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

MỘT SỐ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MRI TRONG KHẢO SÁT THẦN KINH SỌ NÃO CN Lê Thanh Phong Khoa Chẩn Đốn hình ảnh Bệnh viện Chợ Rẫy, TpHCM GIỚI THIỆU: Cộng hưởng từ (MRI) kỹ thuật chọn lựa khảo sát hình ảnh thần kinh sọ não Cộng hưởng từ thường qui có khả cung cấp thơng tin cấu trúc, giải phẫu có độ phân giải không gian, thời gian độ tương phản cao Tuy nhiên để đánh giá sâu cấu trúc giải phẩu đơn đòi hỏi phải phát triển kỹ thuật chức cộng hưởng từ chức năng, cộng hưởng tử phổ, cộng hưởng từ tưới máu, cộng hưởng từ khuếch tán.Mặc dù kỹ thuật cộng hưởng từmới thay cộng hưởng từ thường qui chúng cung cấp thêm thông tin nhằm làm tăng thêm độ đặc hiệu khả chẩn đoán MỘT SỐ KỸ THUẬT KHẢO SÁT: Các kỹ thuật tiên tiến cộng hưởng từ sử dụng phổ biến khảo sát thần kinh sọ não như: cộng hưởng từ khuếch tán (DWI), tưới máu (PWI), cộng hưởng từphổ(MRS), cộng hưởng từ chức (fMRI), chuỗi xung SWI Cộng hưởng từ khuếch tán (DWI: Diffusion Weighted Imaging): Kỹ thuật: Hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán kỹ thuật cộng hưởng từ, sử dụng phổ biến bệnh lý sọ não Tương phản hình ảnh ởcộng hưởng từ khuếch tán chủ yếu dịch chuyển phân tử nước, khảo sát nhờ chuỗi xung nhanh Kỹ thuật áp dụng lâm sàng vào khoảng thập niên 1990, chủ yếu khảo sát bệnh lý thần kinh sọ não Stejskal Tanner hai tác giả giới thiệu chuỗi xung khảo sát cộng hưởng từ khuếch tán vào 1965 Các tác giả sử dụng chuỗi xung T2SE kết hợp hai xung GRE độ lớn ngược hướng Điều cho phép đo chuyển động phân tử nước theo hướng khoảng thời gian định Các phân tử nước di chuyển hai vị trí khảo sát khác cường độ khơng bị triệt tiêu Các phân tử nước không di chuyển bị tín hiệu triệt tiêu lẫn Các phân tử nước di chuyển nhanh, proton pha nhanh Sự pha di chuyển liên quan với tốc độ khuếch tán proton Do đó, cường độ tín hiệu khối thể tích mơ chứa proton di chuyển cường độ tín hiệu T2W bị suy giảm tốc độ khuếch tán Theo định luật Fick, khuếch tán phân tử độ chênh nồng độ Các chuỗi xung khảo sát cộng hưởng từ khuếch tán echo planar SET2W, single shot GRE-SE, single shot fast GRE-SE Các chuỗi xung giảm thời gian khảo sát nhiều, giúp cộng hưởng từ khuếch tán thực dễ dàng Để biểu thị độ lớn 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 tham số gọi hệ số nhạy cảm khuếch tán b (diffusion sensitivity factor) tính sec/mm2.Người ta thường dùng giá trị b = 500 1000 để đánh giá khả khuếch tán lâm sàng.Hình khuếch tán bao gồm tính chất hình T2W khác biệt ADC.Loại trừ tính chất T2W hình khuếch tán cách tách hình với b=0 giây/mm2, để có hình trung gian, hình dùng tạo đồ ADC.Các hình T2W, khuếch tán, ADC dùng để phân tích hình ảnh cộng hưởng từ 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 *Cộng hưởng từ khuếch tán theo lực (DTI: Diffusion Tensor Imaging): Hình ảnh khuếch tán theo lực kỹ thuật hình ảnh phát triển từ hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán đơn giản Kỹ thuật cho phép xác định hướng độ lớn khuếch tán Khả phát đường bó sợi thần kinh não sử dụng hình ảnh khếch tán theo lực gọi hình bó sợi thần kinh Hình bó sợi thần kinh cho phép tạo hình ảnh hai hay ba chiều hệ thống sợi thần kinh não Hình bó sợi thần kinh cho thơng tin tính tồn vẹn chất trắng, nối kết sợi thần kinh, lập kế hoạch phẫu thuật tiên lượng bệnh nhân Ứng dụng: Nhồi máu não Chấn thương sọ não U não Nhiễm trùng-Apxe não Xuất huyết não Bệnh lý chất trắng Bệnh lý xơ não rải rác 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 Hình ảnh Nhồi máu não 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 Hình ảnh u não Cộng hưởng từ tưới máu não (PWI: Perfusion Weighted Imaging): Cộng hưởng từ tưới máu kỹ thuật cung cấp thơng tin chi tiết việc cấp máu cho mô Tưới máu xác định thể tích máu qua thể tích tổ chức 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) - Thời gian vận chuyển trung bình: Mean Transit Time MTT (sec) CBF = CBV/MTT - Có loại kỹ thuật 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 kỹ thuật dựa tương phản chất tương phản từ tiêm đường tĩnh mạch, hình ảnh kỹ thuật đo nhanh từ thuốc tương phản từ vừa bắt đầu tiêm vào tĩnh mạch kéo dài suốt trình thuốc tương phản di chuyển vào động mạch đến thảy vào tĩnh mạch não Trong kỹ thuật ta dùng phương pháp bolus tracking để thực đưa thuốc tương phản từ vào đường tĩnh mạch Sau bơm tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học DSC-MRI phụ thuộc vào thời gian thư giãn T2 T2 * giảm thống qua tăng tính nhạy cảm Như DSC-MRI tính thay đổi độ nhạy cảm sau tiêm chất tương phản từ Một chuỗi hình ảnh ghi nhận trước, sau tiêm chất tương phản Sử dụng chuỗi xung GRE – EPI (T2*W) hay SE – EPI (T2W) Chụp khoảng 50 phase Gd: 0.1-0.2 mmol/Kg (1.5T), 0.1mmol/Kg (3T) Tốc độ: 5ml/s +20-30ml NaCl *Kỹ thuật Dynamic Contrast Enhanced (DCE): Đây kỹ thuật dựa tương phản chất tương phản từ tiêm đường tĩnh mạch, Sau tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học DCE-MRI phụ thuộc vào thời gian thư giãn T1, ảnh hưởng thời gian thư giãn T1 ngắn làm tăng tín hiệu DCE-MRI sử dụng hình ảnh T1W nhanh lặp lặp lại để đo thay đổi tín hiệu chất tương phảntheo thời gian Chúng ta thường dùng chuỗi xung GE (Flash) để thực 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 DCE-MRI DSC-MRI *Kỹ thuật Arteria Spin Labelling (ASL):Là kỹ thuật đánh dấu spin động mạch cho phép chụp hình định lượng tưới máu não ASL kỹ thuật hoàn toàn không xâm lấn, không sử dụng tiêm chất tương phản Nguyên lý ASL dựa vào đánh dấu dòng máu từ động mạch đến não Máu đánh dấu đến não vùng khảo sát Khác biệt hình ảnh trước sau đánh dấu tạo hình tưới máu Có phương pháp đánh dấu là: Continuous Arterial Spin Labelling (CASL), Pulsed Arterial 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 DSC-MRI 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 DCE-MRI 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 ASL-MRI Spin Labelling (PASL) Velocity Selective Arterial Spin Labelling (VSASL) So sánh: DSC-MRI tốt việc đo thời gian vận chuyển máu nhanh, khảo sát toàn não thời gian quét nhanh DCE-MRI tốt cho việc đo BV giảm xảo ảnh 3 ASL tốt cho việc đo BF, cung cấp thông tin CBF mà không cần dùng chất tương phản Tuy nhiên, phương pháp có tiêm chất tương phản cung cấp độ nhạy cảm tốt cho độ li giải không gian cao Ứng dụng: Chỉ định chủ yếu cộng hưởng từ tưới máu bệnh lý mạch máu (đột quị thiếu máu não, co mạch) bệnh lý u não Trong u não, cộng hưởng từ tưới máu giúp phân biệt 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 Cộng hưởng tử phổ (MRS: Magnetic Resonance Spectroscopy): Nguyên lý: CHT phổ kỹ thuật phân tích khơng xâm phạm, dùng để khảo sát thay đổi chuyển hóa số bệnh lý thần kinh sọ não.Nguyên lý CHT phổ Bloch Purchell mô tả lần vào năm 1946.CHT phổ thực máy từ 1.5T trở lên.Thay cho ảnh, CHT phổ cho đồ thị với biên độ đỉnh theo tần số tương ứng Phương pháp: *STEAM (Stimulated Echo Acquision Mode): dùng xung 900 để thu echo bị kích thích - Có thể thực với thời gian echo (TE) ngắn - Có phục hồi tín hiệu khơng hồn tồn - Một điểm vật (voxel) xác định dạng *PRESS (Point Resolved Spectroscopy): dùng xung 900 hai xung 1800 để thu spin echo - Có thể thực với thời gian echo dài ngắn - Có phục hồi tín hiệu hồn tồn Kỹ thuật:Có kỹ thuật là: *Kỹ thuật đơn điểm vật SV (Single voxel): - Các điểm vật phải đặt nơi xa với nguồn gây ảnh giả nhạy từ lipid - Đối với bệnh lý lan tỏa thường sử dụng thể tích 2x2x2cm (8cm3) - Đối với tổ thương khu trú giảm thể tích xuống - Thời gian khảo sát ngắn khoảng 3-5 phút - Giới hạn kỹ thuật bao phủ vùng giải phẩu hạn chế, đánh giá vùng đơn độc thu thập Do đặt vùng điểm quan trọng *Kỹ thuật đa điểm vật MV (Multi voxel): - Cho phép đặt nhiều điểm vật đồng thời não - Có thể khảo sát thành phần tổn thương, độ lan bất thường chuyển hóa - Cịn gọi hình ảnh bậc hóa học (CSI: Chemical Shift Imaging) - Có thể thực lát cắt chiều (2D) chiều (3D) tồn thể tích cho Lưu ý: Bệnh nhân phải thực nằm yên khảo sát Vị trí đặt voxel phải tránh máu, sản phẩm máu, khí, dịch não tủy, mỡ, vùng hoại tử, kim loại, vôi xương MRS thực sau tiêm chất tương phản từ Gadolinium Chèn (Shimming) thích hợp để làm đồng từ trường vùng đo Các chất chuyển hóa chính: - NAA: N-acetyl aspartate N-acetyl aspartyl glutamate: cộng hưởng ở2.0 2.6 ppm - CREATINE: Creatine phosphocreatine cộng hưởng 3.0 3.9 ppm - CHOLINE: Các hợp chất choline cộng hưởng 3.2ppm - MYOINOSITOL: Myoinositol, myoinositol monophosphate glycine cộng hưởng 3.5ppm - Glx: Amino acid cộng hưởng 2.2-2.6 3.6-3.8ppm - LipX: Lipid tập trung 0.8 1.3ppm Protein cao phân tử tập trung 0.9 2.05ppm - LACTATE: Lactate cộng hưởng 1.3ppm Ứng dụng: Đánh giá bệnh nhân u não: Phân biệt bệnh nhân u với không u, đánh giá mô u với phù não, dự đốn độ ác tính, định vị vùng sinh thiết, đánh giá sau điều trị (phẩu thuật, xạ trị) Bệnh lý động kinh Đánh giá bệnh nhân nghi ngờ sa sút trí tuệ 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 Đánh giá bệnh nhân mê Hình ảnh nhạy từ (SWI:Susceptibility Weighted Imaging) Khái niệm: SWI kỹ thuật MRI sử dụng khác biệt độ nhạy từ, làm rõ PHỔ ĐẠT CHẤT LƯỢNG PHỔ KHÔNG ĐẠT CHẤT LƯỢNG mạch máu nhỏ tĩnh mạch não, nhạy với sắt đóng vơi Các bước tạo ảnh: Tạo hình ảnh phase cao tần Dựng hình mạng lọc phase bình thường hóa (normalized phase mask) Tăng cường hình ảnh biên độ với mạng lọc phase để thành SWI Tùy chọn: tạo hình hướng cường độ tối thiểu (minimum intensity projection) để thành hình SWI minIP Các tham số SWI: Từ trường Flip Angle TR (ms) TE (ms) 1.5T 20 50 40 3T 12 30 20 4T 12 25 15 7T 10-15 25 10-15 Xảo ảnh hạn chế: Ảnh giảở giao diện khí-mơ vùng giảm tín hiệu đồng tâm Các thiết bị cấy ghép kim loại gây nhiều xảo ảnh Bệnh nhân phải thực nằm yên khảo sát Thời gian khảo sát dài >5 phút SWI hình ảnh bổ sung cho hình MRI thường qui khác Ứng dụng: Đột quị Dị dạng mạch máu não Chấn thương sọ não Các bệnh thối hóa thần kinh, rối loạn vận động 5 U não… Hình Phase Hình Biên độ Hình SWI Cộng hưởng từ chức năng: (fMRI: Functional Magnetic Resonance Imaging): Cộng hưởng từ chức kỹ thuật hình ảnh gián tiếp khảo sát hoạt động não Nguyên lý : Nguyên lý phát thay đổi huyết động học đáp ứng kích thích hoạt động thần kinh Khi có kích thích vùng não có tăng tiêu thụ Oxy tăng lượng máu đến Có thay đổi nồng độ oxyhemoglobin deoxyhemoglobin vùng hoạt động Giảm tương đối nồng độ deoxyhemoglobin chất thuận từ vùng hoạt động não phát cộng hưởng từ tăng T2* Đây nguyên lý kỹ thuật tạo hình tương phản BOLD (lệ thuộc mức Oxy máu) Chỉ định Kỹ thuật ứng dụng nhiều lĩnh vực thần kinh Trong u não, kỹ thuật dùng đánh giá liên quan u với vùng chức năng, lập đồ chức tiền phẫu, đánh giá sau phẫu thuật 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 KẾT LUẬN: Các tiến kỹ thuật cộng hưởng từ cho thông tin quan trọng bệnh lý u não: cấu trúc, giải phẫu, chức năng, chuyển hóa, huyết động, tế bào Các kỹ thuật cộng hưởng từ giúp chẩn đoán, đánh giá, theo dõi bệnh lý u não tốt Ứng dụng tiến kỹ thuật cần thiết để phát triển ngành hình ảnh học, thần kinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO: MRI sọ não, nhà xuất y học 2012 BS Lê Văn Phước Ứng dụng chuỗi xung SWI, BS Cao Thiên Tượng Ứng dụng lâm sàng cộng hưởng từ phổ, Bs Cao Thiên Tượng Advanced MRI technique, University of California, Los Angeles, January 2012 Perfusion MRI, AJR Am J Roentgenol 2013 MRI made easy, second edition, Govind B Chavhan Alternative to BOLD for fMRI, Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology  ... thực nằm yên khảo sát Thời gian khảo sát dài >5 phút SWI hình ảnh bổ sung cho hình MRI thường qui khác Ứng dụng: Đột quị Dị dạng mạch máu não Chấn thương sọ não Các bệnh thối hóa thần kinh, rối... theo dõi bệnh lý u não tốt Ứng dụng tiến kỹ thuật cần thiết để phát triển ngành hình ảnh học, thần kinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO: MRI sọ não, nhà xuất y học 2012 BS Lê Văn Phước Ứng dụng chuỗi xung... bó sợi thần kinh Hình bó sợi thần kinh cho phép tạo hình ảnh hai hay ba chiều hệ thống sợi thần kinh não Hình bó sợi thần kinh cho thơng tin tính tồn vẹn chất trắng, nối kết sợi thần kinh, lập