Tổng Quan Về Máy Cộng Hưởng Từ-MRI | Tin Tức

1./ L ịch sử phát triển

Felix Block và Edward Purcell đã phát hiện ra hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân vào năm 1946 và từ những năm 1950 đến năm 1970 cộng hưởng từ đã được ứng dụng và phát triển rộng rãi. Thành quả đó đã được chứng nhận bằng giải Nobel Vật lý vào năm 1952 cho 2 nhà vật lý Felix Block và Edward Purcell. Và đó là cơ sở vật lý quan trọng cho sự phát triển MRI.

Đến năm 1970, nền tạo ảnh y học thế giới đã có một sự thay đổi đáng kể với sự công bố kết quả nghiên cứu của tiến sĩ Raymond Damidian. Ông phát hiện ra cấu trúc cơ thể người bao gồm phần lớn nước và đó là chìa khóa cho tạo ảnh cộng hưởng từ, và rằng nước phát ra một tín hiệu mà có thể dò và ghi lại được. Sau đó tiến sĩ Damidian và các cộng sự đã tiếp tục nghiên cứu miệt mài trong 7 năm và đã thiết kế, chế tạo ra chiếc máy quét cộng hưởng từ đầu tiên dùng trong việc tạo ảnh y tế của cơ thể người.

Đến năm 1980 chiếc máy cộng hưởng từ đầu tiên được đưa vào áp dụng. Đến năm 1987 kỹ thuật Cardiac MRI được đưa vào sử dụng cho việc chẩn đoán các bệnh về tim mạch. Đến năm 1993 thì FMRI dùng để chẩn đoán các chức năng và hoạt động của não bộ

Kỹ thuật tạo ảnh cộng hưởng từ (MRI) hiện đã trở thành một phương pháp phổ thông trong y học chẩn đoán hình ảnh. Các thiết bị MRI đầu tiên ứng dụng y học xuất hiện vào đầu những năm 1980. Vào năm 2002, có gần 22.000 camera MRI được sử dụng trên toàn thế giới. Trên toàn thế giới mỗi năm có hơn 60 triệu ca chẩn đoán bằng MRI và phương pháp này vẫn đang phát triển nhanh. MRI thường tốt hơn các kỹ thuật hình ảnh khác và đã được cải thiện đáng kể về độ chính xác trong việc chẩn đoán nhiều căn bệnh. Nó thay thế một số phương pháp kiểm tra theo kiểu đưa thiết bị vào cơ thể, do đó giảm đau đớn, rủi ro cũng như sự bất tiện cho nhiều bệnh nhân. Chẳng hạn như sử dụng phương pháp nội soi kiểm tra tuyến tụy hoặc tuyến mật có thể gây một số biến chứng nghiêm trọng.

Lợi thế của MRI là tính vô hại của nó. MRI không sử dụng bức xạ ion hoá giống như phương pháp chụp X quang thường quy (Nobel Vật lý -1901) hoặc chụp CT (Nobel Y học -1979). Tuy nhiên, nó có một nhược điểm là bệnh nhân nào phải tiêm kim loại từ hoặc mang máy điều hoà nhịp tim không thể được kiểm tra bằng MRI bởi MRI có trường từ tính mạnh. Ngày nay, MRI được sử dụng để kiểm tra gần như mọi cơ quan trong cơ thể. Kỹ thuật này đặc biệt có giá trị trong việc chụp ảnh chi tiết não hoặc dây cột sống. Kể từ khi MRI mang lại những hình ảnh 3 chiều, bác sĩ có thể nắm được thông tin về địa điểm thương tổn. Những thông tin như vậy rất có giá trị trước khi phẫu thuật chẳng hạn như tiểu phẫu não.

2./ Nguyên lý tạo ảnh

Ở phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân MRI (Magnetic Resonnance Imaging), người ta đưa cơ thể bệnh nhân vào vùng có từ trường một chiều rất mạnh, hiện nay phổ biến là dùng từ trường sinh ra do cuộn dây siêu dẫn có dòng điện rất lớn chạy qua. Trong cơ thể có những nguyên tử mà hạt nhân có momen từ tương tự như có gắn một thanh nam châm cực nhỏ. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, momen từ của hạt nhân nguyên tử quay đảo tương tự như con quay dưới tác dụng của trọng trường trên mặt đất. Nếu hạt nhân đang quay đảo với tần số w mà có thêm sóng vô tuyến cùng tần số w tác dụng, hạt nhân sẽ quay đảo cực mạnh vì có hiện tượng cộng hưởng. Đó là cộng hưởng từ hạt nhân. Khi ngừng tác dụng sóng vô tuyến, hạt nhân sẽ từ trạng thái quay đảo cực mạnh trở về trạng thái quay đảo bình thường. Hạt nhân có momen từ quay như vậy sẽ sinh ra sóng điện từ phát ra không gian xung quanh, có thể đo được sóng điện từ đó nếu đặt vào đấy một cuộn dây điện.

Việc hạt nhân từ trạng thái quay đảo mạnh do cộng hưởng trở về trạng thái quay đảo bình thường nhanh hay chậm còn tùy thuộc vào các nguyên tử quanh hạt nhân cản trở chuyển động quay ít hay nhiều. Ví dụ, hạt nhân của nguyên tử H trong phân tử nước (H2O) của máu, từ trạng thái cộng hưởng quay về trạng thái thường rất nhanh nếu máu đang lưu thông trong mạch máu, trái lại quay về rất chậm nếu máu chảy thấm ra ngoài thịt, mỡ.

Ở máy MRI, người ta có thể tạo ra cộng hưởng ứng với một loại hạt nhân nào đó (ví dụ hạt nhân hyđrô) trong từng thể tích cỡ milimet khối của não và theo dõi trạng thái cộng hưởng. Lần lượt quét thể tích có cộng hưởng này, sẽ có được hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân ở từng lớp. Có thể theo dõi ảnh để biết được cấu tạo bên trong của não lúc cơ thể đang sống (biết được có chảy máu trong não hay không, chảy ở chỗ nào). Có thể dùng MRI để theo dõi hoạt động của não, ví dụ như khu vực nào của não hoạt động, máu đưa oxy về vùng đó mạnh hay yếu...

Đặc điểm MRI

Độ phân giải không gian rất cao, còn độ phân giải thời gian vừa phải: Phân giải không gian: 3 mm và phân giải thời gian: 3 giây Đây là phương pháp hiệu nghiệm và dễ sử dụng nhất hiện nay để nghiên cứu về não. Người ta đã phát triển phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ chức năng (FMRI – Function MRI) để nghiên cứu không chỉ về cấu tạo mà còn về chức năng hoạt động của não. Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém do phải dùng hêli lỏng để làm lạnh cuộn dây siêu dẫn.

Ưu điểm

Ảnh cấu trúc các mô mềm trong cơ thể như tim, phổi, gan và các cơ quan khác rõ hơn và chi tiết hơn so với ảnh được tạo bằng các phương pháp khác. MRI giúp cho các bác sỹ đánh giá được các chức năng hoạt động cũng như là cấu trúc của nhiều cơ quan nội tạng trong cơ thể Sự chi tiết làm cho MRI trở thành công cụ vô giá trong chẩn đoán thời kì đầu và trong việc đánh giá các khối u trong cơ thể. Tạo ảnh bằng MRI không gây tác dụng phụ như trong tạo ảnh bằng chụp X quang thường quy và chụp CT MRI cho phép dò ra các điểm bất thường ẩn sau các lớp xương mà các phương pháp tạo ảnh khác khó có thể nhận ra. MRI có thể cung cấp nhanh và chuẩn xác so với tia X trong việc chẩn đoán các bệnh về tim mạch. Không phát ra các bức xạ gây nguy hiểm cho con người.

Nhược điểm

Các vật bằng kim loại cấy trong cơ thể không được phát hiện có thể bị ảnh hưởng bởi từ trường mạnh Không sử dụng với các bệnh nhân mang thai ở 12 tuần đầu tiên. Các bác sĩ thường sử dụng các phương pháp tạo ảnh khác, ví dụ như siêu âm, với các phụ nữ mang thai trừ phi thật cần thiết bắt buộc phải sử dụng MRI.

3./ Các giai đoạn hoạt động: Gồm 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Sắp hàng hạt nhân

1. Mỗi hạt nhân trong môi trường vật chất đều có một mômen từ tạo ra bởi spin (xoay) nội tại của nó.
2. Các hạt nhân đều sắp xếp một cách ngẫu nhiên và từ trường của chúng triệt tiêu lẫn nhau do đó không có từ trường dư ra để ghi nhận được.
3. Khi có một từ trường mạnh tác động từ bên ngoài các mômen từ của hạt nhân sẽ sắp hàng song song cùng hướng hoặc ngược hướng của từ trường, ngoài ra chúng còn chuyển động dần chung quanh hướng của từ trường bên ngoài nó.
4. Các vec tơ từ hạt nhân sắp hàng song song cùng chiều với hướng từ trường bên ngoài có số lượng lớn hơn các vectơ từ hạt nhân sắp nhân sắp hàng ngược chiều và chúng không thể triệt tiêu cho nhau hết, do đó có mạng lưới từ hoá theo hướng của từ trường bên ngoài.
5. Các vectơ tạo ra hiện tượng từ hoá chủ yếu theo hướng của từ trường bên ngoài; đó là trạng thái cân bằng.
6. Trong trạng thái cân bằng không có một tín hiệu nào có thể được ghi nhận. Khi trạng thái cân bằng đó bị xáo trộn sẽ có tín hiệu được hình thành.

Giai đoạn 2: Kích thích hạt nhân

Hiện tượng sắp hàng hạt nhân kết thúc thì các hạt nhân hydrogen tức proton sẽ phóng thích năng lượng dùng để sắp hàng chúng để trở về vị trí ban đầu. Tốc độ phóng thích các phôton này dựa vào năng lượng được phóng thích. Thời gian cần thiết cho 63% vectơ khôi phục theo chiều dọc gọi là T1. Thời gian cần thiết để cho 63% vectơ khôi phục theo chiều ngang gọi là T2.

Giai đoạn 3: Ghi nhận tín hiệu

Khi các phôton trở lại sắp hàng như cũ do ảnh hưởng từ trường bên ngoài chúng phóng thích năng lượng dưới dạng tín hiệu tần số vô tuyến. Cường độ phát ra từ một đơn vị khối lượng mô được thể hiện trên một thang màu từ trắng đến đen, trên đó màu trắng là cường độ tín hiệu cao, màu đen là không có tín hiệu. Cường độ tín hiệu của một loại mô phụ thuộc vào thời gian khôi phục lại từ tính T1 và T2, mật độ phôton của nó.

Giai đoạn 4: Tạo hình ảnh

T1 tạo ra tín hiệu MRI mạnh và cho thấy hình ảnh các cấu trúc giải phẫu với T1 dịch não tuỷ, lớp vỏ xương, không khí và máu lưu thông với tốc độ cao tạo ra những tín hiệu không đáng kể và thể hiện màu sẫm. Chất trắng và chất xám biểu hiện bằng màu xám khác nhau và chất xám đậm hơn. Với T1 thì mô mỡ có màu sáng đó là lợi thế lớn nhất để ghi hình mô mỡ trong hốc mắt, ngoài màng cứng tuỷ xương và cột sống. Máu tụ mạn tính có hình ảnh tín hiệu cao và thể hiện ảnh màu trắng. Tuy nhiên sự khác biệt giữa hàm lượng nước trong mô không lớn thì độ nhạy hình ảnh T1 không cao. Do đó không thể ghi hình được ở những tổn thương nhỏ không đè đẩy cấu trúc giải phẫu.

4./ Áp dụng

Các bệnh lý thần kinh : động kinh , bệnh mất Myelin, bệnh não bẩm sinh, u bướu , viêm nhiễm, .. . của não và tủy sống . Mạch Máu : Dị dạng , xơ vữa , teo hẹp mạch máu não bộ và tổn thương. Cơ xương khớp : bệnh lý viêm cơ xương khớp, dây chằng, cơ bắp. Mắt, tai mũi họng : U hốc mắt, u nội nhỉ, u hầu họng, viêm nhiểm, áp xe ... Tim mạch : bệnh lý cơ tim, động mạch cổ, động mạch chủ, động mạch ngoại vi Cơ quan nội tạng : các bệnh lý gan, thận tụy, lách ... U buớu : phát hiện, đánh giá mức độ xâm lấn theo điều trị.

5./ So sánh MRI với CT

Chụp cắt lớp điện toán (CT Scan) sử dụng tia X và hệ thống detector thu thập tín hiệu khác nhau của từng điểm trên cơ thể sau đó tái tạo lại hình ảnh theo từng lát cắt. Chụp cộng hưởng từ (MRI) sử dụng từ trường làm phân cực các nguyên tử Hydro có trong phân tử nước của cơ thể. Khi các nguyên tử H đảo cực sẽ cho các tín hiệu điện từ được ghi nhận. Vì hàm lượng nước khác nhau trên mỗi loại mô nên tín hiệu nhận được sẽ khác nhau, tạo ra hình ảnh khác nhau của các vùng mô trong cơ thể. CT và MRI đều là phương tiện chẩn đoán hình ảnh cao cấp, thu nhận các hình ảnh bệnh lý nằm sâu trong cơ thể để chẩn đoán bệnh. Hình ảnh thu được có thể tái tạo thành hình 3 chiều, lát cắt rất mỏng và chi tiết rất nhỏ giúp ích rất nhiều trong chẩn đoán. CT sử dụng tia X nên có tác hại do cơ thể bị nhiễm tia, giá rẻ hơn MRI. MRI sử dụng từ trường, hoàn toàn không tổn hại cơ thể như giá mắc hơn.

6./ Ứng dụng ở Việt Nam

Ngày 14/7/1996, tại Medic khánh thành máy MRI đầu tiên tại Việt Nam với sự hiện diện của GS. Trần Văn Giàu, máy MRI hiệu Toshiba Access loại mở (open). ngày 14-07-1996 khai trương MRI..đầu tiên của MEDIC. Máy MRI đầu tiên này đã hoạt động khi mà người bệnh còn chưa sẵn lòng xét nghiệm bằng kỹ thuật này vì quá mới, giá cao,…, bác sĩ chưa biết rõ chỉ định khi nào cần chụp MRI.

Đội ngũ bác sĩ chẩn đoán sử dụng cộng hưởng từ (MRI) được đào tạo tại Singapore và Mã Lai, rồi ở Mỹ dần uy tín và nhu cầu chẩn đoán với MRI trong lãnh vực não và cột sống, làm nền cho 2 chuyên khoa này phát triển. Nhu cầu chụp MRI tăng lên cao, MRI thứ 2 ra đời ở bệnh viện Việt Xô và sau đó là bệnh viện chợ Rẫy rồi phổ biến rộng ra toàn quốc.

Tại Medic, TPHCM, nhu cầu chụp MRI tăng nhanh, máy MRI thứ 2 của Medic đã ra đời, loại siêu dẫn 1,5T GE LX. Rồi tiếp tục lại cần thêm máy thứ 3 MRI siêu dẫn 1,5T CVI GE… Hiện tại, mỗi ngày Medic chụp 50 bệnh nhân với nhiều kỹ thuật, nhất là cột sống và não.

Hiện tại trên toàn quốc có 23 máy MRI phân bố như sau :

Hà Nội : 9 máy

BV Bạch Mai BV Việt Đức BV Saint-Paul BV Quân Y 103 TT Amtic TT chẩn đoán (178 Thái Hà) TT chẩn đoán (107 Tôn Đức Thắng) BV Việt Xô (1T) BV 108 (1,5T)

Huế – Đà Nẵng : 3 máy

BV Trung Ương Huế (1,5T China) BV Đa khoa Đà Nẵng (open – Hitachi) BV Hoàn Mỹ – Đã Nẵng (open – Toshiba) TPHCM : 11 máy

Medic (3 máy : 2 GE 1,5T và 1 open) BV Chợ Rẫy (2 máy : 1T và 1,5T Siemens) BV Đại học Y (1,5T Siemens) BV Thống nhất (1,5T Philip) BV 115 (1,5T Siemens) BV Vạn Hạnh (open - Siemens) BV Chấn thương Chỉnh hình (open – Hitachi) BV 175 (open – Philip) Đồng bằng Sông Cửu Long : 1 máy

BV Đa khoa Kiên Giang (open – Hitachi)

TỔNG CỘNG : 23 MÁY (CÓ 11 MÁY LOẠI SIÊU DẪN)

Tương lai sẽ còn nhiều máy MRI ra đời nữa, kéo theo các chuyên khoa sâu phát triển như thần kinh, cột sống, khớp, … và một tin vui cho ngành ung thư là có thể phát hiện ra ung thư sớm với chất cản từ nano đặc biệt, một ngã rẽ của cộng hưởng từ tương lai cạnh tranh với kỹ thuật PET trong truy tìm ung thư sớm.

Sau 10 năm phát triển (1996 – 2006), từ 1 máy nay có 23 máy, người bệnh Việt Nam giờ đây không còn phải nghĩ là phải đi Singapore để chụp MRI nữa, có ai biết chi phí chụp tại Việt Nam chỉ là 20% so với giá chụp ở nước ngoài, không cần chi phí vế máy bay và khách sạn, không cần đợi chờ xếp hàng lâu nữa. Tất cả sự thuận lợi đó cho bệnh nhân để có chất lượng điều trị cao và chi phí rẻ phải cần 10 năm qua phát triển.

(Trích báo cáo của K47 ĐTYS ĐH BK HN)