Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 6. Chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) có đáp án

Kĩ thuật chụp cộng hưởng từ là: một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh sử dụng từ trường và sóng radio để tạo ra hình ảnh giải phẫu của người bệnh.

Hoạt động trên những cơ sở vật lí là: dựa trên hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân. Trong y học, kĩ thuật này thu nhận thông tin từ proton của hạt nhân nguyên tử hydrogen vì hạt nhân nguyên tử hydrogen chỉ chứa 1 proton và hydrogen có trong hầu hết các mô của cơ thể người. Mỗi proton này được coi như một nam châm siêu nhỏ với cặp cực từ Bắc-Nam. Khi các proton đặt vào từ trường mạnh và không đổi, các nam châm siêu nhỏ sẽ định hướng sao cho trục của chúng có xu hướng định hướng theo hướng hợp với phương của từ trường ngoài một góc sao cho hệ ở mức năng lượng thấp. Đồng thời trục của các nam châm luôn quay quanh một trục song song với vecto cảm ứng từ của từ trường ngoài theo tần số Larmor. Khi sóng vô tuyến kích thích trong máy MRI được bật lên với tần số bằng tấn số Larmor thì các proton ở trong từ trường ngoài sẽ nhận năng lượng và chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn. Đây chính là hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân.

Ta luôn tìm thấy proton trong cơ thể sống vì: cơ thể sống được cấu tạo nên từ các nguyên tố cơ bản như C, H, O, N, S, P,… mà trong mỗi nguyên tố này đều được hình thành từ các nguyên tử của chúng, mỗi nguyên tử sẽ có một số proton nhất định.

Máy MRI hoạt động dựa trên nguyên tắc cộng hưởng từ hạt nhân, sử dụng từ trường mạnh và sóng radio tạo hình ảnh chi tiết của các cơ quan bên trong cơ thể. Sóng vô tuyến từ môi trường xung quanh có thể gây nhiễu làm ảnh hưởng đến hoạt động của máy MRI, làm cho hình ảnh chất lượng không được tốt. Vì vậy cần phải che chắn phòng đặt máy MRI khỏi sóng vô tuyến.

Ưu điểm: 

- Cung cấp hình ảnh chi tiết và độ phân giải cao: MRI có thể tạo ra hình ảnh chi tiết hơn so với các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh khác, đặc biệt là đối với các mô mềm như não, tủy sống, cơ bắp và khớp.

- Kĩ thuật chụp MRI không sử dụng tia X nên an toàn hơn cho bệnh nhân, phụ nữ mang thai và trẻ em.

- Có thể chẩn đoán nhiều bệnh lý khác nhau.

Nhược điểm:

- Chi phí cao hơn các kĩ thuật chẩn đoán khác.

- Thời gian chụp lâu hơn.

- Chống chỉ định một số bệnh nhân có kim loại cấy ghép trong cơ thể.

Ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng từ trong lĩnh vực hoá học:

- Xác định cấu trúc phân tử.

- Xác định tính chất hoá học: hiện tượng cộng hưởng từ cung cấp thông tin về tính chất hoá học của phân tử, có thể sử dụng để nghiên cứu cơ chế phản ứng hoá học bằng cách theo dõi sự thay đổi cấu trúc phân tử trong quá trình phản ứng.

- Phát triển thuốc: nghiên cứu tương tác giữa thuốc và protein, giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của thuốc.