Chụp cộng hưởng từ ra đời và đem lại rất nhiều lợi ích trong chẩn đoán với hình ảnh có độ tương phản và chi tiết cực tốt, thậm chí vẫn đang ngày càng được nâng cao hơn nữa để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của bác sĩ chẩn đoán hình ảnh. Tuy nhiên đây là một kỹ thuật khá phức tạp và khó nắm bắt với rất nhiều các thuật ngữ chuyên ngành khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu về một vài khái niệm cơ bản thường được quan tâm trong chụp cộng hưởng từ qua bài viết dưới đây.
Một số khái niệm cơ bản
Từ hóa dọc: đây là hiện tượng từ hóa do từ trường của máy khi các nguyên tử hydro được đặt trong một vùng có từ trường mạnh, khi đó các nguyên tử này đang định hướng hỗn hoạn sẽ chuyển sang định hướng song song hoặc đối song song. Trạng thái này duy trì ổn định cho đến khi chúng ta kích thích sóng RF (radio frequency) có tần số bằng với tần số đảo của proton làm vector từ hóa lệch khỏi vector từ trường máy trước đó. Khi ngừng kích thích, các vector từ hóa trở lại trạng thái dọc ban đầu theo từ trường máy, quá trình khôi phục này được gọi là thời gian thư duỗi dọc hay thời gian T1. Trên thực tế, người ta xác định thời gian này khi quá trình từ hóa dọc khôi phục đạt 63% giá trị ban đầu của nó.
Từ hóa ngang: hiện tượng này xảy ra khi kích thích sóng RF, thường là RF 90 độ. Do hiện tượng cộng hưởng, các vector từ hóa bị đẩy lệch khỏi hướng ban đầu và có xu hướng nằm ngang, vuông góc với từ trường máy, đây được gọi là vector từ hóa ngang. Hiện tượng này không ổn định và suy giảm nhanh chóng về 0 khi ngừng kích thích sóng RF. Thời gian để 63% giá trị từ hóa ngang ban đầu bị phân giã được gọi là thời gian thư duỗi ngang hay thời gian T2. Thời gian T2 thường ngắn hơn rất nhiều so với thời gian T1.
Mô tả hiện tượng cộng hưởng từ và thư duỗi T1,T2
TR (Time of repetition): là khoảng thời gian giữa hai lần kích thích sóng RF, đơn vị tính là mili giây. TR quyết định trực tiếp đến quá trình thư duỗi dọc T1, thay đổi ảnh tương phản của T1W.
TE (Time of echo): là khoảng thời gian tính từ khi bắt đầu kích thích sóng RF đến khi thu được đỉnh tín hiệu echo lớn nhất, đơn vị tính là mili giây. Echo là tín hiệu mà coils (bộ phận phát sóng RF và thu nhận tín hiệu) thu nhận được từ các proton ở trạng thái đồng pha khi phát sóng RF. Đồng pha được hiểu đơn giản là các proton có vector momen từ cùng phương và hướng, trạng thái lệch pha thì ngược lại. TE ảnh hưởng trực tiếp đến thư duỗi ngang, thay đổi tương phản hình ảnh T2W.
Minh họa thời gian TR,TE
Hiện tượng bão hòa: khi sử dụng TR rất ngắn, thành phần từ hóa dọc hồi phục ít, lượng proton cho lần kích thích tiếp theo không nhiều dẫn đến tín hiệu thu được sẽ yếu. Tuy nhiên, cho dù có kích thích bao nhiêu lần đi chăng nữa thì vẫn không thể triệt tiêu hoàn toàn quá trình thư duỗi dọc và vẫn luôn được giữ ở một giá trị thăng bằng. Đây được gọi là trạng thái bão hòa, một hiện tượng quan trọng và cốt lõi trong kỹ thuật tạo ảnh nhanh với TR ngắn.
Góc lệch (flip angle): là góc được tạo ra sau khi kích thích sóng RF khiến vector momen từ của proton bị đẩy lệch một góc so với vector từ trường của máy ban đầu. Góc lệch bao nhiêu phụ thuộc vào năng lượng mà sóng RF cung cấp, thực tế người ta sẽ cố gắng để góc lệch nhỏ hơn 90 độ để hạn chế tối đa hiện tượng bão hòa.
Mối liên quan giữa TR, TE và tương phản ảnh
Bằng cách lựa chọn giá trị TR và TE khác nhau của T1,T2 chúng ta sẽ thu được hình ảnh có độ tương phản khác nhau giữa các mô khác nhau. Lúc này ảnh T1 và T2 được gọi là T1 điều chỉnh (T1W) và T2 điều chỉnh (T2W).
Tương quan giữa TR, TE và tương phản hình ảnh
Hình ảnh T1W,T2W và PDW của sọ não
T1: hay thư duỗi dọc là đại lượng cho biết khoảng thời gian một proton bị kích thích cho đến khi phục hồi lại trạng thái ban đầu và sẵn sàng cho lần kích thích tiếp theo. Mỡ có thời gian T1 ngắn nhất trong khi nước có thời gian T1 dài, để tạo hình ảnh T1W người ta thường chọn giá trị TR tại thời điểm tương phản T1 lớn nhất giữa hai loại mô. Khi giá trị TR ngắn (<600ms), mô mỡ sẽ có tốc độ hồi phục nhanh hơn nước và chuẩn bị sẵn sàng cho lần kích thích tiếp theo, vì thế mỡ sẽ tăng tín hiệu, còn nước sẽ giảm tín hiệu trên hình ảnh T1.
T2: hay thư duỗi ngang là đại lượng cho biết khoảng thời gian một proton mất đi tín hiệu sau khi bị kích thích. Khi chọn TE ngắn, thư duỗi T2 vừa diễn ra nên chỉ có một số ít proton phát tín hiệu echo dẫn đến cường độ tín hiệu thấp. Khi chọn thời điểm TE dài (>60ms), mô nào có thời gian T2 dài hơn (dịch não tủy, dịch khớp) sẽ có nhiều proton phát tín hiệu echo hơn và hình ảnh sáng hơn so với những mô có thư duỗi T2 ngắn (nhu mô não, gan, lách).
PDW: khi chọn TR tương đối dài, thư duỗi dọc đạt giá trị cực đại dẫn đến tương phản T1 kém đi, lúc này tương phản hình ảnh do mật độ proton của mô quyết định, mô nào có mật độ proton càng cao thì cường độ tín hiệu càng mạnh, đây được gọi là ảnh PDW. Người ta tạo ra hình ảnh PDW bằng cách chọn TR dài và TE ngắn để đưa thông số T1 và T2 về nhỏ nhất. Trong thực tiễn, PDW được ứng dụng nhiều chuyên khoa thần kinh và cơ xương khớp.
