Ky thuat xoa mo MRI

Mở đầu• Nhiều trường hợp cần khử tín hiệu mỡ trong MRI • Khữ mỡ làm tăng tương phản giữa mô bình thường và bệnh lý trên các chuỗi xung nhạy dịch vd, đánh giá mô bệnh lý, sụn khớp, sụn ch

Các kỹ thuật xóa mỡ trong MRI: Nguyên lý và ứng dụng lâm sàng

BS CK2 Cao Thiên Tượng Khoa CĐHA-Bệnh viện Chợ Rẫy

Mở đầu

• Nhiều trường hợp cần khử tín hiệu mỡ trong MRI

• Khữ mỡ làm tăng tương phản giữa mô bình thường và bệnh lý trên các chuỗi xung nhạy dịch (vd, đánh giá mô bệnh lý, sụn khớp, sụn

chêm, tủy xương) hoặc trên hình T1W sau tiêm

• Khữ mỡ cũng giúp đánh giá lượng mỡ trong tổn thương (u…)

• Các bác sĩ và kỹ thuật viên chẩn đoán hình ảnh cầu hiểu biết ưu điểm

và nhược điểm của các kỹ thuật xóa mỡ khác nhau trên MRI để chọn lựa kỹ thuật thích hợp nhất trong thực hành lâm sàng

Ý NGHĨA LÂM SÀNG CỦA VIỆC PHÁT HIỆN MỠ VÀ XÓA MỠ TRÊN MRI

• Phân biệt mỡ và các chất có thời gian T1 ngắn khác:

• Mỡ và máu bán cấp đều có tín hiệu cao trên T1W nhưng khi dùng kỹ thuật xóa

mỡ thì tín hiệu máu bán cấp vẫn cao trên T1W trong khi mỡ có tín hiệu thấp

• Làm rõ tổn thương hoặc vùng giải phẫu bắt thuốc trong mô mỡ:

• Tăng chất lượng hình ảnh chụp mạch máu có tiêm thuốc trên nền xóa mỡ

• Khi dùng T1W xóa mỡ sau tiêm thuốc, tổn thương bắt thuốc dễ phát hiện hơn

• Làm rõ tổn thương hoặc vùng giải phẫu có thời gian T2 dài trong mô mỡ.

• Tăng chất lượng hình ảnh chụp mạch không tiêm thuốc trên nền xóa mỡ

• Hầu hết các tổn thương (như phù, viêm, u) có thể dễ phát hiện vì có tín hiệu cao trong khi mỡ xung quanh có tín hiệu thấp trên hình T2W xóa mỡ.

U quái buồng trứng trưởng thành Lạc nội mạc tử cung

T1W DIXON FS

Xuất huyết Mỡ

Phân biệt mỡ/xuất huyết

là chìa khóa đển chẩn đoán phân biệt u quái buồng trứng trưởng thành/ nang xuất huyết

và nhạy trong phát hiện lạc nội mạc tử cung vùng chậu

4 kỹ thuật thường dùng trong thực hành lâm sàng

• Xóa mỡ chọn lọc bậc hóa học (CHESS)

• Phục hồi đảo chiều (STIR)

• Kỹ thuật hỗn hợp (kết hợp các yếu tố chọn lọc bậc hóa học và phục

hồi đảo chiều)

• Phân tách mỡ nước (kỹ thuật Dixon)

Kỹ thuật thứ năm là kích thích nước, ít được sử dụng và về nguyên lý có thể xem như là một kiểu của kỹ thuật chọn lọc bậc hóa học

(fatsat) Kích thích Kích thích nướcnước (tách mỡ-nước)(tách mỡ-nước)Kỹ thuật Dixon Kỹ thuật Dixon STIR SPAIR SPIR

SPIR ( S pectral P resaturation with I nversion

R ecovery) SPAIR ( S pectral P resaturation A ttenuated

I nversion R ecovery)

Del Grande et al., Fat-Suppression Techniques for 3-T MR Imaging

of the Musculoskeletal System, RadioGraphics 2014; 34:217–233

Xóa mỡ chọn lọc bậc hóa học

(CHESS)

Cơ sở vật lý

• Vào năm 1985, Haase và cs đã mô tả chuỗi xung xóa mỡ chọn lọc bậc hóa học (CHESS)

có thể tạo ra hình ảnh thuần nước và thuần mỡ dựa trên cơ sở khác biệt bậc hóa học giữa nước và mỡ

• Để xóa mỡ, một xung kích thích có độ rộng băng tần hẹp tập trung vào tần số cộng

hưởng của mỡ (xung RF chọn lọc hóa học) và góc bật 90o lật vector từ hóa của mỡ

thành mặt phẳng ngang

• Ngay sau đó, một gradient điều chỉnh “độ đồng nhất” từ trường áp vào để làm lệch pha proton và làm khử tín hiệu mỡ Hình ảnh thu được ngay sau khi gradient làm lệch pha kết thúc và trước khi bắt đầu thời gian phục hồi từ hóa dọc của mỡ

• Khoảng cách của đỉnh nước và đỉnh mỡ tăng theo độ mạnh từ trường MRI máy từ

trường yếu hai đỉnh này có xu hướng chồng nhau có thể làm xóa mỡ không đồng nhất

• Dùng xóa mỡ ở vùng khảo sát (FOV) nhỏ (khớp gối, bàn

tay, cổ tay…)

• Đặc hiệu mỡ, xác định đặc điểm mô Xóa mỡ đại thể

• Giúp tăng tương phản hình ảnh và làm nổi bật tổn

thương như mô bắt thuốc, phù và các sản phẩm của

máu

• Máy từ trường cao, đòi hỏi đồng nhất từ trường B o và B 1

• Không thích hợp cho FOV lớn, lệch tâm (off-center),

vùng giải phẫu có cấu trúc đa dạng , bn có vật cấy ghép

không

Ở máy 1.5 TI ~ 130-170ms

• Không đòi hỏi độ mạnh và tính đồng nhất của từ trường

• Có thể khảo sát ở FOV rộng (như toàn bộ cột sống trong trường hợp viêm khớp cột sống hoặc di căn), và trong các vùng giải phẫu phức tạp

có nhiều giao diện khí-mô (như đám rối thần kinh cánh tay, ngón tay

• Không đặc hiệu cho mỡ

• Có thể xoá tín hiệu mô không chứa mỡ có thời gian T1 ngắn tương tự

mỡ như các sản phẩm của máu (methemoglobine), các giàu protein, melanin hoặc mô sau tiêm Gd STIR không dùng sau tiêm Gd tĩnh

mạch và tiêm nội khớp

• Tỉ lệ tín hiệu độ nhiễu thấp Khắc phục bằng cách giảm TE

• Thời gian khảo sát dài

Giá trị TI nào?

STIR, TI =205ms STIR, TI =220ms

• Nếu hình ảnh quá “đen và trắng”

1 Chọn TI tối ưu (ví dụ 140 hoặc 160 thay vì

150)

2 TE thấp hơn (thử 30-40)

Độ mạnh từ trường (Tesla) Thời gian TI (ms)

STIR vs CHESS

FS (CHESS) STIR

FOV lớn Cấu trúc giải phẫu đa dạng

STIR vs SPAIR-Ảnh giả kim loại

SPIR ( S pectral P resaturation with I nversion

R ecovery) và SPAIR ( S pectral P resaturation

A ttenuated I nversion R ecovery)

• Kết hợp ưu điểm của

phục hồi đảo chiều (IR)

và CHESS để xoá mỡ

• SPIR và SPAIR thích

hợp cho máy 3T

• SPIR kích thích chọn

lọc hạt nhân lipid với

flip angle > 90o

• Các nhược điểm nữa của chuỗi xung hỗn hợp là thời gian khảo sát dài và tỉ lệ hấp thụ riêng biệt (SAR) cao hơn

CHESS vs SPAIR-Mức độ xóa mỡ

SPAIR-Xóa mỡ có SNR cao

• Kỹ thuật Dixon áp dụng cho cả GRE và SE

• Sử dụng hai hoặc nhiều thời gian echo

Dixon 2 điểm

• Sử dụng 2 thời gian echo

• Thời gian echo khi nước và mỡ

cùng pha  tín hiệu cùng pha

(SIP) và khi nước và mỡ ngược

pha tín hiệu ngược pha (SOP)

• W = (SIP + SOP)/2

• F = (SIP-SOP)/2

Dixon (Siemens) =mDixon (Philips) =IDEAL/FLEX (GE) =WFOP (Toshiba)

Dixon cải tiến (dixon 3 điểm)

• Được Glover và Schneider đề xuất bằng

cách thêm một hình thứ ba để bù cho

độ nhạy của từ trường B 0 của phương

pháp Dixon hai điểm ban đầu

• Sử dụng 3 pha khác nhau là 0, và - giữa

tín hiệu mỡ và nước

• Sau đó Glover mở rộng phương pháp 3

điểm thành 4 điểm với các pha 0, và 3

• Kỹ thuật 3 và 4 điểm có ưu điểm hơn về

tính không đồng nhất của từ trường

nhưng thời gian khảo sát dài hơn và

SNR thấp hơn

•  

Hình in phase=T2W

không FS

Hình out phase nước= FSHình chỉ

Hình chỉ mỡ = xóa tín hiệu nước

Khoa CĐHA-BVCR

4 hình sau khi hậu xử lý được tái tạo tự động

STIR

Ưu điểm

• Xóa mỡ hoàn toàn và đồng nhất

• Chỉ một lần đo, có cả hình xóa mỡ và không xóa mỡ

• Định lượng mỡ

Xóa mỡ đồng nhất

• Do không ảnh hưởng đến

tính không đồng nhất của từ

trường khu vực

• SNR cao hơn STIR

• Xóa mỡ đặc hiệu so với STIR

• Xóa mỡ sau tiêm Gd

So sánh về độ nhạy từ

Dixon STIR

So sánh SNR

>

Dixon STIR

SNR của STIR < Dixon, thời gian khảo sát gần như nhau (STIR =3’15”, Dixon =3’58” máy 1.5T)

http://dx.doi.org/10.1594/ecr2016/C-0585

So sánh SNR

Images courtesy of Bac Nguyen

Chỉ một lần đo cho nhiều hình

Chordoma

T2W chỉ nước (xóa mỡ), đánh giá tín hiệu

trong và quanh u nhưng không đánh giá

chính xác tương quan giải phẫu của u với

mạch máu, cơ và thần kinh

Hình in phase =T2W chuẩn không xóa mỡ, thấy rõ tương quan u với mạch máu

Dixon T2W

• Với chỉ một lần đo, kỹ thuật T2W Dixon có thể cho:

• Hình xóa mỡ hoàn toàn, đặc hiệu, để phát hiện các vùng bệnh lý tăng tín hiệu

• Hình T2W không xóa

mỡ để phân tích giải phẫu

• Hình chỉ mỡ, khử nước, tương tự hình T1W để khảo sát hàm lượng mỡ

tương quan tốt Nó cũng đã được sử dụng trong teo cơ Duchenne.

• Định lượng thâm nhiễm mỡ tủy xương trong các bệnh lý huyết học

Nozaki et al., Quantification of Fatty Degeneration Within the Supraspinatus

Muscle by Using a 2-Point Dixon Method on 3-T MRI, AJR 2015; 205:116–122

Định lượng thoái

hóa mỡ trong cơ

trên gai

• Kỹ thuật Dixon 2 điểm nhạy với từ trường B0 hơn Dixon 3 điểm

Ảnh giả hoán đổi (swapping artifact) mỡ-nước

Dixon trong MRI bụng

• mDixon tạo ra 4 hình trong chỉ một lần nín thở

• Phương pháp thông thường tạo ra 3 hình trong hai lần nín thở

Một lần nín thở mDixon in phasehình out phasehình chỉ nướchình chỉ mỡhình

Dixon tạo ra 4 hình trong một lần

nín thở

hình

in phase

hình out phase

hình chỉ nước chỉ mỡhình

MRI 3T, Skyra, Khoa CĐHA-BV Chợ Rẫy

Gan nhiễm mỡ

in phase out phase

chỉ nước chỉ mỡ

Khoa CĐHA-BVCR

Định lượng mỡ gan bằng hình ảnh out phase

in-• Hai công thức:

1- (SIP-SOP)/2 (SIP) X 100

SIP: Cường độ tín hiệu ở hình in phase

SOP: Cường độ tín hiệu ở hình out phase

2-Sử dụng lách bình thường làm tham chiếu

Gan lắng đọng sắt

in phase out phase

chỉ nước chỉ mỡ

SPAIR DIXON

Chi tiết giải phẫu tốt hơn

DIXON vs

SPAIR

Lee et al., JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 38:401–410 (2013)

Kỹ thuật mDixon 3D cho chất lượng hình ảnh

và xóa mỡ tốt hơn 3D SPAIR, trong khảo sát

dynamic gan, phát hiện HCC trong bệnh

nhân bệnh gan mạn tính tốt hơn

T1W 3D VIBE DIXON T1W 3D VIBE FS

Khoa CĐHA-BVCR

Đầu mặt cổ

T2 FS T1 FS

T2 DIXON T1 DIXON

Jin Ho Hong, et al, Improvement of Fat

Suppression and Artifact Reduction Using

IDEAL Technique in Head and Neck MRI at

3T, iMRI 2016;20:44-52

Giảm ảnh giả vùng

đầu cổ Xóa mỡ đồng nhất,

duy trì SNR cao

DIXON STIR CHESS

So sánh 3 kỹ thuật

Khoa CĐHA-BVCR

Giảm ảnh giả

IDEAL

Nang bì buồng trứng: Xóa mỡ không hoàn toàn

Ứng dụng trong MRI cơ xương khớp

Đánh giá phù, teo cơ và thâm nhiễm mỡ trong cơ

Khớp vai

Sử dụng Dixon T1W trong MR arthrography

có thể thay thế T1W FS

Hình chỉ

mỡ, đánh giá hình thái tương tự T1W

Cột sống và đám rối thần kinh cánh tay

Gãy xương dưới sụn lồi cầu ngoài

T1W T2W FS T2W Dixon

So sánh CHESS vs DIXON về ảnh giả kim loại

CHESS DIXON

Mức độ xóa mỡ

CHESS DIXON

Các dụng cụ chỉnh hình bằng kim loại

• STIR > T2W Dixon > T2W FS (CHESS)

• Sau tiêm T1W Dixon > T1W FS

CHESS DIXON

Ứng dụng trong chụp mạch

MRA-TOF

Kỹ thuật Dixon (IDEAL)

Grayev et al., Improved Time-of-Flight Magnetic Resonance Angiography With IDEAL Water-Fat Separation, J Magn Reson Imaging 2009;29:1367–1374

Ưu và khuyết điểm của các kỹ thuật xóa mỡ trong MRI

Kỹ thuật Thời gian

tạo ảnh SNR SAR Hiệu ứng kim loại Độ nhạy B 0 Độ nhạy B 1 từ trường Độ mạnh

Kích thích

hoặc 4 điểm) Không nhạy Trung gian+

*Phụ thuộc vào chuỗi xung

+Có ưu và khuyết điểm ở cả hai loại từ trường cao và thấp

Tóm tắt ứng dụng của các kỹ thuật xóa mỡ

DIXON/in out

phase Khi xóa mỡ CHESS và kích thích nước thất bạiKhi cần định lượng mỡ

Gan nhiễm mỡ Khối thượng thận Hỗn hợp Vùng khảo sát lớn như đùi, ngực, bụng, chậu

Kết luận

• Các bác sĩ và kỹ thuật viên chẩn đoán hình ảnh cần hiểu biết ưu điểm và nhược điểm của các kỹ thuật xóa mỡ khác nhau trên MRI để chọn lựa kỹ thuật thích hợp nhất trong thực hành lâm sàng

• STIR là kỹ thuật xóa mỡ tốt bất chấp độ mạnh từ trường và tính đồng nhất từ trường nhưng có tỉ lệ tín hiệu trên độ nhiễu nền thấp

• CHESS có tỉ lệ tín hiệu trên độ nhiễu nền cao hơn nhưng hạn chế về tính đồng nhất từ trường và đòi hỏi máy từ trường cao

• Chuỗi xung hỗn hợp và kỹ thuật Dixon xóa mỡ tốt và có tỉ lệ tín hiệu trên độ

nhiễu cao

• Ngoài một số ưu điểm, mỗi kỹ thuật cũng còn gặp một số hạn chế cần lưu ý

trong thực hành lâm sàng

Tài liệu tham khảo

1 Guerini et al., Fat Suppression with Dixon Techniques in MusculoskeletalMagnetic Resonance Imaging: A Pictorial Review, Semin Musculoskelet Radiol 2015;19:335–347.

2 Del Grande et al., Fat-Suppression Techniques for 3-T MR Imaging of the Musculoskeletal System, RadioGraphics 2014; 34:217–233

3 Nozaki et al., Quantification of Fatty Degeneration Within the Supraspinatus Muscle by Using a 2-Point Dixon Method on 3-T MRI,

7 John R Leyendecker, Jeffrey J Brown, Elmar M Merkle, Practical Guide to Abdominal &Pelvic MRI, © 2011 by LIPPINCOTT WILLIAMS

& WILKINS, a WOLTERS KLUWER

8 Torii S, Machida H, Fukui R, Kojima S, Hirata M, Yamamoto Y, Matsuzawa K, Tanaka I, Ueno E,      

https://dps2015.rsna.org/exhibit/?exhibit=PH124-ED-X

Xin cám ơn

sự lắng nghe

của quí vị