Máy chụp MRI (máy chụp cộng hưởng từ) là thiết bị sử dụng từ trường mạnh và sóng vô tuyến để tạo ra những hình ảnh chi tiết về các cơ quan và mô bên trong cơ thể. Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cộng hưởng từ như thế nào?
Lưu ý, bài viết linh hoạt dùng “máy chụp mri”, “máy chụp cộng hưởng từ”, “máy cộng hưởng từ”, “thiết bị chụp cộng hưởng từ” để gần gũi với người dân.
Máy chụp MRI (hay máy chụp cộng hưởng từ) là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh không xâm lấn, sử dụng từ trường mạnh và sóng vô tuyến để tạo ra hình ảnh chi tiết về các cấu trúc bên trong cơ thể. Phương pháp này giúp phát hiện và theo dõi các bệnh lý, đặc biệt là bệnh về các tạng, tim mạch, thần kinh, các mô mềm, ung thư, cơ xương khớp, tiêu hóa, đa dạng bệnh lý khác… Chụp MRI an toàn và không đau, góp phần cung cấp thông tin quan trọng cho việc chẩn đoán và điều trị bệnh.
Máy chụp cộng hưởng từ bao gồm bốn thành phần chính: nam châm, cuộn dây gradient, hệ thống phát – thu tần số vô tuyến (RF) và máy tính.
Nam châm: Nam châm trong máy chụp cộng hưởng từ là thành phần quan trọng nhất, có chức năng tạo ra từ trường cần thiết cho việc quét hình ảnh. Các nam châm hiện đại, chủ yếu là nam châm siêu dẫn, có khả năng tạo ra từ trường mạnh mẽ từ 0,25 Tesla (T) đến 3,0 T, thậm chí đạt đến 7,0 T cho một số máy quét toàn cơ thể, giúp cải thiện độ phân giải hình ảnh và nâng cao chất lượng quét. (1)
Cuộn dây gradient: Cuộn dây gradient trong máy chụp MRI đóng vai trò tạo ra sự thay đổi tuyến tính trong từ trường theo các hướng khác nhau (X, Y, Z). Để đảm bảo hiệu suất cao, cuộn dây gradient cần có độ tự cảm và điện trở thấp, giúp giảm thiểu dòng điện và nhiệt lượng sinh ra trong quá trình quét.
Hệ thống phát – thu tần số vô tuyến (RF): Cuộn dây RF trong máy chụp emprise chủ yếu được chia thành hai loại: cuộn dây bề mặt (có chức năng vừa thu vừa truyền tín hiệu) và cuộn dây khối (chỉ thu hoặc chỉ truyền tín hiệu).
Việc phân loại này giúp tối ưu hoá hiệu suất trong quá trình quét MRI thông qua việc điều chỉnh cách phát và thu tín hiệu cộng hưởng từ.
Kiểm soát và xử lý: Quá trình quét MRI được điều khiển hoàn toàn bởi máy tính, nơi máy tính trung tâm quản lý tất cả hoạt động của thiết bị. Máy tính trung tâm xác định các thông số cho sóng gradient và sóng RF, sau đó thông tin từ các sóng này được gửi tới bộ tạo sóng. Tín hiệu NMR được phát hiện và chuyển đổi thành tín hiệu số, rồi được dán nhãn và xử lý bằng phép biến đổi Fourier để tạo ra hình ảnh mà bác sĩ có thể phân tích. Chụp MRI hoàn toàn an toàn cho người bệnh vì không sử dụng tia X, tuy nhiên có thể phát ra tiếng ồn trong quá trình quét.
Máy cộng hưởng từ (MRI) sử dụng một nam châm lớn và sóng vô tuyến để tạo ra hình ảnh chi tiết về cấu trúc bên trong cơ thể. Trong quá trình quét, người bệnh cần giữ yên tư thế để đảm bảo hình ảnh không bị mờ. Bác sĩ có thể chỉ định tiêm thuốc chứa Gadolinium vào tĩnh mạch người bệnh nhằm cải thiện độ rõ nét của hình ảnh bằng cách tăng tốc độ sắp xếp lại của các proton trong từ trường.
Thiết bị chụp cộng hưởng từ hoạt động bằng cách sử dụng nam châm mạnh để tạo ra một từ trường lớn, làm cho các proton trong cơ thể thẳng hàng với từ trường đó. Khi sóng tần số vô tuyến được truyền vào, các proton sẽ bị kích thích và thay đổi hướng quay. Khi sóng tần số vô tuyến này tắt, năng lượng mà các proton phát ra khi trở lại trạng thái ban đầu được ghi nhận bởi các cảm biến MRI, giúp tạo ra hình ảnh chi tiết của các cơ quan và cấu trúc bên trong cơ thể.
Thời gian cần thiết để các proton thẳng hàng với từ trường và lượng năng lượng giải phóng trong quá trình này phụ thuộc vào môi trường và tính chất hóa học của các phân tử. Những khác biệt này cho phép các bác sĩ phân biệt các loại mô trong cơ thể, giúp tạo ra những hình ảnh chi tiết để chẩn đoán bệnh lý chính xác hơn.
Công nghệ chụp cộng hưởng từ đã ra đời vào đầu những năm 1970 và hình ảnh đầu tiên về con người được máy chụp MRI chụp vào năm 1977. Đến những năm 1980, công nghệ này đã được thương mại hóa và trở thành phương pháp phổ biến để hình ảnh hóa các cấu trúc bên trong cơ thể, đặc biệt là các mô mềm như não. (2)
Lịch sử của máy chụp MRI bắt đầu từ những năm 1930 với công trình của nhà vật lý Isidor Isaac Rabi trong việc nghiên cứu cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Những nghiên cứu này đã đặt nền tảng cho sự phát triển công nghệ MRI hiện đại trong y tế.
Tiếp đó, Felix Bloch và Edward Purcell là hai nhà vật lý đã nghiên cứu về cộng hưởng từ trong những năm 1940. Nghiên cứu của họ đã dẫn đến việc phát triển máy chụp MRI, một công nghệ sử dụng sự cộng hưởng từ để tạo ra hình ảnh từ các nguyên tử nước trong cơ thể người.
Năm 1952, cả Felix Bloch và Edward Purcell đều được trao giải Nobel Vật lý vì các đóng góp quan trọng của họ trong lĩnh vực cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Năm 1955, hai nhà nghiên cứu người Thụy Điển là Gunnar Lindstrom và Erik Odeblad đã nghiên cứu sâu hơn vào việc áp dụng NMR trong y học. Họ đưa ra giả thuyết rằng sự khác biệt trong phản ứng của nước và mô sinh học xuất phát từ cách mà các mô hấp thụ và tổ chức các phân tử nước, điều này đã đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI) sau này.
Đến năm 1969, bác sĩ, nhà nghiên cứu y khoa Raymond Damadian là người tiên phong trong việc phát triển công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI), dựa trên ý tưởng áp dụng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) để phân biệt tế bào ung thư với tế bào bình thường. Ông đã chứng minh giả thuyết này qua các thí nghiệm trên chuột, cho thấy rằng tế bào ung thư phát ra tín hiệu cộng hưởng từ có thời gian dài hơn so với mô khỏe mạnh. Vào những năm 1970, bác sĩ Raymond Damadian đã phát triển thiết bị MRI đầu tiên.
Năm 1972, bác sĩ Raymond Damadian đã nộp bằng sáng chế đầu tiên về công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI). Sau khi bằng sáng chế được cấp vào năm 1974, ông đã phát triển máy quét MRI toàn thân đầu tiên có tên là “Bất khuất”. Vào ngày 3 tháng 7 năm 1977, ông đã thực hiện thành công việc thu được hình ảnh NMR đầu tiên của con người, cho thấy các cấu trúc trong cơ thể như tim và phổi.
Công nghệ MRI hiện tại đã được cải tiến đáng kể và giữ vai trò quan trọng trong việc tầm soát, phát hiện nhiều bệnh lý, đặc biệt là ung thư và đột quỵ. Máy chụp MRI có khả năng tạo ra hình ảnh chi tiết của các bộ phận trong cơ thể, từ não, tủy sống đến các khớp và nội tạng khác, giúp bác sĩ phân tích các tổn thương và tình trạng bệnh một cách chính xác. (3)
MRI có khả năng phân biệt chính xác các loại mô như mỡ, nước, cơ và các mô mềm khác nhờ vào độ tương phản mô mềm vượt trội hơn so với CT. Những hình ảnh chi tiết từ MRI cung cấp thông tin quan trọng, hỗ trợ bác sĩ trong việc chẩn đoán nhiều bệnh lý và tình trạng sức khỏe khác nhau.
Công nghệ MRI cũng giúp các bác sĩ phân biệt rõ ràng giữa mô khỏe mạnh và các tế bào ung thư, đóng góp đáng kể vào quá trình chẩn đoán và điều trị sớm các bệnh lý nghiêm trọng.
Máy chụp MRI là một công cụ quan trọng trong y học, giúp các bác sĩ quan sát chi tiết về các cơ quan và cấu trúc bên trong cơ thể mà các phương pháp khác như chụp X-quang hay CT không thể cung cấp hình ảnh rõ nét. Hình ảnh MRI thường được dùng để chẩn đoán nhiều bệnh lý như bệnh tim mạch, đột quỵ, rối loạn cơ – xương và ung thư. Đây là phương pháp chẩn đoán an toàn, không đau và không xâm lấn.
Một số ưu điểm chính của máy chụp cộng hưởng từ gồm:
Hạn chế của MRI:
Có hai loại máy chụp MRI chính: máy MRI tiêu chuẩn và máy MRI mở. Mặc dù máy MRI tiêu chuẩn với thiết kế khoang kín cho phép chụp được hình ảnh có chất lượng cao nhất, nhưng máy MRI mở lại mang đến sự thoải mái hơn cho người chụp nhờ không gian mở, ít gây cảm giác khó chịu.
Hiện tại, Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh, Trung tâm Khám chữa bệnh Tâm Anh Quận 7 đang ứng dụng hai máy chụp cộng hưởng từ tiên tiến là MRI 1.5 Tesla (1.5T) và MRI 3 Tesla (3T). Trong đó, máy MRI 3T cung cấp hình ảnh có độ phân giải rất tốt, giúp phát hiện chi tiết nhỏ hơn và có thể khảo sát các vùng cấu trúc phức tạp hơn. Việc lựa chọn máy nào phụ thuộc vào nhu cầu chẩn đoán cụ thể theo sự chỉ định của bác sĩ và sự thoải mái của người bệnh.
Hiện nay, máy chụp MRI 1.5T vẫn phổ biến do chi phí thấp hơn và khả năng thực hiện hầu hết các loại kiểm tra MRI thông thường. Máy chụp MRI 1.5T được đánh giá cao nhờ khả năng cung cấp hình ảnh tổng quát, đặc biệt hiệu quả trong chẩn đoán các bệnh lý tim mạch. Với tính linh hoạt và phù hợp trong nhiều trường hợp sử dụng, máy MRI 1.5T thường được ưu tiên lựa chọn trong các chỉ định cận lâm sàng.
Một ưu điểm nổi bật của máy MRI 1.5T là loại máy này dễ tiếp cận hơn, hoạt động êm ái với ít tiếng ồn và sinh nhiệt thấp, mang lại trải nghiệm thoải mái hơn cho người bệnh trong quá trình chụp.
Tuy nhiên, máy MRI 1.5T cũng có một số hạn chế, đặc biệt trong việc chụp chi tiết các cơ quan nhỏ. Độ sắc nét và độ phân giải hình ảnh giảm khi quét các cơ quan có kích thước nhỏ hoặc khi cần hình ảnh có độ chi tiết cao.
Máy MRI 3 Tesla có nhiều điểm tương đồng với máy 1.5 Tesla về cấu tạo, bao gồm các cuộn kênh, phần mềm và độ dốc từ trường. Tuy nhiên, sự khác biệt lớn nhất nằm ở cường độ từ trường: máy MRI 3 Tesla sử dụng cường độ từ trường gấp đôi so với máy 1.5 Tesla, mang lại chất lượng hình ảnh vượt trội. Nhờ đó, máy MRI 3 Tesla thường được ưu tiên sử dụng để chụp các cơ quan đòi hỏi độ chính xác cao như não, cột sống, khớp mềm, bên trong xương và mạch máu.
Ngoài ra, máy MRI 3 Tesla còn nổi bật về tốc độ. Thiết bị chụp cộng hưởng từ này cho phép thu được hình ảnh rõ nét trong thời gian ngắn hơn, đặc biệt khi thực hiện các xét nghiệm phức tạp như chụp não, mạch máu hoặc tuyến tiền liệt. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm bớt sự khó chịu cho người bệnh trong quá trình chụp.
Bên cạnh đó, máy MRI 3 Tesla thường có thiết kế lớn hơn, mang lại không gian rộng rãi hơn cho người bệnh. Điều này góp phần cải thiện đáng kể trải nghiệm chụp MRI, đặc biệt đối với những người mắc chứng sợ không gian hẹp, giúp người bệnh cảm thấy thoải mái hơn trong suốt quá trình thực hiện.
HỆ THỐNG BỆNH VIỆN ĐA KHOA TÂM ANH
Hệ thống Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh, Trung tâm khám chữa bệnh Tâm Anh Quận 7 hiện đang ứng dụng các loại máy móc hiện đại, tiên tiến trong tầm soát, chẩn đoán đa dạng bệnh lý, trong đó có máy chụp cộng hưởng từ MRI 1.5 Tesla và 3 Tesla tiên tiến, cùng nhiều thiết bị chẩn đoán hình ảnh thế hệ mới như CT 768 lát cắt, CT 1975 lát cắt… giúp tối ưu quá trình chẩn đoán, tầm soát bệnh.
