Máy MRI hoạt động như thế nào đối với chỉnh hình

MRI là viết tắt của chụp cộng hưởng từ. Trên thực tế, tên thích hợp của nghiên cứu này là hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (NMRI), nhưng khi kỹ thuật này được phát triển để sử dụng trong chăm sóc sức khỏe, ý nghĩa của từ "hạt nhân" đã bị cho là quá tiêu cực và bị loại bỏ tên được chấp nhận.

MRI dựa trên các nguyên tắc vật lý và hóa học của cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), một kỹ thuật được sử dụng để thu thập thông tin về bản chất của các phân tử.

MRI hoạt động như thế nào

Để bắt đầu, chúng ta hãy nhìn vào các bộ phận của máy MRI. Ba thành phần cơ bản của máy MRI là:

• Nam châm chính
  • Phần lớn nhất của MRI là nam châm chính. Phát triển một từ trường có đủ sức mạnh để tạo ra hình ảnh MRI là một trở ngại sớm để vượt qua trong sự phát triển của công nghệ này.
• Các nam châm gradient
  • Các nam châm gradient là phần "tinh chỉnh" của máy MRI. Chúng cho phép MRI tập trung vào một bộ phận cụ thể của cơ thể. Các nam châm gradient cũng chịu trách nhiệm cho "tiếng ồn kêu" trong MRI.
• Cuộn dây
  • Bên cạnh phần cơ thể bạn đang được chụp ảnh là cuộn dây. Có các cuộn được làm cho vai, đầu gối và các bộ phận cơ thể khác. Cuộn dây sẽ phát ra tần số vô tuyến làm cho MRI có thể.

Nam châm chính

Một nam châm vĩnh cửu (như loại bạn sử dụng trên cửa tủ lạnh) đủ mạnh để sử dụng trong MRI sẽ quá tốn kém để sản xuất và quá cồng kềnh để lưu trữ. Một cách khác để tạo ra một nam châm là cuộn dây điện và chạy một dòng điện qua dây dẫn. Điều này tạo ra một từ trường trong trung tâm của cuộn dây. Để tạo ra một từ trường đủ mạnh để thực hiện MRI, các cuộn dây phải không có điện trở; do đó, chúng được tắm trong helium lỏng ở nhiệt độ 450 độ F dưới 0! Điều này cho phép các cuộn dây phát triển từ trường 1,5 đến 3 Tesla (sức mạnh của hầu hết các MRI y tế), mạnh hơn 20.000 lần so với từ trường của trái đất.

Nam châm Gradient

Có ba nam châm nhỏ hơn trong một máy MRI được gọi là nam châm gradient. Những nam châm này nhỏ hơn nhiều so với nam châm chính (mạnh bằng 1/1000), nhưng chúng cho phép thay đổi từ trường rất chính xác. Chính các nam châm gradient này cho phép tạo ra các "lát" hình ảnh của cơ thể. Bằng cách thay đổi nam châm gradient, từ trường có thể được tập trung đặc biệt vào một phần được chọn của cơ thể.

Cuộn dây

MRI sử dụng các thuộc tính của các nguyên tử hydro để phân biệt giữa các mô khác nhau trong cơ thể con người. Cơ thể con người bao gồm chủ yếu các nguyên tử hydro (63%), các yếu tố phổ biến khác là oxy (26%), carbon (9%), nitơ (1%) và một lượng tương đối nhỏ phốt pho, canxi và natri. MRI sử dụng một tính chất của các nguyên tử gọi là "spin" để phân biệt sự khác biệt giữa các mô như cơ, mỡ và gân.

Với một bệnh nhân trong máy MRI và nam châm được bật, hạt nhân của các nguyên tử hydro có xu hướng quay theo một trong hai hướng. Những hạt nhân nguyên tử hydro này có thể chuyển hướng quay của chúng, hoặc trước, sang hướng ngược lại. Để quay theo hướng khác, cuộn dây phát ra tần số vô tuyến (RF) gây ra quá trình chuyển đổi này (tần số năng lượng cần thiết để thực hiện quá trình chuyển đổi này là cụ thể và được gọi là Tần số Larmour).

Tín hiệu được sử dụng trong việc tạo ra hình ảnh MRI có nguồn gốc từ năng lượng được giải phóng bởi các phân tử chuyển tiếp hoặc tiên quyết, từ năng lượng cao sang trạng thái năng lượng thấp của chúng. Sự trao đổi năng lượng giữa các trạng thái spin được gọi là cộng hưởng, và do đó, hình ảnh cộng hưởng từ tên.

Để tất cả chúng cùng nhau

Cuộn dây cũng có chức năng phát hiện năng lượng phát ra từ cảm ứng từ từ các nguyên tử. Một máy tính diễn giải dữ liệu và tạo ra hình ảnh hiển thị các đặc tính cộng hưởng khác nhau của các loại mô khác nhau. Chúng tôi thấy đây là một hình ảnh của các sắc thái của màu xám - một số mô cơ thể hiển thị tối hơn hoặc sáng hơn, tất cả phụ thuộc vào các quá trình trên.

Bệnh nhân được lên kế hoạch trải qua MRI sẽ được hỏi một số câu hỏi cụ thể để xác định xem MRI có an toàn cho bệnh nhân đó không. Một số vấn đề sẽ được giải quyết bao gồm:

• Kim loại trong cơ thể
  • Bệnh nhân cấy ghép kim loại trong cơ thể cần báo cho nhân viên MRI trước khi trải qua xét nghiệm MRI. Một số cấy ghép kim loại tương thích với MRI, bao gồm hầu hết các cấy ghép chỉnh hình. Tuy nhiên, một số cấy ghép ngăn bệnh nhân không bao giờ chụp MRI, chẳng hạn như kẹp phình động mạch não và cấy ghép mắt kim loại.
• Thiết bị cấy ghép
  • Bệnh nhân có máy tạo nhịp tim hoặc máy khử rung tim bên trong cần cảnh báo cho nhân viên MRI, vì các thiết bị này ngăn chặn việc sử dụng xét nghiệm MRI.
• Quần áo / Trang sức
  • Bất kỳ quần áo hoặc trang sức kim loại nên được loại bỏ trước khi trải qua một nghiên cứu MRI.

Các vật kim loại trong vùng lân cận của MRI có thể nguy hiểm. Năm 2001, một cậu bé sáu tuổi đã bị giết khi một bình oxy đập vào đứa trẻ. Khi nam châm MRI được bật, bình oxy đã bị hút vào MRI, và đứa trẻ đã bị vật nặng này đâm vào. Vì vấn đề tiềm ẩn này, nhân viên MRI cực kỳ cẩn thận trong việc đảm bảo an toàn cho bệnh nhân.

Tiếng ồn

Bệnh nhân thường phàn nàn về tiếng ồn 'kêu' do máy MRI gây ra. Tiếng ồn này đến từ các nam châm gradient đã được mô tả trước đây. Những nam châm gradient này thực sự khá nhỏ so với nam châm MRI chính, nhưng chúng rất quan trọng trong việc cho phép thay đổi tinh tế trong từ trường để 'nhìn thấy' phần thích hợp nhất của cơ thể.

Vũ trụ

Một số bệnh nhân bị ngột ngạt và không thích vào máy MRI. May mắn thay, có một số tùy chọn có sẵn.

• MRI cực hạn
  • MRI mới không yêu cầu bạn nằm trong một ống. Thay vào đó, bệnh nhân có MRI đầu gối, mắt cá chân, bàn chân, khuỷu tay hoặc cổ tay, chỉ có thể đặt phần cơ thể đó trong máy MRI. Loại máy này không hoạt động cho MRI của vai, cột sống, hông hoặc xương chậu.
• Mở MRI
  • MRI mở có vấn đề đáng kể về chất lượng, nhưng công nghệ hình ảnh đã được cải thiện khá nhiều trong vài năm qua. Mặc dù MRI kín vẫn được nhiều bác sĩ ưa thích, MRI mở có thể là một lựa chọn thay thế phù hợp.
• An thần
  • Một số bệnh nhân gặp khó khăn khi ngồi yên trong 45 phút để hoàn thành MRI, đặc biệt là với tiếng ồn kêu. Do đó, có thể thích hợp dùng thuốc để thư giãn trước khi có nghiên cứu MRI. Thảo luận với bác sĩ của bạn trước khi lên lịch nghiên cứu MRI.