Chụp cộng hưởng từ

Chụp cộng hưởng từ (MRI) tạo ra hình ảnh cắt ngang từ tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân của các hạt nhân hydro trong cơ thể. Khi được đặt trong một từ trường mạnh và được kích thích bằng các xung tần số vô tuyến, các proton phát ra một tín hiệu có cường độ phụ thuộc vào mật độ proton và các đặc tính thư giãn của mô; mã hóa không gian bằng gradient từ trường biến tín hiệu này thành hình ảnh. MRI mang lại độ tương phản mô mềm tuyệt vời mà không sử dụng bức xạ ion hóa.

Definition

Chụp cộng hưởng từ là một kỹ thuật cắt lớp (tomographic technique) lập bản đồ tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân được mã hóa không gian của các hạt nhân hydro trong mô, với độ tương phản chủ yếu được điều chỉnh bởi mật độ proton và thời gian thư giãn T1 và T2.

Scope

Chủ đề này bao gồm cơ sở vật lý của tín hiệu cộng hưởng từ, vai trò của mật độ proton và thời gian thư giãn T1 và T2 trong việc tạo độ tương phản mô, việc sử dụng gradient trường để mã hóa không gian và cách các chuỗi xung khác nhau làm nổi bật hình ảnh. Đây là tài liệu tham khảo về cách MRI mô tả giải phẫu, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân của proton xuất hiện như thế nào trong từ trường?
• Mật độ proton và thời gian thư giãn T1 và T2 tạo ra độ tương phản mô như thế nào?
• Gradient từ trường mã hóa vị trí không gian vào tín hiệu như thế nào?
• Các chuỗi xung xác định hình ảnh có trọng số T1 hay T2 như thế nào?

Key concepts

• Cộng hưởng từ hạt nhân của hạt nhân hydro
• Mật độ proton
• Thư giãn T1 (dọc)
• Thư giãn T2 (ngang)
• Gradient từ trường và mã hóa không gian
• Chuỗi xung và trọng số hình ảnh
• Bức xạ không ion hóa

Mechanisms

Khi cơ thể được đặt trong một từ trường tĩnh mạnh, các hạt nhân hydro sẽ thẳng hàng với trường và có thể bị lệch hướng bởi một xung tần số vô tuyến; khi chúng thư giãn, chúng phát ra một tín hiệu tần số vô tuyến. Biên độ tín hiệu phản ánh mật độ proton cục bộ, trong khi tốc độ phục hồi (T1, thư giãn dọc) và suy giảm (T2, thư giãn ngang) khác nhau giữa các mô và cung cấp nguồn tương phản chủ yếu (Pykett et al., 1982). Các gradient từ trường chồng lên trường chính làm cho tần số cộng hưởng và pha phụ thuộc vào vị trí, cho phép tín hiệu được mã hóa không gian và tái tạo thành hình ảnh (Lauterbur, 1973). Bằng cách thay đổi thời gian xung, các chuỗi có thể được tạo thành có trọng số T1, trọng số T2 hoặc trọng số mật độ proton, làm nổi bật các đặc tính mô khác nhau. Các nguyên lý vật lý chi tiết được đề cập trong các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

MRI cung cấp độ tương phản mô mềm vượt trội để hiển thị giải phẫu thần kinh, cơ xương và nội tạng mà không sử dụng bức xạ ion hóa, và mối quan hệ giữa trọng số chuỗi và hình ảnh mô là yếu tố cơ bản để đọc các hình ảnh này (Pykett et al., 1982). Mục này mô tả cách MRI mô tả giải phẫu và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

MRI phát triển từ quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân vào giữa thế kỷ XX. Năm 1973, Paul Lauterbur đã chỉ ra rằng gradient từ trường có thể mã hóa không gian tín hiệu NMR để tạo thành hình ảnh, và Peter Mansfield đã đóng góp các phương pháp mã hóa và tái tạo không gian nhanh; cả hai đã chia sẻ giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học năm 2003. Các nguyên tắc lâm sàng ban đầu được củng cố trong thập kỷ tiếp theo (Pykett et al., 1982), sau đó cường độ trường cao hơn và các chuỗi nhanh hơn đã dần mở rộng các ứng dụng giải phẫu của kỹ thuật này.

Key figures

• Paul Lauterbur
• Peter Mansfield

Seminal works

• lauterbur-1973
• pykett-1982

Frequently asked questions

Tại sao MRI không sử dụng bức xạ ion hóa?

MRI tạo ra tín hiệu từ các hạt nhân hydro phản ứng với từ trường mạnh và các xung tần số vô tuyến thay vì từ tia X, do đó nó không khiến bệnh nhân tiếp xúc với bức xạ ion hóa.

Điều gì quyết định một hình ảnh có trọng số T1 hay T2?

Thời gian của chuỗi xung quyết định đặc tính thư giãn nào chiếm ưu thế trong độ tương phản: các thông số thích hợp làm cho hình ảnh nhấn mạnh thư giãn T1 (dọc) hoặc T2 (ngang), thay đổi cách các mô xuất hiện.