thôøi ñaûo TI ngaén.

2. Ñoái vôùi moâ B coù thôøi gian T1 daøi, tình traïng maát tín hieäu xaûy ra taïithôøi ñieåm x4 (duøng thôøi ñaûo TI daøi).

Khaû naêng xoùa maát tín hieäu cuûa moät moâ laø moät ñaëc ñieåm quan troïng nhaátcuûa kyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòch. Khi ñoù, toån thöông bò che khuaát beân döôùicoù theå ñöôïc boäc loä ra roõ raøng hôn. Ñeå xoùa ñöôïc tín hieäu cuûa moät moâ, thôøi ñaûoTI caàn choïn cho phuø hôïp vôùi thôøi gian T1 cuûa moâ muoán xoùa. Tính toaùn cuï theåcho thaáy giaù trò TI thöôøng xaáp xæ khoaûng 0,7 giaù trò cuûa T1.

x1 x2 x3 x4 x5


Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng duøng hai loaïi chuoãi xung khoâi phuïc ñaûonghòch IR: chuoãi STIR (short tau [TI] inversion recovery) ñeå laøm maát tínhieäu cuûa môõ (xoùa môõ) vaø chuoãi FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery)ñeå laøm maát tín hieäu cuûa caùc dòch (thöôøng laø dòch naõo tuûy).

Chuoãi STIRMuïc ñích cuûa chuoãi xung STIR laø laøm maát tín hieäu cuûa moâ môõ, do vaäy thôøiñaûo TI ñöôïc choïn khaù ngaén, gaàn vôùi thôøi gian T1 cuûa moâ môõ. Cuï theå hôn, ôû töøtröôøng 1 Tesla, giaù trò cuûa TI khoaûng 135−150 ms; ôû töø tröôøng 1,5 Tesla, giaùtrò cuûa TI khoaûng 155−175 ms. Vôùi thôøi ñaûo TI ngaén nhö vaäy, ñoä töø hoùa doïccuûa caùc moâ coù thôøi gian T1 daøi vaãn coøn raát aâm, trong khi ñoù ñoä töø hoùa doïc cuûacaùc moâ coù thôøi gian T1 ngaén chæ coøn aâm ít hoaëc coù theå döông ít. Keát quaû laøkhi phaùt xung kích thích, caùc moâ coù T1 daøi seõ cho ra tín hieäu maïnh hôn caùcmoâ coù T1 ngaén.

Trong thöïc teá, chuoãi STIR thöôøng coù TR daøi vaø TE ngaén. Vôùi caùc tham soánhö vaäy, hình thu ñöôïc baèng chuoãi xung STIR laø moät hình ñaûo ngöôïc (aâmbaûn) cuûa hình troïng T1 (T1W).

Chuoãi FLAIRMuïc ñích cuûa chuoãi xung FLAIR laø xoùa tín hieäu cuûa caùc dòch ñôn giaûn nhödòch naõo tuûy. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy, thôøi ñaûo TI ñöôïc choïn thaät daøi (treân2000 ms), phuø hôïp vôùi thôøi gian T1 daøi cuûa caùc dòch.

Ñieån hình, chuoãi xung FLAIR coù TR thaät daøi vaø TE daøi. Keát quaû laø aûnhthu ñöôïc töø chuoãi xung naøy thuoäc loaïi aûnh troïng T2 (T2W) nhöng caùc thaønhphaàn thuaàn nöôùc vaø dòch khoâng coù tín hieäu.

5.5 KYÕ THUAÄT BAÕO HOØA

Theo moät nghóa naøo ñoù, kyõ thuaät baõo hoøa coù theå ñöôïc xem nhö cuøng nhoùm vôùikyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòch. Nghóa laø, caû hai ñeàu duøng moät xung chuaån bòtröôùc khi phaùt xung kích thích. Trong tröôøng hôïp khoâi phuïc ñaûo nghòch, xungchuaån bò laø moät xung 180o, laøm laät ngöôïc ñoä töø hoùa doïc töø döông thaønh aâm.Trong tröôøng hôïp baõo hoøa, xung chuaån bò caàn laät hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïcthaønh ñoä töø hoùa ngang. Vuøng moâ coù ñoä töø hoùa doïc ñöôïc laät hoaøn toaøn thaønhñoä töø hoùa ngang ñöôïc xem nhö ñaõ ñaït tình traïng ñaõ baõo hoøa (saturated). Luùcnaøy neáu nhieãu phaù ñoä töø hoùa ngang, vuøng moâ ñaõ baõo hoøa seõ “trô” ñoái vôùi xungkích thích vaø khoâng coù tín hieäu. Xung chuaån bò loaïi naøy ñöôïc goïi laø xung baõohoøa (saturation pulse).

Moãi xung baõo hoøa ñöôïc choïn hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo vuøng moâ caàn xoùa tínhieäu. Tuy nhieân veà cô baûn, xung baõo hoøa bao goàm moät xung ñöôïc thieát keá ñaëcbieät ñeå kích thích vuøng moâ caàn xoùa, laät hoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc cuûa vuøng moâ

5.5 KYÕ THUAÄT BAÕO HOØA 85

naøy thaønh ñoä töø hoùa ngang. Sau ñoù söû duïng moät thang töø hoaëc moät xung khaùcnhieãu phaù ñoä töø hoùa ngang, töông töï nhö kyõ thuaät nhieãu phaù ñöôïc duøng trongchuoãi xung GRE coù nhieãu phaù. Keát quaû laø vuøng moâ khoâng coøn ñoä töø hoùa doïclaãn ñoä töø hoùa ngang. Vì vaäy khi xung kích thích ñöôïc phaùt ra sau ñoù, noù hoaøntoaøn trô vaø khoâng cho ra tín hieäu.

Ñeå cho cuï theå hôn, chuùng toâi seõ neâu ra ba kyõ thuaät xung baõo hoøa ñöôïc söûduïng khaù roäng raõi trong thöïc teá laâm saøng: baõo hoøa choïn loïc vuøng, baõo hoøachoïn loïc ñoä xeâ dòch hoùa hoïc vaø kyõ thuaät truyeàn ñoä töø hoùa MT.

Baõo hoøa choïn loïc vuøngMuïc ñích cuûa xung baõo hoøa choïn loïc vuøng laø laøm baõo hoøa moät vuøng cô theåkhoâng muoán coù tín hieäu. Thoâng thöôøng ngöôøi ta duøng moät xung baõo hoøa chomoãi xung kích thích, maëc duø trong caùc kyõ thuaät chuïp nhanh (Chöông 6), ngöôøita coù theå duøng moät xung baõo hoøa chung cho nhieàu xung kích thích.

Moät trong nhöõng öùng duïng phoå bieán nhaát cuûa xung baõo hoøa loaïi naøy laø baõohoøa doøng chaûy hoaëc baõo hoøa caùc moâ chuyeån ñoäng. Chuùng ta bieát raèng doøngchaûy cuûa maùu hoaëc söï chuyeån ñoäng cuûa moâ laø moät nguyeân nhaân gaây ra caùcaûnh giaû hoaëc aûnh nhieãu (artifact). Tình traïng naøy xaûy ra bôûi vì trong thöïcteá chuùng ta luoân phaûi maát moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh giöõa luùc phaùt xungkích thích vaø luùc ño nhaän tín hieäu (xem Chöông 10). Ñeå laøm maát tín hieäu cuûaphaàn doøng chaûy hieän dieän taïi vuøng cô theå caàn khaûo saùt, ngöôøi ta tính toaùntoác ñoä cuûa doøng chaûy vaø phaùt moät xung baõo hoøa cho toaøn boä vuøng cô theå hieänñang chöùa phaàn doøng chaûy voán seõ ñi vaøo vuøng cô theå caàn khaûo saùt vaøokhoaûng thôøi gian phaùt xung kích thích. Nhôø vaäy khi phaùt xung kích thích chovuøng cô theå caàn khaûo saùt, phaàn doøng chaûy ñaõ bò baõo hoøa vaø khoâng coù tín hieäu.

Baõo hoøa choïn loïc ñoä xeâ dòch hoùa hoïcNhö chuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 2 (Phaàn 2.1), söï khaùc bieät giöõa taàn soá coänghöôûng töø cuûa caùc proton trong caùc phaân töû ñöôïc goïi laø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc(chemical shift). Maët khaùc, do ñaëc thuø caáu taïo hoùa hoïc cuûa mình, nöôùc vaø môõlaø nhöõng loaïi phaân töû thöïc söï taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø, chuû yeáu laø töø caùcproton coù maët trong phaân töû cuûa chuùng. Noùi caùch khaùc, hình aûnh coäng höôûngtöø chaúng qua laø baûn ñoà phaân boá nöôùc vaø môõ trong cô theå. Do vaäy, ñoä xeâ dòchhoùa hoïc giöõa nöôùc vaø môõ coù theå ñöôïc söû duïng khi caàn xoùa boû tín hieäu cuûa moättrong hai chaát naøy.

Theo ñoù, ñeå xoùa môõ baèng phöông phaùp baõo hoøa môõ (fat saturation), ngöôøita duøng moät xung coù taàn soá phuø hôïp vôùi taàn soá quay cuûa proton cuûa môõ, laäthoaøn toaøn ñoä töø hoùa doïc cuûa noù thaønh ñoä töø hoùa ngang roài nhieãu phaù ñoä töøhoùa ngang. Xung baõo hoøa ñöôïc thieát keá cho muïc ñích naøy haàu nhö khoâng coùtaùc duïng gì treân proton cuûa nöôùc. Do vaäy khi xung kích thích ñöôïc phaùt ra, chæ


coù nöôùc laø thaønh phaàn tham gia taïo tín hieäu; tín hieäu cuûa môõ luùc naøy khoângcoù. Ngöôïc laïi neáu muoán xoùa tín hieäu cuûa nöôùc, ngöôøi ta thöïc hieän töông töï: söûduïng moät xung baõo hoøa nöôùc roài sau ñoù phaùt xung kích thích. Tín hieäu luùc naøychæ laø tín hieäu cuûa môõ.

Cuõng coù theå phoái hôïp kyõ thuaät xung baõo hoøa vôùi moät kyõ thuaät khaùc.Chaúng haïn neáu muoán coù aûnh “thuaàn silicon” ôû nhöõng ngöôøi bôm hoaëc gheùpsilicon vaøo ngöïc, ngöôøi ta coù theå phoái hôïp chuoãi xung STIR (xoùa môõ) vôùi kyõthuaät baõo hoøa nöôùc ñeå xoùa nöôùc. Keát quaû laø chæ coøn laïi tín hieäu töø silicon, chora moät aûnh thuaàn silicon.

Cuõng caàn noùi theâm raèng khi söû duïng chuoãi xung baõo hoøa môõ, voán thöôøngñöôïc goïi laø xung Fatsat (FS), goùc laät cuûa xung baõo hoøa thöôøng lôùn hôn 90o. Vìthôøi gian T1 cuûa môõ khaù ngaén neân neáu söû duïng goùc laät 90o, ñoä töø hoùa doïc coùtheå seõ ñöôïc khoâi phuïc laïi moät phaàn tröôùc khi phaù nhieãu xong ñoä töø hoùangang, khieán cho hình aûnh vaãn coøn soùt laïi tín hieäu cuûa moâ môõ. Vôùi goùc laätñöôïc choïn löïa phuø hôïp, thoâng thöôøng töø 100o ñeán 150o, ñoä töø hoùa doïc seõ khoâiphuïc veà zero, cho ra hình aûnh ñöôïc xoùa môõ toát hôn.

Kyõ thuaät truyeàn ñoä töø hoùa MTDöôùi taùc duïng cuûa caùc xung kích thích vôùi daûi taàn soá ñöôïc duøng trong thöïc teálaâm saøng, chuùng ta bieát raèng proton trong caùc ñaïi phaân töû nhö protein vaøphospholipid cuûa maøng teá baøo khoâng taïo ra ñöôïc tín hieäu coäng höôûng töø. Ñieàunaøy khoâng coù nghóa raèng chuùng hoaøn toaøn “voâ taâm” tröôùc hieän töôïng coänghöôûng töø. Thöïc teá laø caùc proton naøy cuõng bò töø hoùa vaø baõo hoøa. Ñoä töø hoùa sauñoù truyeàn sang cho caùc proton trong caùc phaân töû nöôùc naèm xung quanh (ñöôïcgoïi laø nöôùc tuø, xem Phaàn 2.2), laøm giaûm bôùt tín hieäu coù theå thu nhaän ñöôïc töøcaùc phaân töû nöôùc naøy. Hieän töôïng ñoä töø hoùa baõo hoøa truyeàn töø caùc ñaïi phaântöû sang caùc phaân töû nöôùc xung quanh ñöôïc goïi laø hieän töôïng truyeàn ñoä töøhoùa MT (magnetization transfer).

Hieän töôïng truyeàn ñoä töø hoùa MT naøy coù theå ñöôïc söû duïng khi chuùng tamuoán xoùa tín hieäu cuûa moät soá moâ meàm bôûi vì nöôùc ôû moâ meàm chuû yeáu laø nöôùctuø. Ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, chuùng ta duøng moät xung baõo hoøa coù taàn soá thaáphôn hoaëc cao hôn daûi taàn soá cuûa nöôùc vaø môõ. Vôùi xung baõo hoøa loaïi naøy, hieäntöôïng truyeàn töø hoùa MT xaûy ra, laøm giaûm hoaëc maát tín hieäu cuûa vuøng moâmeàm caàn xoùa.

5.6 KYÕ THUAÄT KHÖÛ MÔÕ

Chuùng ta ñaõ bieát raèng tín hieäu coäng höôûng töø thu ñöôïc trong thöïc teá chuû yeáulaø tín hieäu cuûa nöôùc vaø moät phaàn ít hôn laø môõ. Trong caùc öùng duïng laâm saøngchuùng ta gaëp nhieàu tröôøng hôïp caàn laøm maát tín hieäu cuûa môõ, chaúng haïn khimuoán laøm roõ hôn tình traïng baét thuoác töông phaûn cuûa moät soá toån thöông sau

5.6 KYÕ THUAÄT KHÖÛ MÔÕ 87

khi tieâm thuoác hay muoán khaúng ñònh moâ toån thöông chính laø moâ môõ. Luùcnaøy, khöû môõ hay xoùa môõ (fat suppression) baèng moät kyõ thuaät naøo ñoù laø moätyeâu caàu caàn ñöôïc thöïc hieän ñeå khaúng ñònh chaån ñoaùn.

Trong hai phaàn tröôùc chuùng ta ñaõ bieát raèng khöû môõ coù theå ñöôïc thöïc hieänbaèng kyõ thuaät xung ñaûo nghòch vaø kyõ thuaät baõo hoøa. Vôùi kyõ thuaät xung ñaûonghòch, thôøi ñaûo TI caàn choïn gaàn baèng vôùi thôøi gian T1 cuûa môõ. Baèng caùchñoù, môõ sau khi bò ñaûo nghòch 180o seõ khoâi phuïc trong khoaûng thôøi ñaûo TI veàzero. Khi naøy neáu xung kích thích ñöôïc phaùt ra, ñoä töø hoùa doïc cuûa môõ baèngzero neân khoâng taïo ra ñöôïc ñoä töø hoùa ngang vaø vì theá khoâng cho tín hieäu. Vôùikyõ thuaät xung baõo hoøa, thay vì phaùt xung ñaûo nghòch tröôùc khi phaùt xungkích thích, ngöôøi ta phaùt xung baõo hoøa choïn loïc ñoái vôùi môõ. Nghóa laø xungnaøy chæ laøm ñoä töø hoùa doïc cuûa môõ laät thaønh ñoä töø hoùa ngang. Tieáp theo sauxung baõo hoøa môõ laø moät xung nhieãu phaù hoaëc thang töø nhieãu phaù ñeå laøm maáthoaøn toaøn ñoä töø hoùa ngang. Sau ñoù neáu moät xung kích thích bình thöôøng ñöôïcphaùt ra, chæ coù nöôùc coøn ñoä töø hoùa doïc vaø laät thaønh ñoä töø hoùa ngang roài phaùtra tín hieäu; môõ hoaøn toaøn bò “trô” ñoái vôùi xung kích thích naøy.

Ngoaøi hai kyõ thuaät naøy, chuùng ta baây giôø seõ tìm hieåu theâm hai kyõ thuaät coùtaùc duïng khöû môõ, ñoù laø kyõ thuaät Dixon vaø kyõ thuaät kích thích coù choïn loïc phoåkhoâng gian.

Kyõ thuaät DixonChuùng ta ñaõ bieát raèng taàn soá quay cuûa proton trong nöôùc vaø môõ thaät söïkhoâng gioáng nhau vaø khaùc bieät naøy ñöôïc goïi laø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc. Noùi chínhxaùc hôn, nöôùc quay nhanh hôn môõ vôùi ñoä xeâ dòch hoùa hoïc vaøo khoaûng 3,5phaàn trieäu (ppm hay parts per million).

Sau khi ñöôïc kích thích, luùc ñaàu caû nöôùc vaø môõ ñeàu quay cuøng pha hayñoàng pha (in-phase). Theo thôøi gian, nöôùc quay nhanh hôn neân giöõa chuùngbaét ñaàu leäch pha nhau cho ñeán luùc chuùng nghòch pha hay ñoái pha (opposedphase), nghóa laø pha cheânh nhau 180o. Khi naøy tín hieäu chung seõ giaûm ñi roõreät. Tuy nhieân do nöôùc vaãn tieáp tuïc quay nhanh hôn neân sau moät khoaûng thôøigian gioáng nhö treân, nöôùc vaø môõ trôû laïi ñoàng pha. Khi naøy tín hieäu chung laïimaïnh trôû laïi.

Kyõ thuaät Dixon thöïc chaát laø moät kyõ thuaät ño ñaïc tín hieäu vaø xöû lyù. Theokyõ thuaät naøy, ñeå coù ñöôïc aûnh khöû môõ, chuùng ta thöïc hieän hai laàn ño tín hieäuvaø taïo ra hai boä aûnh. Moät aûnh ño taïi thôøi ñieåm nöôùc vaø môõ nghòch pha, goïi laøaûnh nghòch pha (opposed-phase image); aûnh coøn laïi ño taïi thôøi ñieåm nöôùcvaø môõ trôû laïi ñoàng pha, goïi laø aûnh ñoàng pha (in-phase image). Vôùi töø tröôøng1,5 T, aûnh nghòch pha ño taïi thôøi ñieåm 2,25 ms coøn aûnh ñoàng pha ño taïi thôøiñieåm 4,5 ms. Hai aûnh ñoàng pha vaø nghòch pha coù theå ñöôïc ño rieâng reõ hoaëc ñoxen keõ vôùi nhau baèng kyõ thuaät ñieåm vang keùp.


Khi coäng tín hieäu cuûa hai aûnh nghòch pha vaø ñoàng pha ôû khaâu xöû lyù, chuùngta thu ñöôïc aûnh khöû môõ baèng kyõ thuaät Dixon. Noùi moät caùch deã hieåu, aûnhñoàng pha laø aûnh “nöôùc+môõ” coøn aûnh nghòch pha laø aûnh “nöôùc−môõ”. Toång cuûahai aûnh naøy laø aûnh cuûa nöôùc ñaõ khöû maát tín hieäu môõ.

Kích thích coù choïn loïc phoå khoâng gianTrong kyõ thuaät kích thích coù choïn loïc phoå khoâng gian (spatial-spectralselective exitation), ngöôøi ta tìm caùch kích thích moät mình nöôùc maø khoângkích thích môõ. Tuy nhieân söû duïng moät xung kích thích duy nhaát coù taàn soá heïpñoái vôùi nöôùc laïi khoâng hieäu quaû. Thay vì theá ngöôøi ta söû duïng xung toå hôïp(composite pulse). Xung toå hôïp naøy bao goàm nhieàu xung vôùi nhieàu goùc laätkhaùc nhau, ñöôïc phaùt ra taïi nhieàu thôøi ñieåm khaùc nhau ñaõ ñöôïc thieát keá moätcaùch hôïp lyù ñeå toång taùc duïng cuûa chuùng laø nöôùc coù ñöôïc moät ñoä töø hoùa phuøhôïp coøn môõ khoâng coøn ñoä töø hoùa naøo. Keát quaû laø chæ coù nöôùc cho tín hieäu.


• Taäp hôïp caùc xung vaø caùc thang choïn lôùp, thang maõ taàn soá cuõng nhöthang maõ pha, cuøng vôùi thôøi kích TR vaø TE phuø hôïp, taïo thaønh moätchuoãi xung (pulse sequence).

• Chuoãi xung ñieåm vang spin SE goàm coù moät xung kích thích 90o vaø moätxung taùi laäp 180o ñöôïc phaùt taïi thôøi ñieåm TE/2, cho ra moät ñieåm vangspin (spin echo) taïi thôøi ñieåm TE.

• Chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE söû duïng moät xung kích thích coùgoùc laät nhoû hôn 90o vaø khoâng duøng xung taùi laäp 180o. Thay vì theá noùduøng moät thuøy khöû pha cuûa thang maõ taàn soá ñeå taïo ra moät ñieåm vang.

• Kyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòch IR goàm moät xung ñaûo 180o ñöôïc phaùttröôùc khi phaùt xung kích thích 90o moät thôøi ñaûo TI thích hôïp ñeå laømcho ñoä töø hoùa doïc cuûa moät moâ caàn xoùa coù giaù trò zero taïi thôøi ñieåm phaùtxung kích thích. Xung STIR ñöôïc duøng ñeå xoùa môõ coù thôøi ñaûo TI khaùngaén. Xung FLAIR ñöôïc duøng ñeå xoùa caùc dòch, nhaát laø dòch naõo tuûy, vôùithôøi ñaûo raát daøi (treân 2000 ms).

• Gioáng vôùi kyõ thuaät xung ñaûo nghòch, kyõ thuaät baõo hoøa söû duïng moätxung chuaån bò tröôùc khi phaùt xung kích thích vôùi muïc ñích laøm baõo hoøamoät loaïi moâ naøo ñoù. Kyõ thuaät baõo hoøa coù theå duøng ñeå xoùa tín hieäu cuûamôõ, cuûa nöôùc hoaëc cuûa doøng chaûy.

• Ñeå xoùa tín hieäu cuûa môõ, ngoaøi caùch duøng kyõ thuaät khoâi phuïc ñaûo nghòchvaø baõo hoøa, ngöôøi ta coøn coù theå duøng kyõ thuaät Dixon vaø kích thích coùchoïn loïc phoå khoâng gian.

89

Chöông 6

Kyõ thuaät chuïp nhanh

Veà nguyeân taéc, kyõ thuaät chuïp coäng höôûng töø baèng caùc chuoãi xung cô baûn ñaõbaøn luaän trong Chöông 5 coù theå cho ra caùc hình vôùi caáu truùc giaûi phaãu toát hônnhieàu so vôùi caùc kyõ thuaät chuïp hình khaùc (X quang quy öôùc, chuïp caét lôùp ñieäntoaùn CT vaø sieâu aâm). Nhöôïc ñieåm lôùn nhaát cuûa kyõ thuaät chuïp coäng höôûng töølaø toán thôøi gian. Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm naøy, nhieàu kyõ thuaät chuïp nhanhhôn ñaõ ñöôïc phaùt minh vaø öùng duïng vaøo thöïc teá. Muïc tieâu cuûa Chöông 6 laøbaøn luaän caùc kyõ thuaät chuïp nhanh vôùi noäi dung cuï theå nhö sau:

• Caùc chieán löôïc toång quaùt

• Kyõ thuaät chuïp ña lôùp caét

• Kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng

• Kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh

• Moät soá kyõ thuaät môùi

6.1 CAÙC CHIEÁN LÖÔÏC TOÅNG QUAÙT

Ñeå deã hình dung caùc kyõ thuaät chuïp nhanh seõ ñöôïc baøn luaän trong chöôngnaøy, chuùng ta seõ söû duïng chuoãi xung ñieåm vang spin laøm cô sôû ñeå tính toaùnthôøi gian caàn thieát ñeå coù ñöôïc moät hình coäng höôûng töø. Treân cô sôû phaân tíchnaøy, chuùng ta seõ tìm caùch toái öu hoùa thôøi gian chuïp baèng nhieàu caùch khaùcnhau, cho ra caùc kyõ thuaät chuïp hình nhanh ñang ñöôïc söû duïng raát phoå bieán.

Thöû nhôù laïi töø Chöông 5 raèng moät chuoãi xung ñieåm vang spin goàm coù moätxung kích thích 90o ñöôïc laäp laïi sau moãi khoaûng thôøi gian TR moät soá laàn N,moãi laàn ghi nhaän ñöôïc moät ñieåm vang taïi thôøi ñieåm TE sau khi ñaõ aùp duïngmoät xung taùi hoài 180o taïi thôøi ñieåm TE/2. Moãi ñieåm vang sau ñoù seõ ñöôïc laáymaãu vaø soá hoùa roài ñöôïc ghi laïi thaønh moät haøng trong moät baûng hai chieàu goïilaø k-khoâng gian (xem Chöông 4, Phaàn 4.4). Soá haøng caàn ñieàn vaøo k-khoâng

90 CHÖÔNG 6. KYÕ THUAÄT CHUÏP NHANH

gian baèng vôùi soá ñieåm vang caàn laáy maãu N. Ñeå giaûm sai soá ño ñaïc, toaøn boäquaù trình naøy coù theå ñöôïc thöïc hieän laïi vaøi laàn, goïi laø soá laàn ño ñaïc NEX(number of excitation). Keát quaû caùc laàn ño ñaïc seõ ñöôïc coäng laïi vaø laáy trungbình.

Theo ñaáy, thôøi gian chuïp ñöôïc moät aûnh coäng höôûng töø coù theå tính baèngcoâng thöùc:

thôøi gian chuïp = TR × N × NEX

Trong coâng thöùc naøy, NEX laø moät giaù trò phuï thuoäc vaøo chaát löôïng ño ñaïccuûa heä thoáng coäng höôûng töø (thieát bò ño ñaïc); ñöông nhieân giaù trò nhoû nhaátcuûa con soá naøy laø 1. Ngöôïc laïi, giaù trò thôøi kích TR vaø soá haøng N caàn ñieàn vaøok-khoâng gian phuï thuoäc vaøo caùch thöùc phaùt xung vaø caùch ñieàn caùc haøng vaøo k-khoâng gian. Nhöõng chieán löôïc thöïc hieän chuïp nhanh coù theå laøm thay ñoåi caûcaû coâng thöùc tính thôøi gian chuïp ñöôïc cho ôû treân. Döôùi ñaây chuùng ta phaùc quamoät soá chieán löôïc quan troïng.

Giaûm bôùt caùc thaønh phaàn trong chuoãi xungTrong caùc chuoãi xung ñöôïc trình baøy trong Chöông 5, moät soá chuoãi söû duïngtheâm caùc xung vôùi nhöõng muïc ñích ñaëc bieät. Chaúng haïn chuoãi xung baõo hoøamôõ caàn phaûi phaùt theâm moät xung “ñaëc hieäu” cho môõ ñeå baõo hoøa noù roài nhieãuphaù ñoä töø hoùa ngang ñeå laøm cho noù trô ñoái vôùi xung kích thích sau ñoù.

Trong nhieàu tröôøng hôïp, vieäc söû duïng moät xung nhö theá hoaøn toaøn khoângcaàn thieát vaø coù theå boû ñi. Chaúng haïn neáu khoâng coù nhu caàu xoùa môõ thì roõraøng coù theå loaïi boû hoaøn toaøn xung xoùa môõ, nghóa laø duøng caùc chuoãi xungthoâng thöôøng.

Theá nhöng neáu vaãn phaûi duøng xung xoùa môõ, thôøi gian chuïp vaãn coù theågiaûm bôùt ñöôïc baèng caùch thay vì phaùt tröôùc moãi xung kích thích moät xung baõohoøa môõ, ngöôøi ta coù theå “tieát kieäm” baèng caùch phaùt moät xung baõo hoøa chonhieàu xung kích thích. Chaúng haïn duøng moät xung baõo hoøa chung cho moãi 32xung kích thích.

Ruùt ngaén thôøi kích TRRuùt ngaén thôøi kích TR roõ raøng laø moät yù töôûng ñaàu tieân khi caàn giaûm bôùt thôøigian chuïp, theá nhöng yù töôûng naøy gaëp ngay moät trôû ngaïi cô baûn: thôøi kích TRlaø moät tham soá quan troïng ñeå taïo ra ñoä töông phaûn caàn thieát: hình troïng T1caàn thôøi gian TR ngaén; hình troïng T2 caàn thôøi gian TR daøi.

Trong Chöông 5 chuùng ta ñaõ bieát moät giaûi phaùp ñeå giaûm bôùt thôøi gian TR:duøng moät goùc laät nhoû. Theo caùch naøy, caùc chuoãi xung ñieåm vang thang töøGRE coù theå ñöôïc xem nhö laø moät caûi thieän ñaùng keå veà thôøi gian chuïp so vôùicaùc chuoãi xung ñieåm vang spin SE. Theo tính toaùn, ñeå duy trì ñöôïc ñoä töông

6.1 CAÙC CHIEÁN LÖÔÏC TOÅNG QUAÙT 91

phaûn toát nhaát, ñaëc bieät treân hình troïng T1, khi TR trong khoaûng treân döôùi100 ms (mili giaây), goùc laät neân naèm trong khoaûng töø 60o−90o. Khi TR trongkhoaûng treân döôùi 50 ms, goùc laät cuõng treân döôùi 50o. Khi TR nhoû hôn nöõa, goùclaät khoâng neân quaù nhoû, chaúng haïn neáu TR = 6 ms thì α = 15o.

Moät giaûi phaùp khaùc coù theå xem xeùt laø giaûm bôùt thôøi vang TE, chaúng haïnbaèng caùch giaûm bôùt thôøi gian laáy maãu. Giaûm bôùt thôøi gian laáy maãu coù theåbaèng caùch laáy maãu nhanh hôn (laáy nhieàu maãu trong moät khoaûng thôøi gianngaén hôn) hoaëc laáy ít maãu ñi (kyõ thuaät nöûa ñieåm vang, xem Phaàn 4.4).

Taêng toái ña thôøi gian thu nhaän tín hieäuKhi xem xeùt dieãn tieán thôøi gian cuûa caùc chuoãi xung ñaõ baøn luaän trong Chöông5, chuùng ta nhaän ra raèng thôøi gian thu nhaän döõ lieäu (thôøi gian laáy maãu) chæchieám moät phaàn raát nhoû trong toång soá thôøi gian chuïp. Khoaûng thôøi giankhoâng thöïc hieän thu nhaän döõ lieäu chính laø thôøi gian cheát (dead time). Söûduïng toái ña thôøi gian cheát naøy seõ ruùt ngaén thôøi gian chuïp xuoáng moät caùch raátngoaïn muïc.

1. Chieán löôïc thöù nhaát laø chuïp cuøng luùc nhieàu lôùp caét. Vôùi kyõ thuaät chuïphai chieàu (2D), moãi lôùp caét seõ ñöôïc kích thích baèng moät xung kích thíchrieâng bieät coù taàn soá phuø hôïp ñaõ ñöôïc chuaån bò tröôùc baèng moät thangchoïn lôùp. Vôùi kyõ thuaät chuïp ba chieàu (3D), toaøn boä khoái cô theå caàn khaûosaùt coù theå ñöôïc chuïp chung moät laàn vaø döõ lieäu ñöôïc toå chöùc thaønh moätk-khoâng gian ba chieàu. Sau ñoù baèng thuaät toaùn Fourier ba chieàu, chuùngta coù theå “xaét moûng” khoái cô theå ñaõ chuïp thaønh töøng “mieáng” coù ñoä daøynhö yù. Chieán löôïc chuïp cuøng luùc nhieàu lôùp caét seõ ñöôïc baøn luaän chi tieáttrong Phaàn 6.2.

2. Chieán löôïc thöù hai laø taïo vaø ghi nhaän nhieàu ñieåm vang trong cuøng moätlaàn phaùt xung kích thích. Nhö chuùng ta ñaõ bieát, moät ñieåm vang coù theåñöôïc taïo ra sau moät xung taùi laäp 180o (ñieåm vang spin hay spin echo)hoaëc sau khi aùp duïng moät thang maõ taàn soá Gf (ñieåm vang thang töø haygradient echo). Theo ñaáy, caùc ñieåm vang thu nhaän ñöôïc sau moät laànphaùt xung kích thích ñöôïc goïi laø xaâu ñieåm vang (echo train); baûn thaânxung kích thích ñöôïc goïi laø phaùt baén (shot). Ngoaøi ra, khoaûng thôøigian thu nhaän moät xaâu ñieåm vang ñöôïc goïi laø thôøi ghi xaâu (echo trainduration) vaø soá löôïng ñieåm vang trong moät xaâu ñöôïc goïi laø chieàu daøixaâu ETL (echo train length).

Trong chieán löôïc ghi nhaän nhieàu ñieåm vang, ngöôøi ta cuõng phaûi thayñoåi thöù töï ñieàn caùc haøng döõ lieäu vaøo k-khoâng gian. Tröôùc tieân, do coùnhieàu ñieåm vang trong cuøng moät phaùt baén, chuùng ta coù nhieàu thôøi vangTE khaùc nhau. Thöù ñeán, chuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 4 (Phaàn 4.4) raèngmoãi haøng trong k-khoâng gian laø keát quaû laáy maãu moät ñieåm vang, trong


ñoù haøng ôû giöõa laø ñieåm vang coù ñöôïc khi duøng thang maõ pha yeáu nhaát(baèng zero). Maët khaùc, döõ lieäu vuøng trung taâm cuûa k-khoâng gian chuûyeáu maõ hoùa caùc thoâng tin veà ñoä töông phaûn vaø cöôøng ñoä tín hieäu. Vì theátrong chieán löôïc naøy, ñieåm vang ñöôïc ñieàn vaøo haøng giöõa cuûa k-khoânggian seõ coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán ñoä töông phaûn cuûa aûnh. Thôøi vangcuûa ñieåm vang naøy do vaäy ñöôïc goïi laø thôøi vang hieäu duïng (effectiveTE, vieát taét laø TEef). Choïn löïa vò trí cuûa thôøi vang hieäu duïng TEef ôûñaàu, giöõa hoaëc cuoái xaâu ñieåm vang seõ laøm thay ñoåi ñoä töông phaûn cuûahình aûnh thu ñöôïc. Chieán löôïc naøy ñöôïc aùp duïng trong kyõ thuaät chuïpñieåm vang ñoàng phaúng EPI vaø ñieåm vang spin nhanh ôû caùc Phaàn 6.3 vaø6.4.

3. Chieán löôïc thöù ba cho pheùp taïo ra cuøng luùc nhieàu hình coù ñoä töôngphaûn khaùc nhau, cuï theå hôn laø moät hình troïng T2 (T2W) vaø moät hìnhtroïng ñaäm ñoä proton (PD-W). Theo moät nghóa naøo ñoù, chieán löôïc naøy coùtheå xem nhö moät hình thaùi khaùc cuûa chieán löôïc thöù hai, nghóa laø noùcuõng taïo ra vaø ghi nhaän nhieàu ñieåm vang trong cuøng moät xung kíchthích. Khaùc bieät chuû yeáu laø treân cuøng moät xung kích thích coù TR daøi,ñieåm vang thöù nhaát ñöôïc ghi nhaän taïi moät thôøi vang TE khaù ngaén ñeåtaïo ra hình PD-W coøn ñieåm vang thöù hai ñöôïc ghi nhaän taïi moät thôøivang TE daøi ñeå taïo ra hình T2W (Hình 6.1).

Hình 6.1: Hai ñieåm vang ñöôïc laáy trong cuøng moät laàn phaùt xung kích thích vôùi TR daøi. Ñieåm vang thöù nhaát coù thôøi vang TE ngaén (TE1) ñoùng goùp cho hình troïng ñaäm ñoä proton. Ñieåm vang thöù hai coù thôøi vang TE daøi (TE2) ñoùng goùp cho hình troïng T2.

Thay ñoåi caùch ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gianMoät soá kyõ thuaät gaàn ñaây khoâng ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian theo töøng haøngnhö chuùng ta ñaõ bieát maø coù theå ñieàn vaøo theo moät voøng xoaén goác hoaëc ñieàntheo töøng goùc xoay. Ñeå ñoäc giaû coù theå hình dung ñöôïc moät böùc tranh toång theåvaø ñaày ñuû veà caùc kyõ thuaät chuïp nhanh, chuùng ta cuõng seõ phaùc thaûo sô qua moätsoá kyõ thuaät chuïp loaïi naøy trong Phaàn 6.5.

RF90o 180o

TE1 (ngaén)TE2 (daøi)

ñieåm vang

180o

ñieåm vang

6.2 KYÕ THUAÄT CHUÏP ÑA LÔÙP CAÉT 93

6.2 KYÕ THUAÄT CHUÏP ÑA LÔÙP CAÉT

Kyõ thuaät chuïp ña lôùp caét (multislice) cho pheùp chuùng ta thu nhaän tín hieäucuûa nhieàu lôùp caét trong cuøng moät khoaûng thôøi gian, laøm hieäu suaát ño ñaïc taêngleân vaø nhôø vaäy laøm giaûm thôøi gian chuïp. Trong phaàn naøy chuùng ta xem xeùthai phöông phaùp: chuïp ña lôùp caét hai chieàu vaø chuïp ba chieàu.

Chuïp ña lôùp caét hai chieàuVeà maët lyù thuyeát, phöông phaùp chuïp ña lôùp caét hai chieàu khoâng taïo ra caùcchuoãi xung môùi. Chuùng ñôn thuaàn chæ laø söï caûi tieán veà caùch saép ñaët caùc xungcho hôïp lyù hôn veà thôøi gian, taän duïng caùc khoaûng thôøi gian cheát khi ñangchuïp moät lôùp caét ñeå chuïp theâm nhieàu lôùp caét khaùc.

Nguyeân lyù raát ñôn giaûn: Sau khi kích thích vaø ño tín hieäu cuûa moät lôùp caét,trong khoaûng thôøi gian chôø ñoä töø hoùa doïc cuûa lôùp caét naøy khoâi phuïc, chuùng tacoù theå kích thích vaø ño tín hieäu cuûa moät lôùp caét khaùc. Xung kích thích thöù haiphaûi coù taàn soá khaùc vôùi taàn soá cuûa xung thöù nhaát ñeå khoâng laøm aûnh höôûngñeán lôùp caét thöù nhaát. Neáu thôøi gian vaãn coøn troáng, chuùng ta coù theå thöïc hieänkích thích vaø ño tín hieäu cuûa moät hoaëc nhieàu lôùp caét khaùc nöõa (Hình 6.2).

Hình 6.2: Chuïp ña lôùp caét hai chieàu. Trong khi chôø ñeå kích thích vaø ño laïi tín hieäu cuûa lôùp caét thöù nhaát, chuùng ta kích thích vaø ño tín hieäu cuûa lôùp caét thöù ba, thöù hai roài thöù tö xen keõ nhau ñeå laøm giaûm khaû naêng nhieãu keá caän.

Chuùng ta bieát raèng ñeå chuïp moät lôùp caét, tröôùc tieân chuùng ta caàn duøng moätthang choïn lôùp (Chöông 4, Phaàn 4.3). Thang töø naøy seõ laøm cho caùc protontrong caùc lôùp caét khaùc nhau doïc theo thang töø quay vôùi taàn soá khaùc nhau. Ñeåchuïp moät lôùp caét, chuùng ta chæ caàn phaùt xung kích thích coù taàn soá phuø hôïp(coäng höôûng ñöôïc) vôùi caùc proton trong lôùp caét ñoù. Khi aùp duïng kyõ thuaät chuïpña lôùp caét, ngöôøi ta traùnh khoâng chuïp lieân tieáp hai lôùp keá caän nhau maø chuïpxen keõ nhö ñöôïc minh hoïa trong Hình 6.2 ñeå traùnh tình traïng nhieãu keá caän(cross talk). Tình traïng naøy xaûy ra bôûi vì taàn soá quay cuûa hai lôùp caét keá caän

90o 90o 90o 90o


nhau khoâng khaùc bieät nhieàu, ñaëc bieät laø ñoái vôùi caùc proton naèm ôû vuøng bieângiaùp ranh giöõa hai lôùp caét. Do vaäy xung kích thích cuûa lôùp caét naøy coù theå kíchthích caû caùc proton naèm ôû vuøng ranh giôùi cuûa lôùp caét kia, laøm sai leäch keát quaûño tín hieäu cuûa lôùp caét ñang ñöôïc kích thích.

Kyõ thuaät chuïp ba chieàuNhö teân goïi cuûa noù ñaõ cho thaáy, kyõ thuaät chuïp ba chieàu hay chuïp 3D khoângchuïp töøng lôùp rieâng bieät nhö trong kyõ thuaät chuïp hai chieàu; noù chuïp toaøn boämoät khoái cô theå, nghóa laø chuïp moät vaät theo khoâng gian ba chieàu voán coù cuûavaät vaø khi caàn coù theå caét vaät thaønh töøng laùt daøy moûng tuøy theo nhu caàu. Theonghóa naøy, kyõ thuaät chuïp ba chieàu coù theå ñöôïc xem nhö thuoäc nhoùm kyõ thuaätchuïp ña lôùp caét.

ÔÛ cuoái Chöông 4 chuùng ta ñaõ nhaán maïnh raèng kyõ thuaät chuïp ba chieàukhoâng duøng thang choïn lôùp bôûi vì noù khoâng chuïp töøng lôùp. Ñeå maõ hoùa vò tríkhoâng gian cuûa caùc voxel, kyõ thuaät chuïp ba chieàu söû duïng hai thang maõ phavuoâng goùc vôùi nhau, moãi thang töø naøy maõ hoùa cho moät chieàu khoâng gian.Chieàu khoâng gian thöù ba ñöôïc maõ hoùa baèng thang maõ taàn soá.

Vôùi caùch thöùc chuïp nhö vaäy, tín hieäu thu ñöôïc trong kyõ thuaät chuïp bachieàu laø tín hieäu toång hôïp cuûa caû khoái cô theå ñang khaûo saùt. Tín hieäu naøycuõng ñöôïc laáy maãu roài ñieàn vaøo k-khoâng gian. Tuy nhieân, k-khoâng gian baâygiôø khoâng phaûi laø moät baûng hai chieàu nhö trong kyõ thuaät chuïp hai chieàu maølaø moät caáu truùc ba chieàu. Sau ñoù, thay vì duøng thuaät toaùn Fourier hai chieàuthoâng thöôøng, ngöôøi ta phaûi duøng thuaät toaùn Fourier ba chieàu (3D Fourieralgorithm) ñeå xöû lyù k-khoâng gian naøy vaø taùi taïo laïi hình aûnh cuûa töøng laùthoaëc moät caáu truùc giaûi phaãu naøo ñoù naèm trong khoái cô theå ñaõ ñöôïc khaûo saùt.Chuù yù raèng vì teân goïi “thuaät toaùn” deã gaây boái roái cho nhieàu ñoäc giaû neân trongcaùc taøi lieäu y khoa ngöôøi ta thöôøng thay baèng töø ngöõ “kyõ thuaät Fourier” hay“kyõ thuaät bieán ñoåi Fourier” 2DFT, 3DFT (hai chieàu hoaëc ba chieàu).

Do ghi nhaän tín hieäu toång hôïp cuûa caû khoái cô theå neân kyõ thuaät chuïp bachieàu coù theå cho ra caùc laùt caét lieân tuïc nhau, nghóa laø khoâng coù khoaûng troánggiöõa chuùng. Ñaây laø moät öu ñieåm cuûa kyõ thuaät chuïp ba chieàu so vôùi kyõ thuaätchuïp hai chieàu, trong ñoù giöõa caùc lôùp caét thöôøng coù moät khoaûng troáng nhaátñònh. Vôùi öu ñieåm naøy, kyõ thuaät chuïp ba chieàu hieän ñöôïc söû duïng ngaøy caøngphoå bieán, nhaát laø trong nhöõng tröôøng hôïp caàn coù nhöõng laùt caét moûng, lieân tuïcñeå phaùt hieän caùc toån thöông nhoû.

Moät öu ñieåm nöõa cuûa kyõ thuaät chuïp ba chieàu laø tyû leä tín hieäu/nhieãu SNRcao (xem Phaàn 4.2) neân aûnh chuïp baèng kyõ thuaät naøy coù ñoä trung thöïc cao vaøroõ neùt hôn. Do vaäy ôû nhöõng vuøng “khoù chuïp” nhö goùc caàu tieåu naõo, khi caànkhaûo saùt chi tieát ngöôøi ta coù theå duøng kyõ thuaät chuïp ba chieàu.

Kyõ thuaät chuïp ba chieàu cuõng raát thöôøng ñöôïc duøng ñeå chuïp heä thoáng maïch

6.3 KYÕ THUAÄT ÑIEÅM VANG ÑOÀNG PHAÚNG 95

maùu (maïch ñoà coäng höôûng töø, MR Angiography hay MRA). ÖÙng duïng cuûa kyõthuaät chuïp ba chieàu trong lónh vöïc MRA seõ ñöôïc baøn luaän chi tieát hôn trongChöông 8.

Cuoái cuøng cuõng caàn phaân bieät giöõa kyõ thuaät chuïp ba chieàu vaø kyõ thuaätdöïng hình ba chieàu. Chuùng naèm ôû hai coâng ñoaïn khaùc nhau: kyõ thuaät chuïp bachieàu thuoäc coâng ñoaïn chuïp hình, lieân quan ñeán caùc chuoãi xung vaø thu nhaäntín hieäu. Ngöôïc laïi kyõ thuaät taùi taïo aûnh ba chieàu hay döïng aûnh ba chieàu thuoäccoâng ñoaïn xöû lyù hình, lieân quan ñeán caùc thuaät toaùn xöû lyù aûnh soá baèng maùytính. Moät soá kyõ thuaät döïng hình ba chieàu thöôøng ñöôïc duøng trong coäng höôûngtöø vaø chuïp caét lôùp ñieän toaùn laø MIP (maximum intensity projection), döïngkhoái vaät (volume rendering) vaø döïng beà maët (surface rendering). Caùc kyõthuaät döïng hình seõ ñöôïc thaûo luaän nhieàu hôn trong Phaàn 8.6.

Vôùi nhöõng kyõ thuaät döïng hình naøy, döõ lieäu coù theå laø döõ lieäu hai chieàu thuñöôïc baèng kyõ thuaät chuïp hai chieàu hoaëc döõ lieäu ba chieàu thu ñöôïc baèng kyõthuaät chuïp ba chieàu. Neáu duøng döõ lieäu hai chieàu, hình taùi taïo coù theå bò “gaãyñoaïn” nhieàu vì giöõa caùc lôùp caét luoân coù moät khoaûng troáng, trong khi ñoù neáuduøng döõ lieäu ba chieàu, hình taùi taïo seõ ñeàu ñaën hôn.

6.3 KYÕ THUAÄT ÑIEÅM VANG ÑOÀNG PHAÚNG

Maëc duø ñaõ ñöôïc Peter Mansfield ñeà xuaát töø naêm 1977 nhöng do nhöõng haïncheá veà coâng ngheä phaàn cöùng vaø khaû naêng xöû lyù cuûa maùy tính neân kyõ thuaätñieåm vang ñoàng phaúng EPI (echo planar imaging) chæ môùi ñöôïc söû duïngroäng raõi trong nhöõng naêm gaàn ñaây. Ñaëc ñieåm noåi baät cuûa kyõ thuaät naøy laøthôøi gian chuïp toaøn boä moät hình coäng höôûng töø raát ngaén, coù theå ñaït ñeán möùc20 ms. Vôùi thôøi gian naøy, caùc aûnh giaû (artifact) do chuyeån ñoäng gaây ra haàunhö bò loaïi boû hoaøn toaøn. Ngoaøi ra, nhieàu quaù trình sinh lyù voán xaûy ra raátnhanh cuõng coù theå ghi nhaän ñöôïc, nghóa laø chuùng ta coù theå ñaùnh giaù ñöôïc“chöùc naêng” cuûa moät soá cô quan.

Dieãn tieán caùc xungÔÛ hình thaùi cô baûn nhaát, kyõ thuaät chuïp ñieåm vang ñoàng phaúng söû duïng moätxung kích thích α, sau ñoù cho thang maõ taàn soá dao ñoäng thaät nhanh, taïo ramoät xaâu ñieåm vang (echo train). Veà baûn chaát, caùc ñieåm vang trong xaâu ñeàuthuoäc loaïi ñieåm vang thang töø (gradient echo) vì chuùng ñöôïc taïo ra sau khiaùp duïng moät thang maõ taàn soá Gf (Hình 6.3). Toaøn boä caùc ñieåm vang ñeàu ñöôïcsöû duïng ñeå taïo moät hình coäng höôûng töø.

Maët khaùc, do caùc ñieåm vang ñeàu ñöôïc laáy töø moät laàn phaùt xung, thôøi gianTR ñöôïc xem nhö “khoâng coù” hoaëc “voâ taän”. Ñieàu naøy cuõng ñoàng nghóa raèngcaùc hình taïo ra baèng kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng khoâng phaûi laø hìnhtroïng T1 maø cô baûn laø hình troïng T2. Noùi chính xaùc hôn, TEef naèm gaàn ñaàu


xaâu ñieåm vang cho ra hình troïng T2 coøn TEef naèm gaàn cuoái xaâu cho ra hìnhtroïng T2* do hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID gaây ra (xem Phaàn 1.6vaø Phaàn 2.4).

Hình 6.3: Dieãn tieán chuoãi xung trong kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng EPI. Ñeå cho ñôn giaûn, thang choïn lôùp Gs vaø thang maõ pha Gp ñaõ ñöôïc löôïc boû.

Thang maõ phaChuùng ta bieát raèng thang maõ pha (xem Phaàn 4.3) caàn ñöôïc aùp duïng vôùi cöôøngñoä taêng daàn töø aâm sang döông trong caùc chuoãi xung caên baûn ñaõ baøn luaän ôûChöông 5, moãi laàn öùng vôùi moät laàn phaùt xung vaø keùo daøi trong moät thôøi gianraát ngaén. Vôùi kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng, do nhieàu ñieåm vang ñöôïc ghinhaän ngay trong moät laàn phaùt xung neân caùch aùp duïng thang töø nhö treânkhoâng söû duïng ñöôïc. Thay vì theá ngöôøi ta coù theå duøng moät trong hai phöôngphaùp (Hình 6.4):

1. Phöông phaùp maõ pha laùch taùch (blipped phase-encoding) aùp duïngmoät loaït thang töø nhoû coù cöôøng ñoä khoâng ñoåi, töïa nhö nhöõng tieáng noålaùch taùch ñeàu ñeàu. Nhôø ñoù thoâng tin maõ pha ñöôïc coäng daàn vaøo, chopheùp ghi moãi ñieåm vang vaøo moät haøng cuûa k-khoâng gian.

2. Phöông phaùp maõ pha ñeàu (constant phase-encoding) aùp duïng moätthang töø keùo daøi khoâng thay ñoåi cöôøng ñoä.

Thöù töï ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gianÑeå ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian, caùc chuoãi xung caên baûn ñieàn laàn löôït töønghaøng, moãi haøng öùng vôùi moät ñieåm vang. Trong kyõ thuaät ñieåm vang ñoàngphaúng, thöù töï ñieàn cuï theå moãi haøng vaøo k-khoâng gian ñöôïc choïn löïa tuøy theotöøng phöông phaùp aùp duïng thang maõ pha. Hình 6.5 minh hoïa söï khaùc bieätgiöõa caùch ñieàn döõ lieäu trong caùc chuoãi xung caên baûn vaø caùch ñieàn döõ lieäu ñöôïcsöû duïng trong kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng.

RFα

Gf

TEef

6.3 KYÕ THUAÄT ÑIEÅM VANG ÑOÀNG PHAÚNG 97

Hình 6.4: Phöông phaùp maõ pha laùch taùch aùp duïng thang töø Gp(b) nhieàu laàn thaät nhanh vôùi cöôøng ñoä baèng nhau. Phöông phaùp maõ pha ñeàu aùp duïng thang töø Gp(c) moät laàn keùo daøi vôùi cöôøng ñoä khoâng ñoåi.

Hình 6.5: Ñieàn caùc haøng döõ lieäu vaøo k-khoâng gian trong moät chuoãi xung thoâng thöôøng (beân traùi) vaø trong kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng (beân phaûi).

Moät phaùt hoaëc nhieàu phaùtKyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng coù theå ñöôïc thöïc hieän baèng caùch duøng moätxung kích thích duy nhaát (moät phaùt, single-shot) hoaëc nhieàu xung kích thích(nhieàu phaùt, multi-shot). Trong tröôøng hôïp naøy, moãi xung kích thích ñöôïcxem nhö moät phaùt baén (shot).

Phöông phaùp ñieåm vang ñoàng phaúng moät phaùt coù thôøi gian chuïp cöïc ngaén,thöôøng döôùi 100 ms; toaøn boä döõ lieäu trong k-khoâng gian ñeàu ñöôïc laáy trongthôøi gian naøy. Ñeå laøm ñöôïc nhö theá, phöông phaùp chuïp moät phaùt ñoøi hoûi caùcthang töø maõ hoùa phaûi coù khaû naêng chuyeån baät vôùi toác ñoä cöïc kyø nhanh, moätyeâu caàu khoâng phaûi heä thoáng maùy coäng höôûng töø naøo cuõng coù theå thöïc hieänñöôïc. Ngoaøi ra, ñoä phaân giaûi vaø tyû leä tín hieäu/nhieãu SNR khaù thaáp cuõng laømoät trôû ngaïi cuûa phöông phaùp naøy.

Ñeå khaéc phuïc moät phaàn nhöõng trôû ngaïi vöøa neâu, ngöôøi ta coù theå duøngphöông phaùp ñieåm vang ñoàng phaúng nhieàu phaùt. Thay vì ñieàn ñaày k-khoâng

RFα

Gp(b)

Gp(c)


gian ngay trong moät phaùt baén, trong kyõ thuaät nhieàu phaùt, moãi phaùt chæ ñoùnggoùp moät phaàn döõ lieäu trong k-khoâng gian. Ñoä phaân giaûi vaø tyû leä tín hieäu/nhieãu SNR nhôø vaäy ñöôïc caûi thieän.

Cuõng caàn nhaán maïnh raèng do thôøi gian laáy maãu töông ñoái daøi, kyõ thuaätñieåm vang ñoàng phaúng noùi chung raát deã bò aûnh giaû (artifact) do tình traïngkhoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä vaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc. Ñeå giaûm bôùt caùcaûnh giaû kieåu naøy, ngöôøi ta coù theå duøng moät xung taùi laäp 180o taïi thôøi ñieåmgiöõa thôøi vang hieäu duïng TEef, nghóa laø taïi thôøi ñieåm TEef/2. Tuy nhieân aûnhhöôûng cuûa ñoä xeâ dòch hoùa hoïc, ñaëc bieät laø aûnh höôûng cuûa môõ khoâng ñöôïc khaécphuïc toát laém baèng xung taùi laäp naøy. Do vaäy trong kyõ thuaät ñieåm vang ñoàngphaúng ngöôøi ta luoân söû duïng moät xung xoùa môõ vaø xem noù nhö moät xungthöôøng quy.

Caùc bieán theåVôùi hình thaùi caên baûn ñaõ ñöôïc trình baøy ôû ñaàu phaàn naøy, kyõ thuaät ñieåm vangñoàng phaúng coù theå ñöôïc tích hôïp vôùi moät soá xung ñaëc duïng, taïo ra nhieàu bieántheå raát coù ích. Chaúng haïn neáu xung kích thích laø xung 90o cuøng vôùi moät xungtaùi laäp 180o ñöôïc thöïc hieän tröôùc khi cho thang maõ taàn soá dao ñoäng thaätnhanh nhö vöøa neâu ôû treân, chuùng ta goïi ñaây laø kyõ thuaät ñieåm vang ñoàngphaúng spin (spin echo−echo planar imaging).

Töông töï, chuùng ta coù theå aùp duïng moät xung chuaån bò tröôùc khi thöïc hieäncaùc xung ñieåm vang ñoàng phaúng. Chaúng haïn coù theå duøng moät xung truyeàn ñoätöø hoùa MT, xung khoâi phuïc ñaûo nghòch 180o, vaân vaân.

Moät bieán theå ñaùng chuù yù khaùc laø hình thaùi lai giöõa kyõ thuaät ñieåm vangñoàng phaúng vaø kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh. Kyõ thuaät coù teân laø GRASE(Gradient Recalled and Spin Echo) naøy vöøa thu nhaän caùc ñieåm vang thang töødo thang maõ taàn soá taïo ra, vöøa thu nhaän caùc ñieåm vang spin do xung taùi laäp180o taïo. Tuy nhieân, kyõ thuaät naøy chöa coù nhieàu öùng duïng laâm saøng.

Khaû naêng öùng duïng laâm saøngDo thôøi gian chuïp cöïc ngaén, kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng ñaõ khaéc phuïcñöôïc nhöôïc ñieåm lôùn nhaát cuûa coäng höôûng töø. Vôùi kyõ thuaät naøy, ngöôøi ta coùtheå ghi nhaän ñöôïc nhieàu quaù trình sinh lyù vaø sinh beänh hoïc voán xaûy ra raátnhanh, do vaäy noù ñaõ laøm thay ñoåi saâu saéc trieån voïng öùng duïng cuûa coänghöôûng töø ñoái vôùi nhieàu vuøng cô theå vaø nhieàu ñaëc ñieåm sinh beänh hoïc.

Chaúng haïn ñoái vôùi naõo, kyõ thuaät naøy ñöôïc duøng ñeå ñaùnh giaù khaû naêngtöôùi maùu (perfusion) cho nhu moâ naõo, khaû naêng khuyeách taùn (diffusion)cuûa nöôùc qua caùc moâ naõo. Nhôø vaäy trong nhöõng naêm gaàn ñaây, kyõ thuaät ñieåmvang ñoàng phaúng ñaõ trôû thaønh cô sôû neàn taûng cuûa moät lónh vöïc goïi laø chuïpcoäng höôûng töø chöùc naêng (functional MRI).

6.4 KYÕ THUAÄT ÑIEÅM VANG SPIN NHANH 99

Hoaït ñoäng cuûa tim vaø caùc maïch maùu lôùn vôùi raát nhieàu chuyeån ñoäng thöôønggaây nhieàu khoù khaên cho nhieàu moâ thöùc chuïp hình, keå caû CT vaø MRI. Khaûnaêng chuïp nhanh cuûa kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng môû ra nhieàu trieån voïngöùng duïng cuûa noù trong lónh vöïc naøy.

6.4 KYÕ THUAÄT ÑIEÅM VANG SPIN NHANH

Theo moät nghóa naøo ñoù, kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh (fast spin echo) coùtheå ñöôïc xem nhö phieân baûn nhanh cuûa loaïi chuoãi xung ñieåm vang spin, töôngtöï nhö kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng laø phieân baûn nhanh cuûa loaïi chuoãixung ñieåm vang thang töø. Thuaät ngöõ ban ñaàu cuûa kyõ thuaät ñieåm vang spinnhanh laø RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement) nhönghieän nay ít ñöôïc söû duïng. Vôùi caùc maùy cuûa haõng Siemens, kyõ thuaät naøy coù teânthöông maïi laø Turbo spin echo hay TurboSE.

Dieãn tieán caùc xungTöông töï nhö kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng, trong kyõ thuaät ñieåm vang spinnhanh, sau moãi xung kích thích seõ coù moät xaâu ñieåm vang ñöôïc taïo thaønh vaøñöôïc thu nhaän. Tuy nhieân khaùc vôùi kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng, moãiñieåm vang naøy ñöôïc taïo ra do moät xung taùi laäp 180o, khoâng phaûi do thang töø.Nghóa laø chuùng thuoäc loaïi ñieåm vang spin. Hình 6.6 trình baøy dieãn tieán thôøigian cuûa caùc xung, taïm boû qua khoâng trình baøy caùc thang töø.

Hình 6.6: Caùc xung trong kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh, bao goàm moät xung kích thích 90o, theo sau laø moät loaït caùc xung taùi laäp 180o, moãi xung taùi laäp taïo ra moät ñieåm vang spin.

Caùc thang töøChuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 5 raèng trong chuoãi xung ñieåm vang spin, ngoaøivieäc aùp ñaët moät thang choïn lôùp vaøo luùc phaùt xung kích thích, chuùng ta coønphaûi aùp ñaët laïi thang töø naøy vaøo luùc phaùt xung taùi laäp 180o (xem laïi Hình5.3). Ñoàng thôøi vaøo thôøi ñieåm ño tín hieäu, chuùng ta cuõng caàn aùp ñaët laïi thangmaõ taàn soá Gf.

Do vaäy trong kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh, ñi keøm vôùi moät xung taùi laäp180o phaûi laø moät laàn aùp duïng thang choïn lôùp Gs vaø ñi keøm vôùi moãi ñieåm vangñöôïc taïo ra phaûi laø moät laàn aùp duïng thang maõ taàn soá Gf.

RF


Ngoaøi ra, do moãi xung taùi laäp 180o ñeàu laøm maát taùc duïng cuûa thang maõpha neân caû hai phöông phaùp maõ pha laùch taùch vaø maõ pha ñeàu nhö trong kyõthuaät ñieåm vang ñoàng phaúng ñeàu khoâng duøng ñöôïc. Thay vì theá, chuùng taphaûi aùp duïng nhieàu laàn thang maõ pha vôùi cöôøng ñoä thay ñoåi tuøy thuoäc vaøovieäc choïn thôøi vang hieäu duïng TEef ôû ñaàu, ôû giöõa hay ôû cuoái xaâu ñieåm vang.Chaúng haïn neáu muoán thôøi vang hieäu duïng TEef ôû giöõa xaâu ñieåm vang nhötrong Hình 6.7, thang maõ pha ñöôïc cho giaûm daàn cöôøng ñoä. Ngöôïc laïi neáumuoán thôøi vang hieäu duïng naèm ngay ôû ñaàu xaâu ñieåm vang, thang maõ phañöôïc cho taêng daàn cöôøng ñoä.

Dieãn tieán thôøi gian ñieån hình cuûa caùc xung cuøng vôùi caùc thang töø ñöôïcduøng trong kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh ñöôïc trình baøy trong Hình 6.7.

Hình 6.7: Dieãn tieán thôøi gian cuûa caùc xung trong kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh. Ñi keøm vôùi moãi caëp xung taùi laäp vaø ñieåm vang laø moät laàn aùp duïng caùc thang töø thích hôïp. Thôøi vang hieäu duïng TEef ñöôïc tính töø luùc phaùt xung kích thích ñeán luùc cöôøng ñoä thang töø maõ pha Gp baèng 0.

Môùi nhìn qua, kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh töôûng chöøng coù theå so saùnhveà toác ñoä vôùi kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng. Tuy nhieân do phaûi aùp duïngnhieàu laàn caû ba thang töø cuøng vôùi nhieàu xung taùi laäp 180o neân kyõ thuaät naøythöïc söï chaäm hôn nhieàu so vôùi kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng.

Moät phaùt hoaëc nhieàu phaùtTöông töï nhö kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng, kyõ thuaät ñieåm vang spinnhanh cuõng coù theå duøng phöông phaùp moät phaùt hoaëc nhieàu phaùt. Do caùch laáy

RF

TEef

Gs

Gf

Gp

6.5 MOÄT SOÁ KYÕ THUAÄT MÔÙI 101

nhieàu ñieåm vang trong cuøng moät laàn phaùt xung kích thích neân thöïc chaát caûhai phöông phaùp moät phaùt vaø nhieàu phaùt ñeàu khoâng coù TR hay coù TR voâ taän.Keát quaû laø hình thu ñöôïc ñeàu laø hình troïng T2. Chaát löôïng hình aûnh cuûaphöông phaùp moät phaùt dó nhieân khoâng baèng chaát löôïng cuûa phöông phaùpnhieàu phaùt nhöng buø laïi thôøi gian chuïp ngaén hôn. Ñeå caûi thieän chaát löôïng,caùc phieân baûn thöông maïi cuûa phöông phaùp moät phaùt nhö chuoãi HASTE(Haft-fourier Acquisition Single-shot Turbo spin Echo) cuûa haõng Siemens haychuoãi SS-FSE (Single-Shot Fast Spin Echo) cuûa haõng GE ñeàu söû duïng caùcthang töø toác ñoä cao vaø kyõ thuaät nöûa Fourier (xem Chöông 4, Phaàn 4.4).

Taêng quang ñöôøng bôøSo vôùi chuoãi xung ñieåm vang spin kinh ñieån, hình aûnh thu ñöôïc baèng kyõ thuaätñieåm vang spin nhanh thöôøng nhoøe hôn vaø bôø keùm saéc neùt hôn, ñaëc bieät ñoáivôùi caùc moâ coù T2 ngaén. Tình traïng naøy naëng neà hôn neáu chuùng ta duøng chieàudaøi xaâu daøi, thôøi ghi xaâu daøi vaø thôøi vang hieäu duïng TEef naèm gaàn cuoái xaâuñieåm vang.

Tuy nhieân khi moâ coù T2 ngaén naèm caïnh moâ coù T2 daøi, chaúng haïn giöõa moânaõo vaø dòch naõo tuûy trong naõo thaát, bôø cuûa moâ coù T2 daøi bò “taêng quang”,nghóa laø coù tín hieäu cao hôn tín hieäu cuûa noù (dòch naõo tuûy). Ñieàu naøy xaûy ra dokhi chuïp baèng kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh, bôø cuûa moâ coù T2 ngaén bò nhoøesang phaàn moâ coù T2 daøi, coäng theâm tín hieäu cho bôø cuûa moâ naøy vaø laøm cho noùcoù tín hieäu cao hôn bình thöôøng (Hình 6.8).

Hình 6.8: ÔÛ hình beân traùi, bôø thöïc söï giöõa hai moâ coù T2 daøi vaø T2 ngaén roõ neùt. ÔÛ hình beân phaûi, do tín hieäu phía moâ coù T2 ngaén ñöôïc coäng theâm vaøo cho moâ coù T2 daøi, vöøa laøm giaûm kích thöôùc thaät cuûa moâ coù T2 daøi, vöøa laøm taêng quang bôø cuûa noù.

6.5 MOÄT SOÁ KYÕ THUAÄT MÔÙI

Trong phaàn naøy chuùng ta phaùc thaûo sô qua moät soá kyõ thuaät môùi coù thôøi gianchuïp nhanh hieän ñaõ vaø vaãn ñang ñöôïc nghieân cöùu, thöû nghieäm ñeå khaúng ñònhñöôïc hieäu quaû laâm saøng.

T2 ngaén

T2 daøi


Thay ñoåi chieán löôïc ñieàn vaøo k-khoâng gianPhöông phaùp kinh ñieån ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian laø ñieàn moãi laàn moäthaøng döõ lieäu coù ñöôïc sau khi laáy maãu moät ñieåm vang. Theo caùch naøy, moãiñieåm vang phaûi öùng vôùi moät thang maõ pha ôû moät cöôøng ñoä nhaát ñònh. Baèngcaùch thay ñoåi caùch ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian, thôøi gian chuïp coù theå giaûmñi ñaùng keå.

Giaûi phaùp thöù nhaát ñöôïc goïi laø kyõ thuaät chuïp k-khoâng gian phaânñoaïn (segmented k-space imaging), ñöôïc thöïc hieän baèng caùch ñieàn moãi laànmoät phaàn döõ lieäu hay moät phaân ñoaïn cuûa k-khoâng gian, nghóa laø moãi laàn ñieànnhieàu haøng thay vì chæ ñieàn moät haøng. Chaúng haïn vôùi moät k-khoâng gian coù128 haøng, chuùng ta coù theå ñieàn moãi laàn 8 haøng, vò chi maát 16 laàn nhö theá ñeåñieàn ñuû 128 haøng thay vì phaûi maát 128 laàn cho 128 haøng. Trong thöïc teá, kyõthuaät naøy ñöôïc söû duïng trong lónh vöïc chuïp tim maïch, cho pheùp “quay phim”hoaït ñoäng co boùp cuûa tim vaø cuûa caùc maïch maùu lôùn baèng moät loaït phim chuïpnhanh goïi laø phim xi-neâ.

Moät giaûi phaùp khaùc laø thay vì ñieàn theo töøng haøng vaøo k-khoâng gian,chuùng ta coù theå ñieàn theo töøng ñöôøng cheùo ñi töø taâm k-khoâng gian höôùng rangoaïi bieân (kyõ thuaät chuïp xoay goùc, radial imaging) hay ñieàn xoaén troân oáctöø taâm k-khoâng gian (kyõ thuaät chuïp xoaén oác, spiral imaging). Ñeå thöïc hieännhöõng kyõ thuaät nhö vaäy, ngöôøi ta phaûi toå hôïp caùc thang maõ pha vaø thang maõtaàn soá theo moät caùch naøo ñoù ñeå khi laáy maãu, thöù töï cuûa maãu vaïch ra moätñöôøng ñi ñuùng nhö caùch ñieàn mong muoán (Hình 6.9).

Hình 6.9: Kyõ thuaät chuïp xoay goùc (radial imaging) ôû beân traùi vaø chuïp xoaén oác (spiral imaging) ôû beân phaûi.

Thay ñoåi chieán löôïc thu nhaän döõ lieäuTrong thöïc teá chuùng ta nhaän thaáy raèng tín hieäu cuûa caùc phaàn moâ naèm saùtcaïnh nhau khoâng coù söï sai bieät hoaøn toaøn, nghóa laø trong moät chöøng möïc naøo


ñoù chuùng thay ñoåi daàn daàn. YÙ töôûng naøy cho pheùp chuùng ta chæ caàn thay ñoåimoät phaàn döõ lieäu bieåu thò cho nhöõng phaàn moâ naèm saùt caïnh nhau. Thay vìphaûi ghi môùi toaøn boä döõ lieäu, chuùng ta chæ ghi moät phaàn döõ lieäu môùi vaø duønglaïi nhöõng phaàn ñaõ ñöôïc ghi tröôùc ñoù. Chuùng ta goïi kyõ thuaät naøy laø kyõ thuaätphaàn chung (view sharing).

Moät minh hoïa ñieån hình cho kyõ thuaät phaàn chung ñöôïc söû duïng trong caùctröôøng hôïp chuïp hình coù duøng thuoác töông phaûn töø (xem Chöông 7) laø kyõthuaät chuïp loã khoùa (keyhole imaging). YÙ töôûng cô baûn cuûa kyõ thuaät naøynhö sau: khi so saùnh vôùi nhau, caùc hình tröôùc vaø sau khi tieâm thuoác töôngphaûn töø ñöôïc xem nhö khoâng coù söï thay ñoåi gì veà caáu truùc maø chæ coù söï thayñoåi veà khaû naêng baét thuoác, nghóa laø thay ñoåi veà ñoä töông phaûn do taùc duïngcuûa thuoác. Maët khaùc, chuùng ta ñaõ bieát raèng thoâng tin veà ñoä töông phaûn cuûahình chuû yeáu ñöôïc laáy töø vuøng trung taâm cuûa k-khoâng gian (xem laïi Chöông 4Phaàn 4.4). Vì theá neáu ñaõ ghi ñöôïc toaøn boä k-khoâng gian cuûa hình tröôùc khitieâm thuoác, chuùng ta chæ caàn thay theá vuøng trung taâm trong k-khoâng gian cuûanoù baèng caùc thoâng tin thích hôïp ñeå coù ñöôïc k-khoâng gian cuûa hình sau khitieâm. Nghóa laø chuùng ta chæ chuïp phaàn “loã khoùa” cuûa moät oå khoùa bôûi vì chæ coùphaàn “loã khoùa” môùi bò thay ñoåi. Chaúng haïn ñeå coù ñöôïc k-khoâng gian cuûa hìnhsau tieâm thuoác khi ñaõ coù k-khoâng gian cuûa hình tröôùc tieâm thuoác vôùi ma traänaûnh 256 × 256, chuùng ta chæ caàn laáy maãu 32 haøng cho vuøng trung taâm thay vì256 haøng. Hôn nöõa, thay vì phaûi laáy 256 maãu cho caû 32 haøng naøy, chuùng tachæ caàn laáy 32 maãu cho moãi haøng.


• Thôøi gian chuïp hình laâu laø moät trong nhöõng trôû ngaïi caên baûn cuûa kyõthuaät chuïp coäng höôûng töø. Tuy nhieân trôû ngaïi naøy hieän ñaõ ñöôïc khaécphuïc baèng caùc kyõ thuaät chuïp nhanh.

• Coù nhieàu chieán löôïc ñöôïc söû duïng trong caùc kyõ thuaät chuïp nhanh, baogoàm caùc chieán löôïc ruùt ngaén thôøi gian TR, giaûm bôùt moät soá thaønh phaànkhoâng caàn thieát trong chuoãi xung, chuïp cuøng luùc nhieàu lôùp caét, taïo vaøghi nhaän nhieàu ñieåm vang vaø thay ñoåi chieán löôïc ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian.

• Chuïp cuøng luùc nhieàu lôùp baèng phöông phaùp chuïp hai chieàu caét taän duïngkhoaûng thôøi gian cheát khi chuïp moät lôùp caét ñeå chuïp moät vaøi lôùp caét keácaän. Chuïp cuøng luùc nhieàu lôùp baèng phöông phaùp chuïp ba chieàu coù theåchuïp toaøn boä khoái theå tích caàn chuïp. Sau ñoù neáu caàn coù theå “xaét moûng”khoái naøy thaønh töøng laùt theo yù muoán baèng caùc kyõ thuaät xöû lyù aûnh.

• Kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng EPI vaø ñieåm vang spin nhanh FSEñeàu taïo ra vaø ghi nhaän nhieàu ñieåm vang trong cuøng moät laàn phaùt xung


kích thích. Ñoä töông phaûn cuûa chuùng noùi chung ñeàu thuoäc loaïi troïng T2,maëc duø neáu thôøi vang hieäu TEef naèm ôû cuoái xaâu, ñoä töông phaûn coù ñaëcthuø cuûa T2*.

• Kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng ñöôïc thöïc hieän baèng caùch cho thangmaõ taàn soá Gf thay ñoåi thaät nhanh, taïo ra moät xaâu ñieåm vang thang töø.Vì vaäy kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng coù theå ñöôïc xem nhö phieân baûnnhanh cuûa chuoãi xung ñieåm vang thang töø. Thöù töï ñieàn caùc ñieåm vangvaøo k-khoâng gian ñöôïc choïn löïa cho phuø hôïp ñeå vaãn baûo ñaûm ñöôïc ñoätöông phaûn vaø ñoä phaân giaûi caàn thieát.

• Kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh laø phieân baûn nhanh cuûa chuoãi xungñieåm vang spin. Tuy nhieân do phaûi aùp duïng nhieàu xung taùi laäp 180o

cuõng nhö nhieàu thang töø, kyõ thuaät naøy noùi chung chaäm hôn nhieàu sovôùi kyõ thuaät ñieåm vang ñoàng phaúng.

• Moät soá kyõ thuaät chuïp nhanh khaùc coù theå keå ra laø: kyõ thuaät chuïp k-khoâng gian phaân ñoaïn, kyõ thuaät chuïp xoay goùc, kyõ thuaät chuïp xoaén oác,kyõ thuaät chuïp loã khoùa. Nhìn chung nhöõng kyõ thuaät naøy ñeàu taäp trungvaøo k-khoâng gian: thay ñoåi caùch thu nhaän döõ lieäu hoaëc thay ñoåi caùchñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng gian.

105

Chöông 7

Caùc loaïi thuoácTöông phaûn töø

Cuõng nhö thuoác caûn quang, thuoác töông phaûn töø hieän ñaõ ñöôïc söû duïng raát phoåbieán trong lónh vöïc chuïp hình coäng höôûng töø. Do vaäy, nhöõng kieán thöùc veà caùcloaïi thuoác töông phaûn töø cuøng cô cheá taùc ñoäng cuûa chuùng seõ giuùp chuùng ta bieátsöû duïng chuùng moät caùch ñuùng ñaén vaø hieäu quaû. Trong chöông naøy, chuùng taseõ tìm hieåu chi tieát veà caùc loaïi thuoác töông phaûn töø qua caùc noäi dung cuï theånhö sau:

• Cô cheá taùc ñoäng cuûa thuoác töông phaûn töø

• Thuoác töông phaûn ngoaïi baøo

• Thuoác töông phaûn ñaëc hieäu teá baøo gan

• Thuoác töông phaûn ñaëc hieäu heä thöïc baøo

7.1 CÔ CHEÁ TAÙC ÑOÄNG CUÛA THUOÁC TÖÔNG PHAÛN TÖØ

Khi so saùnh phim chuïp caét lôùp ñieän toaùn (computed tomography) hay phimCT coù tieâm thuoác caûn quang vôùi phim coäng höôûng töø coù tieâm thuoác töông phaûntöø, chuùng ta thaáy chuùng coù raát nhieàu ñieåm gioáng nhau, ñaëc bieät laø ñoä töôngphaûn giöõa caùc moâ trong cô theå. Ñieàu naøy thöôøng daãn ñeán söï ngoä nhaän, choraèng thuoác töông phaûn töø cuõng coù cô cheá taùc ñoäng gioáng nhö thuoác caûn quang,nghóa laø noù coù khaû naêng “caûn töø”. Thöïc teá khoâng phaûi nhö vaäy.

Theo nguyeân taéc taïo hình treân phim, hình aûnh X quang quy öôùc vaø hìnhCT bieåu thò möùc ñoä haáp thu tia X cuûa caùc moâ cô theå. Moâ haáp thuï tia X caøngnhieàu, nghóa laø khaû naêng caûn tia hay caûn quang caøng toát, hình aûnh cuûa moâ

106 CHÖÔNG 7. CAÙC LOAÏI THUOÁC TÖÔNG PHAÛN TÖØ

treân phim caøng traéng. Ngöôïc laïi, hình aûnh treân phim coäng höôûng töø bieåu thòcöôøng ñoä tín hieäu ñöôïc phaùt ra töø moãi moâ sau khi ñöôïc kích thích baèng töøtröôøng. Cöôøng ñoä tín hieäu cuûa moâ caøng cao, hình aûnh treân phim cuûa moâ caøngtraéng. Nhö chuùng ta ñaõ bieát, tín hieäu thu ñöôïc trong phaïm vi coäng höôûng töø yhoïc chuû yeáu laø tín hieäu töø caùc proton cuûa nöôùc vaø môõ coù trong cô theå. Thuoáctöông phaûn töø, do tính chaát thuaän töø (paramagnetism) cuûa mình, coù taùcñoäng tröïc tieáp leân caùc proton xung quanh, laøm thay ñoåi cöôøng ñoä tín hieäu cuûacaùc proton vaø vì vaäy laøm thay ñoåi ñoä töông phaûn cuûa caùc moâ treân phim. Noùicaùch khaùc, caùc thuoác naøy khoâng heà coù khaû naêng “caûn töø” nhö caûm töôûng banñaàu cuûa chuùng ta.

Veà maët hoùa hoïc, caùc chaát töông phaûn töø ña phaàn ñeàu laø caùc hôïp chaát coùchöùa moät trong ba nguyeân toá: gado (Gd), mangan (Mn) hoaëc saét (Fe). Gado laømoät nguyeân toá thuoäc nhoùm ñaát hieám trong baûng phaân loaïi tuaàn hoaøn. Caùchôïp chaát chelate1 cuûa gado (Gd3+) laø caùc thuoác töông phaûn töø ñöôïc söû duïngphoå bieán nhaát hieän nay. Trong caùc hôïp chaát cuûa mangan (Mn2+) hieän môùi chæcoù mangafodipir trisodium hay Mn-DPDP (Manganese dipyridoxyl diphos-phate) ñöôïc pheùp söû duïng. Rieâng saét ñöôïc söû duïng döôùi daïng caùc oxyt saét(Fe2+, Fe3+) nhöng ñöôïc boïc trong moät lôùp voû dextran hoaëc moät hôïp chaátpolysaccharide.

Nhìn chung caùc thuoác töông phaûn ñeàu duøng ñöôøng tieâm tónh maïch; moät soáít ñöôïc duøng baèng ñöôøng uoáng ñeå khaûo saùt oáng tieâu hoùa. Chuùng ta khoâng thaûoluaän thuoác töông phaûn töø ñöôøng uoáng vì chuùng ít phoå bieán, moät maët do baûnthaân coäng höôûng töø hieän vaãn coøn ít giaù trò ñoái vôùi ñöôøng tieâu hoùa, maët khaùcdo caùc kyõ thuaät “kinh ñieån” hôn nhö ñoái quang keùp hay noäi soi vaãn laø nhöõngphöông tieän raát coù giaù trò ñoái vôùi caùc toån thöông ôû ñöôøng tieâu hoùa nhöng coùchi phí reû hôn raát nhieàu so vôùi coäng höôûng töø.

Cô cheá coäng höôûng töøVeà maët töø tính, caùc thuoác töông phaûn töø ñeàu laø caùc chaát thuaän töø (xem laïiChöông 1, Phaàn 1.2) maëc duø cuõng coù taøi lieäu phaân loaïi chi tieát hôn thaønh caùcchaát nhaïy töø (superparamagnetic). Tuy nhieân do khoâng coù proton trongphaân töû, caùc chaát thuaän töø khoâng taïo ra tín hieäu coäng höôûng töø.

Döôùi taùc ñoäng cuûa töø tröôøng ngoaøi B0, caùc chaát thuaän töø bò töø hoùa (nhieãmtöø) vaø trôû thaønh caùc töø tröôøng tí hon. Vôùi moät noàng ñoä ñuû cao, chaát thuaän töølaøm cho töø tröôøng cuïc boä maïnh hôn. Töø tröôøng cuïc boä maïnh hôn naøy ñaõ goùpphaàn laøm giaûm thôøi gian hoài giaõn doïc (T1) vaø thôøi gian hoài giaõn ngang (T2)cuûa moâ.

1. chelate (tieáng Anh) hay cheùlate (tieáng Phaùp) laø moät caáu truùc hoùa hoïc daïng voøng coù chöùa moätion kim loaïi.

7.1 CÔ CHEÁ TAÙC ÑOÄNG CUÛA THUOÁC TÖÔNG PHAÛN TÖØ 107

Tuy nhieân, tuøy thuoäc vaøo töøng loaïi thuoác töông phaûn töø cuï theå maø möùc ñoälaøm giaûm T1 vaø T2 cuûa chuùng khaùc nhau. Caùc thuoác laøm giaûm T1 nhieàuthöôøng ñöôïc xem laø chaát töông phaûn “döông” vì chuùng laøm cho tín hieäu cuûamoâ taêng leân ôû hình troïng T1. Ngöôïc laïi caùc thuoác laøm giaûm T2 nhieàu ñöôïcxem laø chaát töông phaûn “aâm” vì chuùng laøm giaûm tín hieäu cuûa moâ treân hìnhtroïng T2.

Caùc khoang phaân boáÑeå deã hình dung quaù trình taùc ñoäng cuûa chaát töông phaûn töø sau khi ñöôïc tieâmvaøo ñöôøng tónh maïch, chuùng ta coù theå xem nhö caùc dòch trong cô theå ñöôïcphaân boá vaøo caùc khoang: noäi maïch, gian baøo, noäi baøo. Khoang noäi maïch vaøgian baøo coù theå ñöôïc goïi chung laø khoang ngoaïi baøo. Ñoái vôùi khoang noäi baøo,trong nhieàu tröôøng hôïp chuùng ta cuõng caàn phaân bieät giöõa heä löôùi noäi moâ, heälympho vaø teá baøo chuû moâ cuûa töøng cô quan vì moät soá thuoác töông phaûn töø coùtính ñaëc hieäu ñoái vôùi moät soá loaïi teá baøo (xem beân döôùi).

Tính ñaëc hieäu teá baøoCheá taïo caùc chaát töông phaûn töø ñaëc hieäu vôùi moät loaïi teá baøo nhaát ñònh roõraøng laø moät yù töôûng raát thuù vò, nhaát laø ñoái vôùi caùc teá baøo baát thöôøng. Theoñaây, chæ caàn söû duïng thuoác töông phaûn töø thích hôïp, chuùng ta coù khaû naêngkhaúng ñònh ñöôïc chaån ñoaùn, ñònh vò nôi toån thöông vôùi caû phaïm vi, möùc ñoätoån thöông.

Maëc duø ña soá caùc thuoác töông phaûn töø hieän nay ñeàu khoâng coù tính ñaëc hieäuteá baøo maø chæ hoaït ñoäng chuû yeáu ôû khoang ngoaïi baøo (noäi maïch vaø gian baøo),ngöôøi ta cuõng ñaõ cheá taïo thaønh coâng moät soá thuoác khaù ñaëc hieäu vôùi teá baøogan hoaëc heä thöïc baøo ñôn nhaân (mononuclear phagocytic system) nhö heälöôùi noäi moâ, caùc ñaïi thöïc baøo vaø heä lympho. Chuùng ta seõ baøn luaän chi tieát hônvaán ñeà naøy trong Phaàn 7.3 vaø 7.4.

Tính chaát döôïc ñoäng hoïcVeà maët döôïc ñoäng hoïc, sau khi ñöôïc tieâm vaøo maïch maùu qua ñöôøng tónhmaïch, caùc thuoác töông phaûn töø seõ theo doøng maùu trong tónh maïch veà tim, quaphoåi roài trôû laïi tim ñeå theo heä thoáng ñoäng maïch toûa ñi khaép cô theå. ÔÛ caùc moâ,qua heä thoáng mao maïch, chaát töông phaûn töø coù theå khuyeách taùn vaøo khoaûnggian baøo. ÔÛ ñaây coù theå xaûy ra ba tình huoáng:

1. Neáu chaát töông phaûn töø ñaëc hieäu vôùi teá baøo gan, noù coù theå ñöôïc baét giöõroài ñöôïc thaûi vaøo ñöôøng maät, qua ruoät vaø theo phaân ra ngoaøi.

2. Neáu chaát töông phaûn töø ñaëc hieäu vôùi heä thöïc baøo, noù seõ bò baét giöõ vaøtieâu huûy taïi ñaây (heä löôùi noäi moâ, haïch lympho, tuûy xöông).


3. Tuy nhieân moät löôïng lôùn thuoác caûn töø vaãn ôû noäi maïch (hoà maùu). Chuùngnhanh choùng ñöôïc loïc qua thaän roài ñaøo thaûi ra ngoaøi. Caàn chuù yù raènglöôïng chaát töông phaûn töø ôû khoang gian baøo cuõng seõ daàn daàn khuyeáchtaùn ngöôïc trôû laïi vaøo noäi maïch roài ñöôïc ñaøo thaûi ôû thaän.

Moät ñieåm caàn ñaëc bieät nhaán maïnh ôû ñaây: mao maïch cuûa heä thaàn kinh vaøtinh hoaøn khoâng cho thuoác töông phaûn töø thaám qua. Nghóa laø khi khoâng coùtoån thöông, heä thaàn kinh vaø tinh hoaøn khoâng baét thuoác töông phaûn töø. Ñaëcñieåm naøy raát coù yù nghóa trong lónh vöïc chaån ñoaùn hình aûnh thaàn kinh: naõo vaøtuûy soáng chæ baét thuoác töông phaûn töø khi coù toån thöông haøng raøo maùu-naõo.

7.2 THUOÁC TÖÔNG PHAÛN NGOAÏI BAØO

Chuùng ta ñaõ bieát raèng ngoaïi baøo bao goàm noäi maïch vaø gian baøo. Caùc thuoáctöông phaûn töø chæ toàn taïi ôû khoang ngoaïi baøo ñeàu laø caùc chelate gado, chaúnghaïn gadopentetate dimeglumine (Magnevist), gadoteridol (Dotarem), vaân vaân.Sau khi ñöôïc tieâm tónh maïch, chuùng nhanh choùng lan toûa vaøo toaøn boä khoangngoaïi baøo. Cuoái cuøng chuùng seõ ñöôïc loïc qua thaän vaø ñaøo thaûi qua nöôùc tieåu. Veàmaët thôøi gian, chuùng ta coù theå chia quaù trình lan toûa naøy thaønh ba giai ñoaïn,goïi laø ba thì: thì ñoäng maïch, thì hoà maùu vaø thì ngoaïi baøo.

Thì ñoäng maïchTrong khoaûng thôøi gian khoâng quaù 30 giaây sau khi tieâm thuoác töông phaûn töø,chaát töông phaûn toàn taïi chuû yeáu trong heä thoáng ñoäng maïch. Vì theá, khoaûngthôøi gian naøy ñöôïc goïi laø thì ñoäng maïch (arterial phase). Ñaây laø khoaûngthôøi gian cho pheùp ñaùnh giaù khaû naêng töôùi maùu cuûa caùc moâ.

Khi chuïp thì ñoäng maïch, daáu hieäu chuïp thaønh coâng laø treân hình chæ thaáyñoäng maïch taêng tín hieäu; raát ít hoaëc khoâng thaáy tónh maïch. Neáu chuïp vuøngbuïng, tuïy, laùch vaø voû thaän ñaõ baét ñaàu coù ngaám thuoác maëc duø coù theå khoângñoàng nhaát; tuûy thaän vaø chuû moâ gan haàu nhö chöa thaáy coù thuoác.

Veà maët chöùc naêng, hình aûnh sôùm cuûa thì ñoäng maïch ñaùnh giaù caùc ñoängmaïch toát nhaát. Caùc hình aûnh muoän hôn bieåu thò khaû naêng ñöôïc töôùi maùu cuûacaùc moâ. Ñeå coù ñöôïc caùc hình aûnh cuûa thì ñoäng maïch, trong thöïc teá ngöôøi ta söûduïng caùc chuoãi xung GRE coù nhieãu phaù (hai chieàu hoaëc ba chieàu).

Thì hoà maùuKhoaûng thôøi gian 30 giaây tieáp theo sau thì ñoäng maïch ñöôïc xem laø thì hoàmaùu (blood pool phase), nghóa laø thì hoà maùu thöôøng khoâng vöôït quaù moät phuùtkeå töø khi tieâm thuoác töông phaûn töø vaøo tónh maïch. Trong khoaûng thôøi giannaøy, thuoác töông phaûn töø ñaõ hoøa troän vaøo toaøn boä heä thoáng maïch maùu (ñoängmaïch, mao maïch, tónh maïch). Moät phaàn thuoác cuõng coù theå ñaõ baét ñaàu ñi vaøocaùc oáng thaän hoaëc ngaám qua thaønh mao maïch ñeå vaøo khoang gian baøo.

7.2 THUOÁC TÖÔNG PHAÛN NGOAÏI BAØO 109

ÔÛ gan, thì hoà maùu cuõng ñöôïc goïi laø thì tónh maïch cöûa (portal veinphase), maëc duø chuû moâ gan cuõng baét thuoác maïnh nhaát ôû thì naøy. Lyù do laø xaápxæ hai phaàn ba löôïng maùu vaøo gan thoâng qua heä thoáng tónh maïch cöûa. Ngoaøira do coù moät löôïng maùu raát lôùn trong caùc xoang gan neân trong thì naøy, caùctoån thöông keùm töôùi maùu trong gan deã daøng ñöôïc phaùt hieän. Caùc toån thöôngtaêng töôùi maùu thöôøng khoù phaùt hieän hôn trong thì hoà maùu do chuùng coù theåbaét thuoác gaàn baèng vôùi chuû moâ gan.

Thì ngoaïi baøoMaëc duø veà lyù thuyeát, thì ngoaïi baøo (extracellular phase) hay thì caân baèng(equilibrium phase) ñaõ baét ñaàu töø sau 1 phuùt keå töø khi tieâm thuoác vaøo tónhmaïch theá nhöng treân thöïc teá, thôøi gian toát nhaát ñeå chuïp hình thì ngoaïi baøolaø sau 2 phuùt.

Ñeán thôøi ñieåm naøy, thuoác töông phaûn töø ñaõ lan toûa vaøo taát caû caùc khoanggian baøo, ngoaïi tröø heä thaàn kinh vaø tinh hoaøn. Möùc ñoä baét thuoác trong thìngoaïi baøo theå hieän raát roõ ôû caùc moâ phuø, voán thöôøng gaëp trong caùc toån thöôngu vaø vieâm. Moâ sôïi cuõng thöôøng baét thuoác maïnh trong thì ngoaïi baøo do chuùngcoù khoang gian baøo lôùn maëc duø khaû naêng töôùi maùu thöôøng raát keùm. Caùc toånthöông di caên thöôøng cuõng baét thuoác raát maïnh vì cuõng coù khoang gian baøolôùn.

Do toaøn boä chaát töông phaûn ñeàu ñöôïc ñaøo thaûi qua nöôùc tieåu neân trong thìngoaïi baøo, chuû moâ thaän vaø ñöôøng nieäu (ñaøi beå thaän, nieäu quaûn, baøng quang)ñeàu taêng tín hieäu.

Ñoái vôùi naõo, ñaùnh giaù caùc toån thöông ôû thì ngoaïi baøo raát coù giaù trò. ÔÛkhoaûng thôøi gian naøy, löôïng thuoác töông phaûn töø trong hoà maùu ñaõ giaûm ñaùngkeå. Maët khaùc, do haøng raøo maùu-naõo cuûa moâ bình thöôøng khoâng cho thuoáctöông phaûn thaám qua ñeå vaøo khoaûng gian baøo neân caùc vuøng taêng tín hieäutrong nhu moâ naõo ôû thì ngoaïi baøo ñeàu bieåu thò cho tình traïng toån thöônghaøng raøo maùu-naõo.

Veà maët kyõ thuaät, chuùng ta caàn löu yù hai ñieåm khi thöïc hieän chuïp hình thìngoaïi baøo.

1. Söï phaân boá thuoác töông phaûn trong thì ngoaïi baøo khaù oån ñònh vaø keùodaøi, do vaäy caùc kyõ thuaät chuïp nhanh khoâng coøn quan troïng nöõa.

2. Xoùa môõ laø moät yeâu caàu gaàn nhö baét buoäc vì môõ coù tín hieäu cao khieánchuùng ta coù theå khoâng phaân bieät ñöôïc vôùi moâ baét thuoác trong thì naøy.Tuy nhieân chuùng ta laïi khoâng neân duøng chuoãi xung STIR ñeå xoùa môõ. DoT1 cuûa moâ baét thuoác bò ngaén laïi döôùi taùc duïng cuûa thuoác töông phaûn töø,vieäc söû duïng thôøi ñaûo TI ngaén trong chuoãi xung STIR coù theå laøm maát caûtín hieäu cuûa môõ laãn cuûa moâ baét thuoác (xem laïi Chöông 5, Phaàn 5.3).


7.3 THUOÁC TÖÔNG PHAÛN ÑAËC HIEÄU TEÁ BAØO GAN

Thuoác töông phaûn ñaëc hieäu teá baøo gan coù theå ñöôïc chia thaønh hai nhoùm:nhoùm thöù nhaát coù chöùa gado (Gd3+) vaø cuõng laø caùc chaát chelate; nhoùm thöù hailaø moät hôïp chaát cuûa mangan (Mn2+).

Caùc chelate gadoGaén theâm moät caáu truùc thích hôïp vaøo moät loaïi chelate gado ngoaïi baøo coù theåkhieán cho noù di chuyeån qua ñöôïc maøng teá baøo gan. Hai chaát hieän ñöôïc pheùpsöû duïng trong laâm saøng laø gadobenate dimeglumine (Gd-BOPTA) vaø gadoxeticacid disodium (Gd-EOB-DTPA).

Gioáng nhö caùc chelate gado hoaït ñoäng ngoaïi baøo khaùc, caùc chelate ñaëc hieäuteá baøo gan naøy cuõng coù taùc duïng ngoaïi baøo nhö ñaõ thaûo luaän trong phaàntröôùc, vì vaäy chuùng cuõng ñöôïc loïc vaø thaûi qua thaän. Tuy nhieân do khaû naêngñöôïc teá baøo gan haáp thuï, chuùng cuõng ñöôïc ñaøo thaûi qua ñöôøng maät, vaøo ruoätvaø theo phaân ra ngoaøi.

Khoaûng töø 5 ñeán 10 phuùt sau khi ñöôïc tieâm vaøo tónh maïch, caùc thuoác töôngphaûn töø seõ phaân boá qua ñöôøng maïch maùu vaøo khoang ngoaïi baøo vaø teá baøogan. ÔÛ caùc phim muoän sau 30 phuùt, phaàn thuoác trong khoang ngoaïi baøo haàunhö ñaõ ñöôïc ñaøo thaûi heát neân chuû yeáu chuùng chæ coøn trong teá baøo gan, ñöôøngmaät, ôû phaàn ñaàu ruoät non, vaø dó nhieân ôû caû heä thoáng goùp cuûa thaän.

Hôïp chaát manganChæ coù moät hôïp chaát mangan ñöôïc chaáp thuaän cho söû duïng trong laâm saøng laømangafodipir trisodium (Mn-DPDP). Thaät ra chaát töông phaûn naøy cuõng coù theåñöôïc baét giöõ bôûi caùc moâ coù quaù trình chuyeån hoùa aùi khí nhö tuïy, voû thaän vaømoät soá moâ khaùc nhöng hieän taïi noù chæ ñöôïc duøng vôùi muïc ñích chaån ñoaùn caùctoån thöông cuûa gan.

7.4 THUOÁC TÖÔNG PHAÛN ÑAËC HIEÄU HEÄ THÖÏC BAØO

Khaùc vôùi caùc chaát töông phaûn töø ñaõ thaûo luaän ôû hai phaàn tröôùc maø ña phaànñeàu laø caùc chelate gado, chaát töông phaûn töø ñaëc hieäu heä thöïc baøo laø caùc haïtnhoû chöùa moät loõi oxyt saét ñöôïc boïc beân ngoaøi baèng moät lôùp voû dextran hoaëcpolysaccharide. Teân goïi chung cho caùc thuoác coù kích thöôùc haït lôùn laø SPIO(superparamagnetic iron oxide) vaø cho caùc thuoác coù kích thöôùc haït cöïc nhoû laøUSPIO (ultrasmall superparamagnetic iron oxide). Nhìn chung caùc thuoáctöông phaûn naøy ñeàu bò baét giöõ vaø tieâu huûy bôûi caùc teá baøo heä löôùi noäi moâ coùtrong gan vaø laùch, caùc ñaïi thöïc baøo, caùc haïch lympho vaø tuûy xöông. Hoaït tínhsinh hoïc cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo kích thöôùc haït vaø lôùp voû polysaccharide boïcbeân ngoaøi haït.

7.4 THUOÁC TÖÔNG PHAÛN ÑAËC HIEÄU HEÄ THÖÏC BAØO 111

Superparamagnetic Iron Oxide (SPIO)Nhoùm caùc chaát töông phaûn SPIO, ñieån hình laø ferumoxide (AMI-25), coù kíchthöôùc töø khoaûng 30 ñeán 1000 nm. Do coù kích thöôùc khaù lôùn neân sau khi ñöôïctieâm vaøo maùu qua ñöôøng tónh maïch, chuùng nhanh choùng bò thöïc baøo vaø giaûmnhanh noàng ñoä trong maùu (baùn huûy) trong khoaûng thôøi gian khoâng quaù 60phuùt. Khoaûng 80% löôïng thuoác bò baét giöõ bôûi caùc teá baøo Kuffer trong heä löôùinoäi moâ cuûa gan; 20% coøn laïi bò baét ôû laùch vaø tuûy xöông. Do vaäy caùc thuoácSPIO raát hay ñöôïc duøng ñeå chaån ñoaùn caùc toån thöông cuûa gan. Thôøi ñieåmñöôïc choïn ñeå thöïc hieän chuïp hình laø 30 phuùt sau tieâm vaø coù theå keùo daøi ñeán4 giôø.

Veà taùc duïng coäng höôûng töø, caùc thuoác SPIO coù taùc duïng laøm giaûm T2 maïnhhôn taùc duïng laøm giaûm T1. Do vaäy treân caùc hình troïng T2 hoaëc T2*, moâ ganbình thöôøng giaûm tín hieäu roõ reät. Caùc hình troïng T1 duø haïn cheá hôn nhöngvaãn coù ích khi ñöôïc chuïp taïi nhieàu thôøi ñieåm caùch nhau vaøi phuùt trongkhoaûng thôøi gian 10 phuùt sau tieâm ñeå so saùnh. ÔÛ thôøi ñieåm vaøi phuùt sau tieâm,moâ gan coù taêng tín hieäu roài giaûm daàn khi löôïng thuoác trong maùu giaûm, baétñaàu khaù roõ ôû thôøi ñieåm 10 phuùt sau tieâm.

Do cuõng coù khaû naêng bò baét giöõ taïi laùch, haïch lympho vaø tuûy xöông neânthuoác SPIO cuõng coøn ñöôïc söû duïng ñeå chaån ñoaùn caùc toån thöông ôû nhöõng nôinaøy tuy ít phoå bieán trong laâm saøng.

Ultrasmall Superparamagnetic Iron Oxide (USPIO)Maëc duø cuøng nhoùm vôùi caùc thuoác SPIO, caùc thuoác USPIO coù kích thöôùc nhoûhôn nhieàu, thöôøng döôùi 10 nm. Nhôø kích thöôùc sieâu nhoû naøy, chuùng khoù bòphaùt hieän hôn neân toác ñoä bò baét giöõ bôûi caùc teá baøo heä löôùi noäi moâ taïi gan vaølaùch chaäm hôn, nghóa laø chuùng toàn taïi trong maùu laâu hôn (thôøi gian baùn huûydaøi hôn). Yeáu toá naøy khieán cho caùc thuoác USPIO lan toûa toát hôn vaøo khoanggian baøo. Cuoái cuøng taïi caùc haïch lympho vaø tuûy xöông, chuùng bò heä thoáng thöïcbaøo taïi ñaây baét giöõ vaø tieâu huûy.

Veà ñaëc ñieåm coäng höôûng töø, caùc thuoác USPIO coù taùc duïng laøm giaûm T2keùm hôn so vôùi caùc thuoác SPIO. Keát quaû laø taùc duïng laøm giaûm T1 vaø T2 cuûacaùc thuoác USPIO khoâng coøn khaùc bieät nhieàu laém. Nghóa laø chuùng vöøa laømtaêng tín hieäu cuûa moâ ñích treân hình troïng T1, vöøa laøm giaûm tín hieäu cuûa noùtreân hình troïng T2.

Khaû naêng toàn taïi khaù laâu trong maùu vaø tích tuï muoän taïi haïch lympho vaøtuûy xöông cuûa caùc thuoác USPIO ñaõ ñöôïc öùng duïng ñeå chaån ñoaùn caùc toånthöông di caên haïch vaø tuûy xöông maëc duø cho ñeán hieän nay chuùng vaãn chöañöôïc phoå bieán roäng raõi.



• Hình aûnh CT sau tieâm thuoác caûn quang vaø hình aûnh coäng höôûng töø sautieâm thuoác töông phaûn töø troâng coù veû gioáng nhau vaø coù theå laøm chochuùng ta ngoä nhaän raèng thuoác töông phaûn töø cuõng coù khaû naêng “caûntöø”, töông töï nhö khaû naêng “caûn quang” cuûa thuoác caûn quang.

• Caùc thuoác töông phaûn töø ñöôïc pheùp söû duïng ña soá thuoäc nhoùm chelategado. Mangan chæ coù moät hôïp chaát laø Mn-DPDP. Saét ñöôïc duøng döôùidaïng caùc oxyt saét nhöng ñöôïc boïc baèng moät lôùp voû dextran hoaëcpolysaccharide.

• Caùc thuoác töông phaûn töø thöôøng ñöôïc duøng baèng ñöôøng tieâm tónh maïchvaø theo heä thoáng maïch maùu lan toûa khaép cô theå. Trong khoaûng 30 giaâyñaàu tieân sau tieâm, thuoác chuû yeáu toàn taïi trong caùc ñoäng maïch (thì ñoängmaïch). Trong khoaûng 30 giaây tieáp theo, thuoác ñaõ lan toûa khaép heä thoángmaïch maùu (thì hoà maùu, thì tónh maïch cöûa). Töø thôøi ñieåm 1 phuùt trôû veàsau, thuoác baét ñaàu ngaám qua heä thoáng mao maïch ñeå vaøo khoang gianbaøo maëc duø vaãn toàn taïi trong heä thoáng maïch maùu (thì ngoaïi baøo). Maomaïch cuûa heä thaàn kinh vaø tinh hoaøn khoâng cho thuoác thaám qua tröø khichuùng bò toån thöông.

• Veà tính ñaëc hieäu teá baøo, haàu heát caùc thuoác ñeàu coù taùc duïng ngoaïi baøo vaøkhoâng coù tính ñaëc hieäu ñoái vôùi baát kyø loaïi teá baøo naøo. Khi ñöôïc gaéntheâm moät caáu truùc thích hôïp, moät soá hôïp chaát chelate gado (Gd-BOPTA, Gd-EOB-DTPA) coù theå bò teá baøo gan baét giöõ vaø ñaøo thaûi theoñöôøng maät vaøo oáng tieâu hoùa. Hôïp chaát Mn-DPDP cuõng coù taùc duïngtöông töï ñoái vôùi teá baøo gan. Rieâng oxyt saét döôùi daïng caùc haït SPIO vaøUSPIO deã bò heä thöïc baøo baét giöõ, ñaëc bieät laø teá baøo Kuffer cuûa gan, neâncuõng ñöôïc xem nhö “ñaëc hieäu” ñoái vôùi nhöõng loaïi teá baøo coù khaû naêngthöïc baøo.

• Caùc thuoác töông phaûn töø noùi chung ñeàu coù taùc duïng laøm giaûm caû T1 laãnT2 cuûa moâ coù “baét thuoác” tuy möùc ñoä coù khaùc nhau. Cuï theå, caùc thuoácchelate gado coù taùc duïng laøm giaûm T1 maïnh hôn, cho ra hình aûnh taêngtín hieäu ôû caùc moâ coù “baét thuoác” treân caùc hình troïng T1. Ngöôïc laïi caùcthuoác SPIO laïi coù taùc duïng laøm giaûm T2 maïnh hôn, cho ra hình aûnhgiaûm tín hieäu ôû caùc moâ coù “baét thuoác” treân caùc hình troïng T2.

113

Chöông 8

Kyõ thuaätchuïp Tim-Maïch

Noùi chung, caùc phöông phaùp chuïp hình chaån ñoaùn nhö X quang quy öôùc, CT,sieâu aâm vaø coäng höôûng töø ñeàu laø caùc kyõ thuaät chuïp tónh, nghóa laø chuïp moätvaät taïi moät thôøi ñieåm (khoaûnh khaéc) nhaát ñònh. Do vaäy chuùng ñeàu gaëp phaûinhöõng vaán ñeà gioáng nhau khi chuïp nhöõng vuøng cô theå coù caùc cô quan chuyeånñoäng nhö ngöïc vaø buïng.

Vaán ñeà coøn phöùc taïp hôn khi chuïp hình heä thoáng tim maïch. Hoaït ñoäng coboùp cuûa tim vaø doøng chaûy cuûa maùu bieåu hieän cho chöùc naêng cuûa chuùng. Vì theáchuùng ta khoâng nhöõng chaúng coù caùch gì ñeå laøm cho chuùng “ñöùng yeân hoaëcchaûy chaäm laïi moät chuùt” maø coøn phaûi tìm caùch ghi nhaän ñuùng thöïc traïng hoaïtñoäng cuûa chuùng. Trong chöông naøy chuùng ta baøn luaän chuû yeáu veà caùc kyõ thuaätmaïch ñoà coäng höôûng töø MRA (MR Angiography), daønh moät phaàn cuûachöông cho kyõ thuaät taâm ñoà coäng höôûng töø (cardiac MR). Ngoaøi ra, caùc kyõthuaät döïng hình, maëc duø khoâng phaûi laø kyõ thuaät chuïp maïch maùu nhöng vì raátthöôøng ñöôïc söû duïng trong lónh vöïc naøy neân cuõng ñöôïc phaân tích ôû ñaây. Noäidung cuï theå bao goàm:

• Hieäu öùng doøng chaûy

• Maïch ñoà coäng höôûng töø coù thuoác töông phaûn

• Kyõ thuaät maïch ñoà maùu ñen

• Kyõ thuaät maïch ñoà maùu saùng

• Taâm ñoà coäng höôûng töø

• Kyõ thuaät döïng hình

114 CHÖÔNG 8. KYÕ THUAÄT CHUÏP TIM-MAÏCH

8.1 HIEÄU ÖÙNG DOØNG CHAÛY

Doøng maùu chaûy trong loøng maïch cuõng gioáng nhö caùc chaát loûng chaûy trongloøng oáng, nghóa laø chuùng cuõng tuaân theo caùc ñònh luaät thuûy ñoäng hoïc trong yhoïc ñöôïc ñeà caäp ñeán trong lónh vöïc huyeát ñoäng hoïc (hemodynamics). Ngoaøira döôùi taùc duïng cuûa caùc xung vaø thang töø, doøng maùu ñang chaûy coù nhöõng bieåuhieän veà maët coäng höôûng töø (tín hieäu) khaùc haún vôùi caùc moâ tónh xung quanh,sinh ra caùc hieäu öùng doøng chaûy (flow effect).

Doøng maùu trong loøng maïchDoøng maùu chaûy voán raát phöùc taïp, tuøy thuoäc vaøo hoaït ñoäng cuûa tim (thì taâmthu, thì taâm tröông), kích thöôùc cuûa maïch maùu (ñoäng maïch chuû vaø caùcnhaùnh), loaïi maïch maùu (ñoäng maïch, tónh maïch, mao maïch, xoang tónh maïch),höôùng maùu chaûy (ñieåm phaân chia maïch maùu, choã reõ ngoaët), tình traïng beänhlyù cuûa maïch maùu (choã phình, maûng xô vöõa) vaø raát nhieàu caùc yeáu toá khaùc. Tuynhieân ñeå cho ñôn giaûn vaø phuø hôïp vôùi boái caûnh thaûo luaän veà coäng höôûng töø,chuùng ta taïm phaân chia tình traïng doøng chaûy trong loøng maïch thaønh ba loaïi:doøng chaûy ñeàu (laminar flow), doøng chaûy doàn (plug flow) vaø doøng cuoänxoaùy (turbulent flow).

Vôùi doøng chaûy ñeàu, vaän toác cuûa caùc proton ñeàu nhö nhau, baát keå vò trí cuûachuùng trong loøng maïch (Hình 8.1(a)). Ngöôïc laïi ôû doøng chaûy doàn, toác ñoä cuûacaùc proton ôû gaàn thaønh maïch chaäm hôn so vôùi caùc proton ôû chính giöõa loøngmaïch (Hình 8.1(b)). Trong khi ñoù, tình traïng xoaùy doøng chæ xaûy ra ôû nhöõngchoã kích thöôùc loøng maïch hoaëc höôùng chaûy thay ñoåi ñoät ngoät, sinh ra caùcdoøng chaûy phuï xoaùy cuoän, thöôøng gaëp ôû choã phình maïch, sau ñoaïn heïp, choãtaùch caùc nhaùnh töø caùc ñoäng maïch lôùn, vaân vaân (Hình 8.1(c)).

Hình 8.1: (a) Doøng chaûy ñeàu. (b) Doøng chaûy doàn. (c) Doøng cuoän xoaùy.

(a) (b)

(c)

8.1 HIEÄU ÖÙNG DOØNG CHAÛY 115

Tính chaát coäng höôûng töø cuûa doøng maùuVì nöôùc chieám moät löôïng lôùn trong maùu vaø haàu nhö ôû daïng töï do, thôøi gianT1 vaø T2 cuûa maùu ñeàu khaù daøi, chæ ngaén hôn chuùt ít so vôùi T1 vaø T2 cuûa dòchnaõo tuûy. Do vaäy neáu khoâng chuyeån ñoäng, maùu seõ coù tín hieäu thaáp treân hìnhtroïng T1 vaø tín hieäu cao treân hình troïng T2, gaàn gioáng vôùi tín hieäu cuûa dòchnaõo tuûy. Tuy nhieân do chuyeån ñoäng lieân tuïc, tín hieäu cuûa doøng maùu bò thayñoåi. Söï thay ñoåi naøy do nhöõng nguyeân nhaân ñöôïc lyù giaûi sau ñaây:

1. Trong quaù trình chuïp hình coäng höôûng töø, caùc xung vaø thang töø ñöôïcthieát keá ñeå chuùng taùc duïng leân caùc moâ ñöùng yeân. Cuï theå, trong caùcchuoãi xung ñieåm vang spin SE, xung taùi laäp 180o seõ taùc duïng leân ñuùngcaùc moâ ñaõ ñöôïc kích hoaït bôûi moät xung kích thích tröôùc ñoù taïi ñuùng vòtrí ñaõ ñònh saün. Tuy nhieân do maùu chuyeån ñoäng lieân tuïc, khoái maùu ñöôïckích hoaït baèng xung kích thích ñaõ troâi qua khoûi vò trí ban ñaàu vaøo luùcphaùt xung taùi laäp khieán pha cuûa caùc proton trong khoái maùu naøy khoângñöôïc taùi laäp. Chuùng ngaøy caøng leäch pha nhau nhieàu hôn neân khoâng taïora ñöôïc tín hieäu naøo.

2. Tình traïng cuõng gaàn nhö theá döôùi taùc ñoäng cuûa caùc thang töø. Chuùng tañaõ bieát raèng caùc thang töø choïn lôùp vaø thang maõ taàn soá ñeàu coù moät thuøykhöû pha, sau ñoù laø moät thuøy hoài pha ñeå ñieàu chænh laïi pha cuûa caùc pro-ton do taùc duïng cuûa thuøy khöû pha. Theá nhöng do doøng maùu chuyeån ñoängneân vaøo thôøi ñieåm hoài pha, vò trí cuûa khoái maùu khoâng coøn ôû ñuùng vò tríban ñaàu neân taùc duïng cuûa thuøy hoài pha khoâng coøn thích hôïp nhö tröôùcnöõa. Keát quaû laø thuøy hoài pha khoâng ñieàu chænh ñöôïc pha cuûa caùc proton,daãn ñeán chuùng ngaøy caøng leäch pha nhau nhieàu hôn.

3. Khi thöïc hieän moät chuoãi xung, ngöôøi ta thöôøng phaûi laäp laïi caùc xungnhieàu laàn sau moãi khoaûng thôøi kích TR. Luùc naøy neáu so vôùi caùc moâñöùng yeân trong lôùp caét, khoái maùu ñang chaûy vaøo lôùp caét ñoù nhaän ñöôïc ítcaùc xung hôn. Ñieàu naøy ñoàng nghóa vôùi vieäc ñoä töø hoùa doïc cuûa noù coønnguyeân veïn vaø lôùn hôn so vôùi caùc moâ ñöùng yeân xung quanh. Noùi caùchkhaùc, caùc moâ ñöùng yeân ñaõ bò baõo hoøa nhieàu coøn khoái maùu ñang dichuyeån vaøo lôùp caét haàu nhö khoâng bò baõo hoøa Neáu luùc naøy noù bò kíchthích, tín hieäu cuûa noù seõ cao hôn.

Hieäu öùng doøng chaûyCaùc ñaëc ñieåm coäng höôûng töø vöøa neâu cuøng vôùi caùc ñaëc ñieåm huyeát ñoäng ôû treâncuøng nhau taïo ra ba hieäu öùng doøng chaûy (flow effect) sau ñaây:

1. Hieäu öùng troáng doøng. Hieäu öùng troáng doøng (flow void) laø tình traïngmaïch maùu “troáng trôn” khoâng coù tín hieäu vaø gaëp ôû caùc hình chuïp baèngcaùc chuoãi xung ñieåm vang spin, nhaát laø khi thôøi vang TE khaù daøi (hìnhtroïng T2). Trong caùc chuoãi xung naøy, khoái maùu ñang chuyeån ñoäng chæ


nhaän ñöôïc moät xung kích thích maø khoâng nhaän ñöôïc xung taùi laäp,khieán cho tình traïng leäch pha cuûa caùc proton trong khoái maùu do taùcduïng cuûa caùc thang töø vaø cuûa moâi tröôøng xung quanh khoâng ñöôïc ñieàuchænh. Keát quaû laø trong loøng maïch khoâng coù tín hieäu vaø cho ra maøu ñen(Hình 8.2).

Hình 8.2: Hieäu öùng troáng doøng treân hình troïng T2 ñöôïc chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang spin. Hai muõi teân phía treân chæ vaøo hai ñoäng maïch naõo giöõa (MCA) phaûi vaø traùi. Muõi teân phía döôùi chæ vaøo xoang tónh maïch doïc treân.

2. Hieäu öùng noäi doøng. Nhö ñaõ noùi ôû treân, khoái maùu ñang di chuyeån vaøomoät lôùp caét bò baõo hoøa ít hôn so vôùi caùc moâ ñöùng yeân trong lôùp caét vaødo vaäy noù coù tín hieäu cao hôn so vôùi caùc moâ naøy. Khi ñi caøng saâu vaøocaùc lôùp caét keá tieáp, khoái maùu caøng nhaän ñöôïc nhieàu xung vaø ngaøy caøngbò baõo hoøa nhieàu hôn. Tuy nhieân do phaàn maùu naèm ngay trung taâmloøng maïch chaûy nhanh hôn so vôùi phaàn maùu naèm saùt thaønh maïch(doøng chaûy doàn), phaàn maùu trung taâm thoaùt ñöôïc nhieàu xung vaø bò baõohoøa ít hôn, cho ra tín hieäu cao hôn phaàn maùu caän thaønh (Hình 8.3). Keátquaû naøy ñöôïc goïi laø hieäu öùng noäi doøng (inflow effect).

3. Hieäu öùng caän thaønh. Beân trong doøng chaûy doàn, phaàn maùu trung taâmchaûy nhanh vaø coù toác ñoä ñeàu hôn so vôùi phaàn maùu ôû vuøng saùt thaønhmaïch (Hình 8.4). ÔÛ möùc ñoä caùc voxel, ñieàu naøy coù nghóa laø caùc protontrong caùc voxel saùt thaønh maïch coù caùc toác ñoä khaùc nhau nhieàu, laøm chocaùc proton leäch pha nhau nhieàu hôn. Khi ñoù, tín hieäu chung cuûa toaønvoxel bò maát, gaây ra tình traïng maát tín hieäu ôû vuøng caän maïch.

8.1 HIEÄU ÖÙNG DOØNG CHAÛY 117

Hình 8.3: Hieäu öùng noäi doøng: luùc ñaàu khoái maùu chaûy vaøo vuøng ñang chuïp khoâng bò baõo hoøa neân cho tín hieäu maïnh hôn so vôùi caùc moâ ñöùng yeân. Caøng vaøo trong saâu, khoái maùu caøng bò baõo hoøa nhieàu hôn nhöng phaàn trung taâm vaãn coù tín hieäu maïnh hôn phaàn caän thaønh.

Hình 8.4: Hieäu öùng caän thaønh: caùc voxel saùt thaønh maïch chaûy chaäm vaø khoâng ñeàu baèng caùc voxel trung taâm, daãn ñeán tín hieäu cuûa doøng maùu saùt thaønh maïch bò maát.

Maïch ñoà coäng höôûng töø MRAKhaû naêng ghi nhaän ñöôïc söï chuyeån ñoäng cuûa maùu trong loøng maïch so vôùi caùcmoâ ñöùng yeân xung quanh ñaõ cho pheùp söû duïng caùc kyõ thuaät coäng höôûng töø ñeåñaùnh giaù tình traïng beänh lyù cuûa maïch maùu. Hình aûnh maïch maùu thu nhaänñöôïc duø vaãn coù nhöõng khaùc bieät so vôùi hình maïch maùu ñoà chuïp baèng X quangthöôøng quy nhöng nhìn chung caû hai phöông phaùp ñeàu coù muïc ñích gioángnhau vaø cho ra keát quaû hình aûnh vôùi raát nhieàu ñaëc ñieåm töông töï. Vì leõ ñoù,caùc phöông phaùp coäng höôûng töø duøng ñeå chuïp hình maïch maùu cuõng ñöôïc goïibaèng moät teân töông töï laø maïch maùu ñoà coäng höôûng töø hay vieát goïn hôn laømaïch ñoà coäng höôûng MRA (MR Angiography).

doøng chaûy

moâ ñöùng yeân

doøng chaûy

voxel caän thaønh voxel trung taâm


Môùi nghe qua, chuùng ta cöù ngôõ raèng chuïp maïch maùu coäng höôûng töø phaûiduøng ñeán thuoác töông phaûn, töông töï nhö chuïp maïch maùu baèng X quang hoaëcCT phaûi duøng ñeán thuoác caûn quang. Ñieàu naøy chæ ñuùng moät phaàn. Caùc kyõthuaät maïch ñoà coäng höôûng töø MRA coù theå söû duïng thuoác töông phaûn (xemPhaàn 8.2) hoaëc coù theå khoâng. Khaû naêng khoâng caàn söû duïng thuoác töông phaûnlaø moät öu ñieåm heát söùc tuyeät vôøi cuûa coäng höôûng töø so vôùi caùc kyõ thuaät khaùc.

Caùc kyõ thuaät maïch ñoà coäng höôûng khoâng duøng thuoác töông phaûn ñöôïc chiathaønh hai nhoùm: kyõ thuaät maùu toái (dark blood) hay maùu ñen (black blood)vaø kyõ thuaät maùu saùng (bright blood) hay maùu traéng (white blood). Trongcaùc kyõ thuaät maùu toái, ngöôøi ta söû duïng hieäu öùng troáng doøng hoaëc moät phöôngphaùp khaùc ñeå laøm maát tín hieäu cuûa doøng chaûy, cho pheùp khaûo saùt vaø ñaùnh giaùchính xaùc hôn tình traïng cuûa thaønh maïch. Ngöôïc laïi, caùc kyõ thuaät maùu saùngsöû duïng hieäu öùng noäi doøng (kyõ thuaät TOF) hoaëc söï khaùc bieät pha giöõa hai laànchuïp doøng maïch (kyõ thuaät töông phaûn pha) ñeå ghi nhaän vaø bieåu hieän doøngmaùu chaûy saùng hôn moâ xung quanh. Kyõ thuaät TOF vaø kyõ thuaät töông phaûnpha seõ ñöôïc baøn luaän trong Phaàn 8.4.

Maëc duø caùc maïch ñoà coäng höôûng ñeàu coù theå duøng phöông phaùp chuïp haichieàu (2D) hoaëc chuïp ba chieàu (3D) nhöng phöông phaùp ba chieàu vaãn ñöôïc öachuoäng hôn (xem laïi Phaàn 6.2). Sau khi thu döõ lieäu vaøo trong k-khoâng gian vaøduøng thuaät toaùn bieán ñoåi Fourier ba chieàu (3DFT) ñeå coù ñöôïc moät taäp döõ lieäusoá ba chieàu, ngöôøi ta coù theå duøng moät phöông phaùp döïng aûnh ba chieàu ñeå taùitaïo laïi hình aûnh maïch maùu. Kyõ thuaät taùi taïo maïch maùu ba chieàu hay ñöôïc söûduïng laø MIP (maximum intensity projection).

8.2 MAÏCH ÑOÀ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ COÙ THUOÁC TÖÔNG PHAÛN

Nhö chuùng ta ñaõ bieát trong Chöông 7, taùc duïng cuûa caùc loaïi thuoác töông phaûntöø laø laøm cho thôøi gian T1 vaø T2 cuûa caùc moâ ngaén ñi. Trong kyõ thuaät chuïphình maïch maùu, thuoác töông phaûn töø chuû yeáu laø nhoùm gado chelate ñöôïc bômvaøo maùu qua ñöôøng tónh maïch vôùi moät noàng ñoä thích hôïp ñeå laøm cho T1 cuûamaùu ngaén hôn haún so vôùi caùc moâ ñöùng yeân xung quanh, nhôø ñoù tín hieäu cuûamaùu trong loøng maïch ñuû cao ñeå coù theå phaân ñònh roõ caùc maïch maùu.

Chuoãi xung vaø caùc tham soáTrong chuïp hình maïch maùu coù thuoác töông phaûn, ngöôøi ta thöôøng duøngphöông phaùp chuïp ba chieàu vôùi chuoãi xung ñieåm vang thang töø coù phaù nhieãu(spoiled GRE). Thôøi vang TE caàn phaûi thaät ngaén ñeå laøm giaûm toái ña tìnhtraïng leäch pha cuûa caùc proton trong maùu. Thôøi kích TR cuõng caàn phaûi thaätngaén. Thöù nhaát noù baûo ñaûm cho caùc moâ ñöùng yeân gaàn nhö bò baõo hoøa neânchuùng khoâng che khuaát caùc maïch maùu. Thöù hai noù baûo ñaûm cho chuùng ta coùthôøi gian ghi nhaän ñuû tín hieäu ngay trong luùc noàng ñoä thuoác töông phaûn coøn

8.2 MAÏCH ÑOÀ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ COÙ THUOÁC TÖÔNG PHAÛN 119

khaù cao trong ñoäng maïch. Goùc laät cuõng thöôøng khaù nhoû, thay ñoåi trongkhoaûng 20o−45o, töông öùng vôùi thôøi gian TR döôùi 10 ms.

Ñeå giaûm bôùt thôøi gian chuïp, ngöôøi ta coøn ñieàu chænh maët phaúng chuïp theovò trí giaûi phaãu cuûa maïch maùu, chaúng haïn chuïp theo maët phaúng doïc nghieâng(sagittal oblique) ñoái vôùi ñoäng maïch chuû (Hình 8.5). Ngoaøi ra vì moâ môõ coù T1khaù ngaén neân ñeå laøm roõ hôn hình aûnh maïch maùu, ngöôøi ta coù theå duøng thuoácvôùi lieàu cao vaø bôm vôùi toác ñoä nhanh (kyõ thuaät bôm doàn hay bôm bolus) hoaëcphaûi duøng ñeán kyõ thuaät xoùa môõ duø coù toán theâm thôøi gian thu nhaän tín hieäu.

Hình 8.5: Phình ñoäng maïch chuû ñoaïn leân ôû moät beänh nhaân nam 34 tuoåi. (a) Hình doïc nghieâng coù thuoác töông phaûn cho thaáy giaõn roäng goác ñoäng maïch chuû (muõi teân) vaø moät phaàn cung ñoäng maïch chuû ñoaïn leân. (b) Hình ngang theo höôùng doøng maùu phuït ra töø taâm thaát traùi cho thaáy giaõn roõ goác ñoäng maïch chuû (muõi teân lôùn) cuøng vôùi doøng maùu phuït ngöôïc (muõi teân nhoû).

Ñònh thôøi gian bôm thuoácDo caàn phaûi baûo ñaûm moät noàng ñoä thuoác töông ñoái cao trong ñoäng maïch khithöïc hieän chuïp neân chuùng ta caàn phoái hôïp nhòp nhaøng giöõa thôøi ñieåm bômthuoác vaø thôøi ñieåm phaùt xung chuïp. Lieàu löôïng thuoác thoâng thöôøng kaø 40−50mL ñöôïc bôm vôùi toác ñoä 2−2,5 mL/giaây, sau ñoù laø 20 mL dung dòch nöôùc muoáisinh lyù ñeå röûa saïch thuoác trong loøng tónh maïch. Thôøi ñieåm phaùt xung coù theåkhoaûng 25 giaây sau ñoù ñoái vôùi ñoäng maïch chuû ngöïc vaø 30 giaây ñoái vôùi ñoängmaïch chuû buïng.

Nín thôûNín thôû cuõng laø moät ñoäng taùc quan troïng ñeå baûo ñaûm hình thu ñöôïc khoâng bònhoøe, ñaëc bieät khi caàn chuïp caùc maïch maùu vuøng ngöïc vaø buïng. Cho beänh

(a) (b)


nhaân thôû theâm oxy vaø taêng thoâng khí coù theå giuùp beänh nhaân nín thôû ñöôïc laâuhôn, ña soá coù theå nín theâm ñöôïc khoaûng 25 giaây. Duø vaäy ñoái vôùi beänh nhaângiaø hoaëc theå traïng quaù keùm, nín thôû laâu thöôøng khoâng thöïc hieän ñöôïc.

8.3 KYÕ THUAÄT MAÏCH ÑOÀ MAÙU ÑEN

Döïa treân hieäu öùng troáng doøng (flow void) keøm vôùi moät phöông phaùp thíchhôïp naøo ñoù, ngöôøi ta coù theå laøm maát tín hieäu doøng maùu ñang chaûy trong loøngmaïch vaø nhôø ñoù cho thaáy roõ hôn tình traïng cuûa thaønh maïch (Hình 8.6).Nhöõng kyõ thuaät chuïp maïch maùu loaïi naøy ñöôïc goïi chung laø kyõ thuaät maïchñoà maùu ñen (black blood MRA).

Hình 8.6: Chuïp hình caùc maïch maùu lôùn ôû tim baèng kyõ thuaät maùu ñen. Treân hình naøy, doøng maùu ñang chaûy khoâng coù tín hieäu (maøu ñen), laøm noåi baät thaønh maïch cuûa ñoaïn leân (ñaàu muõi teân ñen), ñoaïn xuoáng (ñaàu muõi teân traéng) cuûa quai ñoäng maïch chuû. RPA laø ñoäng maïch phoåi phaûi.

Ñeå coù hieäu öùng troáng doøng, ngöôøi ta söû duïng chuoãi xung ñieåm vang spin,thöôøng gaëp hôn laø chuoãi xung nhanh FSE (fast spin echo) vôùi moät xaâu ñieåmvang khaù daøi, caøng laøm cho loøng maïch ñen theâm. Boå sung theâm cho hieäu öùngtroáng doøng voán gaây ra bôûi tình traïng leäch pha cuûa caùc proton trong loøngmaïch, ngöôøi ta coøn söû duïng nhieàu phöông phaùp khaùc ñeå laøm cho chuùng leächpha nhau nhieàu hôn nöõa. Chaúng haïn duøng moät xung baõo hoøa taùc duïng treânkhoái maùu tröôùc khi noù ñi vaøo lôùp caét ñònh chuïp, nhôø ñoù khi khoái maùu naøy ñivaøo lôùp caét, noù khoâng bò taùc duïng cuûa xung kích thích vaø vì theá khoâng cho tínhieäu (xem Chöông 5, Phaàn 5.5). Roõ raøng phöông phaùp naøy chæ coù taùc duïng toátkhi chuùng ta bieát roõ höôùng cuûa doøng chaûy.

Moät phöông phaùp khaùc hieäu quaû hôn, ñaëc bieät ôû nhöõng nôi coù nhieàu maïch

8.4 KYÕ THUAÄT MAÏCH ÑOÀ MAÙU SAÙNG 121

maùu lôùn chaûy theo nhieàu höôùng khaùc nhau nhö vuøng tim vaø cung ñoäng maïchchuû. Phöông phaùp naøy, ñöôïc goïi laø kyõ thuaät khöû doøng ñaûo keùp (doubleinversion nulling) söû duïng hai xung ñaûo 180o.

Tröôùc tieân aùp duïng moät xung ñaûo khoâng keøm thang töø ñeå laät ñoä töø hoùa doïc180o. Loaïi xung naøy ñöôïc goïi laø xung ñaûo khoâng choïn loïc vì noù taùc duïng leântoaøn boä khoái cô theå ñang caàn chuïp. Sau ñoù xung ñaûo thöù hai ñöôïc aùp duïngkeøm vôùi thang töø choïn lôùp Gs. Khi naøy chæ coù caùc proton trong lôùp caét môùi bòtaùc duïng vaø ñaûo ngöôïc tieáp 180o trôû laïi vò trí ban ñaàu. Caùc proton beân ngoaøilôùp caét vaãn bò ñaûo 180o. Khi ñoù neáu choïn moät thôøi ñaûo TI thích hôïp ñeå ñoä töøhoùa cuûa maùu khoâi phuïc veà zero, xung kích thích ñöôïc phaùt ra luùc naøy khoângtaùc duïng leân doøng maùu ñang chaûy, cho ra tín hieäu troáng trong loøng maïch.

Kyõ thuaät maïch ñoà maùu ñen hay ñöôïc söû duïng ñeå chaån ñoaùn caùc beänh lyùcuûa thaønh maïch, nhaát laø ñoäng maïch chuû. Caùc beänh lyù loaïi naøy hay gaëp laø:phình boùc taùch ñoäng maïch chuû vaø tuï maùu noäi thaønh (Hình 8.7).

Hình 8.7: Tuï maùu noäi thaønh ôû moät beänh nhaân nam 87 tuoåi vôùi trieäu chöùng ñau ngöïc. Hình caét ngang troïng T1 cho thaáy thaønh maïch ôû ñoaïn xuoáng cuûa quai ñoäng chuû daøy leân vôùi tín hieäu taêng leân roõ reät (muõi teân), phuø hôïp vôùi tình traïng tuï maùu noäi thaønh.

8.4 KYÕ THUAÄT MAÏCH ÑOÀ MAÙU SAÙNG

Caùc kyõ thuaät maïch ñoà maùu saùng ghi nhaän doøng maùu ñang chaûy trong loøngmaïch nhôø vaøo tín hieäu cuûa noù cao hôn caùc moâ xung quanh. Veà cô baûn coù haikyõ thuaät maïch ñoà maùu saùng. Moät ñöôïc goïi laø kyõ thuaät TOF (time of flight)vôùi nguyeân lyù döïa treân hieäu öùng noäi doøng ñaõ thaûo luaän ôû Phaàn 8.1. Loaïi thöùhai laø kyõ thuaät töông phaûn pha (phase contrast) döïa treân söï khaùc bieät veàpha cuûa doøng maùu khi noù chaûy theo moät chieàu naøo ñoù.


Kyõ thuaät TOFKyõ thuaät maïch ñoà TOF döïa treân hieäu öùng noäi doøng, nghóa laø hieän töôïng taêngtín hieäu cuûa doøng chaûy so vôùi caùc moâ ñöùng yeân khi moät khoái maùu troâi vaøo moätlôùp caét bôûi vì noù khoâng bò hoaëc ít bò baõo hoøa hôn so vôùi nhöõng moâ ñoù (xem laïiHình 8.3). Caû hai phöông phaùp chuïp hai chieàu vaø ba chieàu vôùi chuoãi xungñieåm vang thang töø GRE ñeàu ñöôïc söû duïng vôùi nhöõng öu khuyeát ñieåm voán coùcuûa chuùng.

1. Trong kyõ thuaät TOF hai chieàu (2D-TOF), khoái maùu “môùi” chöa bò baõohoøa phaûi “troâi” vaøo lôùp caét ñang ñöôïc khaûo saùt khoâng caàn quaù lôùn. Vìvaäy kyõ thuaät 2D-TOF raát coù giaù trò khi ñaùnh giaù caùc doøng chaûy chaäm,nhaát laø khi caàn phaân bieät giöõa tình traïng chaûy chaäm vôùi taéc ngheõn(Hình 8.8).

Thôøi gian TR thöôøng duøng töø 20 ñeán 50 ms, ñuû ngaén ñeå baûo ñaûm chocaùc moâ ñöùng yeân bò baõo hoøa vaø ñuû daøi ñeå cho khoái maùu troâi vaøo lôùp caétchöa bò baõo hoøa.

Goùc laät cuõng caàn ñieàu chænh töông töï. Goùc laät lôùn laøm giaûm tín hieäu cuûamoâ ñöùng yeân (do coù ñoä baõo hoøa cao) vaø laøm taêng tín hieäu cuûa khoái maùuñang chaûy vaøo (do coù ñoä baõo hoøa thaáp) neân laøm taêng ñoä töông phaûngiöõa doøng maùu chaûy vôùi moâ ñöùng yeân. Tuy nhieân sau ñoù khoái maùu baétñaàu bò baõo hoøa vaø giaûm tín hieäu neân neáu doøng maùu chaûy chaäm hoaëc haàunhö khoâng chaûy, ñaëc bieät laø trong thì taâm tröông, goùc laät lôùn seõ laømgiaûm tín hieäu cuûa doøng maùu. Trong thöïc teá, moät goùc laät naèm trongkhoaûng töø 30o ñeán 60o thöôøng ñuû ñeán baûo ñaûm “chaát löôïng töông phaûn”cuûa hình.

Ñoä daøy cuûa lôùp caét cuõng caàn choïn khaù moûng ñeå baûo ñaûm luoân coù ñuûlöôïng maùu môùi thay theá, nhaát laø khi coù nghi ngôø taéc ngheõn. Khi ñoù, ñoädaøy lôùp caét coù khi chæ côõ 2 mm hoaëc moûng hôn.

Ngoaøi caùc yeâu caàu kyõ thuaät vöøa neâu, ngöôøi ta coøn söû duïng theâm hai kyõthuaät nöõa ñeå laøm taêng chaát löôïng cuûa aûnh. Thöù nhaát laø duøng caùc xungbaõo hoøa ñeå laøm maát tín hieäu cuûa nhöõng doøng chaûy ngöôïc nhö ñaõ moâ taûtrong Phaàn 5.5. Thöù hai laø duøng moät kyõ thuaät khöû moment thang töø,thöôøng ñöôïc goïi laø kyõ thuaät buø doøng, ñeå laøm giaûm tình traïng leäch phacuûa caùc proton trong doøng maùu chaûy.

2. Vôùi kyõ thuaät TOF ba chieàu (3D-TOF), ñoä phaân giaûi vaø tyû leä tín hieäu/nhieãu SNR lôùn hôn so vôùi kyõ thuaät TOF hai chieàu. Vì vaäy noù ñaùnh giaùtoát hôn caùc vuøng maùu chaûy toác ñoä cao, chaúng haïn vuøng ñoäng maïch caûnhvaø vuøng ña giaùc Willis (Hình 8.9). Tuy nhieân ñoái vôùi caùc maïch maùu coùdoøng chaûy chaäm, kyõ thuaät khaûo saùt naøy khoâng toát baèng kyõ thuaät 2D-TOF.

8.4 KYÕ THUAÄT MAÏCH ÑOÀ MAÙU SAÙNG 123

Hình 8.8: Beänh lyù maïch maùu ngoaïi bieân ôû moät beänh nhaân nam 65 tuoåi coù trieäu chöùng thieáu maùu ôû chaân traùi. Hình (a) chuïp caúng chaân coù thuoác töông phaûn cho thaáy coù taéc ngheõn ôû ñoäng maïch kheo (muõi teân lôùn) keøm vôùi tình traïng taùi caáu truùc ôû ñoäng maïch chaøy sau (caùc muõi teân nhoû). Ñoäng maïch chaøy tröôùc vaø ñoäng maïch maùc coù bieåu hieän toån thöông nhöng khoâng thaáy roõ. Hình (b) chuïp baèng kyõ thuaät 2D-TOF ôû vuøng thaáp hôn moät chuùt vaø söû duïng kyõ thuaät döïng hình MIP cho thaáy ñoäng maïch chaøy sau khaù lôùn vaø roõ raøng (caùc muõi teân lôùn); ñoäng maïch chaøy tröôùc chæ coøn raát nhoû (caùc muõi teân nhoû).

So vôùi kyõ thuaät chuïp coù thuoác töông phaûn, kyõ thuaät maïch ñoà TOF thuoäcloaïi kyõ thuaät khoâng xaâm phaïm (noninvasive) neân an toaøn vaø tieän lôïi hôn.Daãu vaäy trong nhieàu tröôøng hôïp, söû duïng thuoác töông phaûn vaãn giuùp ñaùnh giaùtheâm möùc ñoä vaø phaïm vi toån thöông (Hình 8.8 vaø 8.9). Ñaëc bieät, thôøi gianchuïp khi coù duøng thuoác töông phaûn thöôøng ngaén hôn nhieàu.

Kyõ thuaät töông phaûn phaÑuùng nhö teân goïi cuûa noù, kyõ thuaät töông phaûn pha PC (phase contrast) söûduïng söï cheânh leäch pha cuûa doøng maùu ñang chaûy giöõa hai laàn “chuïp” ñeå tínhra toác ñoä cuûa doøng chaûy. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy, ngöôøi ta phaûi coù ít nhaát haiboä döõ lieäu ñöôïc ghi nhaän cuøng luùc hoaëc xen keõ nhau. Hai boä döõ lieäu naøy hoaøntoaøn gioáng nhau ñoái vôùi caùc moâ ñöùng yeân; vôùi doøng maùu ñang chaûy, khaùc bieätveà pha theo moät truïc naøo ñoù cho pheùp tính ra toác ñoä chaûy cuûa doøng maùu(Hình 8.10).

(a) Coù thuoác töông phaûn (b) 2D-TOF


Hình 8.9: Hình coù thuoác töông phaûn (a) cho thaáy heïp naëng moät ñoaïn ñoäng maïch caûnh trong beân traùi coøn beân phaûi bò taéc ôû thaáp hôn moät ít. Tuy nhieân treân hình chuïp 3D-TOF ôû vuøng ña giaùc Willis (b), tình traïng thoâng noái vaãn raát toát vì coøn thaáy roõ caùc ñoaïn A1, ñoäng maïch thoâng tröôùc vaø thoâng sau.

Hình 8.10: Hai hình thu ñöôïc khi chuïp töông phaûn pha ñoäng maïch chuû. Hình (a) ñöôïc taïo töø tín hieäu vôùi ñoä lôùn thöïc söï cuûa chuùng. Ñoaïn leân cuûa quai ñoäng maïch chuû (ñaàu muõi teân traéng), ñoaïn xuoáng (ñaàu muõi teân ñen) vaø ñoäng maïch phoåi goác (MPA) ñeàu coù tín hieäu maïnh. Hình (b) laø hình töông phaûn pha vôùi ñoaïn xuoáng quai ñoäng maïch chuû saùng (muõi teân ñen) vì doøng chaûy thuaän chieàu coøn ñoaïn leân (muõi teân traéng) vaø MPA ñen vì doøng chaûy ngöôïc chieàu.

(a) Coù thuoác töông phaûn (b) 3D-TOF

(a) Ñoä lôùn tín hieäu (b) Töông phaûn pha

8.5 TAÂM ÑOÀ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ 125

Muoán taïo ñöôïc söï khaùc bieät pha tuøy theo vaän toác, ngöôøi ta aùp duïng moätthang töø maõ hoùa hai thuøy theo moät truïc cho moät laàn ghi nhaän döõ lieäu vaø aùpduïng thang töø theo chieàu ngöôïc laïi cho laàn ghi nhaän kia. Söï khaùc bieät veà phahay ñoä xeâ dòch pha khi ñoù tyû leä vôùi vaän toác. Ñoä xeâ dòch naøy ñöôïc ñieàu chænhbaèng cöôøng ñoä thang töø vaø thôøi ñieåm aùp duïng sao cho chuùng naèm trongkhoaûng töø −180o ñeán +180o thoâng qua moät tham soá cuûa chuoãi xung coù teân laøtham soá maõ hoùa vaän toác VENC (velocity encoding) ñöôïc tính theo ñôn vòcm/s. Trong thöïc teá, ñeå ñaùnh giaù caùc doøng chaûy chaäm nhö dòch naõo tuûy, giaù tròtham soá VENC töø 5−10 cm/s; ñeå ñaùnh giaù caùc doøng chaûy nhanh trong caùcñoäng maïch lôùn, giaù trò tham soá VENC töø 80−400 cm/s.

Kyõ thuaät töông phaûn pha traùnh ñöôïc tình traïng baõo hoøa hay xaûy ra trongkyõ thuaät TOF. Noù cuõng coù khaû naêng loaïi boû tín hieäu cao cuûa caùc moâ ñöùng yeânnhö môõ vaø caùc saûn phaåm cuûa maùu. Nhöõng moâ naøy voán coù T1 ngaén neân coù theåcuõng cho ra tín hieäu cao gioáng nhö tín hieäu doøng chaûy trong kyõ thuaät TOF. Dónhieân khuyeát ñieåm chính cuûa kyõ thuaät töông phaûn pha laø toán thôøi gian chuïp.

Töông töï nhö kyõ thuaät TOF, kyõ thuaät töông phaûn pha cuõng coù theå duøngphöông phaùp chuïp hai chieàu (2D-PC) hoaëc ba chieàu (3D-PC). Ñeå chuïp caùc hình2D-PC, chuùng ta coù theå cho beänh nhaân nín thôû hoaëc chuïp qua nhieàu giai ñoaïncuûa chu kyø tim. Khi ñoù caùc moâ ñöùng yeân seõ ñöôïc bieåu dieãn baèng maøu xaùm;doøng chaûy theo moät höôùng coù maøu saùng vaø doøng chaûy theo höôùng ngöôïc laïi seõcoù maøu ñen (xem laïi Hình 8.10). Möùc ñoä xaùm phuï thuoäc vaøo vaän toác doøngchaûy; chaûy nhanh seõ ñöôïc bieåu hieän thaät traéng hoaëc thaät ñen. Theo caùch naøy,caùc hình 2D-PC coù theå maõ hoùa vaän toác baèng caùc maøu khaùc nhau thay vì möùcñoä traéng ñen, töông töï nhö kyõ thuaät Doppler maøu.

Kyõ thuaät 3D-PC, so vôùi kyõ thuaät 2D-PC, luoân coù nhöõng öu ñieåm toát hôn veàñoä phaân giaûi vaø tyû leä tín hieäu/nhieãu SNR. Khuyeát ñieåm chính cuûa noù laø toánthôøi gian hôn. Moät ñaëc ñieåm ñaùng chuù yù nöõa laø trong kyõ thuaät 3D-PC, doøngmaùu cuoän xoaùy coù theå laøm giaûm tín hieäu doøng chaûy, gaây ra tình traïng döôngtính giaû. Tuy nhieân trong tröôøng hôïp coù heïp, daáu hieäu maát doøng chaûy ôû xachoã heïp laø moät gôïi yù ñaõ coù söï thay ñoåi lôùn veà maët huyeát ñoäng.

8.5 TAÂM ÑOÀ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

Söï chuyeån ñoäng haàu nhö lieân tuïc cuûa tim laø moät trôû ngaïi raát lôùn ñoái vôùi caùckyõ thuaät chuïp hình tim vaø caùc maïch maùu lôùn baèng coäng höôûng töø. Tuy nhieântrong nhöõng naêm gaàn ñaây, nhôø nhöõng tieán boä vöôït baäc veà coâng ngheä phaàncöùng vaø kyõ thuaät chuïp, ngöôøi ta ñaõ daàn daàn khaéc phuïc ñöôïc trôû ngaïi naøy. Vìvaäy coäng höôûng töø ngaøy nay ñaõ trôû thaønh moät phöông tieän chaån ñoaùn raát coùgiaù trò ñoái vôùi caùc beänh lyù tim baåm sinh vaø maéc phaûi, keå caû caùc maïch maùu lôùncoù lieân quan nhö quai ñoäng maïch chuû.


Gaùc timHoaït ñoäng co boùp cuûa tim qua caùc thì taâm thu vaø taâm tröông tuy laø moät hoaïtñoäng chöùc naêng nhöng laïi laøm thay ñoåi caû veà vò trí giaûi phaãu laãn hình thaùicuûa tim vaø caùc maïch maùu lôùn. Trong moät chu kyø co boùp cuûa tim, nhöõng thayñoåi veà maët giaûi phaãu naøy haàu nhö xaûy ra lieân tuïc. Nhö vaäy moät hình chuïp quamoät maët caét neáu coù thôøi gian ghi nhaän döõ lieäu keùo daøi, nghóa laø thôøi gianchuïp khaù laâu, seõ chæ laø moät hình aûnh choàng cheùo cuûa nhieàu caáu truùc giaûi phaãuñaõ chaïy ngang qua maët caét ñoù trong thôøi gian ghi nhaän döõ lieäu.

Muoán chuïp ñöôïc moät “khoaûnh khaéc” cuûa tim, chuùng ta khoâng theå ghi ñuû döõlieäu cuûa khoaûnh khaéc ñoù trong moät laàn ghi, duø raèng hieän taïi coù nhöõng kyõthuaät ghi raát nhanh. Buø laïi, do hoaït ñoäng co boùp cuûa tim xaûy ra coù quy luaät,moãi chu kyø tim ñeàu coù moät khoaûnh khaéc “töông töï”. Thay vì ghi moät laàn taátcaû döõ lieäu caàn thieát ñeå chuïp moät khoaûnh khaéc, chuùng ta seõ ghi nhaän döõ lieäutöø nhieàu khoaûnh khaéc töông töï trong caùc chu kyø tim khaùc nhau. Khi naøy, taäphôïp döõ lieäu thu ñöôïc qua caùc khoaûnh khaéc töông töï seõ cuøng nhau taïo ra hìnhaûnh chung cuûa caùc khoaûnh khaéc ñoù trong moãi chu kyø tim.

Vôùi caùch laøm nhö vaäy, moïi kyõ thuaät chuïp hình tim caàn phaûi xaùc ñònh thôøiñieåm chuïp vaø ghi döõ lieäu döïa vaøo caùc moác thôøi gian trong moät nhòp ñaäp cuûatim. Caùc phöông phaùp söû duïng chu kyø tim ñeå xaùc ñònh thôøi ñieåm chuïp vaø ghidöõ lieäu ñöôïc goïi chung laø kyõ thuaät gaùc tim (cardiac gating).

Trong kyõ thuaät gaùc tim, ngöôøi ta coù theå duøng ñieän taâm ñoà ECG (electrocar-diography) hoaëc maïch ñaäp ngoaïi bieân laøm moác chuaån cho moãi nhòp ñaäp.Trong thöïc teá, phöông phaùp maïch ñaäp ngoaïi bieân ít ñöôïc söû duïng vì chuùng taphaûi maát moät thôøi gian nhaát ñònh keå töø luùc tim co boùp ñeán luùc coù ñöôïc tínhieäu maïch ñaäp.

Theo phöông phaùp gaùc tim ECG, soùng R cuûa phöùc hôïp QRS ñöôïc duøng laømtín hieäu kích hoaït. Khoaûng caùch R-R laø moät nhòp ñaäp (moät chu kyø tim). Trongkhoaûng thôøi gian R-R, chuùng ta coù theå duøng moät hoaëc nhieàu xung kích thích,moãi xung töông öùng vôùi moät laàn ño tín hieäu (laáy maãu moät ñieåm vang) vaø ñieànmoät haøng döõ lieäu vaøo k-khoâng gian.

Neáu moãi nhòp ñaäp chæ phaùt moät xung kích thích (R-R = TR), thôøi gian chuïpseõ raát laâu bôûi vì chuùng ta phaûi maát nhieàu nhòp ñaäp ñeå ghi ñuû döõ lieäu cho moätmaët caét vaø caàn phaûi coù nhieàu maët caét ñeå khaûo saùt toaøn boä tim. Caùc kyõ thuaäthieän nay ñeàu phaùt nhieàu xung kích thích trong moät nhòp ñaäp (TR nhoû hônnhieàu so vôùi R-R) theo moät trong hai cheá ñoä:

1. Vôùi theå thöùc nhieàu-maët, moät-thì (multisection, single-phase mode),sau khi phaùt xung kích thích (moät hoaëc nhieàu laàn) roài ño tín hieäu chomoät maët caét, ngöôøi ta laïi tieáp tuïc kích thích vaø ño tín hieäu cuûa caùc maëtcaét khaùc ngay trong moät nhòp ñaäp. Teân goïi nhieàu-maët, moät-thì thaät ra


khoâng chính xaùc bôûi vì theå thöùc naøy maëc duø cho pheùp khaûo saùt toaøn boäcaáu truùc giaûi phaãu cuûa tim qua nhieàu maët caét nhöng moãi maët caét ñeàuñöôïc khaûo saùt taïi nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau (nhieàu thì) trong chu kyøtim chöù khoâng phaûi moät thì.

2. Vôùi theå thöùc moät-maët, nhieàu-thì (single-section, multiphase mode),moät maët caét ñöôïc chuïp nhieàu laàn qua suoát chu kyø tim, cho thaáy nhieàucaáu truùc chaïy ngang qua maët caét trong khoaûng thôøi gian ñoù. Neáu soálöôïng hình chuïp ñuû nhieàu vaø lieân tuïc, loaït hình taïi nhöõng thôøi ñieåmkhaùc nhau cuûa maët caét, khi ñöôïc chieáu khaù nhanh, seõ taïo ra moät ñoaïnphim xi-neâ, cho pheùp khaûo saùt tình traïng ñoäng (chöùc naêng) cuûa tim vaøcaùc maïch maùu lôùn. Caùch chuïp nhö theá ñöôïc goïi laø chuïp coäng höôûngtöø xi-neâ (cine MRI).

Gaùc vieãn caûnh vaø gaùc voïng caûnhNhö ñaõ noùi ôû treân, soùng R cuûa phöùc hôïp QRS thöôøng ñöôïc duøng laøm tín hieäukích hoaït quaù trình phaùt xung vaø laáy maãu ñieåm vang. Coù hai caùch söû duïngsoùng R khaùc nhau, ñöôïc goïi laø phöông phaùp gaùc vieãn caûnh vaø gaùc voïng caûnh.

Trong phöông phaùp gaùc vieãn caûnh (prospective gating), quaù trình phaùtxung vaø laáy maãu tín hieäu chæ ñöôïc thöïc hieän khi nhaän ñöôïc tín hieäu kích hoaïtcuûa soùng R vaø nhö vaäy phuï thuoäc hoaøn toaøn vaøo tín hieäu kích hoaït. Sau khichuïp xong moät chu kyø tim, quaù trình naøy ngöøng laïi ñeå chôø tín hieäu kích hoaïtcuûa chu kyø tieáp theo. Nhôø vaäy, phöông phaùp gaùc vieãn caûnh ít bò aûnh höôûngbôûi nhòp tim, nhaát laø trong nhöõng tröôøng hôïp caùc nhòp ñaäp khoâng ñeàu.

Ngöôïc laïi, phöông phaùp gaùc voïng caûnh (retrospective gating) thöïc hieänño döõ lieäu lieân tuïc qua suoát caùc chu kyø tim nhöõng vaãn ghi nhaän tín hieäu kíchhoaït cuûa soùng R nhö nhöõng moác thôøi gian. Sau ñoù trong quaù trình döïng aûnh,caùc moác naøy ñöôïc duøng ñeå gheùp döõ lieäu töø nhieàu chu kyø tim khaùc nhau döïavaøo khoaûng caùch giöõa chuùng ñeán caùc moác. Nhö vaäy trong phöông phaùp gaùcvoïng caûnh, chuùng ta coù theå thu ñöôïc döõ lieäu cuûa toaøn boä chu kyø tim, keå caûkhoaûng thôøi gian cuoái thì taâm tröông.

Hình giaûi phaãu vaø hình chöùc naêngTöïu chung coù hai nhoùm chuoãi xung ñöôïc söû duïng trong taâm ñoà coäng höôûng töø:moät cho thaáy roõ caáu truùc giaûi phaãu vaø moät cho pheùp ñaùnh giaù hoaït ñoäng coboùp cuûa tim (chöùc naêng) vaø caùc maïch maùu lôùn.

1. Nhoùm chuoãi xung cho ra hình aûnh giaûi phaãu cuõng ñöôïc goïi laø nhoùmchuoãi xung maùu toái. Caùc chuoãi xung trong nhoùm naøy ñeàu thuoäc loaïichuoãi xung ñieåm vang spin (SE hoaëc FSE) vôùi thôøi gian chuïp daøi, cho rahình aûnh giaûi phaãu nhôø vaøo hieäu öùng troáng doøng. Nhôø doøng maùu chaûyñaõ bò maát tín hieäu, caáu truùc giaûi phaãu cuûa tim vaø caùc maïch maùu lôùn


ñöôïc hieån thò toát hôn. Vôùi loaïi chuoãi xung naøy, ngöôøi ta coù theå chuïp moätloaït hình giaûi phaãu theo nhieàu maët caét khaùc nhau qua tim. Loaït hìnhcaét ngang (Hình 8.11) hay ñöôïc duøng trong caùc beänh lyù tim baåm sinh.

Hình 8.11: Loaït hình caét ngang qua tim vôùi chuoãi xung ñieåm vang spin cho thaáy caáu truùc giaûi phaãu töông töï nhö treân CT. Aa, Ad: ÑMC leân vaø xuoáng; MP: ÑM phoåi goác; S, IVC: TMC treân vaø döôùi; RP vaø LP: ÑM phoåi phaûi vaø traùi; RB, LB: Pheá quaûn phaûi vaø traùi; RV, RA: thaát vaø nhó phaûi; LV, LA: thaát vaø nhó traùi.


2. Nhoùm chuoãi xung chuïp hình aûnh chöùc naêng ña soá thuoäc loaïi chuoãi xungñieåm vang thang töø GRE vôùi thôøi gian chuïp ngaén, cho ra moät loaït hìnhxi-neâ coù tín hieäu maùu saùng. Trong soá naøy, chuoãi xung SSFP hay true-FISP vôùi caùc tham soá TR = 2,5−10 ms, TE = 1−2 ms, goùc laät α = 8−20o

raát hay ñöôïc duøng (Hình 8.12).

Hình 8.12: Hình xi-neâ chuïp baèng chuoãi xung SSFP theo truïc ngaén cuûa tim laàn löôït qua caùc thì: ñaàu taâm thu, cuoái taâm thu, ñaàu taâm tröông, cuoái taâm tröông.

Caùc maët caétNgoaøi caùc maët caét ngang truïc, caét doïc ñöùng vaø caét doïc traùn thoâng thöôøng,ngöôøi ta phaûi thöïc hieän theâm caùc maët caét quan troïng: maët caét theo truïc ngaén(short-axis section), maët caét theo truïc daøi (long-axis section) vaø maët caét boánbuoàng (four-chamber section). Phöông phaùp thöïc hieän ñöôïc goïi laø chuïpcheách ñoâi (double oblique projection). Khôûi ñieåm laø moät maët caét ngang hoaëcmaët caét doïc traùn cho thaáy roõ hai buoàng thaát traùi vaø nhó traùi. ÔÛ ñaây chuùng taduøng moät maët caét ngang laøm hình daãn ñöôøng khôûi ñieåm.

Hình 8.13: Caùc hình hai buoàng daãn ñöôøng. Beân traùi laø hình caét ngang khôûi ñieåm, thu ñöôïc töø loaït hình caét ngang töông töï nhö trong Hình 8.11. Beân phaûi laø hình hai buoàng ñöùng thu ñöôïc töø hình beân traùi vaø laøm hình daãn ñöôøng cho caùc maët caét tieáp theo.


Trong Hình 8.13 chuùng ta coù moät hình caét ngang laøm hình daãn ñöôøng khôûiñieåm (hình beân traùi). Hình naøy coù theå laáy trong loaït hình caét ngang töông töïnhö ôû Hình 8.11. Töø ñaây chuùng ta seõ thöïc hieän maët caét cheách phaûi (rightoblique projection) ñeå cho ra hình hai buoàng ñöùng ôû beân traùi cuûa Hình 8.13.

Töø hình hai buoàng ñöùng daãn ñöôøng, chuùng ta seõ coù ñöôïc maët caét theo truïcngaén (Hình 8.14) vaø maët caét theo truïc daøi (Hình 8.15).

Hình 8.14: Hình maët caét theo truïc ngaén thu ñöôïc töø hình hai buoàng ñöùng daãn ñöôøng cuûa Hình 8.13.

Hình 8.15: Hình maët caét theo truïc daøi thu ñöôïc töø hình hai buoàng ñöùng daãn ñöôøng cuûa Hình 8.13.

Ñeå thöïc hieän maët caét boán buoàng, chuùng ta döïa vaøo maët caét theo truïc ngaénñaõ thu ñöôïc töø Hình 8.14. Böôùc caét naøy ñöôïc thöïc hieän theo nhö moâ taû trongHình 8.16.


Hình 8.16: Hình maët caét boán buoàng thu ñöôïc töø maët caét theo truïc ngaén ôû Hình 8.14.

Moät vaøi öùng duïng laâm saøngTaâm ñoà coäng höôûng töø raát coù giaù trò trong nhieàu beänh lyù tim maïch. Moät soáöùng duïng laâm saøng thöôøng gaëp coù theå keå ra laø:

1. Phình boùc taùch ñoäng maïch chuû (aortic dissection). Coäng höôûng töø laømoät phöông tieän chaån ñoaùn coù giaù trò ñeå loaïi tröø beänh lyù boùc taùch ñoängmaïch chuû. Neáu ñöôïc chaån ñoaùn xaùc ñònh, caùc hình aûnh thu ñöôïc coøn coùtheå cho thaáy ñieåm vaøo vaø ñieåm ra cuûa ñoaïn boùc taùch, keå caû möùc ñoä lanroäng ñeán caùc maïch maùu lôùn cuûa quai ñoäng maïch chuû cuõng nhö tìnhtraïng huyeát ñoäng ôû ñoäng maïch chuû.

2. Vieâm maøng ngoaøi tim co thaét (constrictive pericarditis). Phöông tieänchuïp coäng höôûng töø coù gaùc tim baèng ECG cho pheùp phaân bieät beänh lyùcô tim haïn cheá vôùi vieâm maøng ngoaøi tim co thaét. Trong tröôøng hôïpvieâm maøng ngoaøi tim co thaét, maøng tim seõ daøy ít nhaát 4 mm vaø do ñoùlaøm taêng khoaûng caùch giöõa vaùch buoàng tim vôùi bôø ngoaøi tim.

3. Beänh lyù tim baåm sinh (congenital heart disease). Nhôø khaû naêng phaânñònh roõ caáu truùc giaûi phaãu vaø ñaùnh giaù ñöôïc chöùc naêng cuõng nhö caùcdoøng chaûy, kyõ thuaät coäng höôûng töø laø moät phöông tieän chaån ñoaùnthöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ñaùnh giaù caùc beänh tim baåm sinh, ñaëc bieät laøcaùc beänh lyù coù thoâng noái giöõa caùc buoàng tim.

Ngoaøi moät vaøi beänh lyù thöôøng gaëp ñöôïc neâu ôû treân, caùc kyõ thuaät taâm ñoàcoäng höôûng töø coù theå ñaùnh giaù caùc beänh lyù cô tim, hoaït ñoäng cuûa caùc van tim,ño kích thöôùc buoàng tim, ñaùnh giaù doøng chaûy. Hieän taïi, caùc kyõ thuaät chuïpmaïch vaønh baèng coäng höôûng töø cuõng ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø ñaùnh giaù thöûnghieäm.


8.6 KYÕ THUAÄT DÖÏNG HÌNH

Döïng hình hay taùi ñònh daïng ñeå ngöôøi xem coù theå quan saùt ñöôïc vaät ôû nhieàugoùc ñoä khaùc nhau trong khoâng gian ba chieàu laø böôùc cuoái cuøng khoâng keùmphaàn quan troïng trong quaù trình chuïp hình. Do söï phaùt trieån maïnh meõ cuûacoâng ngheä maùy tính (phaàn cöùng, phaàn meàm), quaù trình döïng hình coù theå ñöôïcthöïc hieän vaø cho ra keát quaû gaàn nhö ngay laäp töùc. Nhôø vaäy trong nhieàu tìnhhuoáng, noù cho pheùp chuùng ta coù cô sôû ñöa ra nhöõng quyeát ñònh chuïp hình hôïplyù vaø kinh teá hôn.

Taäp döõ lieäu laøm cô sôû ñeå döïng hình laø moät taäp döõ lieäu ba chieàu. Neáu söûduïng kyõ thuaät chuïp ba chieàu, chuùng ta ñaõ coù saün moät taäp döõ lieäu nhö theá. Tuynhieân neáu söû duïng kyõ thuaät chuïp hai chieàu, chuùng ta phaûi “choàng gheùp” döõlieäu cuûa caùc lôùp caét ñeå coù ñöôïc taäp döõ lieäu ba chieàu (Hình 8.17). Trong tröôønghôïp naøy, caùc lôùp caét vaø khoaûng troáng giöõa chuùng caàn phaûi khaù moûng.

Hình 8.17: Choàng gheùp döõ lieäu cuûa caùc lôùp caét ngang ñeå coù ñöôïc taäp döõ lieäu ba chieàu.

Kyõ thuaät MPRVeà lyù thuyeát, coäng höôûng töø cho pheùp chuùng ta chuïp tröïc tieáp moïi maët caéttheo baát kyø chieàu höôùng naøo baèng caùch ñieàu chænh caùc thang töø choïn lôùp saocho löïc taùc duïng chung cuûa chuùng chæ laøm cho caùc proton trong lôùp caét ñònhkhaûo saùt coù taàn soá quay phuø hôïp.

Tuy nhieân thöïc hieän quaù nhieàu maët caét ôû nhöõng chieàu höôùng khaùc nhau seõlaøm taêng thôøi gian chuïp. Thay vì theá, chuùng ta chæ chuïp moät soá maët caét quantroïng vaø söû duïng moät thuaät toaùn thích hôïp “caét” döõ lieäu ba chieàu ñaõ thu thaäpñöôïc theo moät maët caét baát kyø (Hình 8.18). Kyõ thuaät naøy coù teân laø taùi taïo ñaphaúng MPR (multiplanar reformation hay reconstruction).

8.6 KYÕ THUAÄT DÖÏNG HÌNH 133

Hình 8.18: Döïng laïi moät maët caét cheách ñeå thaáy roõ hôn heä thoáng ñöôøng maät.

Kyõ thuaät MIPKhi chuïp maïch maùu coù thuoác töông phaûn, tín hieäu cuûa caùc voxel trong loøngmaïch cao hôn haún tín hieäu cuûa caùc moâ xung quanh. Neáu töôûng töôïng raèngchuùng ta ñang ñöùng quan saùt heä thoáng maïch maùu töø moät goùc ñoä naøo ñoù,chuùng ta seõ thaáy hình aûnh maïch maùu hieän roõ haún treân moät neàn toái hôn ôûxung quanh (Hình 8.19).

Hình 8.19: AÛnh chuïp coù thuoác töông phaûn vuøng tim vaø quai ñoäng maïch chuû ñöôïc döïng laïi baèng kyõ thuaät MIP cho thaáy roõ hình aûnh tim vaø caùc maïch maùu lôùn quanh ñoù. Daáu hieäu heïp cuïc boä ôû ñoäng maïch döôùi ñoøn traùi bieåu hieän baèng moät ñoaïn thu nhoû daàn vaø maát tín hieäu (ñaàu muõi teân). ÔÛ ñoaïn xa (muõi teân) bò maát tín hieäu do thuoác töông phaûn ñaäm hôn ôû tónh maïch caïnh ñoù.


Kyõ thuaät MIP (maximum-intensity projection) söû duïng yù töôûng ñôn giaûnnaøy. Giaû thieát raèng ngöôøi quan saùt ñöùng ôû moät goùc ñoä nhaát ñònh höôùng veà vaätcaàn quan saùt, kyõ thuaät MIP seõ giöõ laïi caùc voxel coù tín hieäu cao nhaát treân moãiñöôøng thaúng noái töø maét ngöôøi quan saùt ñeán vaät (tia quan saùt). Khi chuïp maïchmaùu coù duøng thuoác töông phaûn (trong coäng höôûng töø) hoaëc thuoác caûn quang(trong CT), caùc voxel coù giaù trò cao nhaát treân moät tia quan saùt ña phaàn laø caùcvoxel cuûa maïch maùu. Ñoái vôùi CT, kyõ thuaät MIP coù theå duøng ñeå taùi taïo laïihình aûnh cuûa khung xöông (Hình 8.20).

Hình 8.20: Caùc tia quan saùt töø maét ngöôøi quan saùt ñeán vaät chæ nhìn thaáy caùc voxel coù giaù trò cao nhaát. Xöông (treân CT) vaø caùc maïch maùu coù tieâm thuoác (treân CT vaø coäng höôûng töø) thöôøng coù caùc voxel nhö vaäy neân ngöôøi quan saùt coù theå nhìn thaáy chuùng roõ hôn so vôùi caùc moâ xung quanh.

Trong lónh vöïc coäng höôûng töø maïch maùu, kyõ thuaät MIP cuõng coù theå ñöôïcduøng cho caû tröôøng hôïp khoâng duøng thuoác töông phaûn. Vôùi caùc döõ lieäu thuñöôïc baèng caùc kyõ thuaät maïch ñoà maùu saùng, chuùng ta coù theå duøng kyõ thuaätMIP ñeå döïng laïi hình aûnh maïch maùu (xem laïi Hình 8.8).

Kyõ thuaät döïng beà maëtTrong kyõ thuaät döïng beà maët (surface rendering), caùc voxel naèm ôû bôø cuûamoät caáu truùc seõ ñöôïc xaùc ñònh vaø cho hieån thò ra; caùc voxel coøn laïi ñöôïc cho“aån ñi”, taïo ra moät hình aûnh beà maët cuûa moät caáu truùc.

Maëc duø khoâng ñöôïc phoå bieán nhö caùc kyõ thuaät MIP vaø MPR, kyõ thuaätdöïng beà maët cho pheùp “quan saùt” roõ beà maët (maët trong vaø maët ngoaøi) cuûa moätcaáu truùc. Ñaëc bieät ñoái vôùi caùc cô quan daïng oáng nhö oáng tieâu hoùa, khí pheáquaûn hoaëc maïch maùu, kyõ thuaät naøy cho pheùp thöïc hieän caùc cuoäc ngoaïi soi aûo(virtual exoscopy) hoaëc noäi soi aûo (virtual endoscopy) nhö ñöôïc minh hoïatrong Hình 8.21.

8.6 KYÕ THUAÄT DÖÏNG HÌNH 135

Hình 8.21: Noäi soi aûo ruoät giaø (virtual colonoscopy) cho pheùp nhìn thaáy polyp ôû caû hai phía khi ñi töø trong ra (A) vaø töø ngoaøi vaøo (B).

Kyõ thuaät döïng khoái vaätMaëc duø môùi chæ ñöôïc öùng duïng trong thôøi gian gaàn ñaây do caùc yeâu caàu toác ñoäxöû lyù cuûa maùy tính quaù cao, kyõ thuaät döïng khoái vaät (volume rendering)thaät ra laø tröôøng hôïp toång quaùt cuûa hai kyõ thuaät MIP vaø kyõ thuaät döïng beàmaët. Trong kyõ thuaät naøy, toaøn boä taäp döõ lieäu ba chieàu ñeàu ñöôïc söû duïng; moãivoxel ñöôïc cho hieån thò hoaëc khoâng hieån thò döïa treân caùc ngöôõng cuûa moät soátham soá ñöôïc choïn tröôùc, nhôø vaäy ngöôøi quan saùt coù theå ñònh ra moät möùc ñoätrong suoát, cho pheùp hoï “nhìn thaáu” vaøo caùc caáu truùc saâu hôn.

Hình 8.22: (a) Hình aûnh caùc nhaùnh ñoäng maïch naõo giöõa (caùc ñaàu muõi teân) vaø khoái thuyeân taéc (muõi teân) ñöôïc döïng laïi baèng kyõ thuaät döïng khoái vaät. (b) Hình chuïp töông öùng trong luùc phaãu thuaät.

(a) (b)



• Coù theå phaân chia tình traïng doøng chaûy thaønh ba loaïi: doøng chaûy ñeàu,doøng chaûy doàn vaø doøng cuoän xoaùy. Trong doøng chaûy ñeàu, vaän toác cuûamoïi voxel ñeàu nhö nhau. Trong doøng chaûy doàn, caùc voxel ôû trung taâmchaûy ñeàu vaø nhanh hôn caùc voxel ôû saùt thaønh maïch.

• Ba hieäu öùng doøng chaûy ñaùng chuù yù laø: hieäu öùng troáng doøng bò maát haúntín hieäu trong loøng maïch; hieäu öùng noäi doøng coù tín hieäu doøng chaûymaïnh hôn caùc moâ ñöùng yeân xung quanh tuy caøng chaûy tieáp, tín hieäucaøng giaûm nhöng vuøng trung taâm vaãn maïnh hôn vuøng saùt thaønh maïch;hieäu öùng caän thaønh laø moät daïng hieäu öùng troáng doøng, trong ñoù doøngchaûy saùt thaønh maïch bò maát tín hieäu.

• Caùc kyõ thuaät maïch ñoà coäng höôûng noùi chung ñöôïc chia thaønh ba nhoùm:maïch ñoà coäng höôûng coù duøng thuoác töông phaûn töø, maïch ñoà maùu ñen vaømaïch ñoà maùu saùng. Maïch ñoà maùu ñen söû duïng hieäu öùng troáng doøng vaømoät soá kyõ thuaät phuï trôï khaùc ñeå laøm maát tín hieäu cuûa doøng chaûy trongloøng maïch, cho pheùp ñaùnh giaù ñöôïc tình traïng cuûa thaønh maïch. Maïchñoà maùu saùng söû duïng hieäu öùng noäi doøng, cho ra kyõ thuaät chuïp TOF.Maïch ñoà maùu saùng cuõng söû duïng ñoä cheânh leäch pha (kyõ thuaät töôngphaûn pha) cuûa doøng chaûy ñeå tính toaùn vaø ñaùnh giaù ñöôïc vaän toác cuûadoøng chaûy.

• Taâm ñoà coäng höôûng töø söû duïng kyõ thuaät gaùc tim baèng ñieän taâm ñoà, chopheùp chuïp moät loaït caùc phim lieân tuïc nhau (phim xi-neâ). Baèng caùch ñoùchuùng ta coù theå ñaùnh giaù ñöôïc chöùc naêng co boùp cuûa tim qua caùc thì cuûachu kyø tim.

• Caùc kyõ thuaät döïng hình thoâng duïng trong lónh vöïc hình aûnh y hoïc baogoàm: kyõ thuaät MPR, kyõ thuaät MIP, kyõ thuaät döïng beà maët vaø kyõ thuaätdöïng khoái vaät. Kyõ thuaät MPR cho pheùp chuùng ta xem xeùt vuøng cô theåñaõ ñöôïc chuïp theo moät maët caét baát kyø, khoâng chæ laø nhöõng maët caét ñöôïcthöïc hieän trong luùc chuïp. Kyõ thuaät MIP giöõ laïi nhöõng ñieåm “saùng nhaát”khi chuùng ta ñang quan saùt vuøng cô theå ñaõ ñöôïc chuïp töø moät goùc ñoä baátkyø, do vaäy kyõ thuaät naøy coù theå ñöôïc duøng ñeå döïng laïi hình aûnh xöông(trong CT) hoaëc hình aûnh maïch maùu (CT vaø coäng höôûng töø). Kyõ thuaätdöïng beà maët coù theå ñöôïc duøng trong caùc cuoäc noäi soi hoaëc ngoaïi soi aûovì noù cho pheùp nhìn thaáy beà maët cuûa vaät. Cuoái cuøng kyõ thuaät döïng khoáivaät cho pheùp döïng laïi toaøn boä khoái cô theå caàn khaûo saùt vaø coù theå “boùc”khoái naøy theo töøng lôùp.

137

Chöông 9

Nhìn laïiTöø caùc Nguyeân lyù Töông phaûn

Sau khi ñaõ tìm hieåu caùc nguyeân lyù vaø kyõ thuaät chuïp coäng höôûng töø quan troïngnhaát, trong chöông naøy chuùng ta seõ xem xeùt laïi vaø toång keát chuùng töø moät goùcñoä coù tính thöïc tieãn hôn, goùc ñoä caùc nguyeân lyù töông phaûn. Ngoaøi ba nguyeânlyù töông phaûn ñaõ ñöôïc phaân tích trong Chöông 3, chuùng ta cuõng boå sungnguyeân lyù töông phaûn troïng doøng chaûy ñaõ ñöôïc phaân tích qua caùc kyõ thuaätchuïp tim-maïch trong Chöông 8, ñoàng thôøi thaûo luaän theâm hai nguyeân lyùtöông phaûn voán laø cô sôû cho lónh vöïc coäng höôûng töø chöùc naêng (functionalMRI): nguyeân lyù troïng khuyeách taùn vaø nguyeân lyù troïng töôùi maùu. Thöù töï toångkeát ñöôïc thöïc hieän nhö sau:

• Nguyeân lyù troïng T1

• Nguyeân lyù troïng T2

• Nguyeân lyù troïng ñaäm ñoä proton

• Nguyeân lyù troïng doøng chaûy

• Nguyeân lyù troïng khuyeách taùn

• Nguyeân lyù troïng töôùi maùu

Cuõng caàn nhaán maïnh raèng ôû Chöông 3, caùc nguyeân lyù töông phaûn ñöôïcthaûo luaän treân cô sôû cuûa chuoãi xung ñieåm vang spin vôùi caùc nguyeân taéc: hìnhtroïng T1 coù TR vaø TE ñeàu ngaén, hình troïng T2 coù TR vaø TE ñeàu daøi, coøn hìnhtroïng ñaäm ñoä proton coù TR daøi vaø TE ngaén. Thôøi gian cuï theå goïi laø daøi hoaëcngaén cuûa TR vaø TE ñöôïc neâu ra ôû Chöông 3 thaät söï khoâng coøn ñuùng ñoái vôùinhieàu kyõ thuaät ñaõ baøn luaän trong nhöõng chöông vöøa qua. Do vaäy hieåu bieát roõ

138 CHÖÔNG 9. NHÌN LAÏI TÖØ CAÙC NGUYEÂN LYÙ TÖÔNG PHAÛN

cô cheá taùc ñoäng cuûa caùc xung vaø caùc thang töø trong moãi chuoãi xung seõ giuùpchuùng ta hieåu vì sao vôùi nhöõng tham soá nhaát ñònh, moät chuoãi xung seõ cho rahình troïng T1 hoaëc T2.

9.1 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG T1

Noùi toång quaùt, moät hình troïng T1 coù theå coù ñöôïc töø hai chuoãi xung caên baûn:chuoãi xung ñieåm vang spin (chuaån) vaø chuoãi xung ñieåm vang thang töø coùnhieãu phaù. Caùc xung ñaëc hieäu, nhaát laø caùc xung xoùa môõ nhö xung ñaûo nghòchngaén (short TI) hay xung baõo hoøa môõ cuõng coù theå ñöôïc söû duïng keøm vôùi haichuoãi xung caên baûn ñeå taïo ra keát quaû mong muoán.

Chuoãi xung ñieåm vang spin SECho ñeán nay ñaây vaãn laø chuoãi xung kinh ñieån ñeå taïo ra hình aûnh troïng T1(Hình 9.1), nhaát laø ñoái vôùi caùc heä thoáng chuïp aûnh coù phaàn cöùng haïn cheá. Thôøigian TR (ngaén) vaøo khoaûng 600 ms coøn thôøi gian TE (ngaén) vaøo khoaûng 20ms. Goùc laät dó nhieân laø 90o. Caàn nhôù raèng do hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töïdo FID, tín hieäu seõ ngaøy caøng giaûm daàn, vaø vì vaäy thôøi gian TE caøng ngaén,chaát löôïng hình aûnh caøng toát.

Hình 9.1: Caùc hình troïng T1 vôùi chuoãi xung ñieåm vang spin. (a) Hình caét ngang naõo cho thaáy dòch naõo tuûy trong naõo thaát beân (muõi teân) coù tín hieäu thaáp. (b) Hình caét doïc ñöùng qua khôùp goái cho thaáy moâ môõ döôùi da vaø môõ trong tuûy xöông coù tín hieäu cao. Suïn cheâm coù vieàn saùng nhöng coù tín hieäu thaáp beân trong (muõi teân).

(a) (b)

9.1 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG T1 139

Chuoãi xung ñaûo nghòch IRTheo caùch hieåu thoâng thöôøng, chuoãi xung ñaûo nghòch thaät ra chæ laø moät bieántheå cuûa chuoãi xung ñieåm vang spin, trong ñoù ngöôøi ta duøng theâm moät xungñaûo nghòch 180o tröôùc khi phaùt xung kích thích moät khoaûng thôøi gian TI. Neáuthôøi ñaûo TI ñöôïc choïn khaù ngaén, gaàn baèng vôùi thôøi gian T1 cuûa môõ, chuoãixung khi ñoù ñöôïc goïi laø chuoãi xung STIR (short TI inversion recovery) maønhö chuùng ta ñaõ bieát noù coù taùc duïng xoùa môõ.

Veà phöông dieän töông phaûn, hình aûnh thu ñöôïc töø chuoãi xung naøy laø moäthình troïng T1 ngöôïc chöù thaät söï khoâng phaûi hình troïng T1. Nghóa laø treânhình naøy, moâ coù T1 ngaén laïi coù tín hieäu thaáp (maøu ñen) coøn moâ coù T1 daøi laïicoù tín hieäu cao (maøu traéng). Keát quaû “ngöôïc ñôøi” naøy xuaát phaùt töø choã moâ coùT1 daøi khi bò ñaûo ngöôïc 180o seõ khoâi phuïc chaäm hôn. Do vaäy vaøo luùc phaùtxung kích thích, giaù trò tuyeät ñoái cuûa ñoä töø hoùa doïc cuûa moâ coù T1 daøi vaãn coønlôùn (maëc duø coù giaù trò aâm) trong khi moâ coù T1 ngaén ñaõ khoâi phuïc gaàn nhö trôûveà zero. Khi bò laät ngang baèng xung kích thích, moâ coù T1 daøi seõ coù ñoä töø hoùangang lôùn hôn, cho ra tín hieäu cao hôn.

Khi chuïp ôû naõo, chuoãi xung STIR thöôøng ñöôïc in “aâm baûn” khieán cho vuøngtraéng ñöôïc in thaønh ñen vaø ngöôïc laïi. Nghóa laø khi ñoù hình troïng T1 ngöôïctrôû thaønh hình troïng T1 thöïc söï (Hình 9.2).

Hình 9.2: Hình troïng T1 chuïp baèng chuoãi xung STIR vaø in aâm baûn phaân ñònh raát roõ caáu truùc chaát xaùm vaø chaát traéng. Ñeå yù vuøng neàn cuûa khoâng khí xung quanh ñaàu beänh nhaân luùc chuïp treân hình naøy coù maøu xaùm traéng, trong khi ñoù treân caùc phim thoâng thöôøng ñeàu coù maøu ñen.

Chuoãi xung ñieåm vang thang töø coù nhieãu phaù GRECaùc chuoãi xung ñieåm vang thang töø thöôøng duøng thôøi gian TR ngaén keøm vôùigoùc laät nhoû hôn 90o. Khi TR ngaén hôn T2 cuûa moät moâ naøo ñoù trong vuøng caàn


chuïp thì taïi thôøi ñieåm phaùt xung kích thích tieáp theo, ñoä töø hoùa ngang vaãncoøn toàn taïi. Ñoä töø hoùa ngang coøn dö laïi laøm taêng ñaëc thuø troïng T2 vaø laømgiaûm ñaëc thuø troïng T1 cuûa hình.

Ñeå baûo ñaûm chaát löôïng cuûa moät hình troïng T1, trong chuoãi xung ñieåmvang thang töø coù nhieãu phaù (spoiled gradient echo), ngöôøi ta phaûi nhieãuphaù ñoä töø hoùa ngang coøn dö laïi naøy baèng moät xung hoaëc moät thang töø nhieãuphaù. Khi ñoù ôû laàn kích thích tieáp theo, ñoä töø hoùa ngang bò maát hoaøn toaønhoaëc chæ coøn raát ít. Neáu choïn löïa caùc tham soá TR, TE vaø goùc laät moät caùchthích hôïp, chuùng ta coù theå thu ñöôïc moät hình troïng T1 raát ñaëc thuø (Hình 9.3).

Hình 9.3: Hình troïng T1 ñöôïc thöïc hieän trong thì ñoäng maïch sau khi tieâm Gado cho thaáy nhieàu toån thöông di caên cuûa gan (muõi teân).

Chuoãi xung ñieåm vang thang töø coù nhieãu phaù coù theå ñöôïc thöïc hieän keømvôùi kyõ thuaät chuïp ña lôùp caét hoaëc chuïp ba chieàu. Moãi kyõ thuaät naøy ñeàu coùnhöõng öu ñieåm rieâng voán coù cuûa chuùng, vaø khi boå tuùc vaøo chuoãi xung naøychuùng laøm taêng hieäu quaû cuûa chuoãi xung leân raát nhieàu.

Cuõng caàn nhaéc laïi ôû ñaây raèng caùc teân thöông maïi khaù phoå bieán cuûa chuoãixung ñieåm vang thang töø coù nhieãu phaù laø FLASH (haõng Siemens), spoiledGRASS hay SPRG (haõng GE).

9.2 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG T2

So vôùi caùc hình troïng T1 thöôøng chæ ñöôïc taïo ra baèng caùch duøng caùc chuoãixung ñieåm vang spin vaø ñieåm vang thang töø coù nhieãu phaù, caùc hình troïng T2coù theå ñöôïc taïo ra baèng nhieàu kyõ thuaät hôn, maëc duø moät soá kyõ thuaät thöïc söïcho hình troïng T2/T1 chöù khoâng ñôn thuaàn troïng T2. Moät hình troïng T2/T1laø hình coù tín hieäu cao ñoái vôùi caùc moâ coù T2 daøi hoaëc coù T1 ngaén.


Chuoãi xung ñieåm vang spin SESöû duïng chuoãi xung ñieåm vang spin ñeå taïo ra moät hình troïng T2 laø moät kyõthuaät kinh ñieån. Vôùi thôøi gian TR daøi vaø TE daøi, tín hieäu cuûa caùc moâ coù T2ngaén haàu nhö ñaõ maát heát do hieän töôïng suy giaûm caûm öùng töï do FID, chæ coønlaïi tín hieäu cuûa caùc moâ coù T2 daøi, taïo ra moät hình coù ñoä töông phaûn döïa vaøoñaëc thuø thôøi gian T2 cuûa caùc moâ.

Hình 9.4: Hình troïng T2 chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang spin cho naõo (beân traùi) vaø coät soáng (beân phaûi) cho thaáy dòch naõo tuûy coù tín hieäu cao (maøu traéng) vì coù thôøi gian T2 raát daøi.

Chuoãi xung ñieåm vang thang töø GREChuùng ta ñaõ bieát raèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø khoâng duøng xung taùilaäp 180o. Thay vì theá noù söû duïng moät thuøy hoài pha ñeå ñieàu chænh tình traïngleäch pha do thuøy khöû pha gaây ra. ÔÛ ñieåm naøy, thuøy hoài pha coù taùc duïng keùmhôn xung taùi laäp 180o. Noù khoâng coù khaû naêng ñieàu chænh tình traïng leäch phagaây ra do tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä hoaëc do ñoä xeâ dòchhoùa hoïc. Ñieàu naøy noùi leân raèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø deã bò aûnhhöôûng cuûa tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä hoaëc ñoä xeâ dòchhoùa hoïc, daãn ñeán tình traïng maát tín hieäu cuïc boä.

Khi coù xuaát huyeát hoaëc voâi hoùa, tính chaát thuaän töø cuûa saét (töø caùc saûnphaåm cuûa quaù trình phaân huûy hoàng caàu trong khoái maùu xuaát huyeát) vaø canxiseõ laøm cho töø tröôøng cuïc boä trôû neân keùm ñoàng nhaát. Vaän duïng ñaëc ñieåm nhaïyvôùi tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boä cuûa chuoãi xung ñieåmvang thang töø, ngöôøi ta thöôøng duøng noù ñeå xaùc ñònh chaån ñoaùn (Hình 9.5).

Cuõng caàn nhaéc laïi raèng tính khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng vaø ñoä xeâ dòchhoùa hoïc voán luoân hieän dieän trong moïi moâ. Chuùng laøm cho thôøi gian suy giaûm


tín hieäu FID thöïc teá (thôøi gian T2*) ngaén hôn thôøi gian suy giaûm lyù thuyeát(thôøi gian T2). Chuoãi xung ñieåm vang thang töø vì theá ñöôïc xem laø chuoãi xungtaïo ra hình troïng T2* thay vì troïng T2. Vì vaäy coù ñoâi khi ngöôøi ta cuõng goïichuoãi xung ñieåm vang thang töø laø chuoãi xung T2* (caùc taùc giaû Phaùp).

Hình 9.5: Hình troïng T2 chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang spin nhanh (beân traùi) cho thaáy nhieàu toån thöông xuaát huyeát (muõi teân). Theá nhöng khi chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø (beân phaûi), ngöôøi ta phaùt hieän ra khaù nhieàu toån thöông nhoû (ñaàu muõi teân).

Chuoãi xung ñieåm vang thang töø khoâng nhieãu phaùCaùc chuoãi xung ñieåm vang thang töø khoâng nhieãu phaù noùi chung ñeàu sinh racaùc hình troïng T2/T1. Do thôøi gian TR ngaén, moâ coù T1 ngaén khoâi phuïc ñoä töøhoùa doïc ñöôïc nhieàu hôn; do khoâng nhieãu phaù ñoä töø hoùa ngang coøn dö, moâ coùT2 daøi coù ñoä töø hoùa ngang lôùn hôn. Caû moâ coù T1 ngaén laãn moâ coù T2 daøi nhövaäy ñeàu coù tín hieäu cao treân hình, cho ra hình troïng T2/T1.

Thöïc teá, thôøi gian T1 vaø T2 cuûa caùc moâ thöôøng song haønh vôùi nhau, nghóalaø moâ coù T1 daøi cuõng coù T2 daøi vaø ngöôïc laïi. Vì vaäy ñoä töông phaûn treân caùchình troïng T2/T1 thöôøng khoâng roõ. Chaúng haïn moâ gan coù T1 ngaén neân seõ coùtín hieäu cao hôn ña soá caùc toån thöông gan vôùi T1 daøi treân hình troïng T1;ngöôïc laïi caùc toån thöông gan thöôøng coù T2 cuõng daøi neân coù tín hieäu cao hôngan treân hình troïng T2. Theá nhöng treân hình troïng T2/T1, caû hai ñeàu coù tínhieäu cao, khoâng coù ñöôïc moät ñoä töông phaûn roõ reät giöõa chuùng.

Caùc chuoãi xung ñaàu tieân loaïi naøy thöôøng ñöôïc goïi vôùi teân thöông maïi laøFISP (haõng Siemens) vaø GRASS (haõng GE). Gaàn ñaây hôn, chuoãi xung SSFP(Steady State Free Precession) ñöôïc thieát keá vôùi thôøi gian TR vaø TE cöïc ngaén(3 vaø 1 ms) coù nhieàu öùng duïng laâm saøng, ñaëc bieät ñoái vôùi vuøng buïng vaø timmaïch. Teân thöông maïi khaù thoâng duïng cuûa noù laø trueFISP (Siemens).


Hình 9.6: Hình doïc traùn chuïp baèng chuoãi xung trueFISP thaáy raát roõ moät khoái u lôùn naèm ôû vuøng hoá thaän phaûi (muõi teân lôùn) ñöôïc chaån ñoaùn laø carcinoma thaän phaûi.

Chuoãi xung ñieåm vang spin nhanh FSETöø Chöông 6 chuùng ta ñaõ bieát raèng caùc chuoãi xung nhieàu ñieåm vang cho rahình troïng T2, ñaëc bieät khi thôøi vang hieäu duïng TEef daøi. Ñoái vôùi caùc chuoãixung moät phaùt (single-shot), toaøn boä caùc haøng trong k-khoâng gian ñeàu ñöôïclaáy maãu qua moät laàn phaùt xung, do vaäy khoâng coù TR hoaëc coù theå xem TR daøivoâ taän. Ñoái vôùi caùc chuoãi xung nhieàu phaùt (multishot), moãi thôøi khoaûng TRseõ ghi nhaän tín hieäu cho nhieàu haøng trong k-khoâng gian, moãi haøng ñöôïc laáymaãu töø moät ñieåm vang trong xaâu ñieåm vang.

Trong tröôøng hôïp thoâng thöôøng, hieän nay ngöôøi ta coù xu höôùng thay chuoãixung SE chuïp hình troïng T2 baèng chuoãi xung chuïp nhanh nhieàu phaùt. Hieäuquaû cuûa chuoãi xung chuïp nhanh roõ raøng laø hôn haún duø ñoä töông phaûn vaø chaátlöôïng hình noùi chung coù giaûm bôùt moät ít.

Neáu phaûi chuïp thaät nhanh, ngöôøi ta coù theå duøng chuoãi xung moät phaùtSSFSE (single-shot fast spin echo) maø teân thöông maïi raát phoå bieán cuûa noù laøHASTE (half-Fourier acquisition single shot turbo spin echo).1 Nhö teân goïicuûa noù cho bieát, HASTE söû duïng moät chieán löôïc ñieàn döõ lieäu vaøo k-khoâng giangoïi laø kyõ thuaät nöûa-Fourier (half-Fourier). Kyõ thuaät naøy taän duïng tính ñoáixöùng cuûa k-khoâng gian baèng caùch thay vì ñieàn heát moïi haøng trong ñoù, noù chæthöïc hieän ñieàn hôn moät nöûa soá haøng caàn thieát; soá haøng coøn laïi seõ ñöôïc maùytính “noäi suy” vaø laáp ñaày vaøo (xem laïi Chöông 4, Phaàn 4.4). Neáu choïn thôøivang hieäu duïng TEef thaät daøi, hình thu ñöôïc haàu nhö chæ coù tín hieäu cuûa nöôùc.

1. Caùc chuoãi xung coù teân turbo ñeàu laø chuoãi xung nhanh cuûa cuûa haõng Siemens: turboSE, turbo-FLASH, turboGSE, turboIR.


Ñaëc ñieåm naøy ñöôïc söû duïng ñeå chuïp ñöôøng maät vaø oáng tuïy (Hình 9.7) vaø goïilaø maät-tuïy ñoà coäng höôûng MRCP (MR Cholangiopancreatography).

Hình 9.7: Hình MRCP chuïp baèng kyõ thuaät HASTE cho thaáy roõ tuùi maät (muõi teân roãng), oáng gan traùi, oáng maät chuû, taù traøng (muõi teân cong), oáng tuïy (muõi teân ngaén). OÁng gan phaûi bò che khuaát chæ thaáy moät phaàn (muõi teân daøi).

Ñaëc bieät hôn, chuoãi xung ñieåm vang spin nhanh coù theå söû duïng theâm moätxung ñaûo nghòch 180o tröôùc khi phaùt xung kích thích, cho pheùp xoùa môõ (chuoãixung STIR) hoaëc xoùa dòch (chuoãi xung FLAIR). Chuùng ta caàn nhôù raèng chuoãixung FLAIR voán ñaõ taïo ra hình troïng T2 khi ñöôïc chuïp baèng kyõ thuaät thoângthöôøng (duøng ñieåm vang spin), trong khi ñoù chuoãi STIR thöïc chaát cho ra hìnhtroïng T1 ngöôïc (xem laïi Phaàn 9.1). Khi söû duïng chuoãi xung STIR vôùi kyõ thuaätchuïp hình nhanh (ñieåm vang spin nhanh) vaø vôùi thôøi vang TEef ñuû daøi, chuoãixung STIR nhanh naøy cho ra hình troïng T2 (Hình 9.8) maëc duø vaãn bieåu hieänmoät phaàn ñaëc tính troïng T1 voán coù cuûa mình.

Chuoãi xung ñieåm vang ñoàng phaúngGioáng nhö kyõ thuaät ñieåm vang spin nhanh, caùc chuoãi xung ñieåm vang ñoàngphaúng EPI veà cô baûn cuõng taïo ra caùc hình troïng T2. Khaùc bieät chuû yeáu cuûachuoãi xung ñieåm vang ñoàng phaúng so vôùi chuoãi xung ñieåm vang spin nhanh laøñieåm vang ñöôïc taïo ra trong chuoãi xung ñoàng phaúng laø ñieåm vang thang töø,khoâng phaûi ñieåm vang spin. Tuy nhieân ngöôøi ta cuõng tìm caùch phoái hôïp chuoãixung ñieåm vang ñoàng phaúng EPI vôùi ñieåm vang spin SE baèng caùch thöïc hieänmoät xung taùi laäp 180o vaøo thôøi ñieåm TEef/2. Nhôø xung taùi laäp naøy, hình aûnhthu ñöôïc ít bò aûnh höôûng bôûi tình traïng khoâng ñoàng nhaát cuûa töø tröôøng cuïc boävaø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc voán laø moät ñaëc tröng cuûa caùc chuoãi xung ñieåm vangthang töø.

9.3 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG ÑAÄM ÑOÄ PROTON 145

Hình 9.8: Hình chuïp ñöùng doïc khôùp goái vôùi chuoãi xung STIR nhanh (TR/TEef/TI, 5000/30/150) xoùa raát toát môõ cuûa tuûy xöông vaø cho thaáy roõ tuï dòch treân xöông baùnh cheø (muõi teân) baèng tín hieäu raát cao.

9.3 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG ÑAÄM ÑOÄ PROTON

Hieän taïi, ngoaøi hai chuyeân khoa thaàn kinh vaø cô xöông khôùp, caùc hình troïngñaäm ñoä proton (proton density) raát ít ñöôïc duøng. Kyõ thuaät chuû yeáu vaãn laøchuoãi xung ñieåm vang spin kinh ñieån; moät soá tröôøng hôïp coù theå duøng kyõ thuaätñieåm vang spin nhanh. Trong thöïc teá, hình troïng ñaäm ñoä proton thöôøng ñöôïcchuïp chung vôùi hình troïng T2 baèng kyõ thuaät ñieåm vang keùp (double-echohay dual-echo), moãi ñieåm vang taïo ra moät hình. Vôùi kyõ thuaät naøy, sau moãixung kích thích 90o, ngöôøi ta phaùt hai xung taùi laäp 180o taïi hai thôøi ñieåmkhaùc nhau trong khoaûng thôøi gian TR sao cho ñieåm vang thöù nhaát coù thôøivang TE khaù ngaén daønh cho hình troïng ñaäm ñoä proton coøn ñieåm vang thöù haicoù thôøi vang TE khaù daøi daønh cho hình troïng T2 (xem theâm Phaàn 6.1).

Trong thöïc teá laâm saøng, hình troïng ñaäm ñoä proton raát coù giaù trò khi caànñaùnh giaù caùc caáu truùc coù tín hieäu thaáp nhö moâ sôïi. Ñaëc bieät, hình troïng ñaämñoä proton ñöôïc xem laø hình coù ñoä nhaïy toát nhaát ñoái vôùi caùc tröôøng hôïp raùchsuïn cheâm (Hình 9.9).

9.4 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG DOØNG CHAÛY

Nguyeân lyù vaø kyõ thuaät chuïp doøng chaûy ñaõ ñöôïc chuùng ta tìm hieåu khaù chi tieáttrong Chöông 8. Tuy nhieân ñeå cho ñoäc giaû coù ñöôïc moät caùi nhìn toaøn caûnh töø


goùc ñoä nguyeân lyù töông phaûn coäng höôûng töø, chuùng ta seõ löôïc qua moät soá ñieåmmaáu choát coù lieân quan ñeán tín hieäu cuûa caùc doøng chaûy.

Hình 9.9: Hình ñöùng doïc troïng ñaäm ñoä proton cho thaáy raát roõ moät ñöôøng raùch ôû söøng sau cuûa suïn cheâm trong (muõi teân) keùo daøi töø maët khôùp treân ñeán maët khôùp döôùi.

Ñoä töông phaûn do thuoácCaùc thuoác töông phaûn töø ña soá ñeàu duøng theo ñöôøng tieâm tónh maïch vôùi taùcduïng chuû yeáu laø laøm giaûm roõ reät thôøi gian T1 vaø T2 cuûa doøng maùu vaø cuûa caùcmoâ “baét thuoác”, duø raèng möùc ñoä coù khaùc nhau tuøy theo töøng loaïi thuoác.

Taùc duïng laøm giaûm thôøi gian T1 bieåu hieän ra khi ñöôïc chuïp baèng caùc chuoãixung “troïng T1”, chaúng haïn vôùi chuoãi xung ñieåm vang spin coù caû TR vaø TEñeàu ngaén, khi ñoù maïch maùu vaø caùc moâ baét thuoác seõ coù tín hieäu cao. Taùc duïnglaøm giaûm thôøi gian T2 bieåu hieän baèng tình traïng giaûm tín hieäu khi ñöôïc chuïpbaèng caùc chuoãi xung “troïng T2”. Taùc duïng naøy trong thöïc teá khoâng duøng ñeåñaùnh giaù maïch maùu maø chæ ñöôïc söû duïng ñeå laøm giaûm T2 cuûa caùc moâ, chopheùp chuïp caùc hình troïng T2 hoaëc T2*. Thí duï caùc chaát SPIO coù theå ñöôïc caùcteá baøo Kuffer trong gan baét giöõ, laøm giaûm tín hieäu cuûa nhu moâ gan so vôùi toånthöông vaø caùc moâ xung quanh (Hình 9.10).

Veà maët huyeát ñoäng hoïc, noùi chung trong khoaûng thôøi gian 30 giaây sautieâm, thuoác chuû yeáu toàn taïi trong ñoäng maïch (thì ñoäng maïch). Trong khoaûng30 giaây tieáp theo, thuoác lan toûa qua mao maïch roài ñeán tónh maïch (thì hoàmaùu). Sau thôøi ñieåm 60 giaây, thuoác ñaõ ngaám qua thaønh mao maïch (ngoaïi tröømao maïch heä thaàn kinh vaø tinh hoaøn) ñeå vaøo khoang gian baøo nhöng nhìnchung vaãn tieáp tuïc toàn taïi trong hoà maùu (thì ngoaïi baøo). Töø thôøi gian naøy trôû

9.4 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG DOØNG CHAÛY 147

veà sau, caùc thuoác ñaëc hieäu vôùi teá baøo (teá baøo gan, teá baøo heä löôùi noäi moâ, vaânvaân) môùi coù theå vaøo ñöôïc noäi baøo vaø coù taùc duïng.

Hình 9.10: (a) Hình caét ngang buïng troïng T2 khoâng tieâm thuoác cho thaáy moät toån thöông raát lôùn vaø caùc toån thöông nhoû khoâng roõ bôø ôû gan. (b) Sau khi tieâm ferumoxide (AMI-25), treân hình troïng T2 tín hieäu cuûa nhu moâ gan giaûm roõ, laøm taêng ñoä töông phaûn giöõa nhu moâ vaø caùc toån thöông.

Do nhöõng ñaëc ñieåm veà huyeát ñoäng hoïc neâu treân, thôøi ñieåm chuïp sau khitieâm thuoác coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán khaû naêng laøm thay ñoåi thôøi gian T1 vaøT2 cuûa thuoác töông phaûn. Neáu muoán ñaùnh giaù tình traïng ñoäng maïch, chuùng tacaàn chuïp ôû thì sôùm (thì ñoäng maïch), toát nhaát khoâng neân ñeå quaù 20 giaây sautieâm. Khi ñeå treã hôn, chuùng ta coù theå thaáy caû tónh maïch (thì hoà maùu). Ñaùnhgiaù khaû naêng “baét thuoác” cuûa moâ caàn thöïc hieän ôû thì ngoaïi baøo, toát nhaát sautieâm 2 phuùt. Vôùi caùc thuoác ñaëc hieäu teá baøo, thôøi gian chuïp coù theå laâu hôn vaøkeùo daøi nhieàu giôø. Thôøi ñieåm baét ñaàu chuïp coù theå töø 10 ñeán 30 phuùt sau tieâm.

Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät hôn, moät soá toån thöông coù tính chaát huyeát ñoängkhaù ñaëc thuø, bieåu hieän ôû toác ñoä vaø caùch thöùc “baét thuoác”, keå caû toác ñoä vaø caùchthöùc “xaû thuoác”. Khi ñoù, moät phöông thöùc chuïp “ñoäng” (dynamic) seõ thích hôïphôn. Chaúng haïn ñeå ñaùnh giaù moät toån thöông nghi ngôø laø hemangioma ôû gan,ngöôøi ta tieâm thuoác töông phaûn nhoùm chelate gado roài chuïp caùc hình troïngT1 baèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø: chuïp moät hình ngay tröôùc khi tieâmroài chuïp laäp laïi caùc hình ôû thì ñoäng maïch (khoaûng 30 giaây sau tieâm), thì hoàmaùu hay thì tónh maïch cöûa (khoaûng 30 giaây nöõa) vaø thì ngoaïi baøo hay thì caânbaèng (khoaûng 2 ñeán 3 phuùt sau tieâm). Kyõ thuaät chuïp ñoäng naøy cho pheùp ñaùnhgiaù tính chaát “baét thuoác” vaø “xaû thuoác” cuûa toån thöông (Hình 9.11).

(a) (b)


Hình 9.11: Chuoãi hình chuïp ñoäng troïng T1 ñaùnh giaù moät toån thöông nghi ngôø hemangioma ôû gan. (a) Chuïp ngay tröôùc tieâm (b)-(d) Caùc hình chuïp ñoäng sau tieâm ôû thì ñoäng maïch (b), thì tónh maïch cöûa (c) vaø thì caân baèng (d).

Ñoä töông phaûn do hieäu öùng doøng chaûyNgoaøi caùch duøng thuoác ñeå taïo ra ñoä töông phaûn, moät caùch laøm coù phaàn töôngtöï nhö duøng thuoác caûn quang trong CT vaø X quang quy öôùc, coäng höôûng töø coøncoù theå söû duïng ngay söï chuyeån ñoäng cuûa doøng maùu ñeå coù ñöôïc moät ñoä töôngphaûn nhaát ñònh so vôùi caùc moâ ñöùng yeân. Ñaëc bieät hôn, maùu chaûy trong loøngmaïch khoâng chæ saùng töông töï nhö khi duøng thuoác töông phaûn maø coøn coù theåtoái hôn so vôùi caùc moâ ñöùng yeân. Hieäu öùng taïo ra hình aûnh maùu toái laø hieäuöùng troáng doøng (flow void effect) trong khi ñoù hieäu öùng taïo ra hình aûnhmaùu saùng laø hieäu öùng noäi doøng (inflow effect).

Hieäu öùng troáng doøng thöôøng xaûy ra khi chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vangspin (SE hoaëc FSE) cho nhöõng doøng maùu chaûy chaäm, vôùi tín hieäu ñöôïc ghinhaän taïi moät thôøi vang TE hoaëc TEef khaù daøi sau xung kích thích. Trong tìnhhuoáng naøy, maùu bò leäch pha nhieàu nhöng do haàu nhö ñaõ chaûy ra khoûi lôùp caét

(a) (b)

(c) (d)

9.5 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG KHUYEÁCH TAÙN 149

ñang chuïp neân khoâng nhaän ñöôïc xung taùi laäp 180o, trong khi ñoù khoái maùumôùi thay theá laïi chöa nhaän ñöôïc xung kích thích. Keát quaû laø taïi thôøi ñieåm ñotín hieäu TE hoaëc thôøi ñieåm ghi nhaän tín hieäu cho caùc haøng gaàn trung taâm cuûak-khoâng gian (TEef), doøng maùu chaûy coù tín hieäu raát thaáp, cho ra hình aûnhmaùu ñen khieán chuùng ta coù caûm giaùc nhö trong loøng maïch khoâng coù gì (troángdoøng).

Hieäu öùng noäi doøng xaûy ra khi moät khoái maùu môùi chöa bò baõo hoøa chaûy vaøovuøng ñang ñöôïc chuïp hình. ÔÛ thôøi ñieåm naøy, caùc moâ ñöùng yeân xung quanh ñaõnhaän ñöôïc nhieàu loaïi xung vaø thang töø khaùc nhau, daãn ñeán tình traïng chuùngbò baõo hoøa khaù nhieàu. Do vaäy khi ñöôïc kích thích ôû laàn tieáp theo, tín hieäu cuûacaùc moâ ñöùng yeân so vôùi tín hieäu cuûa khoái maùu môùi seõ thaáp hôn. Neáu ñöôïcchuïp baèng moät kyõ thuaät thích hôïp, thöôøng laø moät chuoãi xung nhanh, doøngmaùu ñang chaûy seõ coù tín hieäu cao hôn haún so vôùi moâ ñöùng yeân xung quanh(Hình 9.12).

Hình 9.12: Hình cheùp laïi töø Hình 8.3 minh hoïa cho hieäu öùng noäi doøng.

Ngoaøi hieäu öùng noäi doøng, ngöôøi ta coøn coù theå duøng ñoä cheânh leäch pha hayñoä töông phaûn pha (phase contrast) ñeå taïo ra hình aûnh maùu saùng, cho pheùpñaùnh giaù ñöôïc caû toác ñoä chaûy cuûa doøng maùu. Muoán vaäy, ngöôøi ta caàn chuïpvuøng ñang khaûo saùt ôû hai thôøi ñieåm khaùc nhau. Khi so saùnh döõ lieäu cuûa haithôøi ñieåm naøy, caùc moâ ñöùng yeân khoâng coù söï khaùc bieät veà pha coøn doøng maùuchaûy coù moät ñoä cheânh leäch roõ reät. Ñoä cheânh leäch zero cuûa caùc moâ ñöùng yeânhieån thò thaønh hình toái coøn ñoä cheânh leäch khaùc zero cuûa doøng maùu ñang chaûyhieån thò thaønh hình saùng.

9.5 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG KHUYEÁCH TAÙN

ÔÛ goùc ñoä trieát hoïc, chuyeån ñoäng laø moät thuoäc tính voán coù cuûa söï vaät. ÔÛ goùc ñoäsinh hoïc, chuyeån ñoäng bieåu thò caùc hoaït ñoäng chöùc naêng cuûa cô theå. Caùc quaùtrình sinh lyù xaûy ra trong cô theå, töø möùc ñoä ñaïi theå nhö caùc hoaït ñoäng hítvaøo, thôû ra cuûa phoåi hay hoaït ñoäng co boùp cuûa tim ñeán caùc möùc ñoä vi theå nhöcaùc quaù trình trao ñoåi chaát ôû teá baøo ñeàu nhöõng bieåu hieän cuï theå cuûa söï chuyeånñoäng.

doøng chaûy

moâ ñöùng yeân


Nhôø khaû naêng “nhaïy caûm” vôùi söï chuyeån ñoäng, coäng höôûng töø ñaõ ñöôïc kyøvoïng nhö moät phöông tieän giuùp chuùng ta ñaùnh giaù ñöôïc chöùc naêng cuûa caùc boäphaän, nghóa laø caùc quaù trình hoaït ñoäng cuûa chuùng. Maëc duø ñaõ ñöôïc ñaët ra töølaâu nhöng do nhöõng haïn cheá veà phaàn cöùng vaø kyõ thuaät, kyø voïng naøy gaàn ñaâymôùi baét ñaàu trôû thaønh hieän thöïc, môû ra moät lónh vöïc môùi vôùi teân goïi laø chuïpcoäng höôûng töø chöùc naêng fMRI (functional MRI). Trong phaàn naøy vaøphaàn tieáp theo, chuùng ta seõ raûo qua hai kyõ thuaät cô sôû cuûa chuïp coäng höôûng töøchöùc naêng, ñoù laø kyõ thuaät khuyeách taùn (diffusion) vaø kyõ thuaät töôùi maùu(perfusion).

Hieän töôïng khuyeách taùnChaéc haún nhieàu ngöôøi trong chuùng ta coøn nhôù töø nhöõng naêm hoïc phoå thoângraèng khi ôû traïng thaùi loûng (theå loûng), caùc phaân töû nöôùc chuyeån ñoäng khoângngöøng vaø hoãn loaïn theo moïi höôùng maø chuùng ta goïi laø chuyeån ñoäng Brown.Theo thôøi gian, chuùng coù theå taûn maùc ra khaép moâi tröôøng. Noùi moät caùch “haønlaâm” hôn, chuùng ta baûo raèng chuùng khuyeách taùn khaép nôi. Toác ñoä khuyeáchtaùn phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá cuûa moâi tröôøng, ñaëc bieät laø ñoä nhôùt vaø nhieätñoä moâi tröôøng.

Ñeå löôïng hoùa khaùi nieäm khuyeách taùn, ngöôøi ta söû duïng moät con soá goïi laøheä soá khuyeách taùn (diffusion coefficient) vôùi ñôn vò laø dieän tích/thôøi gian.Heä soá naøy cho bieát dieän tích maø moät phaân töû chaát loûng (ôû ñaây laø nöôùc) coù theådòch chuyeån (khuyeách taùn) trong moät ñôn vò thôøi gian. Trong thöïc teá, heä soákhuyeách taùn ñöôïc tính baèng ñôn vò cuï theå mm2/giaây (mm2/sec). Thí duï ôû nhieätñoä 37oC, nöôùc nguyeân chaát coù heä soá khuyeách taùn laø 0,003 mm2/sec.

Trong cô theå, nöôùc cuõng khuyeách taùn khaép nôi, nghóa laø caùc phaân töû nöôùccuõng luoân di chuyeån khoâng ngöøng vaø hoãn loaïn theo moïi höôùng baèng chuyeånñoäng Brown. Tuy nhieân chuyeån ñoäng Brown cuûa nöôùc trong cô theå bò haïn cheábôûi caùc caáu truùc giaûi phaãu vi theå vaø caùc phaân töû lôùn coù maët trong moãi moâ. Khinaøy, thay vì duøng heä soá khuyeách taùn, ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm heä soákhuyeách taùn bieåu kieán ADC (apparent diffusion coefficient). Heä soá ADCthay ñoåi tuøy theo caáu truùc vaø tình traïng beänh lyù cuûa moãi moâ. Moâ coù heä soáADC caøng lôùn, khaû naêng khuyeách taùn cuûa nöôùc trong moâ caøng maïnh.

Tính dò höôùngKhoâng gioáng nhö hieän töôïng khuyeách taùn trong moâi tröôøng töï do, hieän töôïngkhuyeách taùn cuûa nöôùc ôû caùc moâ cô theå khoâng coù tính ñaúng höôùng (isotropy)maø coù tính dò höôùng (anisotropy), nghóa laø chuùng khoâng khuyeách taùn gioángnhau theo moïi höôùng. ÔÛ moâ sôïi hoaëc caùc moâ coù möùc ñoä toå chöùc cao nhö gaân,cô, chaát traéng, caùc phaân töû lôùn thöôøng ñöôïc saép xeáp theo moät höôùng nhaátñònh, haïn cheá khaû naêng khuyeách taùn cuûa nöôùc theo moät höôùng naøo ñoù vaø laømcho nöôùc “coù khuynh höôùng” khuyeách taùn theo moät höôùng khaùc nhieàu hôn. Heä


soá ADC do vaäy vöøa bieåu thò toác ñoä khuyeách taùn (ñoä lôùn cuûa heä soá) vöøa bieåu thòhöôùng khuyeách taùn theo ba chieàu khoâng gian x, y, z. Thoâng tin ñoä lôùn cuûaADC ñöôïc söû duïng ñeå taïo ra moät hình coäng höôûng töø coù teân laø baûn ñoà ADC(ADC map).

ÔÛ naõo, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng hieän töôïng khuyeách taùn coù khuynh höôùngxaûy ra doïc theo höôùng sôïi truïc cuûa chaát traéng duø raèng nguyeân nhaân ñích xaùccuûa noù chöa ñöôïc giaûi thích thaáu ñaùo. Hình 9.13 minh hoïa khuynh höôùngkhuyeách taùn naøy.

Hình 9.13: Caùc hình chuïp ngang naõo vôùi heä soá nhaïy khuyeách taùn b = 1000 sec/mm2 vôùi thang töø khuyeách taùn ñöôïc aùp duïng theo moät truïc. Theo chieàu aùp duïng cuûa thang töø, boù sôïi chaát traéng doïc theo truïc ñoù bò giaûm tín hieäu (caùc muõi teân trong moãi hình). (a) Thang töø ñöôïc aùp duïng theo truïc x töø phaûi sang traùi: theå chai coù tín hieäu thaáp. (b) Thang töø ñöôïc aùp duïng theo truïc y töø tröôùc ra sau: chaát traéng vuøng traùn vaø ñính giaûm tín hieäu. (c) Thang töø ñöôïc aùp duïng theo truïc z (ñöùng) töø treân xuoáng döôùi: boù voû gai (bao trong) giaûm tín hieäu.

Ñaëc tính coäng höôûng töø khuyeách taùnDo chuyeån ñoäng Brown cuûa caùc phaân töû nöôùc, hieän töôïng khuyeách taùn cuõng laømoät nguyeân nhaân gaây ra tình traïng leäch pha cuûa caùc proton döôùi taùc duïng cuûacaùc xung vaø caùc thang töø trong quaù trình chuïp hình. Tình traïng leäch pha naøytyû leä thuaän vôùi cöôøng ñoä vaø thôøi gian aùp ñaët thang töø. Theá nhöng caùc xung taùilaäp vaø caùc thuøy hoài pha laïi khoâng ñieàu chænh ñöôïc nguyeân nhaân leäch pha dokhuyeách taùn vì tình traïng hoãn loaïn voán coù cuûa chuyeån ñoäng Brown.

Nhö vaäy, ngoaøi nguyeân nhaân hoài giaõn ngang trong khoaûng thôøi gian T2laøm maát daàn tín hieäu voán toàn taïi ngay caû khi khoâng coù caùc thang töø, nguyeânnhaân khuyeách taùn laøm maát tín hieäu seõ xaûy ra khi coù taùc duïng cuûa caùc thangtöø. Nghóa laø luùc naøy, cöôøng ñoä tín hieäu caàn phaûi ñöôïc tính theo hai tham soáñoäc laäp nhau: thôøi gian T2 vaø heä soá khuyeách taùn.

(a) (b) (c)


May maén laø trong nhöõng tình huoáng bình thöôøng, caùc thang töø ñöôïc söûduïng coù cöôøng ñoä nhoû neân aûnh höôûng cuûa hieän töôïng khuyeách taùn ñoái vôùi tìnhtraïng maát tín hieäu coù theå boû qua. Khi söû duïng caùc thang töø coù cöôøng ñoä maïnhñöôïc thieát keá ñeå ñaùnh giaù hieän töôïng khuyeách taùn, aûnh höôûng leäch pha dokhuyeách taùn môùi boäc loä. Khi ñoù chuùng ta caàn ñaùnh giaù caû aûnh höôûng cuûa T2laãn cuûa hieän töôïng khuyeách taùn.

Heä soá nhaïy caûm khuyeách taùnÑeå ñaùnh giaù ñöôïc tình traïng khuyeách taùn cuûa nöôùc trong caùc moâ cô theå, ngöôøita söû duïng caùc thang töø chuyeân bieät goïi laø thang töø khuyeách taùn (diffusiongradient). Möùc ñoä nhaïy caûm cuûa caùc chuoãi xung ñoái vôùi hieän töôïng khuyeáchtaùn tuøy thuoäc vaøo cöôøng ñoä vaø thôøi gian aùp duïng thang töø khuyeách taùn. Khiñoù, ñeå ñieàu chænh taùc duïng cuûa thang töø khuyeách taùn, ngöôøi ta söû duïng heä soánhaïy khuyeách taùn b (diffusion sensitivity factor) ñöôïc tính baèng ñôn vò laøgiaây/mm2 (sec/mm2). Giaù trò b = 0 bieåu thò chuoãi xung khoâng nhaïy khuyeáchtaùn, nghóa laø moät chuoãi xung bình thöôøng khoâng nhaèm ño ñaïc möùc ñoäkhuyeách taùn. Giaù trò nhaïy khuyeách taùn thöôøng ñöôïc söû duïng trong laâm saøngthay ñoåi töø 500 ñeán 1500 sec/mm2.

Kyõ thuaät vaø caùc hình khuyeách taùnVôùi nhöõng ñaëc tính ñaõ neâu ôû treân, hieän töôïng khuyeách taùn trong cô theå vöøa laøhieän töôïng vaät lyù vöøa laø hieän töôïng sinh lyù. Quaù trình naøy xaûy ra ôû möùc phaântöû vôùi moät toác ñoä raát nhanh neân ñeå coù theå ño ñöôïc heä soá ADC, ngöôøi ta hay söûduïng caùc chuoãi xung ñieåm vang ñoàng phaúng EPI vì khaû naêng chuïp nhanh cuûachuùng. Boä hình kinh ñieån ñeå ñaùnh giaù hieän töôïng khuyeách taùn goàm coù banhoùm: hình troïng T2, hình troïng khuyeách taùn DW vaø hình baûn ñoà ADC.

1. Caùc hình troïng T2 (T2W) ñöôïc chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang ñoàngphaúng vaø ñöôïc duøng laøm cô sôû ñeå so saùnh vaø taïo laäp hình baûn ñoà ADC.Trong boä xung chuïp hình khuyeách taùn, hình troïng T2 laø hình ñöôïc chuïpvôùi giaù trò b = 0.

2. Caùc hình troïng khuyeách taùn DW (diffusion-weighted) ñöôïc thöïc hieänbaèng caùch tröôùc tieân aùp duïng thang töø khuyeách taùn theo moãi truïc x, y, zñeå coù ñöôïc ba hình troïng khuyeách taùn DW theo moãi truïc (Hình 9.13).Sau ñoù “nhaân” tín hieäu cuûa ba hình khuyeách taùn theo moãi truïc roài laáycaên baäc ba cuûa tích naøy, cho ra giaù trò tín hieäu ñöôïc duøng ñeå taïo ra hìnhtroïng khuyeách taùn DW (Hình 9.14). Hình troïng khuyeách taùn DW naøychöa loaïi boû yeáu toá laøm maát tín hieäu do thôøi gian hoài giaõn ngang T2neân vaãn coøn bieåu hieän moät phaàn ñaëc thuø troïng T2. Chaúng haïn ñoä töôngphaûn giöõa chaát xaùm-chaát traéng treân hình troïng khuyeách taùn DW chínhlaø ñoä töông phaûn cuûa chuùng treân hình troïng T2.


Hình 9.14: Hình troïng khuyeách taùn DW thu ñöôïc töø ba hình troïng khuyeách taùn ñöôïc chuïp theo ba truïc khoâng gian ñaõ ñöôïc minh hoïa trong Hình 9.13.

3. Caùc hình baûn ñoà ADC (ADC map) bieåu thò ñoä lôùn thuaàn tuùy cuûa heä soákhuyeách taùn bieåu kieán ADC, khoâng coù yeáu toá töông phaûn troïng T2.Chuùng coù theå ñöôïc tính ra töø hình troïng khuyeách taùn DW vaø hình troïngT2 ñaõ ñöôïc chuïp vôùi giaù trò b = 0. Vôùi ñaëc ñieåm naøy, hình baûn ñoà ADCcho pheùp loaïi tröø caùc ñaëc thuø troïng T2 “aên theo” voán coù theå bieåu hieäntreân hình troïng khuyeách taùn DW.

Cho ñeán thôøi ñieåm hieän nay, caùc hình khuyeách taùn maëc duø ñaõ khaù thoângduïng nhöng caùc öùng duïng chuû yeáu cuûa chuùng vaãn laø caùc öùng duïng trong lónhvöïc thaàn kinh. Trong tröôøng hôïp ñoät quî ñeán sôùm (döôùi 6 giôø) do nguyeânnhaân taéc maïch, chuùng haàu nhö laø nguoàn thoâng tin duy nhaát giuùp chuùng ta xaùcñònh xem vuøng moâ naõo bò thieáu maùu hieän taïi coøn soáng hay khoâng. Thoâng tinnaøy cho pheùp caùc baùc syõ laâm saøng coù ñuû cô sôû ñeå ñöa ra caùc quyeát ñònh ñieàutrò thích hôïp (Hình 9.15).

Cuõng caàn noùi theâm raèng trong caùc hình troïng khuyeách taùn DW, vuøng moâcoù hieän töôïng khuyeách taùn keùm seõ coù tín hieäu cao (traéng hôn). Ngöôïc laïitrong caùc hình baûn ñoà ADC voán laø hình bieåu thò ñoä lôùn cuûa heä soá khuyeách taùnbieåu kieán ADC, vuøng moâ keùm khuyeách taùn (ADC nhoû) seõ coù tín hieäu thaáp (ñenhôn).

Hình troïng khuyeách taùn DW


Hình 9.15: Nhoài maùu caáp ñeán sôùm tröôùc 6 giôø. (a) Hình troïng T2 chæ thaáy taêng nheï tín hieäu ôû vuøng thuøy ñaûo beân traùi. (b) Hình troïng khuyeách taùn DW cho thaáy taêng tín hieäu ñieån hình cuûa vuøng caáp maùu töø ñoäng maïch naõo giöõa traùi. (b) Hình baûn ñoà ADC coù giaûm tín hieäu roõ ôû vuøng naøy.

9.6 NGUYEÂN LYÙ TROÏNG TÖÔÙI MAÙU

Moïi cô quan trong cô theå ñeàu caàn döôõng khí vaø chaát dinh döôõng do maùu cungcaáp. Hoaït ñoäng chöùc naêng caøng nhieàu, löôïng maùu ñeán nuoâi caøng lôùn. Do vaäyñaùnh giaù vaø löôïng hoùa tình traïng töôùi maùu (perfusion) cuûa moät vuøng cô theåthoâng qua caùc chæ soá huyeát ñoäng giuùp chuùng ta ñaùnh giaù ñöôïc möùc ñoä hoaïtñoäng chöùc naêng ñang thöïc söï xaûy ra taïi vuøng cô theå ñoù. Caùc chæ soá huyeát ñoängthöôøng duøng laø: theå tích maùu trong moâ (tissue blood volume), löôïng maùuchaûy qua moâ (tissue blood flow) hay thôøi gian quaù caûnh (transit time).

Ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, ngöôøi ta caàn duøng moät chaát ñaùnh daáu naøo ñoù coùmaët trong maùu vaø coù theå nhaän ra ñöôïc baèng caùc kyõ thuaät coäng höôûng töø. Nhìnchung coù hai phöông phaùp: phöông phaùp duøng chaát ngoaïi sinh vaø phöôngphaùp duøng chaát noäi sinh.

Phöông phaùp ngoaïi sinhTrong phöông phaùp duøng chaát ngoaïi sinh (exogenous material), ngöôøi ta söûduïng moät chaát töông phaûn töø (ngoaïi sinh) tieâm vaøo cô theå theo ñöôøng tónhmaïch. Chuùng ta bieát raèng thuoác töông phaûn töø ngoaïi baøo (xem laïi Chöông 7)coù taùc duïng laøm giaûm caû thôøi gian T1 laãn T2. Khi coù maët trong heä thoángmaïch maùu vôùi moät noàng ñoä cao, taùc duïng laøm giaûm T2 cuûa chuùng khaù roõ reät,bieåu hieän baèng söï suy giaûm tín hieäu ôû nhöõng vuøng coù tình traïng töôùi maùu toát.Nhöõng vuøng chaäm suy giaûm tín hieäu ñöôïc xem nhö coù tình traïng töôùi maùukeùm hôn (ñaùnh giaù ñònh tính).

(a) (b) (c)


Caùch laøm thoâng duïng laø bôm doàn (bolus), nghóa laø bôm moät löôïng thuoácthaät nhieàu vaø thaät nhanh vaøo tónh maïch roài duøng moät kyõ thuaät chuïp nhanhnhö chuoãi xung ñoàng phaúng EPI ñeå ghi nhaän söï thay ñoåi tín hieäu voán xaûy raraát nhanh ôû caùc moâ caàn ñaùnh giaù khi thuoác töông phaûn laàn ñaàu chaûy quavuøng moâ ñoù. ÔÛ naõo, thôøi gian chuïp toaøn boä naõo thöôøng chæ döôùi 2 giaây.

Töø döõ lieäu veà söï thay ñoåi tín hieäu theo thôøi gian, ngöôøi ta seõ bieán ñoåithaønh döõ lieäu veà noàng ñoä töông ñoái cuûa thuoác coù trong moâ theo thôøi gian.Nhöõng döõ lieäu naøy cuoái cuøng seõ ñöôïc tính toaùn ñeå quy thaønh caùc chæ soá huyeátñoäng (ñaùnh giaù ñònh löôïng). Quaù trình tính toaùn naøy hieän nay ñeàu do maùytính thöïc hieän neân chuùng ta khoâng baøn saâu ôû ñaây. Keát quaû coù theå ñöôïc hieånthò döôùi daïng caùc baûn ñoà töôùi maùu vaø coù theå ñöôïc maõ hoùa baèng caùc maøu saéckhaùc nhau, bieåu thò caùc giaù trò huyeát ñoäng khaùc nhau cho töøng vuøng.

Phöông phaùp noäi sinhTrong phöông phaùp naøy, ngöôøi ta söû duïng caùc kyõ thuaät coäng höôûng töø ñeåñaùnh daáu tröïc tieáp leân caùc proton trong maùu tröôùc khi chuùng chaûy vaøo vuøngkhaûo saùt. Cuï theå, ngöôøi ta coù theå duøng moät xung baõo hoøa hoaëc xung ñaûonghòch 180o ñeå “ñaùnh daáu” caùc proton. Do ñaõ bò ñaùnh daáu (baõo hoøa hoaëc ñaûonghòch), doøng maùu coù chöùa caùc proton naøy khi chaûy vaøo vuøng khaûo saùt seõ laømgiaûm tín hieäu cuûa vuøng ñoù. Söï khaùc bieät tín hieäu khi so vôùi hình goác, nghóa laøhình chuïp khi chöa ñaùnh daáu, phaûn aùnh tình traïng töôùi maùu cuûa vuøng ñangñöôïc khaûo saùt.


Nhöõng nguyeân lyù ñöôïc phaân tích trong chöông naøy phaàn lôùn ñaõ ñöôïc baøn luaänkhaù chi tieát ôû nhöõng chöông tröôùc, ngoaïi tröø nguyeân lyù troïng khuyeách taùn vaøtroïng töôùi maùu. Do vaäy chuùng ta chæ nhaéc laïi nhöõng ñieåm quan troïng caàn nhôùñoái vôùi hai nguyeân lyù naøy.

• Hieän töôïng khuyeách taùn xaûy ra do chuyeån ñoäng Brown cuûa caùc phaân töûkhí hoaëc loûng, nghóa laø chuyeån ñoäng töï do vaø ngaãu nhieân theo moïihöôùng. Möùc ñoä khuyeách taùn cuûa moät chaát ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònhñöôïc bieåu hieän baèng heä soá khuyeách taùn.

• Do nhöõng ñaëc ñieåm veà caáu truùc vi theå, caùc phaân töû nöôùc trong cô theåkhuyeách taùn khoâng ñoàng ñeàu theo moïi höôùng. Chaúng haïn vôùi caáu truùccuûa heä thaàn kinh, hieän töôïng khuyeách taùn xaûy ra maïnh hôn doïc theoñöôøng ñi cuûa caùc boù chaát traéng. Ñeå coù theå bieåu thò caû ñoä lôùn laãn chieàuhöôùng khuyeách taùn, thay vì söû duïng heä soá khuyeách taùn thoâng thöôøng,ngöôøi ta söû duïng moät heä soá ñaëc bieät hôn goïi laø heä soá khuyeách taùn bieåukieán ADC.


• Ñeå ñaùnh giaù ñöôïc möùc ñoä khuyeách taùn, chuùng ta phaûi duøng caùc thang töøñaëc bieät hôn, cho pheùp boäc loä tình traïng leäch pha do aûnh höôûng cuûakhuyeách taùn. Caùc thang töø khuyeách taùn naøy ñöôïc ñieàu chænh baèng moättham soá goïi laø heä soá nhaïy caûm khuyeách taùn b. Giaù trò b = 0 cho bieátaûnh chuïp khoâng nhaïy vôùi khuyeách taùn, nghóa laø aûnh bình thöôøng. Giaùtrò b naèm trong khoaûng 500 ñeán 1500 thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ñaùnh giaùkhaû naêng khuyeách taùn trong laâm saøng.

• Boä hình khuyeách taùn ñieån hình goàm coù moät hình troïng T2, moät hìnhtroïng khuyeách taùn DW vaø moät hình baûn ñoà ADC. Baûn ñoà ADC laø hìnhñöôïc veõ laïi töø caùc giaù trò ADC cuûa caùc moâ, do vaäy vuøng keùm khuyeáchtaùn seõ coù maøu ñen hôn vuøng khuyeách taùn toát. Ngöôïc laïi, hình troïngkhuyeách taùn DW ghi nhaän tín hieäu cuûa caùc proton trong quaù trìnhkhuyeách taùn cuûa chuùng tuy vaãn bò chöùa moät phaàn ñaëc thuø troïng T2. Dovaäy vuøng coù tín hieäu cao treân hình troïng khuyeách taùn DW laø vuøng giaûmmöùc ñoä khuyeách taùn, ngöôïc laïi vôùi hình baûn ñoà ADC.

• Tình traïng töôùi maùu taïi caùc moâ bieåu thò cho hoaït ñoäng chöùc naêng cuûamoâ: löôïng maùu ñeán moâ caøng nhieàu, hoaït ñoäng chöùc naêng caøng maïnh.Löôïng maùu ñeán moâ coù theå ñaùnh giaù ñöôïc baèng caùch duøng moät chaátñaùnh daáu naøo ñoù maø chuùng ta coù theå “ño ñöôïc” baèng caùc kyõ thuaät coänghöôûng töø.

• Chaát ñaùnh daáu “ngoaïi sinh” thöôøng duøng laø moät loaïi thuoác töông phaûntöø. Chuùng ñöôïc bôm thaät nhieàu vaø nhanh vaøo tónh maïch, nhanh choùnglaøm thay ñoåi tình traïng töø hoùa taïi caùc moâ. Khi duøng caùc kyõ thuaät chuïpthaät nhanh, chuùng ta coù theå “ño ñöôïc” söï thay ñoåi naøy.

• Chaát ñaùnh daáu “noäi sinh” chính laø caùc proton ñang coù maët trong doøngmaùu chaûy. Chuùng ñöôïc ñaùnh daáu töø tính tröôùc khi chaûy vaøo vuøng moâcaàn khaûo saùt baèng moät phöông phaùp naøo ñoù, chaúng haïn nhö baõo hoøahoaëc ñaûo nghòch noù. Nhôø ñoù khi chaûy vaøo vuøng moâ ñang ñöôïc khaûo saùt,chuùng coù theå ñöôïc nhaän ra baèng caùc kyõ thuaät chuïp coäng höôûng töø.

157

Chöông 10

AÛnh giaûtreân hình Coäng höôûng töø

Hình aûnh noùi chung vaø hình aûnh y khoa noùi rieâng ñeàu chæ laø “caùi boùng” cuûa söïthaät. Noùi vaäy coù nghóa laø hình aûnh chuùng ta thu ñöôïc khi chuïp coäng höôûng töøvaø nhöõng kyõ thuaät chuïp aûnh khaùc nhö X quang quy öôùc, CT, sieâu aâm, vaânvaân, vaãn chæ laø nhöõng caùi boùng cuûa nhöõng caáu truùc coù thaät. Teä hôn nöõa,nhöõng ñaëc thuø kyõ thuaät cuûa moãi kyõ thuaät chuïp aûnh laïi “saùng taïo” ra khaùnhieàu bieåu hieän giaû taïo, nghóa laø khoâng heà coù moät caáu truùc naøo töông öùng vôùinhöõng bieåu hieän ñoù. Nhöõng bieåu hieän khoâng coù thaät naøy ñöôïc goïi chung laøaûnh giaû hay nhieãu aûnh (artifact).1

Nhìn chung, aûnh giaû thöôøng laø nhöõng hình aûnh khoâng bieåu thò cho baát kyøcaáu truùc thaät söï naøo. Trong moät soá tröôøng hôïp, aûnh giaû coù theå laø aûnh cuûa moätcaáu truùc coù thaät nhöng sai vò trí hoaëc khoâng ñuùng thôøi ñieåm; nghóa laø thôøiñieåm chuïp khoâng theå “ghi hình” ñöôïc caáu truùc ñoù. Töø goùc ñoä chaån ñoaùn hìnhaûnh, chuùng ta seõ trình baøy caùc aûnh giaû döïa theo caùc bieåu hieän cuûa chuùng treânhình thay vì döïa theo nguyeân nhaân, taäp trung vaøo caùc loaïi aûnh giaû thöôønggaëp vaø coù theå gaây nhaàm laãn khi chaån ñoaùn; nguyeân nhaân vaø cô cheá phaùt sinhcuõng ñöôïc trình baøy ñeå chuùng ta coù cô sôû lyù giaûi chuùng trong thöïc teá.

Veà maët thuaät ngöõ, chuùng ta cuõng caàn phaân bieät giöõa khaùi nieäm aûnh giaû vaøkhaùi nieäm caïm baãy (pitfall). AÛnh giaû noùi chung muoán noùi ñeán nhöõng bieåuhieän khoâng ñuùng söï thaät treân moät hình aûnh y khoa, trong khi ñoù caïm baãymuoán noùi ñeán nhöõng bieåu hieän coù theå gaây ngoä nhaän vaø laøm sai leäch chaånñoaùn. Nhö vaäy caïm baãy coù theå do nhöõng bieåu hieän sai nhö aûnh giaû, cuõng coù

1. cuõng coù khi ñöôïc dòch laø xaûo aûnh.

158 CHÖÔNG 10. AÛNH GIAÛ TREÂN HÌNH COÄNG HÖÔÛNG TÖØ

theå do nhöõng bieåu hieän ñuùng nhöng do haïn cheá cuûa baûn thaân töøng kyõ thuaätkhieán nhieàu caáu truùc coù nhöõng bieåu hieän gaàn nhö nhau. Töø moät goùc ñoä khaùc,chuùng ta coù theå xem aûnh giaû laø nhöõng bieåu hieän khaùch quan, coøn caïm baãy laønhöõng dieãn giaûi chuû quan cuûa chuùng ta döïa treân moät thöïc teá khaùch quan naøoñoù. Vì vaäy, nghieân cöùu aûnh giaû vaø caïm baãy luoân laø nhöõng ñeà taøi quan troïng vaøthöôøng ñi song haønh, ñaëc bieät trong caùc taøi lieäu chaån ñoaùn hình aûnh. Tuynhieân trong chöông naøy chuùng ta chæ ñeà caäp ñeán aûnh giaû vôùi noäi dung sau:

• Boùng ma

• Maïo danh

• Thay ñoåi ñöôøng bôø

• AÛnh giaû caûm nhieãm töø

10.1 AÛNH BOÙNG MA

Hình aûnh coäng höôûng töø raát deã thay ñoåi do tình traïng chuyeån ñoäng. Chuyeånñoäng coù theå hoaøn toaøn ngaãu nhieân, chaúng haïn nhu ñoäng ruoät hay beänh nhaâncöïa quaäy khi ñang chuïp. Chuyeån ñoäng cuõng coù theå xaûy ra coù quy luaät do tim coboùp hay do hít thôû. Thoâng thöôøng caùc chuyeån ñoäng nhö vaäy thöôøng laøm nhoøehình vaø raát deã nhaän ra.

Trong tröôøng hôïp chuyeån ñoäng coù quy luaät, caùc caáu truùc ñang chuyeån ñoängcoù theå gaây ra caùc boùng ma (ghost). Ñoù laø caùc hình aûnh naèm thaúng haøng vaøcaùch ñeàu nhau cuûa moät caáu truùc ñang chuyeån ñoäng (Hình 10.1). Ñöôøng thaúngnaøy song song vôùi truïc cuûa thang maõ pha, naèm ngang hoaëc thaúng ñöùng tuøytheo truïc cuûa thang maõ pha.

Hình 10.1: Hình aûnh boùng ma (caùc muõi teân naèm ngang) cuûa doøng chaûy trong ñoäng maïch chuû buïng naèm doïc theo truïc ñöùng (song song vôùi truïc cuûa thang maõ pha). Caùc muõi teân beân traùi chæ caùc toån thöông cuûa gan.

10.2 AÛNH MAÏO DANH 159

Chuùng ta ñaõ bieát raèng trong kyõ thuaät chuïp hình hai chieàu, thang maõ phañöôïc aùp duïng nhieàu laàn vôùi cöôøng ñoä thang töø thay ñoåi töø thaät aâm, trôû daàn veàzero roài taêng daàn ñeán thaät döông. Quaù trình naøy laøm cho pha cuûa caùc protontrong caùc voxel thay ñoåi moät caùch coù heä thoáng, nhôø ñoù coù theå duøng pha laømthoâng tin xaùc ñònh vò trí cuûa voxel ñaõ phaùt ra tín hieäu. Tuy nhieân khi voxelchuyeån ñoäng, vieäc xaùc ñònh vò trí baèng pha nhö vaäy khoâng coøn ñuùng nöõa vìcöôøng ñoä thang töø taïi moãi laàn aùp duïng thang töø chæ phuø hôïp caùc voxel ñöùngyeân. Keát quaû laø caùc voxel chuyeån ñoäng seõ cho ra nhieàu “boùng hình” cuûa chínhnoù naèm doïc theo moät ñöôøng thaúng song song vôùi truïc cuûa thang maõ pha.

Khaéc phuïc tình traïng boùng ma phuï thuoäc vaøo töøng caáu truùc chuyeån ñoäng.Vôùi caùc caáu truùc chuyeån ñoäng thuï ñoäng theo nhòp thôû nhö caùc taïng trong oåbuïng, nín thôû laø bieän phaùp höõu hieäu vaø ñôn giaûn nhaát maëc duø khoâng phaûi luùcnaøo cuõng coù theå thöïc hieän ñöôïc. Vôùi caùc doøng chaûy, xoùa maát tín hieäu cuûa noùbaèng caùc kyõ thuaät ñöôïc duøng khi chuïp maïch ñoà maùu ñen laø moät caùch laøm hieäuquaû. Vôùi chuyeån ñoäng cuûa tim vaø caùc maïch maùu lôùn quanh ñoù, caùc phöôngphaùp ñöôïc duøng trong taâm ñoà coäng höôûng hay ñöôïc söû duïng.

10.2 AÛNH MAÏO DANH

Hieän töôïng maïo danh (aliasing) xaûy ra khi hình aûnh cuûa moät caáu truùc khoângbieåu hieän ôû ñuùng vò trí thöïc söï cuûa noù maø bieåu hieän ôû phía ñoái dieän so vôùi truïcdoïc hoaëc truïc ngang (Hình 10.2). Caùch bieåu hieän ñoái beân naøy coù theå khieánchuùng ta ngôõ raèng coù moät caáu truùc nhö theá ôû vò trí ñoù nhöng thaät söï ñaây chælaø hình aûnh maïo danh moät caáu truùc coù thaät ôû phía beân kia.

Hình 10.2: Sô ñoà minh hoïa hieän töôïng maïo danh hay bao quaán. Khi bao khu vöïc caàn khaûo saùt baèng moät quang tröôøng khoâng phuû heát vaät caàn chuïp, hình aûnh cuûa phaàn bò caét boû xuaát hieän oû phía ñoái beân so vôùi vò trí thaät söï cuûa noù.

Hieän töôïng maïo danh thöôøng xaûy ra do chuùng ta choïn quang tröôøngFOV (field of view) nhoû hôn kích thöôùc thaät cuûa vaät caàn chuïp (Hình 10.2 vaø


10.3). Nghóa laø chuùng ta khu truù khu vöïc muoán khaûo saùt vôùi moät quang tröôøngchæ ñuû bao quanh khu vöïc ñoù. Haønh ñoäng naøy laøm caáu truùc bò caét boû taùi xuaáthieän ôû phía ñoái beân, do vaäy hieän töôïng maïo danh cuõng thöôøng ñöôïc goïi laøhieän töôïng bao quaán (wraparound).

Hình 10.3: Hieän töôïng maïo danh. Hình aûnh caùc cô vuøng gaùy xuaát hieän ôû phía tröôùc, cöù nhö theå coù moät vaät naøo ñoù maïo danh chuùng naèm ôû phía tröôùc. Hieän töôïng naøy xaûy ra vì chuùng ta choïn moät quang tröôøng nhoû ñeå khaûo saùt roõ phaàn tuûy coå vaø phaàn haàu hoïng nhöng khoâng ñuû lôùn ñeå bao quaùt heát toaøn boä vuøng coå.

Moät tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa hieän töôïng maïo danh laø hieän töôïng vaènngöïa (zebra stripe), bieåu hieän döôùi daïng nhöõng ñöôøng vaèn troâng töïa nhö dacuûa loaøi ngöïa vaèn. Hieän töôïng naøy xaûy ra do tình traïng nhieãu loaïn cuûa moät töøtröôøng cuïc boä naèm ngoaøi quang tröôøng (Hình 10.4).

Ñeå hieåu ñöôïc cô cheá xuaát hieän tình traïng maïo danh, chuùng ta caàn quay laïinhöõng khaùi nieäm laáy maãu vaø soá hoùa tín hieäu ñaõ trình baøy trong Chöông 4(Phaàn 4.4). Tín hieäu coäng höôûng töø laø caùc soùng radio ñöôïc ghi nhaän baèng caùchño chuùng taïi nhöõng thôøi ñieåm nhaát ñònh trong suoát khoaûng thôøi gian xuaáthieän ñieåm vang. Moãi giaù trò ño ñöôïc goïi laø moät maãu (sample) vaø ñöôïc chuyeånthaønh moät con soá (Hình 10.5). Quaù trình laáy maãu naøy thöïc chaát ñaõ bieán ñoåicaùc giaù trò lieân tuïc cuûa tín hieäu thaønh moät taäp caùc giaù trò rôøi raïc roài löu chuùnglaïi döôùi daïng nhöõng con soá trong boä nhôù cuûa maùy tính. Taäp hôïp caùc giaù trò rôøiraïc naøy seõ ñöôïc duøng ñeå taïo laïi tín hieäu goác baèng phöông phaùp noäi suy(interpolation): döïa treân ñaëc thuø cuûa tín hieäu, caùc giaù trò naèm giöõa hai maãu seõñöôïc ñoaùn ra (noäi suy) vaø ñieàn vaøo ñeå thaønh moät tín hieäu hoaøn chænh.

10.2 AÛNH MAÏO DANH 161

Hình 10.4: AÛnh giaû vaèn ngöïa xaûy ra do tình traïng nhieãu tín hieäu gaây ra bôûi moät töø tröôøng cuïc boä naèm beân ngoaøi quang tröôøng FOV.

Hình 10.5: Hình aûnh laáy maãu vaø soá hoùa tín hieäu ñöôïc veõ laïi töø Hình 4.7. Moãi chaám ñen laø moät maãu (moät giaù trò) chöùa thoâng tin veà tín hieäu taïi thôøi ñieåm ñöôïc laáy. Moãi maãu naøy seõ ñöôïc chuyeån thaønh moät con soá töông öùng vôùi giaù trò ño ñöôïc cuûa maãu. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình soá hoùa tín hieäu.

Ñeå baûo ñaûm coù theå noäi suy ñöôïc tín hieäu goác, toác ñoä laáy maãu phaûi ñuûnhanh so vôùi taàn soá cuûa tín hieäu. Chaúng haïn trong Hình 10.6 chuùng ta coù haitín hieäu vôùi hai taàn soá khaùc nhau: tín hieäu A (ñöôøng cong ñen) coù taàn soá thaáphôn tín hieäu B (ñöôøng cong xaùm). Neáu tín hieäu B ñöôïc laáy maãu vôùi toác ñoä nhötrong hình ñoù (caùc chaám xaùm) thì khi noäi suy, chuùng ta coù theå taùi laäp ñöôïc haitín hieäu vôùi hai taàn soá khaùc nhau.

Khi söû duïng moät quang tröôøng FOV nhoû hôn so vôùi vaät caàn chuïp, phaàn caáutruùc bò caét boû coù theå coù taàn soá cao do naèm ôû moät vò trí xa hôn theo truïc maõtaàn soá. Khi ñoù neáu toác ñoä laáy maãu khoâng phuø hôïp, tín hieäu coù taàn soá cao naøyseõ ñöôïc noäi suy thaønh moät tín hieäu coù taàn soá thaáp hôn vaø nhö vaäy ñöôïc quycho moät voxel naèm ôû moät vò trí gaàn hôn (Hình 10.2).

Hieän töôïng maïo danh cuõng coù theå xaûy ra theo truïc maõ pha. Thoâng thöôøng,caùc pha ñöôïc maõ hoùa naèm trong khoaûng −180o ñeán +180o. Khi pha cuûa moät


voxel ñöôïc maõ hoùa vôùi moät giaù trò naèm ngoaøi khoaûng naøy, noù seõ ñöôïc quythaønh moät giaù trò pha naèm trong khoaûng naøy. Chaúng haïn moät giaù trò pha405o seõ ñöôïc quy thaønh giaù trò pha 45o vì hai pha naøy cheânh leäch nhau 360o

vaø chuùng hoaøn toaøn truøng nhau. Khi ñoù, voxel coù giaù trò pha 405o seõ ñöôïc quyveà vò trí voxel coù pha 45o, gaây ra hieän töôïng maïo danh theo truïc pha.

Hình 10.6: Laáy maãu vôùi toác ñoä khoâng phuø hôïp cho tín hieäu B seõ taùi laäp ñöôïc caû tín hieäu A khi noäi suy töø caùc maãu cuûa tín hieäu B. Khi naøy, taäp caùc maãu laáy ñöôïc töø B seõ ñöôïc quy cho tín hieäu A.

10.3 THAY ÑOÅI ÑÖÔØNG BÔØ

Caùc bieåu hieän aûnh giaû ñöôøng bôø (edge artifact) cuûa moät caáu truùc hoaëc cuûacaùc moâ ranh giôùi giöõa hai caáu truùc khaù phong phuù vaø coù theå do nhieàu nguyeânnhaân khaùc nhau. Ñôn giaûn nhaát laø tình traïng ñöôøng bôø bò nhoøe do söï chuyeånñoäng cuûa caùc caáu truùc hoaëc do caùch tính toaùn laáy trung bình coäng tín hieäutrong caùc voxel naèm ranh giôùi giöõa hai caáu truùc coù cöôøng ñoä tín hieäu cheânhleäch nhau nhieàu. Trong phaàn naøy chuùng ta seõ xem xeùt theâm hai nguyeân nhaânphoå bieán laøm thay ñoåi ñöôøng bôø: do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc vaø do caét xeùn tín hieäu.

AÛnh giaû do ñoä xeâ dòch hoùa hoïcKyõ thuaät coäng höôûng töø ñöôïc söû duïng trong laâm saøng chæ söû duïng caùc soùngradio coù taàn soá phuø hôïp vôùi taàn soá quay cuûa nöôùc vaø môõ. Nghóa laø trong thöïcteá laâm saøng, tín hieäu ñöôïc söû duïng ñeå thieát laäp moät böùc aûnh coäng höôûng töøñeàu xuaát phaùt töø nöôùc vaø môõ.

Do nhöõng ñaëc ñieåm caáu truùc hoùa hoïc, taàn soá quay cuûa caùc proton trongnöôùc vaø môõ coù khaùc bieät nhau chuùt ít. Söï khaùc bieät veà taàn soá quay do caáu truùchoùa hoïc cuûa caùc phaân töû ñöôïc goïi laø ñoä xeâ dòch hoùa hoïc (chemical shift) nhöchuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 2. Proton cuûa nöôùc coù taàn soá quay nhanh hôn moätchuùt so vôùi proton cuûa môõ. Thay vì noùi giaù trò taàn soá quay cuûa caùc protontrong moãi loaïi phaân töû, ngöôøi ta duøng khaùi nieäm ñoä xeâ dòch hoùa hoïc ñeå so

A

B

10.3 THAY ÑOÅI ÑÖÔØNG BÔØ 163

saùnh ñoä cheânh leäch giöõa hai taàn soá quay. Cuï theå, ñoä xeâ dòch hoùa hoïc giöõanöôùc vaø môõ laø 3,5 phaàn trieäu hay 3,5 ppm (parts per million).

Döôùi taùc duïng cuûa thang maõ taàn soá, khaùc bieät veà taàn soá quay giöõa nöôùc vaømôõ deã daøng ñöôïc boäc loä, ñaëc bieät taïi nhöõng vuøng nöôùc vaø môõ naèm saùt nhau(Hình 10.7).

Hình 10.7: Thay ñoåi ñöôøng bôø giöõa khoái môõ bao quanh thaän vaø khoái cô thaét löng chaäu do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc giöõa môõ vaø nöôùc (coù nhieàu trong thaän vaø cô). Caùc daûi vieàn ñen ñeàu naèm veà moät phía (beân phaûi, caùc ñaàu muõi teân) coøn caùc daûi vieàn traéng naèm veà phía ñoái dieän (beân traùi, caùc muõi teân).

Trong Hình 10.7, khoái môõ bao quanh moät caáu truùc coù chöùa nhieàu nöôùc(thaän, cô thaét löng chaäu). Khi ñoù, caùc ñöôøng bôø ôû veà moät phía xuaát hieän döôùidaïng moät daûi ñen (tín hieäu thaáp) coøn caùc ñöôøng bôø ôû phía ñoái dieän xuaát hieändöôùi daïng moät daûi traéng (tín hieäu cao).

Nguyeân do cuûa hieän töôïng naøy laø tình traïng dieãn giaûi sai leäch vò trí cuûanöôùc vaø môõ töø taàn soá tín hieäu maø chuùng ta thu ñöôïc. Theo truïc maõ taàn soá, tínhieäu coù taàn soá cao ñöôïc quy cho voxel ôû vò trí xa hôn. Do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc,nöôùc coù taàn soá quay nhanh hôn môõ neân tín hieäu cuûa nöôùc ñöôïc quy cho caùcvoxel naèm hôi xa hôn veà moät phía (ôû Hình 10.7 höôùng veà beân traùi). Luùc naøy ôûñöôøng vieàn phía beân traùi, tín hieäu môõ ôû caáu truùc bao quanh ñöôïc coäng theâmvôùi tín hieäu cuûa nöôùc bò quy leäch qua traùi, taïo thaønh tín hieäu toång coù cöôøng ñoämaïnh hôn. Ngöôïc laïi ôû ñöôøng vieàn phía beân phaûi, tín hieäu bò maát (daûi ñen) dotín hieäu cuûa nöôùc ôû ñaây bò quy leäch cho caùc voxel naèm hôi leäch qua traùi (Hình10.8).


Hình 10.8: Minh hoïa cô cheá vaø hieän töôïng aûnh giaû do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc giöõa nöôùc vaø môõ.

Tình traïng thay ñoåi ñöôøng vieàn do ñoä xeâ dòch hoùa hoïc cuõng xaûy ra khichuïp caùc hình ñoàng pha vaø nghòch pha trong kyõ thuaät Dixon (Chöông 5, Phaàn5.6). Cuï theå, do nöôùc vaø môõ quay ñoàng pha trong hình ñoàng pha, ñöôøng vieànluùc naøy khoâng cho thaáy roõ ranh giôùi giöõa hai caáu truùc. Ngöôïc laïi do nöôùc vaømôõ nghòch pha vôùi nhau trong hình nghòch pha, tín hieäu cuûa chuùng huûy boûlaãn nhau, laøm maát hoaëc giaûm tín hieäu cuûa ñöôøng vieàn, cho pheùp phaân bieät roõranh giôùi hai caáu truùc (Hình 10.9).

Hình 10.9: (a) Hình ñoàng pha cho thaáy ñöôøng vieàn khoâng roõ giöõa thaän vaø khoái môõ xung quanh. (b) Hình nghòch pha coù ñöôøng vieàn bò maát tín hieäu neân ranh giôùi giöõa hai caáu truùc hieän roõ (muõi teân).

taàn soá caotaàn soá thaáp

nöôùcmôõ

(a) Hình ñoàng pha (b) Hình nghòch pha

10.3 THAY ÑOÅI ÑÖÔØNG BÔØ 165

AÛnh giaû do caét xeùn tín hieäuLaáy maãu vaø soá hoùa tín hieäu coäng höôûng töø noùi cho cuøng vaãn chæ laø moät caùchtaïo ra moät hình aûnh gaàn ñuùng so vôùi thöïc teá bôûi vì chuùng ta chæ thu giöõ moätsoá giaù trò nhaát ñònh töø tín hieäu thaät. Trong ña soá tröôøng hôïp, chuùng ta coù theådöïng laïi ñöôïc moät hình aûnh ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu cuûa thöïc teá laâm saøng.Trong nhieàu tröôøng hôïp khaùc, söï khaùc bieät giöõa döõ lieäu thaät (tín hieäu) vôùi döõlieäu ñöôïc ghi nhaän (döõ lieäu soá hoùa) ñuû lôùn ñeå bieåu hieän ra treân hình aûnh, taïothaønh caùc aûnh giaû do caét xeùn (truncation artifact) hay hieän töôïng Gibbs(Gibbs phenomenon).

Loaïi aûnh giaû do caét xeùn tín hieäu thöôøng xuaát hieän ôû nhöõng vuøng ranh giôùigiöõa moät caáu truùc coù tín hieäu cao vaø moät caáu truùc coù tín hieäu thaáp. Chuùng bieåuhieän baèng nhöõng daûi traéng vaø ñen xen keõ nhau doïc theo ñöôøng bieân (xemHình 10.10). Khi caùc ñöôøng bieân coù daïng ñöôøng cong nhö ñöôøng bieân giöõa naõovaø xöông soï, caùc daûi traéng vaø ñen naøy coù theå troâng nhö caùc daûi caàu voàng(traéng ñen).

Hình 10.10: (a) AÛnh giaû caét xeùn bieåu hieän baèng nhöõng daûi traéng vaø ñen ñan xen vôùi nhau, thöôøng xuaát hieän ôû nhöõng ñöôøng bieân giöõa caùc caáu truùc coù tín hieäu cao vaø thaáp roõ reät (muõi teân traéng). (b) AÛnh giaû caét xeùn xuaát hieän thaønh töøng daûi cong troâng töïa caàu voàng ôû vuøng ranh giôùi giöõa xöông soï vaø nhu moâ naõo (muõi teân ñen).

(a) (b)


10.4 AÛNH GIAÛ CAÛM NHIEÃM TÖØ

Nhö chuùng ta ñaõ bieát töø Chöông 1, caùc chaát thuaän töø (paramagnetic) vaø saéttöø (ferromagnetic) ñeàu coù khaû naêng nhieãm töø vaø trôû thaønh nhöõng nam chaâm,hình thaønh moät töø tröôøng cuïc boä khoâng ñoàng nhaát vaø gaây ra nhöõng aûnh giaûcaûm nhieãm töø (susceptibility artifact).

Hình thaùi cuûa caùc aûnh giaû caûm nhieãm töø khaù ña daïng. Chaúng haïn khi naèmngoaøi cô theå, moät töø tröôøng cuïc boä khoâng ñoàng nhaát coù theå gaây ra aûnh giaûvaèn ngöïa ñaõ ñöôïc neâu trong Phaàn 10.2 (Hình 10.4). Khi naèm trong cô theå, caùctöø tröôøng khoâng ñoàng nhaát naøy laøm taêng taàn soá quay cuûa caùc proton naèmxung quanh. Khi ñoù theo truïc cuûa thang maõ taàn soá, caùc proton quay nhanhhôn naøy seõ ñöôïc quy gaùn cho nhöõng vò trí ôû xa hôn, taïo ra tình traïng moätvuøng coù tín hieäu cao hôn veà phía taàn soá cao coøn moät vuøng troáng maát tín hieäuôû phía taàn soá thaáp. Vuøng maát tín hieäu laø vò trí thaät söï cuûa caùc proton bò aûnhhöôûng bôûi töø tröôøng cuïc boä (Hình 10.11).

Hình 10.11: Hình aûnh troïng T2* chuïp baèng chuoãi xung ñieåm vang thang töø GRE (710/27,6) treân moät beänh nhaân coù thay van tim cho thaáy moät vuøng giaûm tín hieäu (aûnh giaû caûm nhieãm töø) do tình traïng töø tröôøng cuïc boä khoâng ñoàng nhaát. AÛnh giaû naøy ñöôïc quy cho nguyeân nhaân laéng ñoïng caùc haït kim loaïi coù nguoàn goác töø caùc van giaû ôû tim.

AÛnh giaû caûm nhieãm töø cuõng coù theå xaûy ra khi chuïp maïch maùu coù tieâmthuoác töông phaûn töø. Tröôøng hôïp naøy hay xaûy ra ñoái vôùi ñoäng maïch döôùi ñoøn,trong ñoù khi chuïp maïch ñoà coù thuoác baèng ñöôøng tónh maïch, thuoác töông phaûncoù theå toàn ñoïng moät löôïng lôùn ôû tónh maïch döôùi ñoøn cuøng beân vôùi beân tieâmthuoác. Khi ñoù, tónh maïch döôùi ñoøn voán naèm saùt ñoäng maïch döôùi ñoøn neân coùtheå laøm moät ñoaïn ñoäng maïch maát tín hieäu vaø coù theå bò chaån ñoaùn nhaàmthaønh heïp ñoäng maïch (Hình 10.12).


Hình 10.12: AÛnh giaû nhieãm caûm töø ñöôïc quy cho nguyeân nhaân thuoác töông phaûn coøn toàn ñoïng trong tónh maïch döôùi ñoøn traùi (cuøng beân vôùi vò trí tieâm thuoác) laøm maát tín hieäu ôû moät ñoaïn cuûa ñoäng maïch döôùi ñoøn traùi naèm saùt vôùi tónh maïch döôùi ñoøn (muõi teân).


• AÛnh giaû laø nhöõng bieåu hieän coù treân hình nhöng khoâng phaûn aùnh söï toàntaïi cuûa moät caáu truùc giaûi phaãu coù thaät. Hieåu roõ nguyeân nhaân vaø cô cheáhình thaønh aûnh giaû giuùp chuùng ta nhaän dieän vaø phaân bieät chuùng vôùicaùc toån thöông trong raát nhieàu tình huoáng laâm saøng.

• Boùng ma laø moät daõy caùc “boùng” cuûa moät caáu truùc coù di chuyeån trong khichuïp hình, chaúng haïn nhö doøng chaûy cuûa moät ñoäng maïch lôùn. Caùc boùngnaøy naèm thaúng haøng vôùi nhau treân moät ñöôøng thaúng song song vôùi truùcmaõ pha. Loaïi aûnh giaû naøy coù theå traùnh ñöôïc baèng caùc kyõ thuaät chuïpnhanh hoaëc caùc kyõ thuaät xoùa maát tín hieäu cuûa doøng chaûy.

• Maïo danh laø hieän töôïng xuaát hieän moät caáu truùc ôû phía ñoái beân vôùi vò tríthaät söï cuûa noù. Loaïi aûnh giaû naøy thöôøng xuaát hieän khi chuùng ta duøngmoät quang tröôøng nhoû, khoâng ñuû ñeå bao quaùt caáu truùc bò maïo danh.Hieän töôïng maïo danh coù theå xaûy ra theo truïc taàn soá hoaëc theo truïc pha.Khi xaûy ra theo truïc taàn soá, hieän töôïng naøy xaûy ra do söï dieãn giaûi saileäch thoâng tin taàn soá, khieán moät voxel coù taàn soá cao naèm ôû moät vò trí xabò quy thaønh moät voxel coù taàn soá thaáp naèm ôû vò trí gaàn hôn.

• Ñöôøng bôø giöõa moät caáu truùc coù nhieàu nöôùc vaø moät caáu truùc coù nhieàu môõcoù theå coù nhöõng bieåu hieän ñaëc bieät: ñöôøng bôø ôû moät phía ñen coøn ôû phíañoái dieän laïi traéng. Hieän töôïng naøy xaûy ra vì ñoä xeâ dòch hoùa hoïc cuûanöôùc vaø môõ khoâng gioáng nhau. Tín hieäu cuûa nöôùc bò dieãn giaûi hôi leäch


veà moät phía, khieán cho treân ñöôøng bôø ôû moät phía khoâng coù tín hieäu naøoñöôïc quy cho caùc vò trí ñoù (vieàn ñen) coøn treân ñöôøng bôø ôû phía ñoái dieänlaïi ñöôïc quy caû tín hieäu cuûa nöôùc laãn cuûa môõ (vieàn traéng).

• Trong nhieàu tröôøng hôïp, döõ lieäu ghi nhaän ñöôïc coù theå ít hôn nhieàu sovôùi döõ lieäu thaät söï caàn laáy, taïo ra loaïi aûnh giaû do caét xeùn. Loaïi aûnh giaûnaøy hay xaûy ra ôû vuøng giaùp ranh giöõa moâ coù tín hieäu cao vôùi moâ coù tínhieäu thaáp.

• Khi coù moät chaát thuaän töø hoaëc saét töø naèm gaàn vuøng caàn chuïp, noù coù theågaây nhieãu loaïn töø cho vuøng ñoù, bieåu hieän baèng moät vuøng maát haún tínhieäu, keøm theo laø moät vuøng coù tín hieäu cao baát thöôøng.