Các tiến bộ và ứng dụng PET/MRI trong lâm sàng

Bài tổng quan giới thiệu những tiến bộ hiện nay của PET/ MRI trong lâm sàng nhấn mạnh đến các ứng dụng của PET/MRI trong ung thư. Mặc dù PET/MRI không thay thế được PET/CT và không có những ưu thế nổi bật nếu chỉ sử dụng MRI chỉ để đánh giá đơn thuần về mặt hình thể khi so sánh với CT trong PET/CT.

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN CÁC TIẾN BỘ VÀ ỨNG DỤNG PET/MRI TRONG LÂM SÀNG Trong y học hạt nhân, hình ảnh lai ghép PET/CT, SPECT/CT sử dụng thường quy lâm sàng khoảng thập kỷ qua Tuy nhiên, gần đây, hệ thống PET/MRI thương mại đời từ năm 2011 phương tiện chẩn đốn khơng nghiên cứu mà bước đầu ứng dụng thực hành lâm sàng Bài tổng quan giới thiệu tiến PET/ MRI lâm sàng nhấn mạnh đến ứng dụng PET/MRI ung thư Mặc dù PET/MRI không thay PET/CT khơng có ưu bật sử dụng MRI để đánh giá đơn mặt hình thể so sánh với CT PET/CT PET/MRI có nhiều ưu điểm bao gồm độ phân giải, tương phản cao phân tích hình ảnh tổn thương mơ mềm, cung cấp nhiều thông tin chức dựa kỹ thuật MRI giảm liều xạ kết hợp với liệu phân tử PET Khả phát MRI cải thiện so với CT tổn thương não, vú, gan, thận, tiền liệt tuyến xương dẫn tạo ưu điểm bật PET/MRI so với PET/CT Tuy nhiên, số thách thức PET/MRI tồn giá thành cao, thời gian chụp kéo dài làm giảm cung lượng bệnh nhân, tính phức tạp cao giá trị chẩn đốn khơng cao số bệnh lý so sánh với PET/CT hay kết hợp ghi hình độc lập PET MRI Cùng với phát triển công nghệ sẵn có PET/MRI, nay, PET/MRI tiếp tục công cụ nghiên cứu đại trở nên kỹ thuật chẩn đoán thực hành số bệnh lý ung thư, thần kinh tim mạch I MỞ ĐẦU Trước đây, để chẩn đoán bệnh, phương pháp xâm nhập thường áp dụng gây đau đớn cho bệnh nhân chẩn đoán bệnh vào giai đoạn muộn Trong thập niên cuối kỷ 20, phát triển khoa học công nghệ đem lại lợi ích rõ rệt Y học Đầu tiên, phát minh tia X, sau xuất máy CT vào năm 1970 MRI vào năm 1980 đem lại đột phá Y học đại Hình ảnh giải phẫu CT MRI giúp chẩn đoán, đánh giá giai đoạn, theo dõi đáp ứng điều trị bệnh Tuy nhiên, hình ảnh giải phẫu CT MRI lúc phản ánh hết q trình sinh lý bệnh Chẩn đốn chức hay cịn gọi hình ảnh chuyển hóa làm thay đổi tích cực chẩn đốn điều trị bệnh chưa kết hợp với hình ảnh giải phẫu CT MRI Đến năm 1963, hình ảnh lai ghép SPECT CT đời, sau đến 1973 máy PET phát minh đến năm 2000 máy PET lai ghép CT xuất thực hành lâm sàng (hình 1) Từ đến nay, hình ảnh lai ghép SPECT/CT PET/CT mang thông tin giải phẫu chuyển hóa ngày trở nên hồn thiện vai trị PET kết hợp với MRI đường đưa vào ứng dụng lâm sàng từ vài năm trở lại Số 61 - Tháng 12/2019 23 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN Hình trái: Hình ảnh giải phẫu xâm nhập (1500- 1800) Hình giữa: Hình ảnh giải phẫu chẩn đốn khơng xâm nhập (1900- 1950) Hình phải: Hình ảnh lai ghép (từ 2000- nay) Hình Quá trình phát triển chẩn đốn hình ảnh từ kỷ 16 đến (nguồn: Thomas Beyer Insights Imaging (2011) 2:161– 169) Các ý tưởng cơng nghệ ghi hình ảnh lai ghép PET MRI có lâu Cũng giống SPECT/CT hay PET/CT, phát triển cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh y học hạt nhân cho phép tạo phương pháp chuyển hố (PET) kết hợp với hình ảnh cấu trúc, giải phẫu với độ tương phản phân giải cao (MRI) hệ thống ghi hình tái tạo hình ảnh (hình 2) Hình Sự kết hợp ghi hình chuyển hố PET (hình trái), kết hợp với MRI (hình phải) tạo nên hình ảnh kết hợp PET/MRI (hình giữa) Hệ thống PET/MRI giới bắt đầu đưa vào thử nghiệm người lần vào tháng năm 2010 Trung tâm y 24 Số 61 - Tháng 12/2019 tế Mount Sinai New York Bệnh viện trường Geneva Các hệ thống PET/MRI thương mại đời từ năm 2011 phương tiện chẩn đoán khơng nghiên cứu mà cịn bước đầu ứng dụng thực hành lâm sàng II CÁC TIẾN BỘ VỀ CƠNG NGHỆ PET/ MRI Các hệ thống máy PET/MRI có phát triển phương pháp ghi hình năm gần Ban đầu, việc ghi hình riêng rẽ thực hệ thống PET/CT MRI tách biệt bàn Hình ảnh phần mềm xử lý, tái tạo hình ảnh tạo nên hình ảnh kết hợp PET MRI Ưu điểm hệ thống dựa tảng PET/CT, MRI sẵn có sử dụng CT để hiệu chỉnh suy giảm Tuy nhiên, thời gian ghi hình tăng lên (thu nhận PET/CT cộng hưởng từ riêng biệt), nhiều khả hình ảnh bị sai lệch vị trí thời gian, vận động bệnh nhân thời điểm thu nhận hình ảnh Tiếp theo, hệ thống PET/MRI phát triển với việc ghi hình PET cộng hưởng từ thực gantry PET MRI tách biệt phòng Hệ thống PET/MRI cho phép cải thiện kết hợp hình ảnh so với sử dụng PET MRI tách biệt với sử dụng bàn xoay Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh suy giảm gặp vấn đề không sử dụng CT Một số nhà sản xuất chế tạo hệ thống tích hợp PET/MRI với việc sử dụng đầu thu PET đặt gantry MRI với ống nhân quang silicon Đặc biệt, sử dụng đầu thu PET dạng đặc (solid-state detector) tương thích với từ trường bên ngồi, loại đầu thu nhỏ đầu thu truyền thống, phù hợp với thiết kế tích hợp Việc thu nhận đồng thời PET cộng hưởng từ giúp giảm thời gian thu nhận, cải thiện chất lượng hình ảnh, tránh thu nhận sai lệch vị trí PET MRI (misregistration) Hơn nữa, hệ thống cịn đồng thời ghi hình động trình sinh bệnh lý PET MRI THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN CÁC ỨNG DỤNG LÂM SÀNG CỦA PET/ MRI Hình Thiết kế hệ thống gantry PET/ MRI thu nhận hình ảnh tồn thân PET cộng hưởng từ (hình giữa) thu nhận đồng thời (hình bên phải) Nguồn: Eur J Nucl Med Mol Imaging (2009); 36 Suppl 36: S88-92) Sự kết hợp PET MRI hệ thống gặp nhiều thách thức mặt kỹ thuật cần giải Sử dụng thuật toán Dixon để tối ưu hiệu chỉnh suy giảm dựa MRI Dixon giúp cho bán định lượng giá trị hấp thu chuẩn (SUV) Các hệ thống PET/CT đại tương lai cần hiệu chỉnh để cải thiện đồng từ trường tránh tượng tạo khuyết hổng từ trường chi thu nhận hình ảnh tồn thân (truncation correction), hiệu chỉnh chuyển động bệnh nhân (motion correction), hiệu chỉnh nhiễu tạp giảm liều chiếu bệnh nhân … Các dược chất phóng xạ thường sử dụng để chụp PET/MRI ung thư đánh giá chuyển hoá đường F-18 FDG, vận chuyển axit amine tổng hợp protein (C-11 methionine, F-18 fluoroethyl-L-tyrosin: FET, 18F-fluoro-L-3, 4-dihydroxyphenylalanine: DOPA), tổng hợp DNA (18F-fluorothymidine) giảm oxy (18F-Fluoromisonidazole) Bên cạnh việc ghi hình dược chất phóng xạ kể trên, ưu điểm PET/MRI đánh giá chuỗi xung khác MRI T1, T2, DWI, đánh giá tưới máu (PWI: perfusionweighted imaging), cộng hưởng từ phổ (MR spectroscopy) … Các ưu điểm mặt lâm sàng chủ yếu PET/MRI có tương phản hình ảnh vượt trội so với PET/CT chẩn đoán loại u ác tính ngun phát xương, đầu-cổ mơ mềm, phát di não gan … Đặc biệt, PET/MRI cho phép phân tích hình ảnh gồm nhiều thơng số (multiparametric imaging) số u ác tính não, ung thư tiền liệt tuyến ung thư gan PET/MRI giảm liều chiếu bệnh nhân nhi bệnh nhân phải chụp nhiều lần Một số nghiên cứu hệ thống PET/MRI Hiện nay, vai trò PET/MRI hệ có ưu điểm định so với ứng dụng lâm sàng tiếp tục PET/CT sau (bảng 1) nghiên cứu Một số ứng dụng PET/CT Bảng So sánh ưu điểm PET/ tiến hành chẩn đoán u não, ung thư vú, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư bàng quang, MRI PET/CT ung thư ung thư buồng trứng, cổ tử cung, sarcoma phần mềm u lympho ác tính Trong bệnh lý u não, MRI khẳng định vai trò bật chẩn đốn Ngồi ra, kết hợp PET MRI giúp định hướn xác sinh thiết nhờ phân biệt bậc tổn thương u não Đối với bệnh lý ung thư vú, PET/MRI phát tốt tổn thương vú vị trí khác PET/MRI chí cịn có ưu điểm Ưu điểm PET/MRI Phát tổn thương Đánh giá thương bờ Ưu điểm PET/CT Có ưu điểm với tổn thương não, vú, gan, thận xương tổn Có ưu điểm chẩn đốn giai đoạn T ung thư khơng phải phổi xương Có ưu điểm PET/MRI đánh giá ung thư phổi Kết hợp hình ảnh chức giải phẫu Hình ảnh có độ phân giải cao PET/CT, nhiên gặp nhiễu ảnh bệnh nhân di động Ít gặp nhiễu ảnh bệnh nhân di động so với PET/MRI Mức độ xác đánh giá định lượng Có ưu điểm PET/CT Thời gian chụp hình PET/CT ghi hình nhanh Bức xạ Giảm 50% liều xạ so với PET/CT Tiện lợi cho bệnh nhân Chụp PET MRI 01 lần Sự đa dạng đánh giá thông số định lượng Cho phép đánh giá thêm chuỗi xung khuếch tán, tưới máu phổ MRI bên cạnh SUV Tính thực tế Chưa sử dụng nhiều thực Vẫn cần chụp thêm MRI số trường hợp Máy PET/CT ứng dụng rộng rãi nhiều nơi Số 61 - Tháng 12/2019 25 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN PET/CT and PET/MRI perform equally well in cancer: evidence from studies on more than 2,300 patients J Nucl Med2016; 57:420–430 Bailey DL, Pichler BJ, Guckel B, et al Combined PET/MRI: global warming—summary report of the 6th International Workshop on PET/ MRI, March 27-29, 2017, Tubingen, Germany Mol Imaging Biol2018; 20:4–20 Delso G, Furst S, Jakoby B, et al Performance measurements of the Siemens mMR integrated whole-body PET/MR scanner J Nucl Med2011; 52:1914–1922 Levin CS, Maramraju SH, Khalighi MM, Deller TW, Delso G, Jansen F Design features and mutual compatibility studies of the time-offlight PET capable GE SIGNA PET/MR system IEEE Trans Med Imaging 2016; 35:1907–1914 Keller SH, Holm S, Hansen AE, et al Image (A) (B) (C) artifacts from MR-based attenuation correction in Hình 11C-Choline PET/MRI phát clinical, whole-body PET/MRI MAGMA2013; 26:173–181 tổn thương giảm tín hiệu T2 (A), giảm tín hiệu ADC chuỗi xung khuếch tán (B) tăng chuyển hóa FDG hình ảnh kết hợp MRI PET (C); (nguồn: Eiber M, TU Muenchen, Munich, Germany) PET/CT phát tổn thương di xa gan não Trong tất các bệnh ung thư, PET/MRI ứng dụng nhiều ung thư tiền liệt tuyến để chẩn đoán bệnh, đánh giá giai đoạn bệnh, đánh giá mức độ ác tính (hình 4) Lê Ngọc Hà Khoa Y học hạt nhân Bệnh viện Trung ương quân đội 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO Knaapen, P., de Haan, S., Hoekstra, O S., Halbmeijer, R., Appelman, Y E., Groothuis, J G J.van Rossum, A C (2010) Cardiac PETCT: advanced hybrid imaging for the detection of coronary artery disease Netherlands Heart Journal, 18(2), 90–98 Andrew B Rosenkrantz (2016), ‘’Current Status of Hybrid PET/MRI in Oncologic Imaging’’, AJR 2016; 206:162–172 Thomas Beyer (2011), The future of hybrid imaging, Insights Imaging (2011), 2:235–246 Spick C, Herrmann K, Czernin J 18F-FDG 26 Số 61 - Tháng 12/2019 ... Các hệ thống PET/MRI thương mại đời từ năm 2011 phương tiện chẩn đốn khơng nghiên cứu mà bước đầu ứng dụng thực hành lâm sàng II CÁC TIẾN BỘ VỀ CÔNG NGHỆ PET/ MRI Các hệ thống máy PET/MRI có phát... cứu hệ thống PET/MRI Hiện nay, vai trò PET/MRI hệ có ưu điểm định so với ứng dụng lâm sàng tiếp tục PET/CT sau (bảng 1) nghiên cứu Một số ứng dụng PET/CT Bảng So sánh ưu điểm PET/ tiến hành chẩn... thống cịn đồng thời ghi hình động trình sinh bệnh lý PET MRI THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN CÁC ỨNG DỤNG LÂM SÀNG CỦA PET/ MRI Hình Thiết kế hệ thống gantry PET/ MRI thu nhận hình ảnh tồn