Nguyên lý hoạt động của chụp cộng hưởng từ

Bài viết được tư vấn chuyên môn bởi Thạc sĩ, Bác sĩ Lâm Thị Kim Chi - Bác sĩ Chẩn đoán hình ảnh - Khoa Chẩn đoán hình ảnh - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Đà Nẵng. Và Bác sĩ chuyên khoa I Nguyễn Trường Đức - Bác sĩ Chẩn đoán hình ảnh - Khoa Chẩn đoán hình ảnh và Y học hạt nhân - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City.

Chụp cộng hưởng từ (MRI) là kỹ thuật chẩn đoán y khoa nhanh chóng, không gây ảnh hưởng phụ, hiện đang được ứng dụng phổ biến trên thế giới. Kỹ thuật chụp MRI cung cấp hình ảnh 3 chiều, giúp bác sĩ nắm được thông tin về cơ quan chịu tổn thương trên cơ thể, từ đó hỗ trợ chẩn đoán bệnh chính xác và điều trị kịp thời, hiệu quả.

Chụp cộng hưởng từ còn được gọi là MRI (viết tắt của cụm từ Magnetic Resonance Imaging) là một kỹ thuật chẩn đoán y khoa, tạo ra hình ảnh giải phẫu của cơ thể nhờ sử dụng từ trường và sóng radio.

Máy chụp cộng hưởng từ là một thiết bị đa năng, cho phép bác sĩ nhìn thấy hình ảnh các lớp cắt của các bộ phận cơ thể từ nhiều góc độ khác nhau. MRI hiện đang được sử dụng phổ biến trên thế giới trong việc kiểm tra hầu hết các cơ quan trong cơ thể, đặc biệt là chụp ảnh chi tiết não hoặc dây thần kinh cột sống.

Ưu điểm của MRI so với CT scanner là thể hiện rõ ràng các cấu trúc phần mềm trong cơ thể với độ phân giải cao, cho phép nhận biết hình ảnh rõ ràng hơn. Đồng thời, phương pháp chụp MRI cũng không sử dụng tia X, an toàn cho bệnh nhân. Các thông tin thu được từ kỹ thuật này có giá trị rất lớn cho bác sĩ trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh.

Tuy nhiên, vì bệnh nhân chụp cộng hưởng từ phải được đặt trong một từ trường mạnh nên những người bệnh có kim loại trong cơ thể như mảnh kim loại, phương tiện kết xương,... sẽ gây nhiễu từ và không chụp được.

Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các nguyên tử. Hạt nhân nguyên tử được cấu thành từ các proton (mang điện tích +) và các neutron (không mang điện tích). Quay xung quanh hạt nhân là các electron (mang điện tích -). Trong nguyên tử trung hòa về điện tích, số proton trong hạt nhân bằng số electron của nguyên tử đó.

Các hạt trong nguyên tử đều chuyển động: neutron và proton tự quay quanh trục của chúng, electron tự quay quanh trục của chúng và quay quanh hạt nhân. Quá trình quay của các tiểu thể nói trên quanh trục của chúng tạo ra một mô-men góc quay được gọi là spin. Ngoài ra, các hạt mang điện tích khi chuyển động sẽ sinh ra từ trường. Vì proton có điện tích dương và quay liên tục nên nó tạo ra một từ trường, gọi là mô-men từ (magnetic moment). Trong điều kiện bình thường, các mô-men từ định hướng phân tán làm chúng triệt tiêu lẫn nhau nên không ghi được tín hiệu của chúng.

Nhờ các đặc tính vật lý này, khi đặt một vật thể vào trong một từ trường mạnh, các mô-men từ đang định hướng phân tán sẽ chuyển thành định hướng song song và đối song song. Lúc này, vật thể đó có khả năng hấp thụ và bức xạ lại các xung điện từ ở một tần số cụ thể. Khi hấp thụ các xung điện từ, bên trong vật thể đó sẽ diễn ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân.

Cơ thể chúng ta có cấu tạo chủ yếu là nước (chiếm 60 – 70%). Trong thành phần của phân tử nước có 2 nguyên tử hydro (H2O). Về mặt từ tính, hydro là một nguyên tử đặc biệt vì hạt nhân của chúng chỉ chứa 1 proton nên nó có một mô-men từ lớn. Điều đó dẫn tới hệ quả: nếu dựa vào hoạt động từ của các nguyên tử hydro để ghi nhận sự phân bố nước của các mô trong cơ thể thì có thể ghi hình và phân biệt được các mô đó. Bên cạnh đó, trong cùng một cơ quan, các tổn thương bệnh lý sẽ dẫn đến sự thay đổi phân bố nước tại vị trí tổn thương và hoạt động từ tại đó sẽ thay đổi so với mô lành, từ đó giúp ghi hình được các thương tổn.

Ứng dụng nguyên lý này, máy chụp cộng hưởng từ đã sử dụng một từ trường mạnh và một hệ thống phát các xung có tần số vô tuyến để điều khiển hoạt động điện từ của nhân nguyên tử hydro, nhằm bức xạ năng lượng dưới dạng các tín hiệu có tần số vô tuyến. Các tín hiệu này sẽ được thu nhận và xử lý điện toán để tạo ra hình ảnh của đối tượng vừa được đưa vào từ trường.

Quá trình chụp MRI gồm 4 giai đoạn:

• Đặt người bệnh vào trong một từ trường mạnh;
• Kích thích hạt nhân;
• Ghi nhận tín hiệu;
• Dựng hình ảnh từ tín hiệu ghi nhận được.

4.1 Ưu điểm

• Ảnh của cấu trúc các mô mềm trong cơ thể như gan, phổi, tim và các cơ quan khác rõ hơn, chi tiết hơn so với ảnh được tạo bằng các phương pháp chẩn đoán khác;
• Chụp MRI giúp các bác sĩ đánh giá được chức năng hoạt động và cấu trúc của nhiều cơ quan trong cơ thể;
• MRI là công cụ tốt trong chẩn đoán thời kỳ đầu và đánh giá các khối u trong cơ thể;
• Tạo ảnh bằng MRI không gây tác dụng phụ như tạo ảnh bằng chụp X-quang thường quy và chụp CT;
• Chụp cộng hưởng từ cho phép phát hiện các điểm bất thường ẩn sau các lớp xương mà những phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác khó phát hiện được;
• MRI có thể xác định nhanh và chính xác hơn so với tia X trong chẩn đoán các bệnh tim mạch;
• Không phát ra các bức xạ gây nguy hiểm cho người bệnh.

4.2 Nhược điểm

• Bệnh nhân đã cấy các vật bằng kim loại trong cơ thể không nên ứng dụng phương pháp chụp cộng hưởng từ vì sẽ ảnh hưởng tới sự chính xác của việc chẩn đoán;
• Thời gian chụp kéo dài nên nhiều bệnh nhân khó nằm yên, dễ gây nhiễu ảnh do chuyển động

Do những ưu điểm như không dùng bức xạ ion hóa, cho hình ảnh phần mềm rõ nét, có thể chụp mạch máu mà không cần can thiệp, chụp cộng hưởng từ đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh lý hiện nay. Khi thực hiện chụp MRI, bệnh nhân cần lưu ý tuân thủ đúng hướng dẫn của bác sĩ.

Xem thêm: Hướng dẫn thực hiện quy trình đảm bảo an toàn cộng hưởng từ