Ứng dụng kĩ thuật MRI trong khảo sát thần kinh sọ não

GIỚI THIỆU: Cộng hưởng từ MRI là kỹ thuật chọn lựa trong khảo sát hình ảnh thần kinh sọ não.. MỘT SỐ KỸ THUẬT KHẢO SÁT: Các kỹ thuật tiên tiến của cộng hưởng từ được sử dụng phổ biến t

MỘT SỐ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MRI TRONG KHẢO SÁT THẦN

KINH SỌ NÃO.

CN Lê Thanh Phong Khoa Chẩn Đoán hình ảnh Bệnh viện Chợ Rẫy, TpHCM

1 GIỚI THIỆU:

Cộng hưởng từ (MRI) là kỹ thuật chọn lựa trong khảo sát hình ảnh thần kinh

sọ não Cộng hưởng từ thường qui có khả năng cung cấp các thông tin cấu trúc, giải phẫu do có độ phân giải không gian, thời gian và độ tương phản cao Tuy nhiên để đánh giá sâu hơn các cấu trúc giải phẩu đơn thuần đòi hỏi phải phát triển các kỹ thuật chức năng như cộng hưởng từ chức năng, cộng hưởng tử phổ, cộng hưởng từ tưới máu, cộng hưởng từ khuếch tán.Mặc dù các kỹ thuật cộng hưởng từmới này không thể thay thế cộng hưởng từ thường qui nhưng chúng cung cấp thêm các thông tin nhằm làm tăng thêm độ đặc hiệu và khả năng chẩn đoán

2 MỘT SỐ KỸ THUẬT KHẢO SÁT:

Các kỹ thuật tiên tiến của cộng hưởng từ được sử dụng phổ biến trong khảo sát thần kinh sọ não như: cộng hưởng từ khuếch tán (DWI), tưới máu (PWI), cộng hưởng từphổ(MRS), cộng hưởng từ chức năng (fMRI), chuỗi xung SWI

1 Cộng hưởng từ khuếch tán (DWI: Diffusion Weighted Imaging):

Kỹ thuật:

Hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán là một trong các kỹ thuật mới của cộng hưởng từ, hiện đang được sử dụng phổ biến đối với các bệnh lý sọ não Tương phản hình ảnh ởcộng hưởng từ khuếch tán chủ yếu do sự dịch chuyển các phân

tử nước, được khảo sát nhờ các chuỗi xung nhanh Kỹ thuật được áp dụng lâm sàng vào khoảng thập niên 1990, chủ yếu khảo sát bệnh lý thần kinh sọ não Stejskal và Tanner là hai tác giả đã giới thiệu các chuỗi xung khảo sát cộng hưởng

từ khuếch tán vào 1965 Các tác giả sử dụng chuỗi xung T2SE kết hợp hai xung GRE cùng độ lớn nhưng ngược hướng Điều này cho phép đo được chuyển động

phân tử nước theo hướng nào đó trong khoảng thời gian nhất định Các phân tử nước di chuyển giữa hai vị trí khảo sát sẽ khác nhau về cường độ do đó không bị triệt tiêu Các phân tử nước không di chuyển sẽ bị mất tín hiệu do triệt tiêu lẫn nhau Các phân tử nước di chuyển càng nhanh, các proton càng mất pha nhanh

Sự mất pha do di chuyển liên quan với tốc độ khuếch tán của proton Do đó, cường độ tín hiệu của khối thể tích mô chứa các proton di chuyển bằng cường

độ tín hiệu trên T2W đã bị suy giảm do tốc độ khuếch tán Theo định luật Fick, sự khuếch tán của các phân tử là do độ chênh nồng độ Các chuỗi xung khảo sát cộng hưởng từ khuếch tán là echo planar SET2W, single shot GRE-SE, single shot fast GRE-SE Các chuỗi xung này giảm thời gian khảo sát rất nhiều, giúp cộng hưởng từ khuếch tán thực hiện dễ dàng hơn

Để biểu thị độ lớn và chiều hướng khuếch tán, người ta sử dụng hệ số khuếch tán biểu kiến ADC (Apparent Diffusion Coefficient) Để đánh giá mức độ khuếch tán, người ta điều chỉnh bằng một tham số gọi là hệ số nhạy cảm khuếch tán b (diffusion sensitivity factor) được tính bằng sec/mm2.Người ta thường dùng giá trị b = 500 và 1000 để đánh giá khả năng khuếch tán trong lâm sàng.Hình khuếch tán bao gồm tính chất hình T2W và khác biệt do ADC.Loại trừ tính chất T2W trên hình khuếch tán bằng cách tách hình với b=0 giây/mm2, để có hình trung gian, hình này dùng tạo ra bản đồ ADC.Các hình T2W, khuếch tán, ADC đều dùng để phân tích hình ảnh trong cộng hưởng từ

*Cộng hưởng từ khuếch tán theo lực (DTI: Diffusion Tensor Imaging):

Hình ảnh khuếch tán theo lực là kỹ thuật hình ảnh phát triển từ hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán đơn giản Kỹ thuật này cho phép xác định hướng cũng như

độ lớn của sự khuếch tán Khả năng phát hiện đường đi của các bó sợi thần kinh trong não sử dụng hình ảnh khếch tán theo lực được gọi là hình bó sợi thần kinh Hình bó sợi thần kinh cho phép tạo ra hình ảnh hai hay ba chiều của hệ thống các sợi thần kinh não Hình bó sợi thần kinh cho các thông tin về tính toàn vẹn của

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

chất trắng, nối kết các sợi thần kinh, lập kế hoạch phẫu thuật và tiên lượng bệnh nhân

Ứng dụng:

1 Nhồi máu não

2 Chấn thương sọ não

3 U não

4 Nhiễm trùng-Apxe não

5 Xuất huyết não

6 Bệnh lý chất trắng

7 Bệnh lý xơ não rải rác

8 Cộng hưởng từ tưới máu não (PWI: Perfusion Weighted Imaging):

Cộng hưởng từ tưới máu là một kỹ thuật có thể cung cấp những thông tin chi tiết

về việc cấp máu cho các mô Tưới máu được xác định bởi thể tích máu qua một thể tích tổ chức trên một đơn vị thời gian

Các tham số:

- Lưu lượng máu não: Cerebral Blood Flow CBF ( ml máu/100gr tổ

chức/phút)

- Thể tích máu não: Cerebral Blood Volume CBV ( ml máu/100gr)

- Thời gian nồng độ thuốc qua mô đạt đỉnh: Time to Peak TTP (sec)

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to

open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and

then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image

and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

- Thời gian vận chuyển trung bình: Mean Transit Time MTT (sec)

- Có 3 loại kỹ thuật hiện được sử dụng rộng rãi là:

*DSC: Dynamic Susceptibility Contrast

*DCE: Dynamic Contrast Enhanced

*ASL: Arterial Spin Labelling

Kỹ thuật:

*Kỹ thuật Dynamic Susceptibility Contrast (DSC): Là một trong những kỹ

thuật dựa trên sự tương phản của chất tương phản từ được tiêm đường tĩnh mạch, hình ảnh trong kỹ thuật này được đo rất nhanh từ khi thuốc tương phản từ vừa bắt đầu được tiêm vào tĩnh mạch và kéo dài trong suốt quá trình thuốc tương phản di chuyển vào động mạch và đến khi được thảy vào tĩnh mạch não Trong kỹ thuật này

ta dùng phương pháp bolus tracking để thực hiện đưa thuốc tương phản từ vào đường tĩnh mạch Sau khi bơm tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học của DSC-MRI phụ thuộc vào thời gian thư giãn T2 hoặc T2 * và giảm thoáng qua do tăng tính nhạy cảm Như vậy DSC-MRI tính được trên sự thay đổi độ nhạy cảm sau khi tiêm chất tương phản từ Một chuỗi hình ảnh được ghi nhận trước, trong và sau khi tiêm chất tương phản

1 Sử dụng chuỗi xung GRE – EPI (T2*W) hay SE – EPI (T2W)

2 Chụp khoảng 50 phase

3 Gd: 0.1-0.2 mmol/Kg (1.5T), 0.1mmol/Kg (3T)

4 Tốc độ: 5ml/s

5 +20-30ml NaCl

*Kỹ thuật Dynamic Contrast Enhanced (DCE): Đây cũng một trong những kỹ

thuật dựa trên sự tương phản của chất tương phản từ được tiêm đường tĩnh mạch, Sau khi tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học của DCE-MRI phụ thuộc vào thời gian thư giãn T1, do ảnh hưởng của thời gian thư giãn T1 ngắn làm tăng tín hiệu DCE-MRI sử dụng các hình ảnh T1W nhanh và được lặp đi lặp lại để đo sự thay đổi tín hiệu của chất tương phảntheo thời gian Chúng ta thường dùng chuỗi xung GE (Flash) để thực hiện

CBF = CBV/MTT

*Kỹ thuật Arteria Spin Labelling (ASL):Là kỹ thuật đánh dấu spin động mạch

cho phép chụp hình và định lượng tưới máu não ASL là kỹ thuật hoàn toàn không xâm lấn, không sử dụng tiêm chất tương phản Nguyên lý của ASL là dựa vào đánh dấu dòng máu từ các động mạch đến não Máu được đánh dấu sẽ đến não ở vùng khảo sát Khác biệt hình ảnh trước và sau đánh dấu sẽ tạo ra hình tưới máu Có 3 phương pháp đánh dấu là: Continuous Arterial Spin Labelling (CASL), Pulsed Arterial

Spin Labelling (PASL) và Velocity Selective Arterial Spin Labelling (VSASL)

So sánh:

1 DSC-MRI rất tốt trong việc đo thời gian vận chuyển máu nhanh, khảo sát

được toàn bộ não và thời gian quét nhanh

2 DCE-MRI thì tốt cho việc đo BV và giảm xảo ảnh

red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file

again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image,

or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

3 ASL thì tốt cho việc đo BF, cung cấp thông tin CBF mà không cần dùng chất

tương phản

4 Tuy nhiên, phương pháp có tiêm chất tương phản thì sẽ cung cấp độ nhạy

cảm tốt hơn và cho độ li giải không gian cao hơn

Ứng dụng:

1 Chỉ định chủ yếu của cộng hưởng từ tưới máu là các bệnh lý mạch máu (đột

quị thiếu máu não, co mạch) và bệnh lý u não

2 Trong u não, cộng hưởng từ tưới máu giúp phân biệt một số loại u não, đánh

giá độ mô học u, xác định vị trí sinh thiết, phân biệt u não tái phát hay thay đổi sau phẫu thuật

Nguyên lý:

CHT phổ là kỹ thuật phân tích không xâm phạm, dùng để khảo sát những thay đổi chuyển hóa trong một số bệnh lý thần kinh sọ não.Nguyên lý cơ bản của CHT phổ đã được Bloch và Purchell mô tả lần đầu tiên vào năm 1946.CHT phổ chỉ thực hiện được trên máy từ 1.5T trở lên.Thay vì cho ra ảnh, CHT phổ cho ra một đồ thị với các biên độ đỉnh theo các tần số tương ứng

Phương pháp:

*STEAM (Stimulated Echo Acquision Mode): dùng 3 xung 900 để thu được một echo bị kích thích

- Có thể thực hiện với thời gian echo (TE) rất ngắn

- Có sự phục hồi tín hiệu không hoàn toàn

- Một điểm vật (voxel) chính xác được định dạng

để thu được một spin echo

- Có thể thực hiện với thời gian echo dài và ngắn

- Có sự phục hồi tín hiệu hoàn toàn

Kỹ thuật:Có 2 kỹ thuật chính là:

*Kỹ thuật đơn điểm vật SV (Single voxel):

- Các điểm vật phải đặt ở những nơi xa với nguồn gây ảnh giả nhạy từ

và lipid

- Đối với bệnh lý lan tỏa thường sử dụng thể tích 2x2x2cm (8cm3)

- Đối với những tổ thương khu trú có thể giảm thể tích xuống

- Thời gian khảo sát ngắn khoảng 3-5 phút

- Giới hạn chính của kỹ thuật này là bao phủ một vùng giải phẩu hạn chế, vì vậy chỉ đánh giá một vùng đơn độc trong khi thu thập Do đó đặt vùng điểm đúng là rất quan trọng

*Kỹ thuật đa điểm vật MV (Multi voxel):

- Cho phép đặt nhiều điểm vật đồng thời trong não

- Có thể khảo sát thành phần tổn thương, khi chỉ ra độ lan của bất thường chuyển hóa

- Còn được gọi là hình ảnh bậc hóa học (CSI: Chemical Shift Imaging)

- Có thể thực hiện lát cắt 2 chiều (2D) hoặc 3 chiều (3D) toàn bộ thể tích đã cho

Lưu ý:

1 Bệnh nhân phải thực sự nằm yên khi khảo sát

2 Vị trí đặt voxel phải tránh máu, các sản phẩm của máu, khí, dịch não tủy, mỡ,

các vùng hoại tử, kim loại, vôi và xương

3 MRS có thể thực hiện được sau khi tiêm chất tương phản từ Gadolinium

4 Chèn (Shimming) thích hợp để làm đồng nhất từ trường vùng đo

Các chất chuyển hóa chính:

- NAA: N-acetyl aspartate và N-acetyl aspartyl glutamate: cộng hưởng ở2.0 và

2.6 ppm

- CREATINE: Creatine và phosphocreatine cộng hưởng ở 3.0 và 3.9 ppm

- CHOLINE: Các hợp chất choline cộng hưởng ở 3.2ppm

- MYOINOSITOL: Myoinositol, myoinositol monophosphate và glycine cộng

hưởng ở 3.5ppm

- Glx: Amino acid cộng hưởng ở 2.2-2.6 và 3.6-3.8ppm

- LipX: Lipid tập trung ở 0.8 và 1.3ppm và các Protein cao phân tử tập trung ở

0.9 và 2.05ppm

- LACTATE: Lactate cộng hưởng ở 1.3ppm

Ứng dụng:

1 Đánh giá trên bệnh nhân u não: Phân biệt bệnh nhân u với không u, đánh giá

mô u với phù não, dự đoán độ ác tính, định vị vùng sinh thiết, đánh giá sau điều trị (phẩu thuật, xạ trị)

2 Bệnh lý động kinh

3 Đánh giá bệnh nhân nghi ngờ sa sút trí tuệ

4 Đánh giá bệnh nhân hôn mê

Khái niệm: SWI là kỹ thuật MRI sử dụng sự khác biệt về độ nhạy từ, làm rõ

các

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If

the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

The image cannot be display ed Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted Restart y our computer, and then open the file again If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

mạch máu nhỏ và tĩnh mạch não, nhạy với sắt và đóng vôi

Các bước tạo ảnh:

1 Tạo ra một hình ảnh phase cao tần

2 Dựng hình mạng lọc phase bình thường hóa (normalized phase mask)

3 Tăng cường hình ảnh biên độ với mạng lọc phase để thành SWI

4 Tùy chọn: tạo hình hướng cường độ tối thiểu (minimum intensity projection)

để thành hình SWI minIP

Các tham số SWI:

Xảo ảnh và hạn chế:

1 Ảnh giảở giao diện khí-mô là những vùng giảm tín hiệu đồng tâm

2 Các thiết bị cấy ghép kim loại sẽ gây ra nhiều xảo ảnh

3 Bệnh nhân phải thực sự nằm yên trong khi khảo sát

4 Thời gian khảo sát khá dài >5 phút

5 SWI là hình ảnh bổ sung cho các hình MRI thường qui khác

Ứng dụng:

1 Đột quị

2 Dị dạng mạch máu não

3 Chấn thương sọ não

4 Các bệnh thoái hóa thần kinh, rối loạn vận động

5 U não…

Cộng hưởng từ chức năng là kỹ thuật hình ảnh gián tiếp khảo sát hoạt động của não

Nguyên lý :

Nguyên lý cơ bản là phát hiện các thay đổi huyết động học đáp ứng các kích thích hoạt động thần kinh Khi có kích thích vùng não nào đó sẽ có tăng tiêu thụ

O-xy và tăng lượng máu đến Có thay đổi nồng độ oO-xyhemoglobin và deoxyhemoglobin ở vùng hoạt động Giảm tương đối nồng độ deoxyhemoglobin là chất thuận từ tại vùng hoạt động não có thể phát hiện trên cộng hưởng từ do tăng T2* Đây là nguyên lý chính kỹ thuật tạo hình tương phản BOLD (lệ thuộc mức Oxy máu)

Chỉ định