MRA không tiêm thuốc có thể thu được bằng kỹ thuật tương phản pha (PC – phase contrast) hoặc thời gian bay (TOF – time of flight), và cả hai đều có thể tạo hình dưới dạng phiến 2 chiều hoặc thể tích 3 chiều.
A. MRA TOF
MRA TOF là chuỗi xung echo khuynh độ (gradient echo) hiện hình dòng chảy mạch máu bằng cách áp một xung RF (radio frequency) lặp đi lặp lại trên mỗi thể tích mô, theo sau là khuynh độ khử pha và tái lập pha. Các mô tĩnh bị bão hòa do tác động của các xung RF lặp đi lặp lại, do đó có tín hiệu tương đối thấp. Ngược lại, máu chảy trong lòng mạch có tín hiệu tăng hơn do nó liên tục mang đến các spins chưa bão hòa vào thể tích khảo sát.
Độ tương phản của mạch máu hay sự tăng tín hiệu liên quan đến dòng chảy tỉ lệ với tốc
độ dòng chảy. Tín hiệu từ máu tĩnh mạch được giảm thiểu bằng cách cài đặt ngưỡng bão hòa ở trên mức thể tích khảo sát.
MRA TOF hai chiều (2D) đặc trưng được thực hiện ở vùng cổ với góc lật tương đối rộng (600). Các lát cắt ngang được thực hiện với độ dày 1 mm. Dòng máu chảy vuông góc với các lát cắt này được khảo sát rõ nhất vì chúng không tiếp xúc đủ nhiều với các xung RF
để bị bão hòa. Tuy nhiên, dòng máu chảy trong mặt phẳng lát cắt khảo sát lại tiếp xúc với nhiều xung RF hơn và nhiều phần tửđã bị bão hòa hơn, do đó tín hiệu bị mất bớt đi; xảo
ảnh này thường có thể thấy được ở các đoạn uốn nằm ngang của động mạch đốt sống, cũng nhưđoạn xương đá của động mạch cảnh trong.
MRA TOP ba chiều (3D) điển hình được thực hiện ở vùng đầu, với một góc lật nhỏ hơn (200). Một thể tích mô bao trùm vùng nền sọ của đa giác Willis và sau đó được chia thành các lớp cắt dày 1mm bằng cách dùng một bước mã hóa pha cộng thêm. Trong khi góc lật nhỏ hơn làm giảm xảo ảnh do bão hòa thì bất kỳ phần máu lưu thông nào nằm trong thể
tích khảo sát đủ dài có thể mất đi tín hiệu do tiếp xúc với nhiều xung RF. Sự mất tín hiệu này thường thấy ở phần xa của đa giác Willis (hình 3.2). Góc lật nhỏ cũng làm giảm độ
Chuyên đề 2: Cập nhật các kỹ thuật khảo sát bệnh lý động mạch não - 2011
ứng bão hòa của mạch máu trong khi tối đa hóa việc xóa tín hiệu nền. Người ta cũng dùng thêm kỹ thuật chuyển từ trường hóa trong MRA TOF 3D để giảm thêm tín hiệu nền So với TOF 2D, kỹ thuật TOF 3D có độ phân giải không gian tốt hơn, tỉ lệ tín hiệu trên tiếng ồn tốt hơn và ít khử pha trong voxel hơn, nhưng nó bị giới hạn nhiều hơn bởi xảo
ảnh bão hòa mạch máu và do đó chỉ có thể khảo sát được một thể tích nhỏ. Một kỹ thuật lai giữa TOF 2D và 3D là MOSTA (multiple overlapping thin slab acquisition – Chụp đa lớp cắt mỏng chồng lấn) khảo sát các thể tích 3D mỏng chồng lấn nhau. Phần cuối của thể
tích 3D có xảo ảnh do bão hòa nên được bỏđi trong khi phần trung tâm được tập hợp lại thành một hình MRA duy nhất. MOSTA có độ phân giải không gian cao hơn TOF 2D trong khi khảo sát được một vùng lớn hơn so với TOF 3D, vì nó ít chịu ảnh hưởng nhiễu bão hòa.
MRA TOF, đặc biệt là TOF 2D, cũng rất nhạy với mất tín hiệu do dòng xoáy. Điều này gây phân tán pha do đó khuynh độ tái pha không đủ khả năng tạo ra tín hiệu phản hồi mạnh. Xảo ảnh này có thể thấy ở các điểm chia đôi mạch máu, hoặc ởđoạn sau chỗ hẹp và có thể dẫn tới đánh giá quá mức độ hẹp và độ dài đoạn hẹp. (hình 3.3)
Hình 3.2 MRA TOF 3D sọ não bình thường: Các hình MIP nhìn thẳng và nghiêng cho thấy các mạch máu bình thường, với giảm độ tăng tín hiệu do dòng chảy ởđoạn xa động mạch não trước (a) và động mạch não giữa (b) [15] Hình 3.1 MRA vùng cổ bình thường. Hình MIP TOF 2 chiều của vùng cổ (a) có nhiễu mất tín hiệu ở đoạn cua ngang của động mạch đốt sống trái (mũi tên). Vùng này có dòng chảy bình thường trên hình MIP của MRA có thuốc tương phản (ceMRA)(b). Hình ceMRA cũng thể hiện tốt gốc các động mạch vùng cổ. [15]
Chuyên đề 2: Cập nhật các kỹ thuật khảo sát bệnh lý động mạch não - 2011 Hình 3.3 Hẹp động mạch cảnh trong. (a) MRA TOF thấy một đoạn mất tín hiệu ởđoạn gần động mạch cảnh trong. (b) Đoạn mất tín hiệu khu trú này thật ra không dài như vậy trên hình MRA có thuốc. (c) Hình CTA cho thấy đây là chỗ hẹp nặng, chưa tắc. [15]
MRA TOF có thể có xảo ảnh do ức chế nền kém. Tín hiệu từ các mô tĩnh về mặt lý thuyết sẽ được xóa bằng các xung RF lặp đi lặp lại, nhưng các chất có T1 ngắn, như mỡ hoặc methemoglobin trong khối máu tụ, thường không bị bão hòa hoàn toàn. Hậu quả là các chất này thể hiện tín hiệu cao trên MRA TOF và có thể nhìn giống các vùng có dòng chảy hoặc làm che mờ các mạch máu (hình 3.4) Hiện tượng nhiễu này đôi khi có thể khắc phục bằng cách cắt đoạn ra những vùng tín hiệu cao, và tín hiệu cao của mỡ có thể được làm giảm bằng các đặt thời gian dội (TE) về 2,3 đến 6,9 ms, nhằm đưa mỡ và nước ra khỏi pha khảo sát.
Hình 3.4 Nhiễu trên MRA TOF: (a) máu (methemoglobin) ở bể trước cầu não có tín hiệu cao trên TOF vì tín hiệu của các chất có T1 ngắn không bịức chếđủ. (b) trên hình MIP, vùng tín hiệu cao này làm che mở phần động mạch thân nền và động mạch tiểu não sau dưới [15]
B. MRA tương phản pha (PC – phase contrast)
MRA PC là chuỗi xung echo khuynh độ phác họa dòng máu bằng cách định lượng sự
khác biệt trong từ trường ngang giữa mô cố định và mô di chuyển. Tại mỗi thể tích khảo sát, sau một xung RF, một cặp khuynh độ mã hóa đối xứng nhưng ngược pha nhau được phát vào theo cùng một chiều; khuynh độđầu tiên làm khử pha và khuynh độ thứ hai làm tái pha trong từ trường ngang. Các mô tĩnh không có thay đổi thực sự nào về pha vì chúng nhận được tác động từ hai từ trường bằng nhau nhưng đối nghịch nhau trong quá trình khử pha rồi sau đó tái pha. Tuy nhiên, máu lưu thông thì lại trải qua các vùng từ trường khác nhau khi mỗi khuynh độđược đưa vào. Các spin trong máu lưu thông bị chuyển pha trong xung khử pha, và sự chuyển pha này không được tái lập hoàn toàn trong xung tái
Chuyên đề 2: Cập nhật các kỹ thuật khảo sát bệnh lý động mạch não - 2011
pha. Tổng hợp phần lệch pha còn lại, có thể dương hoặc âm, xác định chiều dòng chảy, và mức độ lệch pha (tính bằng góc) tỉ lệ với tốc độ hoặc độ mạnh dòng chảy.
PC MRA được khảo sát theo ba chiều vuông góc nhau, và chiều dòng chảy được hiển thị
bằng tín hiệu cao hơn hoặc thấp hơn so với nền xám xung quanh (hình 3.5). Các bản đồ
vuông góc cũng có thể được kết hợp lại để tạo thành một bản đồ các vùng tăng tín hiệu liên quan tới dòng chảy tổng thể mà không phụ thuộc chiều chảy. Giống MRA TOF, MRA PC có thể thu được bằng kỹ thuật 2D hoặc 3D. Trên lâm sàng, MRA PC được dùng
đểđánh giá dòng bàng hệ sau chỗ hẹp.
Một xảo ảnh duy nhất của MRA PC là một sự lệch pha hơn 180 độ sẽ được diễn giải thành dòng chảy chậm theo chiều ngược lại. Hiện tượng nhiễu aliasing này dẫn đến việc xác định chiều dòng chảy không chính xác. Để tránh hiện tượng này, người ta chọn một thông số mã hóa vận tốc (VENC) để đại diện cho tốc độ tối đa được chờđợi ở mỗi thể
tích khảo sát. Giá trị này dùng điều chỉnh cường độ của khuynh độ hai cực nhằm ngăn không cho chuyển pha vượt quá 180 độ.
MRA PC có nhiều lợi thế so với MRA TOF. Đầu tiên là MRA PC có thể hiển thị chiều dòng chảy; đồng thời, nó chỉ hiển thị hình ảnh mô chuyển động, do đó các mô đứng yên với T1 ngắn như mô mỡ hoặc methemoglobin không thể hiện tín hiệu cao có thể gây nhiễu như trong MRA TOF. Một lợi thế nữa là MRA PC có thể hiển thị hình ảnh dòng máu chảy rất chậm vì nó không chịu hiệu ứng bão hòa như của TOF. Cuối cùng, MRA PC có thểđược chụp sau khi đã bơm gadolinium mà không làm giảm chất lượng hình ảnh vì MRA PC không lệ thuộc vào giá trị của T1 trong quá trình tạo hình ảnh MRA. Sau khi tiêm thuốc tương phản, MRA TOF thường bị giới hạn vì gadolinium làm rút ngắn T1 và các tĩnh mạch cũng tăng tín hiệu.
Bất lợi chủ yếu của MRA PC là nó dùng một TE dài hơn MRA TOF, dẫn đến tăng hiện tượng khử pha nội voxel và làm mất tín hiệu quanh chỗ hẹp và ở vùng xoáy. MRA PC 3D có cùng độ phân giải không gian nhưng mất nhiều thời gian chụp hơn nên dễ bị nhiễu do cửđộng hơn so với TOF 3D. Chính vì vậy, thông thường người ta dùng TOF 3D để khảo sát các động mạch sọ não. Tuy nhiên, nếu có nghi vấn rằng một cục máu đông bán cấp có thể nhìn giống tăng tín hiệu liên quan đến dòng chảy thì nên thực hiện MRA PC 3D. Vì TOF 3D không thể hiện chiều dòng chảy nên người ta cũng thường dùng thêm MRA PC 2D (thời gian khảo sát ngắn hơn nhiều so với MRA PC 3D) đểđánh giá dòng chảy bàng hệ đảo chiều ởđộng mạch thông trước hoặc thông sau trong trường hợp hẹp động mạch cảnh trong hoặc đánh giá dòng chảy ngược ở động mạch thân nền do hẹp nặng động mạch này.
Ở vùng cổ, kỹ thuật TOF được ưa chuộng hơn PC vì PC cần thời gian khảo sát dài hơn cho cùng một chiều dài khảo sát và cùng độ phân giải không gian. MRA TOF hai chiều cho hình ảnh tăng tín hiệu liên quan tới dòng chảy rất tốt và cho phép khảo sát toàn bộ cổ. So với TOF 2D, TOF 3D cho độ phân giải không gian tốt hơn và ít có nhiễu do phân tán pha hơn, nhưng lại dễ bị nhiễu do bão hòa hơn và không thể khảo sát ở một khoảng dài. Kỹ thuật TOF 3D do đó chỉ dùng để khảo sát vùng chia đôi động mạch cảnh. Kỹ thuật PC 2D được dùng đểđánh giá chiều dòng chảy ở các động mạch đốt sống khi nghi ngờ có ăn
Chuyên đề 2: Cập nhật các kỹ thuật khảo sát bệnh lý động mạch não - 2011
cắp máu động mạch dưới đòn. Tương tự, vì so với TOF, PC hai chiều nhạy hơn rất nhiều với những dòng máu chảy rất chậm nên nó thường được dùng để phân biệt hẹp nặng còn dòng chảy dạng tóc với tắc hoàn toàn.
Hình 3.5 Hình MRA PC bình thường và bất thường của đa giác Willis. (a) MRA PC 2D bình thường với chiều dòng chảy mã hóa từ phải sang trái (mạch máu sẽ sáng nếu dòng chảy từ phải sang trái và sẽ tối nếu dòng chảy từ trái sang phải). Bình thường tín hiệu của nhánh A1 ngược với tín hiệu của nhánh M1. (b) MRA PC hai chiều ở một đứa trẻ 4 tuổi với hẹp nặng động mạch cảnh trong trái cho thấy có dòng chảy ngược trong đoạn A1 trái (mũi tên) qua động mạch thông trước. Do đó A1 và M1 trái cùng có tín hiệu cao (cùng chiều). [15]