LUẬN văn sư PHẠM vật lý cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân

MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Tìm hiểu vài nét về lịch sử máy chụp cộng hưởng từ MRI - Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động của máy chụp cộng hưởng từ MRI - Tìm hiểu những thành tựu đạt được c

Phần I: MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay, với sự phát triển mạnh của khoa học và kỹ thuật nói chung, việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật phục vụ trong lĩnh vực y tế cũng không ngừng lớn mạnh Trong đó, ngành khoa học vật lý đã có nhiều đóng góp quan trọng trong sự phát triển của ngành y học nói chung và đặc biệt là trong nhóm thiết bị chuẩn đoán hình ảnh nói riêng như X-quang, CT, siêu âm,… Thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân (CCL CHTHN) là thiết bị chuẩn đoán hình ảnh hiện đại nhất, đem lại kết quả chuẩn đoán nhanh nhất và chính xác nhất, giúp y bác sĩ chuẩn đoán bệnh nhanh chóng

để đưa ra biện pháp điều trị bệnh kịp thời và hiệu quả

Thiết bị CCL CHTHN là một trong những thiết bị chuẩn đoán hình ảnh rất phức tạp Đây là công trình nghiên cứu vĩ đại của hai nhà bác học Felix Block và Edward Purcell giữa thế kỷ XX và đạt giải Nobel năm 1952 Nguyên lý hoạt động chính của thiết bị CCL CHTHN là dựa trên hiện tượng cộng từ hạt nhân của phân tử nước trong

Chương I: Cơ sở lý thuyết

Chương II: Tìm hiểu về thiết bị CCL CHTHN

Chương III: Ứng dụng của thiết bị CCL CHTHN

Nội dung đề tài thực hiện một vấn đề tương đối phức tạp và mới mẻ, mặt khác

như các tài liệu thuyết minh kỹ thuật còn rất hạn chế Vì vậy đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định, tôi rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy

cô và tất cả các bạn sinh viên

2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu vài nét về lịch sử máy chụp cộng hưởng từ MRI

- Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động của máy chụp cộng hưởng từ MRI

- Tìm hiểu những thành tựu đạt được của máy chụp cộng hưởng từ hạt nhân MRI

và ý nghĩa của những thành tựu đó trong y học

3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

- Chỉ trình bày những lý thuyết có liên quan

- Đa phần sử dụng tài liệu trên Internet để tìm hiểu tổng thể của đề tài

4 CÁC MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Phần lý thuyết: nhắc lại các kiến thức hỗ trợ cho đề tài, tìm hiểu lược sử, tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của máy chụp cộng hưởng từ MRI

- Phần ứng dụng: Tìm hiểu những thành tựu đạt được của máy chụp cộng hưởng

từ và ý nghĩa những thành tựu đó trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt trong y học

5 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

5.1 Phương pháp

- Tra cứu tài liệu và tìm hiểu thực tế

- So sánh, phân loại và tổng hợp kiến thức

5.2 Phương tiện

- Sách tham khảo, mạng Internet

- Máy vi tính

6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Tìm tài liệu, các khái niệm và thuật ngữ liên quan đến đề tài

- Cập nhật các thông tin có liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề tài

- Thực hiện nội dung phần lý thuyết và phần ứng dụng

- Giáo viên hướng dẫn chỉnh sửa nội dung

- Hoàn chỉnh luận văn

7 CÁC KÝ HIỆU QUY ƯỚC CỦA ĐỀ TÀI:

FID : Free Induction Decay - Tín hiệu suy giảm cảm ứng tự

do MRI : Magnetic Resonance Imaging - Chụp cắt lớp cộng

hưởng từ hạt nhân NMR : Nuclear Magnetic Resonance - Cộng hưởng từ hạt

nhân SAGE : Small Angle Gradient Echo - Phương pháp tiếng vọng

gradient góc quay nhỏ STIR : Short TI Inversion Recovery - Phương pháp đảo

nghịch phục hồi TI ngắn BMH : Bước mã hoá pha

2 : Hằng số thời gian dãn hồi spin - spin (dãn hồi ngang)

TR : Chu kỳ lặp lại của dãy xung tạo ảnh (Repetition Time)

TE : Thời gian tiếng vọng (Echo Time)

TI : Thời gian đảo nghịch (Inversion Time)

TS : Thời gian bão hoà (Saturation Time)

FA : Góc quay (lật) (Flip Angle)

Voxel : Phần tử thể tích

FOV : Trường quan sát (Field Of View)

γ : Hệ số từ đảo (hay hệ số từ quay hoặc từ hồi chuyển)

ρ : Mật độ proton

B

0 : Từ trường chính tạo ra do nam châm

FEG : Frequencey encoding gradient ( mã hoá tần số

gradient) PEG : Phase encoding gradient ( mã hoá pha gradient) B

1 : Từ trường tạo ra do cuộn dây RF ở tần số Larmor

Gx, Gy, Gz : Trường gradient tương ứng theo chiều x, y và z

Phần II: NỘI DUNG

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

I.1 Các khái niệm cơ bản trong từ trường:

Cường độ từ trường trong từ môi càng mạnh thì thì dòng điện phân tử được định hướng càng mạnh, nghĩa là vectơ từ hóa J

càng lớn

I.1.2.Năng lượng từ trường:

“ Năng lượng từ trường định xứ ở đâu? Ở trong vật dẫn là nơi có điện tích chuyển động, hay ở trong từ trường, nghĩa là ở trong khoảng không gian bao quanh vật dẫn mang dòng điện?”

Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng tỏ rằng năng lượng từ trường phân bố trong khoảng không gian có từ trường, nghĩa là định xứ trong từ trường

Ta có công thức tính năng lượng từ trường của ống dây là :

Ta đã biết độ tử cảm L của ống dây được tính theo công thức: L0n2V (I.2) (trong đó V là thể tích bên trong ống dây) Ta cũng biết từ trường trong ống dây là đều

và có cường độ H=nI ( I.3)

Bời vì có thể coi từ trường trong ống dây gây ra chỉ tập trung trong ống dây, nghĩa

là trong thể tích V, cho nên từ công thức (I.3) cho ta thấy: toàn bộ năng lượng từ trường phân bố trong thể tích V Nói cách khác, năng lượng từ trường định xứ trong khoảng không gian có từ trường khác 0 với mật độ năng lượng:

V

H V

W

W m

2 0

W m   (I.5)

Nếu từ trường không đều thì công thức (I.4), (I.5) biểu diễn mật độ năng lượng từ trường tại một điểm trong từ trường, tại đó cảm ứng từ là B và cường độ từ trường là H Xét một thể tích dV đủ nhỏ để có thể coi ttrong phạm vi đó từ trường là đều, khi đó năng lượng từ trường dWm trong thể tích dV bằng WmdV

Năng lượng từ trường định xứ trong cả thể tích V là:

dW W

22

2 0



(I.6)

Trong đó phép lấy tích phân trong thể tích V mà ta cần tính

I.2 Từ trường trong từ môi:

I.2.1 Sự từ hoá các chất, chất từ môi:

Sự từ hoá các chất: Ta đã biết nếu dây dẫn có dòng điện đặt trong một môi trường

nào đó thì nói chung cảm ứng từ tại một điểm trong môi trường khác cảm ứng từ trong chân không Điều đó chứng tỏ rằng: do tác dụng của từ trường của dòng điện, môi trường đã có biến đổi Người ta nói môi trường đó đã bị từ hoá (hay bị nhiễm từ) Thực

nghiệm chứng tỏ rằng khi đưa một thỏi sắt lại gần cực của một nam châm, thỏi sắt bị nam châm hút Điều đó nghĩa là thỏi sắt đã bị từ hoá và trở thành một nam châm

Qua nhiều thí nghiệm tương tự như trên, người ta đã đi đến kết luận: mọi chất đặt trong từ trường sẽ bị từ hoá Các chất có khả năng từ hoá gọi là từ môi (hay vật liệu từ) Chất từ môi: Một chất từ môi đặt trong từ trường ngoài Bo

B o 



Tuỳ theo tính chất và mức độ từ hoá mà phân từ môi thành 3 loại:

+ Chất thuận từ: đối với chất này, từ trường phụ '

Nhôm, vonfram, platin, oxi, nitơ, không khí, êbônic… là những chất thuận từ

+ Chất nghịch từ: đối với chất này, '

B ngược chiều Bo

+ Chất sắt từ: đối với chất này, '

B cùng chiều Bo

và có thể lớn hơn Bo

rất nhiều (tới hàng chục ngàn lần) Sắt, kền, Coban, và nhóm kim loại thuộc nhóm đất hiếm, một

số hợp kim đặc biệt như: thép, vonfram, hợp kim Supecmalôi

I.2.2 Vector từ hoá:

Ta đã biết từ trường do dòng điện gây ra: vì vậy từ trường phụ '

B của từ môi cũng phải do dòng điện nào đó gây ra, dĩ nhiên các dòng đó chỉ có thể nằm trong lòng các từ môi Theo giả thuyết Ampere, đây là các dòng điện khép kín trong phạm vi của một phân tử hay nguyên tử, và ta gọi chung đó là dòng điện phân tử

Theo công thức P m IS (I.7) đã biết ta thấy dòng điện phân tử trong từ môi có momen từ Pm I S n

 (I.8); trong đó:

I : cường độ dòng điện phân tử,

S là diện tích giới hạn bởi dòng điện,

n

là vector pháp tuyến của mặt phẳng dòng điện

Khi từ môi chưa bị từ hoá, các momen từ phân tử phân bố hỗn loạn, vì vậy tác dụng từ của chúng triệt tiêu lẫn nhau Nếu đặt từ môi vào trong từ trường thì các momen từ phân tử định hướng theo hướng của từ trường; do đó mỗi vật bị từ hoá là một

hệ thống các dòng điện phân tử đã được định hướng Nếu xét toàn bộ, vật sẽ có momen

từ bằng momen từ tổng cộng các momen từ phân tử Cường độ từ trường trong từ môi càng mạnh thì các dòng điện phân tử định hướng càng mạnh và do đó tổng các momen

từ phân tử trong một đơn vị thể tích càng lớn Vì vậy, một cách tự nhiên ta có thể đặc trưng cho mức độ từ hoá của chúng bằng một momen từ của một đơn vị momen từ thể tích của nó

Vector từ hoá của một khối từ môi (vật) đã được từ hoá đồng đều là một đại lượng đặc trưng cho mức độ từ hoá của vật, được đo bằng tổng các vector momen từ phân tử chứa trong một đơn vị thể tích của khối từ môi:

Nếu vật bị từ hoá không đều thì J

có giá trị khác nhau trong các phần khác nhau của vật Trong trường hợp đó người ta định nghĩa vector từ độ J

tại mỗi điểm của vật bằng giới hạn của biểu thức (I.9) khi V dần tới 0, nghĩa là lấy V là đủ nhỏ để trong phạm vi đó J

Độ lớn J của vector từ hoá J

được gọi là từ độ của từ môi Trong hệ SI, đơn vị của J là A/m ( trùng với đơn vị của cường độ từ trường)

Vector từ hoá là đại lượng cơ bản đặc trưng cho trạng thái nhiễm từ của vật Khi biết vector từ hoá ở mỗi điểm của một vật nào đó, trong nhiều trường hợp ta có thể xác định từ trường của vật từ hóa sinh ra

I.2.3 Cường độ từ trường trong từ môi:

I.2.3.1 Vector cường độ từ trường:

Khi xét từ trường trong từ môi, ngoài vector cảm ứng từ B

, ta còn đưa thêm vào

vector cường độ từ trường H

được định nghĩa bởi công thức: H B J

=0 nên ta có:

o

B H

nhiệt độ) của từ môi Thí nghiệm chứng tỏ rằng, đối với các chất thuận từ và nghịch từ thì  m <<1 đó là những chất có từ tính yếu Với chất thuận từ thì  >0, còn đối với m

chất nghịch từ thì  <0 Với chất sắt từ thì m  có giá trị rất lớn, và hơn nữa nó còn phụ m

thuộc vào cường độ từ trường bên ngoài H0

Từ đó rút ra được:

 m a o

B B B

thuận từ >1 (vì  m>0); đối với chất nghịch từ <1 (vì  m<0) Vì các chất thuận từ

và nghịch từ đều có  m <<1 nên độ từ thẫm của chúng  1 Nhưng đối với chất sắt từ

 >>1 ( vì  m>>1), Như vậy, ta cũng có thể phân loại chất từ môi dựa vào các đặc trưng  hoặc m 

Công thức (I.14) có thể được viết dưới dạng: B H a H

I.3 Hiệu ứng Zeeman:

Ta xét nguyên tử Hydro trong từ trường B

Từ trường này tác dụng lên nguyên tử (vì nguyên tử có dòng điện), nguyên tử sẽ chịu tác dụng của một momen lực

(I.15), với  là góc hợp bởi 2 vecto trên

Khi đó năng lượng của nguyên tử là:

c m

eB m E E

e n

eB m E E

e n nm

năng lượng bị tách ra này cách đều nhau và hai mức liền nhau khác nhau một lượng là

I.4 Momen lưỡng cực từ:

Một hạt vi mô sẽ có hai momen động lượng: momen động lượng quỹ đạo và momen động lượng riêng

I.4.1 Momen từ quỹ đạo:

Ta xét nguyên tử có một electron đó là nguyên tử Hydro và các ion tương tự Ta

đã biết, trong nguyên tử thì các e chuyển động xung quanh hạt nhân nên có momen động lượng Ta thấy rằng khi hạt nhân đứng yên thì momen động lượng cũng chính là momen động lượng của nguyên tử, ta gọi momen đó là momen quỹ đạo Momen này có được là do chuyển động của electron, ta ký hiệu momen động lượng là L

Hơn nữa vì electron là hạt mang điện tích nên khi electron chuyển động xung quanh hạt nhân thì nó tạo ra một dòng điện tròn, dòng điện này tạo ra một từ trường tương đương với một nam châm và được đặc trưng bởi momen từ, gọi là momen từ quỹ đạo và được ký hiệu l

Với  I S ( trong hệ SI ) (I.19)

c

S I.



 ( trong hệ CGS ) (I.20)

Trong đó: I là cường độ dòng điện

S là diện tích dòng điện bao quanh

c=3.108m/s2 vận tốc ánh sáng trong chân không

Và l

vuông góc với mặt phẳng dòng điện l

có chiếu ngược lại với L





I.4.2 Momen từ riêng ( spin )

Khi nguyên tử ở trạng thái cơ bản thì nguyên tử chỉ có một giá trị năng lượng nên năng lượng không bị tách ra khi đặt trong từ trường ngoài Nhưng thực nghiệm về hiệu ứng Zeeman lại cho ta thấy năng lượng bị tách làm hai khi đặt nguyên tử trong từ trường ngoài Nếu sự tách vạch này có chung nguồn gốc vật lý ( nghĩa là momen động lượng của electron trong nguyên tử là khác không) thì nguyên tử ở trạng thái cơ bản phải có một momen động lượng nào đó khác không và không phụ thuộc vào chuyển động của electron Ta thừa nhận đó là momen động lượng riêng của electron ( cũng là của nguyên tử ) và momen này chỉ hướng theo hai hướng trong không gian ( vì mức năng lượng thấp nhất bị tách làm hai )

Ta ký hiệu momen động lượng quỹ đạo riêng của electron là Ms

)1( 

M s (I.22) Lượng tử số s đặc trưng cho momen động lượng riêng gọi

là spin Đối với electron có s=1/2 Ta ký hiệu momen từ quỹ đạo riêng s

và

)

I.4.3 Momen toàn phần của electron:

Mỗi hạt có hai momen riêng là momen động lượng quỹ đạo và momen động lượng riêng Ta hãy xét momen toàn phần của electron Gọi Mj

là momen động lượng toàn phần thì M j Ml Ms

Ta có mối quan hệ giữa momen từ quỹ đạo và momen quỹ đạo, momen từ riêng

e l e

l

l

M c m

e c

m

e M







22

s

s

M c m

e c

m

e M

c m

Như vậy vecto momen từ toàn phần j

và vecto momen động lượng toàn phần

j

M

không cùng phương với nhau

I.5 Sóng RF:

Phân loại sóng điện từ theo tần số và bước sóng:

Tên Ký hiệu Tần số Bước sóng

I.6 Hiện tượng cộng hưởng từ:

I.6.1: Tỷ số từ cơ:

Khi electron chuyển động xung quanh hạt nhân, vecto momen từ quỹ đạo l

cũng vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo như momen quỹ đạo L

và ngược chiều với L

Ta đã

biết L=mevr Từ đó ta có:

c m

e c r v m

r v e

l

2 2

Đại lượng không thứ nguyên  được gọi là tỷ số từ cơ, đối với electron =2,002

So sánh công thức (I.27) và (I.28) ta có :

/





Một hạt nhân nguyên tử có một spin hạt nhân thì cũng có một momen từ 

Ta có liên hệ:  L



 (I.30) Trong đó L

momen spin hạt nhân

I.6.2 Chuyển động Lamor và tần số Lamor:

I.6.2.1 Khái niệm:

Ta nhớ là khi cho một con quay quay tít, con quay rất dễ đứng thẳng trên đầu mũi nhọn của nó Nhưng được một lát con quay bắt đầu đảo, nghĩa là nó vẫn quay nhưng trục quay của nó bị nghiêng so với phương thẳng đứng và có thêm chuyển động đảo: trục quay của con quay quanh phương thẳng đứng Cái gì gây nên chuyển động đảo: trọng trường của trái đất kết hợp với chuyển động quay của con quay Người ta đặc trưng cho chuyển động quay tít chung quanh trục của con quay bằng một vectơ hướng theo trục quay và lớn hay nhỏ tuỳ theo con quay nặng hay nhẹ, quay nhanh hay quay chậm và gọi đó là mômen quay của con quay Có thể nói dưới tác dụng của trọng trường, mômen quay của con quay bị đảo quanh phương của trọng trường với một tần

số nào đó Chuyển động đảo đó gọi là chuyển động Lamor và tần số quay đảo gọi là tần

số Larmor

Tương tự như vậy, ta đã biết electron chuyển động quay quanh hạt nhân sinh ra momen từ quỹ đạo, mặt khác electron cũng chuyển động tự quay quanh trục của nó dưới tác dụng của momen từ riêng

Nếu ta đặt hạt nhân vào từ trường ngoài H0 của nam châm, thì sinh ra một lực làm lệch hướng của hạt nhân, khuynh hướng lệch sao cho hướng của momen từ cùng hướng với đường sức của từ trường ngoài Khi đặt hạt nhân ở từ trường ngoài sẽ xuất hiện một

cặp lực C ở đầu mút của vecto 

, có giá trị C=.H0 Xuất hiện chuyển động tuế sai của vecto spin hạt nhân L

, với tần số góc  L

dt

dL C dt

Phương trình (I.32) là phương trình Larmor, cho phép xác định tần số tiến động

Larmor Ta lại có  L 2 L nên tần số Larmor là:

của hạt mang điện

Khi đó xảy ra cộng hưởng và điều kiện xảy ra cộng hưởng là :

.0

I.6.2.Khái niệm cộng hưởng từ hạt nhân:

Dưới tác dụng của từ trường ngoài, mômen từ của hạt nhân quay đảo với tần số Larmor ωL Khi mômen từ của hạt nhân quay đảo với tần số ωL, nếu ta dùng máy phát

để phát sóng điện từ với tần số đúng bằng ωL chiếu thẳng vào hạt nhân, thì hạt nhân đang quay bị tác dụng một lực xoay chiều cùng tần số sẽ có hiện tượng cộng hưởng, đó

chính là cộng hưởng từ hạt nhân

Khi có cộng hưởng, chuyển động quay đảo của mômen từ hạt nhân sẽ trở nên cực mạnh Vectơ mômen từ gần như quay trong mặt phẳng vuông góc với từ trường ngoài Khi không tác dụng sóng điện từ nữa, không còn cộng hưởng, mômen từ trở lại quay đảo bình thường gần song song với từ trường ngoài

I.6.3 Nguyên lý:

Cộng hưởng từ hạt nhân là chỉ phép đo phổ (hay phổ học), chỉ hiện tượng vật chịu tách mức Zeeman trong từ trường đều không đổi B0

Giả sử hạt nhân nguyên tử có số lượng tử momen tổng cộng là I

Khi đặt trong từ ngoài B0, các mức năng lượng đó sẽ tách ra thành (2I+1) mức cách đều nhau một khoảng  0  B.B0 Với  là thừa số từ cơ hạt nhân và  B là đơn vị momen từ hạt nhân

B E

.0





   (I.32) Trong đó: h là hằng số Plank

Thì sẽ xảy ra hấp thụ cộng hưởng sóng điện từ bởi hạt nhân và ta có hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân

Từ công thức (I.32) chúng ta thấy rằng có thể thực hiện điều kiện cộng hưởng hoặc bằng cách giữ nguyên B0 và thay đổi (), hoặc bằng cách giữ nguyên () và thay đổi B0 Trong thực nghiệm thì ta thường dùng cách giữ nguyên () và thay đổi

B0 B0 được thay đổi bằng cách thêm vào một thành phần tuần hoàn biến thiên chậm và

có biên độ nhỏ Sau đây là sơ đồ nguyên lý của hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân:

Hình I.6.1

Trong sơ đồ các cuộn dây AA’ làm điều biến từ trường của nam châm điện Tín hiệu của máy phát hạ tần, dùng làm nguồn cho các cuộn điều biến và dùng để quét đồng

bộ cho dao động ký Cuộn C1 tạo từ trường cao tần vuông góc với B0, cuộn C2 thu tín hiệu cộng hưởng Trong cuộn C1 và C2 ta đặt mẫu quan sát cộng hưởng từ hạt nhân

I.6.4 Đặc điểm của cộng hưởng từ hạt nhân :

Trong từ trường, momen từ hạt nhân cũng chỉ nhận được những trạng thái gián đoạn và mức năng lượng hạt nhân cũng bị tách thành nhóm các phân mức có các khe năng lượng  E  0B B ( khoảng cách của 2 vạch liền kề nhau) Trong điều kiện

đó, nếu tác dụng lên mẫu một trường sóng điện từ ( tần số vùng sóng trung tần RF) thì

có thể gây ra hấp thụ hay phát xạ các lượng tử có tần số

h

E





 (I.33) do chuyển dời

của các phân mức nói trên

Sự hấp thụ chọn lọc các sóng điện từ tần số nhất định bởi vật chất đặt trong từ trường, gây ra bởi sự tái định hướng các momen từ hạt nhân, chính là hiệu ứng hấp thụ

cộng hưởng từ hạt nhân Tần số cộng hưởng

h

E





 chỉ đúng đối với hạt nhân nguyên

tử tự do Các giá trị thực nghiệm NMR trong nguyên tử, phân tử, tinh thể, không đúng nữa mà bị dịch chuyển hoá học do ảnh hưởng của từ trường nội nguyên tử, phân tử, tinh thể, làm xuất hiện từ trường phụ, tỷ lệ trường ngoài khiến hạt nhân phải chịu một từ trường hiệu dụng nhỏ đi một chút : B eff (1).B (I.34) trong đó  gọi là hằng số

che chắn (tuy chỉ cỡ 10-6) phụ thuộc vào môi trường điện tử lân cận hạt nhân

Cùng một hạt nhân, nếu ở vị trí khác nhau, không tương đương về hoá học, chịu dịch chuyển hoá học khác nhau thì phổ NMR khi đó có số vạch tương ứng số vị trí không tương đương ( cho cùng loại hạt nhân ấy), với cường độ mỗi vạch tỷ lệ số vị trí mỗi loại

Các phổ NMR của mẫu vật rắn thì có số vạch rộng (hình I.6.2a) còn các chất lỏng thì cho các vạch hẹp, còn gọi là NMR phân giải cao (hình I.6.2b)

Hình I.6.2

Phổ NMR của mẫu lỏng lại nhọn hơn vì trường tại chỗ của hạt nhân trong

mẫu lỏng thay đổi nhanh lẹ cùng với chuyển động, di động, quay, của các phần tử như nhau ở mọi nơi Trong mẫu rắn, người ta có thể xác định các thông số phổ NMR ở nhiều điểm khác nhau bằng cách cắt lớp tuần tự rồi dựng ảnh không gian 3 chiều về

phân bố và trạng thái phân tử nhóm phân tử chính xác dưới từng milimet

I.7 Tạo phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR

Nguyên lý làm cơ sở cho sự tạo phổ cộng hưởng từ hạt nhân rất phức tạp, có thể trình bày tóm tắt như sau: Nguyên tử hydro có có rất nhiều trong các mô của cơ thể con người, hạt nhân nguyên tử này chỉ có một proton Khi những proton của nguyên tử hydro của các mô được đặt trong một từ trường có cường độ lớn và được cung cấp năng lượng dưới dạng những sóng có tần số radio thì khi ngừng cung cấp những sóng đó, hệ thống sẽ hồi trả trở lại năng lượng và các proton sẽ phát ra tín hiệu Các tín hiệu này được các bộ phận tinh vi trong máy và máy vi tính xử lý để biến thành hình ảnh Chúng

ta sẽ tìm hiểu nguyên lý này :

I.7.1 Hai đám proton và hiện tượng hấp thụ cộng hưởng:

Những đám proton của nguyên tử hydro lúc nào cũng quay chung quanh trục của

nó gọi là quay hạt nhân và được thể hiện bằng một momen động Điện tích dương của proton do sự quay quanh trục của nó sẽ hình thành một kim nam châm và tạo nên từ trường nhỏ, được biểu thị bằng một vectơ momen từ Tuy nhiên do chuyển động nhiệt

P

P

(b) (a)

của các nguyên tử nên các momen từ này có chiều, hướng khác nhau và luôn thay đổi, tổng hợp của chúng bằng không

Khi được đặt trong một từ trường BO có cường độ lớn từ 0,33 Tesla đến 2 Tesla thì những proton của nguyên tử hydro dưới tác dụng của BO xếp hàng theo trục của BO

và có một chuyển động thứ hai nữa, ngoài chuyển động quay quanh trục của nó, gọi là chuyển động tiến động, vẽ nên một hình nón, có trục song song với trục từ trường lớn

và tỷ lệ thuận với cường độ của BO và thay đổi theo từng mô:

E=BO (I.34)

Tốc độ O của chuyển động Lamor phụ thuộc vào cường độ từ trường BO và tỷ số

từ quay của hạt hạt nhân Tỷ số từ quay lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa momen quỹ đạo và momen từ của proton hydro

Tấn số  của chuyển động Lamor là một hàm số của tốc độ góc:

Khi những sóng tần số radio được sử dụng để tác động vào momen tổng hợp MO,

tức là lúc cung cấp năng lượng cho hệ thống thì ta có thể làm MO lệch khỏi trục của nó

Đó là hiện tượng hấp thụ cộng hưởng

MO

Cung cấp năng lượng bằng sóng tần số radio; M O bị lệch khỏi trục cũ

Những chuyển động lệch đi của MO thực tế rất phức tạp Là vì, dưới tác động phối

hợp của những từ trường BO và B1 momen từ tổng hợp MO xa dần BO và vẽ nên một

đường xoắn ốc nội tiếp trong một hình cầu

Nếu ngừng kích thích hệ thống bằng tần số radio thì từ trường B1 không còn nữa

Momen tổng hợp MO lại quay trở lại trục cũ trong khi hệ thống hoàn trả lại năng lượng

đã nhận được

Cuộn bobine phát nhận được dùng để phát ra sóng tần số radio gây ra từ trường B1

cũng được dùng để thu nhận lại năng lượng hoàn trả dưới dạng tần số radio do Mo trở

lại trục cũ

I.8 Những thiết bị tạo ra từ trường:

Các thiết bị chính thường dùng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp để tạo từ trường hiện nay là cuộn dây và nam châm điện

I.8.1.Cuộn dây tạo từ trường:

Một cuộn dây có chiều dài rất lớn hơn bề ngang và trên một đơn vị dài có số vòng – ampe là nI, thì ở trong lòng cuộn dây có từ trường đều H cho bởi công thức H=nI ( n

số vòng tính trên một mét, I tính theo dơn vị Ampe, H có đơn vị T)

Có thể chứng minh được rằng giữa từ trường tạo ra tại tâm cuộn dây và công suất tiêu thụ của cuộn dây đó có liên hệ sau:

2 / 1

14

Như vậy ta thấy Ho tỉ lệ với W1/2, do đó công suất sẽ tăng rất nhanh khi muốn có

từ trường lớn Đó là nguyên nhân khó khăn tạo ra từ trường không đổi có giá trị lớn bằng cuộn dây, vì khi đó công suất tiêu thụ rất lớn và phải có biện pháp đặc biệt để làm nguội

M0

Ngoài ra khi tăng H, lực điện từ tác động lên các vòng dây sẽ rất lớn, có thể dẫn đến việc phá vỡ các cuộn dây nếu nó không có khung đủ mạnh

Trong phòng thí nghiệm thường dùng những cuộn dây tạo ra từ trường không đổi

có cường độ đến vài nghìn ơxtêt Trường ở trong lòng cuộn dây có độ đồng đều trên một khoảng dài, trường ở cách tâm cuộn dây 1/3 chiều dài chỉ giảm đi 0,7% Cuộn dây

thường được quấn nhiều lớp dây bằng đồng có vỏ bọc vải  =2,53 mm và được làm nguội bằng nước hoặc dầu Dòng điện qua cuộn dây khoảng vài chục ampe Để tạo ra từ trường không đổi có cường độ từ 105 ơxtêt trở lên, các cuộn dây phải có cấu tạo đặc biệt

để làm thoát nhiệt và tăng độ bền cơ học

Các cuộn dây tạo ra từ trường lớn không đổi được nhúng vào trong chất lỏng nhiệt

độ thấp như hyđrô lỏng, azôt lỏng, neon lỏng và hêli lỏng….Người ta thường dùng cuộn dây nhôm vì ở nhiệt độ thấp thì Al có điện trở dư giống như đồng

Trong nghiên cứu khoa học nhiều khi không cần từ trường lớn liên tục, mà có thể chỉ cần H lớn trong một thời gian ngắn với dạng xung lặp lại Khi đó công suất trung bình của cuộn dây sẽ nhỏ và trường cực đại đạt được có thể đến 106 ơxtêt trong các xung đó Để tạo được những xung từ trường lớn như vậy ta dùng sự phóng điện tích từ

tụ điện vào cuộn dây

Để tạo từ trường không đổi liên tục hiện nay còn dùng cuộn dây siêu dẫn, vì ở trạng thái siêu dẫn những chất siêu dẫn loại hai có thể chịu đựng được từ trường lớn, do

đó cho phép tăng mật độ dòng lên rất cao và làm giảm kích thước rất nhiều so với sợi dây thông thường Dây siêu dẫn thường chế tạo bởi hợp kim Nb2Zr hoặc Nb3Sn….là các siêu dẫn loại hai chịu được mật độ dòng đến 50.000 A/cm2 Chúng được kéo thành các sợi dây mảnh, các sợi dây này được đúc trong một lớp vỏ bằng đồng

Một ví dụ về cuộn dây siêu dẫn gồm ba cuộn dây lồng vào nhau Đường kính trong 25,4 mm, đường kính ngoài 71mm, chiều dài 73,5 mm Dây bằng Nb3Sn  =0,25

mm dài tổng cộng 930m Hmax có thể đạt tới 290 kilô ơxtêt khi dòng điện qua ba cuộn dây lần lượt là 30A, 40A, 50A Cuộn dây được nhúng trong hêli lỏng

Để tạo ra từ trường có cường độ nhỏ nhưng rất đồng đều trong một phạm vi lớn, người ta dùng cặp cuộn dây Helmholtz Đó là cặp cuộn dây tròn y hệt nhau có bán kính

R Chúng được đặt đồng trục cách nhau đúng một khoảng đúng bằng R ( hình I.5.1) và

có dòng điện bằng nhau đi qua cùng chiều Kích thước ngang của cuộn dây d phải rất nhỏ hơn bán kính R (d<<R)

I.8.2 Nam châm điện:

Để tạo từ trường mạnh thường dùng những cuộn dây có lõi sắt, đó là những nam châm điện Nhờ những lõi sắt này đường sức từ tập trung vào lõi và từ trường tạo ra được tăng cường

Nam châm điện thường dùng có dạng là một mạch từ có khe hở như hình

Hình I.5.2

Giả sử lõi được từ hoá đều có độ từ hoá M Từ trường trong khe được xác định như sau: Khi M vuông góc với bề mặt lõi ở trong khe, thì trên đó xuất hiện các từ cực với mật độ điện tích là  =M

Nếu các cực có dạng hình trụ bán kính R (như hình I.5.3) và khoảng cách giữa hai cực (khe) bằng 2d, trên mặt cực bắc có từ cực xuất hiện với mật độ mặt  =M một phần

tử diện tích dS sẽ tạo ra tại điểm O một từ trường  dS 4  /P2 Nhưng từ trường do phần tử đó đóng góp vào từ trường tổng cộng tại O bằng hình chiếu của nó, nghĩa là

2cos4

r l

dS

dH     (I.39)

Vì dScos/r2  d là phần tử góc đặc biệt từ O nhìn dS Vậy H do cả cực bắc và

cực nam gây ra tại O sẽ là:  4 2

cosln1(

Hình I.5.4

Từ (I.41) và (I.42) chúng ta thấy rằng từ trường ở trong khe của nam châm điện bởi hạn chế bởi giá trị 4 M Scủa vật từ dùng làm lõi Bởi vậy nam châm điện chỉ dùng

để tạo ra từ trường hạn chế ở giá trị vài chục kilô ơxtêt

Để từ hoá lõi sắt của nam châm điện số vòng ampe phải có khả năng từ hoá bão hoà lõi sắt để đạt tới từ trường cực đại khi cần thiết Nguồn điện nuôi thường là các máy phát điện một chiều có mạch ổn định hoặc bộ nguồn ac-quy Cũng có thể dùng nguồn xoay chiều qua hệ chỉnh lưu và ổn định

I.9 Nguyên tắc thu - phát sóng điện từ

I.9.1 Nguyên tắc phát:

Cuộn La của ăng ten phát đặt gần cuộn L của máy phát dao động điều hoà nên khi mạch dao động hoạt động, hiện tượng cảm ứng từ cuộn L sang cuộn LA sẽ làm cho các điện tích trong cuộn La dao động với tần số bằng tần số f của mạch dao động Do ăng ten là mạch dao động hở nên sẽ có sự lan truyền sóng điện từ có tần số bằng tần số của mạch dao động ra không gian bên ngoài Hình I.9.a

I.9.2 Nguyên tắc thu:

Để thu sóng điện từ người ta phối hợp một ăng ten với một mạch dao động có điện dung thay đổi ( H.I.9.b) Sóng điện từ ăng ten phát truyền tới cuộ La của ăng ten thu của máy thu sẽ tao ở ăng ten này một dao động điện từ với tần số cùng tần số ở máy phát Do hiện tượng cảm ứng từ cuộn La sang cuộn L của mạch dao động máy thu mà trong máy thu sẽ nhận được một dao động điện từ có tần số bằng tần số từ máy phát

Hình I.9.a Hình I.9.b

CHƯƠNG II TÌM HIỂU MÁY CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ MRI

II.1 Vài nét về máy chụp cộng hưởng từ MRI

Hình II.1.1 Máy MRI hiện đại của Philips

MRI là từ viết tắt của Magnetic Resonance Imaging, có nghĩa là ảnh cộng hưởng

từ Tên gọi đầy đủ phải là NMRI (Nuclear Magnetic Resonance Imaging) nghĩa là cộng hưởng từ hạt nhân tuy nhiên cụm từ nuclear (hạt nhân) thường gây hiểu nhầm trong công chúng nên được giản lược đi

II.2 Lịch sử phát triển của máy chụp cộng hưởng từ hạt nhân

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 1977 chiếc máy cộng hưởng từ đầu tiên được đưa vào áp dụng

Hình II.2.1 Hình ảnh máy chụp cộng hưởng từ đầu tiên năm 1977

Hình II.2.2 Hình ảnh kết quả chụp cộng hưởng từ hạt nhân

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

Hình II.2.4 Hình ảnh cơ thể người trên máy Cộng hưởng từ ngày nay

Hình cột sống cổ thực hiện trên máy cộng hưởng từ 1.5T

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

II.3 Cấu tạo của máy chụp cộng hưởng từ hạt nhân MRI

II.3.1 Tổng quan về phần cứng:

Hình II.1.1 Sơ đồ khối thiết bị chụp cắt lớp CHTHN

Thiết bị chụp cắt lớp cộng hưởng từ hạt nhân bao gồm một số các thành phần chính như sau:

• Hệ thống nam châm gồm các cuộn nam châm siêu dẫn: tạo ra từ trường chính cực mạnh không đổi

• Hệ thống các cuộn gradient: tạo trường gradient

• Các cuộn thu phát sóng vô tuyến RF: phát xung vô tuyến và thu tín hiệu CHTHN

• Hệ thống định vị và kiểm soát bệnh nhân (bàn bệnh nhân)

•Hệ thống thu nhận tín hiệu gồm bộ tiền khuếch đại, bộ tách sóng pha cầu phương và thiết bị số hoá: xử lý tín hiệu CHTHN trước khi đưa vào hệ thống máy tính

để tái tạo ảnh

• Hệ thống máy tính chuyên dụng: Bao gồm hệ thống điều khiển (điều khiển toàn

bộ quá trình chụp), hệ thống lưu trữ, xử lý và tạo ảnh, hệ thống phân tích hiển thị ảnh…

• Máy in phim : dùng để in ra ảnh

II.3.2 Chức năng hoạt động của từng khối

II.3.2.1 Hệ thống nam châm:

II.3.2.1.1 Yêu cầu chung:

Hệ thống nam châm có chức năng tạo ra từ trường chính B0 Từ trường chính B0

là từ trường dung, độ đồng nhất cao để tách mức Zeeman, sinh từ trường vĩ mô cân bằng và duy trì tuế sai Larmor

Nguồn từ trường dung trong NMR hầu như là các nam châm siêu dẫn bằng dây Nb-Ti làm việc dưới nhiệt Tc=4K và Hc=7T Đối với MRI dùng cuộn có kích thước 300-1000mm, B=0,5T- 4,7T Độ đồng nhất ở vùng hình cầu tại tâm cuộn là 1/105 Trong tạo ảnh proton MRI scan toàn thân B=0,3T – 2T, còn để tạo ảnh MRI não cần đạt B=0,3T – 8T cường độ lớn là ưu việt tăng tỷ số tín hiệu trên tiếng ồn và tăng độ phân giải vạch phổ

Độ bất đồng nhất từ trường trong một hình cầu là:

B/Bcen = (Bmax-Bmin)/ Bcem.106 ppm

với Bcen Bmax, Bmin tương ứng là giá trị từ trường ở tâm, ở chỗ đạt cực đại và cực tiểu trong hình cầu đã chọn Hình cầu đường kính 50 cm, thì cần B/Bcen = 10 ppm

Ưu việt nhất hiện nay, cả về kĩ thuật, cả về kinh tế, là nam châm siêu dẫn, các loại Nb-Ti, Nb3Sn (TC=9,5 K), đặt trong bình Dewar Heli lỏng, bọc trong vách ngăn bức xạ (radiation shield); tất cả chứa trong bình lạnh (cryostat) chứa Nitơ lỏng…

II.3.2.1.2 Cấu tạo của nam châm siêu dẫn:

Cấu tạo bên trong của một cuộn nam châm siêu dẫn:

Hình II.3.2 Cấu tạo của một nam châm siêu dẫn trong máy chụp cộng hưởng từ hạt nhân

Khi khởi động nam châm siêu dẫn cần phải dùng nguồn điện bên ngoài, nối tới

các cuộn siêu dẫn bằng cầu dao điện đặc biệt: Nó cần được sấy nóng tới trạng thái dẫn điện thường, khi từ trường làm việc đạt tới giá trị cần thiết, người ta ngắt nguồn dòng

và thôi sấy nóng cầu dao Để chuyển vào trạng thái siêu dẫn và tự duy trì dòng làm

việc, không có tổn hao ( thường phải có những biện pháp đặc biệt chống phát sinh nhiệt trong hệ, tránh mất trạng thái siêu dẫn, làm sôi heli lỏng và hư hại cuộn dây)

Dù cố cố gắng hoàn thiện hình học và sắp đặt các cuộn dây công phu cách mấy thì người ta vẫn khó tránh khỏi được sai lệch bé, do khâu chế tạo chẳng hạn Nên người ta dùng thêm các mẫu sắt từ (shim bodies) hay các cuộn khá bé (shim coils) đặt vào (shimming) không gian để sinh các Bshim, triệt bớt bất đồng nhất từ trường B0

Che chắn bảo vệ thiết bị NMR: người ta dùng các tấm thép từ mềm thường là sắt non (kiểu thụ động), hay là các cuộn dòng (kiểu tích cực) bao bọc thiết bị NMR để bù trừ trường địa từ hay nhiễu điện từ khác

II.3.2.2 Hệ thống tạo từ trường gradient

Đúng như tên gọi, hệ thống này có chức năng tạo ra từ trường gradient bổ sung vào từ trường chính B0 để tham gia vào quá trình mã hoá và giải mã về không gian cho tín hiệu CHTHN phát ra từ đối tượng

Khi hệ thống MRI ở trạng thái không tạo ảnh thì từ trường hoàn toàn đồng đều trên cơ thể bệnh nhân, nhưng khi tạo ảnh thì từ trường này bị méo dạng với các gradient Gradient là sự thay đổi cường độ từ trường từ điểm này đến điểm khác trên cơ thể bệnh nhân Gradient được tạo ra bằng các cuộn gradient gắn trong nam châm và bật tắt nhiều lần trong quá trình tạo ảnh để tạo ra từng lớp cắt

Hệ thống tạo trường gradient gồm các cuộn gradient có cấu trúc thích hợp nhằm tạo ra từ trường gradient có cường độ và định hướng mong muốn Các cuộn dây gradient thường bao gồm 3 cuộn: Cuộn G

x, cuộn G

y và cuộn G

z, tạo ra 3 từ trường gradient tương ứng theo 3 trục X, Y và Z

Hình II.3.4 Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo 3 trục không gian XYZ

Một cuộn tạo từ trường biến thiên (the gradient coil) tạo ra các từ trường tĩnh theo thời gian, nhưng thay đổi theo không gian Tương ứng với ba trục X, Y, Z là ba cuộn dây X, Y, Z (X coil, Y coil, Z coil), tạo ra các từ trường biến thiên Gx, Gy và Gz Các

từ trường biến thiên theo không gian này cần để chọn lớp cắt Ngoài ra, nó còn để xác định vị trí (thông qua việc mã hoá pha và mã hoá tần số từ trường M) trong lớp cắt được chọn

Hình II.3.5 Cuộn Gradient tạo từ trường theo trục Y

Hình II.3.6 Cuộn Gradient tạo từ trường theo trục Z

Hình II.3.7 Cuộn Gradient tạo từ trường theo trục X

II.3.2.3 Hệ thống thiết bị vô tuyến

Hệ thống thiết bị vô tuyến có chức năng tạo ra xung vô tuyến (hay từ trường kích động B

1) để kích thích tín hiệu CHTHN, sau đó thực hiện thu nhận và xử lý sơ bộ tín hiệu vô tuyến phát ra từ các mô của đối tượng Hệ thống vô tuyến gồm một số thành phần chủ yếu như các cuộn dây RF, nguồn phát xung vô tuyến, các bộ khuếch đại vô tuyến

Xuất phát từ chức năng thu và phát tín hiệu vô tuyến, cuộn dây RF thường chia làm 3 loại chính:

− Các cuộn kết hợp phát và thu (cuộn thu phát)

− Cuộn phát riêng

− Cuộn thu riêng

Cuộn thu phát- thường được sử dụng trong các thiết bị MRI- vừa đóng vai trò bộ phát xung vô tuyến vừa là bộ thu năng lượng sóng vô tuyến từ đối tượng cần được tạo ảnh Cuộn phát riêng được sử dụng chỉ để phát xung vô tuyến, còn cuộn thu riêng được

sử dụng chỉ để thu nhận tín hiệu từ các spin của đối tượng cần được tạo ảnh Mỗi loại cuộn dây trên lại có rất nhiều dạng khác nhau

Trong máy chụp CHTHN ta thường sử dụng cuộn RF thu phát Hệ thống này bao gồm các cuộn dây RF, nó đóng vai trò như một anten dùng để truyền và nhận tín hiệu từ

mô Thông thường có hai cuộn thu và phát khác nhau :

 Đầu phát : Tạo ra năng lượng RF và truyền vào cơ thể bệnh nhân Năng lượng

tạo ra là 1 dãy các xung RF rời rạc

 Đầu thu : Sau một khoảng thời gian ngắn chuỗi xung RF truyền vào cơ thể, mô

cộng hưởng sẽ phát lại tín hiệu RF, các cuộn này có tác dụng thu nhận lại tín hiệu này

và số hoá, sau đó được lưu trữ tạm thời trong máy tính để chuẩn bị cho công việc tạo ảnh

Một cuộn dây tạo ảnh phải cộng hưởng hay lưu trữ năng lượng có hiệu quả ở tần

số Larmor Tất cả các cuộn tạo ảnh đều có cấu trúc bao gồm các phần tử điện cảm L và