Page 92 - Giáo trình môn học Nguyên lý tạo ảnh

dương và quay nên nó tạo ra một từ trường, giống như một nam châm nhỏ, gọi
là mômen từ (magnetic moment). Trong điều kiện bình thường các momen từ định
hướng phân tán làm chúng triệt tiêu nhau, nên người ta không ghi được tín hiệu gì
của chúng.
Nhờ các đặc tính vật lý như vậy, khi đặt một vật thể vào trong một từ trường
mạnh, các momen từ đang định hướng phân tán sẽ trở nên định hướng song song và
đối song song.

Hình 2. Phương trình Larmor (hình trái). Hình giữa: Định hướng phân tán của các
momen từ trong điều kiện bình thường. Hình phải: Các momen từ định hướng song
song và đối song song dưới tác dụng của từ trường ngoài. Các proton sắp xếp song
song (mũi tên đỏ) được cho là có trạng thái năng lượng thấp, sắp xếp theo hướng đối
song song (mũi tên xanh) được cho là có trạng thái năng lượng cao. Các vectơ từ sắp
sếp song song cùng chiều với hướng từ trường máy có số lượng lớn hơn các vectơ từ
sắp sếp ngược chiều và chúng không thể triệt tiêu cho nhau hết, do đó vectơ từ hoá
thực có hướng của vectơ từ trường máy. Đó là trạng thái cân bằng. Trong trạng thái
cân bằng không có một tín hiệu nào có thể được ghi nhận. Khi trạng thái cân bằng bị
xáo trộn sẽ có tín hiệu được hình thành.
Cơ thể chúng ta có tỉ lệ chủ yếu nước (60-70%). Trong thành phần của phân tử
nước có hai nguyên tử hydro. Về mặt từ tính, nguyên tử hydro là một nguyên tử đặc
biệt vì hạt nhân của chúng chỉ chứa 1 proton. Do đó, nó có một mômen từ lớn. Điều
đó dẫn tới một hệ quả là: nếu ta dựa vào hoạt động từ của các nguyên tử hydro để ghi
nhận sự phân bố nước khác nhau của các mô trong cơ thể thì chúng ta có thể ghi hình
và phân biệt được các mô đó. Mặt khác, trong cùng một cơ quan, các tổn thương
bệnh lý đều dẫn đến sự thay đổi phân bố nước tại vị trí tổn thương, dẫn đến hoạt động
từ tại đó sẽ thay đổi so với mô lành, nên ta cũng sẽ ghi hình được các thương tổn.
Ứng dụng nguyên lý này, MRI sử dụng một từ trường mạnh và một hệ thống
phát các xung có tần số vô tuyến (RF: radio frequancy) để điều khiển hoạt động điện
từ của nhân nguyên tử, mà cụ thể là nhân nguyên tử hydro có trong phân tử nước của
cơ thể, nhằm bức xạ năng lượng dưới dạng các tín hiệu có tần số vô tuyến. Các tín
hiệu này sẽ được một hệ thống thu nhận và xử lý điện toán để tạo ra hình ảnh của đối
tượng vừa được đưa vào từ trường đó.
Nguyên lý tạo ảnh cộng hưởng từ có thể hiểu sơ lược gồm bốn bước cơ bản
sau:
3.1. Tạo từ trường mạnh

92