ĐẠI CƯƠNG VỀ TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ

Khám xét tạo hình ảnh bằng cộng hưởng từ gồm 5 bước cơ bản: — Đặt người bệnh vào một từ trường mạnh. — Phát sóng radio. — Tắt sóng radio. — Từ người bệnh sẽ phát ra các tín hiệu, hệ thống máy sẽ ghi lại các tín hiệu đó. — Dựng lại ảnh nhờ các tín hiệu ghi được. Như vậy, dựa vào tính cộng hưởng đối với sóng radio của một nguyên tố trong cơ thể khi cơ thể nằm trong một từ trường mạnh, có thể làm cho các nguyên tố đó phát tín hiệu và...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐẠI CƯƠNG VỀ TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ ĐẠI CƯƠNG VỀ TẠO ẢNH CỘNG HƯỞNG TỪ1. Đại cương1.1. Định nghĩaKhám xét tạo hình ảnh bằng cộng hưởng từ gồm 5 bước cơ bản:— Đặt người bệnh vào một từ trường mạnh.— Phát sóng radio.— Tắt sóng radio.— Từ người bệnh sẽ phát ra các tín hiệu, hệ thống máy sẽ ghi lại các tín hiệu đó.— Dựng lại ảnh nhờ các tín hiệu ghi được.Như vậy, dựa vào tính cộng hưởng đối với sóng radio của một nguyên tố trong cơthể khi cơ thể nằm trong một từ trường mạnh, có thể làm cho các nguyên tố đóphát tín hiệu và dùng các tín hiệu đó để tạo thành ảnh chẩn đoán.1.2. Lược sửNhững thí nghiệm đầu tiên về cộng hưởng từ do Felix Bloch và cộng sự thực hiệntại trường Đại học Stanford năm 1945. Nhóm của E. Purcell cũng tiến h ành độclập những thí nghiệm cộng hưởng từ trong nghiên cứu quang phổ vật chất, với sựphát hiện hiện tượng “bậc hoá học” (chemical shift) ứng dụng nh ư một phươngpháp phân tích vật chất mà không cần huỷ hoại đối tượng phân tích.Bậc hoá học là sự chuyển dịch đặc hiệu của tần số cộng h ưởng của hạt nhânnguyên tử một nguyên tố nhất định trong những môi trường khác nhau. JasperJackson đã tiến hành thí nghiệm cộng hưởng từ năm 1967 trên động vật sống. Mãiđến năm 1972, P. Lauterbur mới tạo được hình ảnh cộng hưởng từ của một mẫunước tại Trường Đại học của New York tại Stony Brook.1.3. Nhắc lại một số điểm cần thiết về vật lý họcVật chất dù ở thể rắn, thể nước hay thể khí đều gồm các nguyên tử của một sốnguyên tố hoá học. Mỗi nguyên tử chứa đựng proton mang điện tích dươngneutron không mang điện tích. Các electron mang điện tích âm quay theo các quỹđạo quanh hạt nhân. Trong mỗi nguyên tử luôn luôn có 3 kiểu chuyển động, cácchuyển động này tạo ra các từ trường rất nhỏ.Phương pháp tạo ảnh cộng hưởng từ liên quan chặt chẽ với chuyển động của hạtnhân và từ trường hạt nhân, chính vì vậy đã có một giai đoạn người ta gọi đó làcộng hưởng từ hạt nhân (resonance magnetique nucleaire).Như vậy, có thể coi hạt nhân nh ư môi trường rất nhỏ, nhưng chỉ một số nhỏnguyên tố có từ trường hạt nhân có đủ điều kiện tham gia vào kỹ thuật cộng hưởngtừ vì chúng tạo ra mô men từ đáng kể như 1H, 13C, 19F, 23Na, 31P.Trên thực tế, kỹ thuật cộng hưởng từ cho đến nay vẫn gắn liền với hạt nhân củanguyên tử hydrogen cho một tín hiệu tốt nhất để tạo ảnh.2. Cơ thể người trong một từ trường mạnh2.1. Từ trườngTừ trường là một khối nam châm có khoảng trống ở trung tâm (nơi đặt ngườibệnh). Nam châm có từ lực từ 0,2 - 2,0T (1T = 1 Tesla = 10.000 Gauses). Để dễ sosánh, cần biết từ trường trái đất từ 0,3 - 0,7G . Từ lực của cánh cửa tủ lạnh khoảng100G = 0,01T. Các máy cộng hưởng từ có thể sử dụng 3 loại nam châm.2.1.1. Nam châm vĩnh cửuNam châm vĩnh cửu rất nặng, một khối nam châm cần thiết cho 0,3T có thể cótrọng lượng 100 tấn, vì vậy loại máy dùng nam châm vĩnh cửu chỉ đạt tới 0,2T.2.1.2. Nam châm điện trở, còn gọi là nam châm điệnDòng điện đi qua cuộn dây kim loại sẽ tạo ra từ trường. Để đạt được từ trườngmạnh phải có dòng điện mạnh và do cuộn dây có điện trở nên nhiệt sản ra sẽ rấtlớn, do đó phải có hệ thống làm lạnh. Loại nam châm điện ít dùng vì tiêu tốn nhiềunăng lượng và từ trường không ổn định.2.1.3. Nam châm siêu dẫnĐây là loại nam châm được dùng rộng rãi nhất trong các máy cộng hưởng từ. Vậtliệu là siêu dẫn (không có điện trở) nếu nhiệt độ xuống 4K (tức l à - 2690C). Lúcnày nếu cho một dòng điện đi qua, chúng sẽ liên tục tạo ra từ trường không đổi.Để đạt được nhiệt độ - 2690C, người ta dùng helium hoặc nitrogen thể lỏng để làmlạnh cuộn dây siêu dẫn. Loại máy sử dụng nam châm siêu dẫn cho một từ trườngcó tính đồng nhất rất cao (từ 5 - 10/1.000.000 trong một đường kính 45cm) nhưnglại rất đắt và sau một khoảng thời gian phải đổ thêm heli lỏng để giữ cho nhiệt độổn định thì máy mới làm việc được. Trường hợp nhiệt độ cuộn dây siêu dẫn tănglên trên mức - 2960C thì tính chất siêu dẫn của vật liệu mất đi đột ngột và điện trởtăng lên rất nhanh, người ta gọi đó là hiện tượng dập tắt (Quench), heli lỏng bị bốchơi vì nhiệt độ tăng nhanh cùng với điện trở thì máy phải ngừng hoạt động ngay.2.2. Phản ứng của các nguyên tố trong cấu trúc cơ thểNguyên tử gồm hai phần hạt nhân và electron quay theo qu ỹ đạo quanh hạt nhân.Trường hợp của hydrogen chỉ có 1 electron - 1 qũy đạo và trong hạt nhân nguyêntử cũng chỉ có 1 proton.Các proton giống như một hành tinh nhỏ, chúng tự quay liên tục đều quanh trụccủa mình. Vì điện tích dương gắn liền với proton nên có thể coi đó là chuyển độngcủa một điện tích dương và theo định luật vật lý (một điện tích chuyển động sẽsinh ra một từ trường), như vậy proton tạo ra một từ tr ường nhỏ và có thể coichúng như một nam châm cực nhỏ.Khi đưa một nam châm nhỏ vào một từ trường mạnh, nam châm sẽ chịu ảnhhưởng của từ trường bên ngoài và xoay hướng giống như cái kim của la bàn trongtừ trường trái đất. Tuy nhiê ...