0 Liệt hoàn toàn
1 Vận động cơ có thể được nhìn thấy được, nhưng khơng cử động khớp 2 Cử động được khớp nhưng không thắng được trọng lực
3 Thắng được trọng lực, nhưng không thắng được sức cản 4 Chống được lực cản, nhưng chưa đạt đến sức cơ bình thường 5 Sức cơ bình thường
Để đánh giá sự hồi phục sau điều trị và di c hứng c ủa BN NMN, người thày thuốc hay dựa vào thang điểm mRankin.
1.5.3. Đánh giá hồi phục của bệnh nhân sau đột quỵ trên lâm sàng Bảng 1.2. Điểm mRankin [13] Bảng 1.2. Điểm mRankin [13]
Điểm Mơ tả
0 Khơng có triệu chứng nào
1 Tàn tật không đáng kể mặc dù cịn triệu chứng; có thể thực hiện được các công việc thông thường
2 Tàn tật nhẹ: không thể làm được tất cả công việc trước kia nhưng có thể tự c hăm sóc bản thân mà khơng cần giúp đỡ
3 Tàn tật vừa: c ần giúp đỡ, đơi lúc nhưng có thể tự đi được
4 Tàn tật khá nặng: khơng đi bộ được nếu khơng c ó người giúp và khơng tự c hăm sóc bản thân
5 Tàn tật nặng: nằm liệt giường, tiểu t iện không tự chủ và cần chăm sóc thường xuyên
6 Chết
Theo Rosso (2011): BN hồi phục tốt nếu điểm mRankin ≤ 2, kém nếu 6 > mRankin > 3 [88].
23
1.6. Chẩn đốn hình ảnh bó tháp
Cho đến nay, chỉ có chụp CHT SCKT và CHT phổ khuếch tán mới phát hiện được tổn thương bó tháp và các BTK khác. Đây là hai phương pháp chụp CHT khá mới, để hiểu rõ hơn nguyên lý tạo ảnh SCKT bó tháp cần nhắc lại một số khái niệm vật lý cơ bản.
1.6.1. Chụp cộng hưởng từ sức căng khuếch tán bó tháp
1.6.1.1. Các khái niệm cơ bản
1.6.1.2. Nguyên lý tạo ảnh cộng hưởng từ sức căng khuếch tán
Ảnh CHT SCKT có thể biểu thị dưới hình thức 2D hoặc 3D. Hình thức ảnh 2D phổ biến là bản đồ FA có và khơng mã hóa màu, mỗi điểm ảnh trên bản đồ sẽ biểu thị 1 giá trị của FA. Trên bản đồ FA khơng mã hóa màu, cường độ tín hiệu thể hiện dưới dạng màu đen và trắng [49]. Do vậy, tín hiệu của các BT K sẽ nổi bật trên nền chất xám do FA của chất trắng cao hơn chất xám, nhưng không thể phân biệt được c ác BT K với nh au. Trên bản đồ FA mã hóa màu, nhược điểm này đã được khắc phục nhờ việc mã hóa các BTK thành các màu khác nhau dựa theo hướng đi. Nguyên tắc: các BTK đi theo hướng trục x sẽ có màu đỏ, trục y c ó màu xanh lá cây và trục z có màu xanh lục [19]. Vì vậy, bó tháp được biểu thị thành màu xanh lục.
Hình thức ảnh 3D BTK h iện nay được xây dựng từ các điểm khối. Ảnh 3D BT K được máy tính tạo ra bằng các phần mềm chuyên dụng, dựa trên thông tin về hướng khu ếch tán chính trong mỗi đ iểm khối với các thuật tốn tracking (dẫn hướng) khác nhau [22].
Các thuật toán dẫn hướng thường được sử dụng trong tạo ảnh bó tháp
Deterministic tạm dịch là xác định
24
* Kỹ thuật tạo ảnh 3D bó tháp dùng thuật tốn xác định (cịn gọi là
streamline) dựa trên sức căng đơn (single tensor) [27] Mơ hình sức căng đơn
Trong mơ hình sức c ăng đơn, các thông tin về giá trị ADC thu được từ các hướng khuếch tán được xử lý, tính tốn và biểu thị thành 1 đường SCKT trong mỗi điểm khối. Để tạo ra ảnh 3D BTK, các điểm khối sẽ được nối với nhau bằng kỹ thuật dẫn hướng sức căng đơn.
Hình 1.16. Góc lệch khuếch tán δ,θ trong các bước dẫn hướng.
A: góc lệch lớn hơn giá trị ngưỡng- 2 điểm khối không nối với nhau. B: góc lệch nhỏ hơn giá trị ngưỡng- 2 điểm khối được nối với nhau. Nguồn: Chung 2011[27]
Kỹ thuật dẫn hướng bằng thuật toán xác định sức căng đơn
Q trình dẫn hướng được máy tính thực hiện b ằng cách nối các điểm khối cạnh nhau bằng thuật toán nội suy Runge Kutta dựa trên thông số góc lệch khuếch tán δ, θ và FA [21, 57], Vì các điểm khối tựa như những hạt nước trong dòng suối cho nên kỹ thuật này c òn được gọi dưới tên khác là kỹ thuật dẫn hướng Streamline. Để các điểm khối nối được với nh au, điều k iện trong thuật toán này là: cường độ tín hiệu trên ảnh B0 và FA > giá trị ngưỡng, góc lệch khuếch tán δ, θ < αmax. Quá trình nối c ác điểm khối sẽ dừng lại khi thiếu các điều kiện trên [16].
Thơng thường, với bó tháp giá trị ngưỡng của cường độ tín hiệu trên ảnh B0 là 200, FA: 0,1-0,3, và α max : 270 [16].
25
Hình 1.17. Kỹ thuật dẫn hướng sức căng đơn
Các mũi tên: bó thần kinh. Nguồn Akter (2011) [16]. Hạn chế
Ảnh 3D BT K sử dụng kỹ thuật dẫn hướng sức căng đơn có thể bỏ sót một số chi tiết khi thể hiện các bó sợi đa hướng hoặc bắt chéo, tiếp xúc với các bó khác, các bó có hình thái xoắn vặn. Ví dụ: bó tháp chỉ thấy rõ phần c hi phối các cơ chi dưới và thân. Phần chi phối cơ tay và mặt không thể hiện rõ do hướng đi ngang và bắt c héo của bó tháp với các sợi c ủa bó dọc trên [16].
Ưu điểm
Thời g ian tạo ảnh nhanh. Hình ảnh bó thần k inh khá c hi t iết gần giống với mô tả của các sách giải phẫu. Thuật tốn này dễ sử dụng trong phân tích số liệu BT K hơn là thuật toán xác suất [49]. Vì vậy, chúng tơi lựa chọn thuật tốn này cho nghiên cứu của mình.
Hình 1.18. Tạo ảnh bó tháp với thuật tốn xác định.
Bó tháp (mũi tên) với 1 ROI đặt ở hồi trước trung tâm (màu vàng), 1 ROI ở bao trong (màu tím), 1 ROI ở cầu não (màu xanh lá cây). Nguồn Akter 2011 [16]
26
Kỹ thuật tạo ảnh bó tháp dùng thuật tốn xác xuất
Nguyên lý
Kỹ thuật tạo ảnh này dựa trên mơ hình Bayes sử dụng hàm mật độ xác xuất để kết nối các điểm khối, thay vì kết nối 2 điểm khối với nhau như thuật tốn xác định, máy tính sẽ kết nối một với nh iều đ iểm khối xung quanh, mỗi điểm khối ứng với 1 xác xuất xuất hiện c ủa các BTK ở vùng đó [69]. Do vậy, ảnh BTK tạo ra từ thuật tốn xác xuất có xu hướng nhiều sợi ảo hơn thuật tốn xác định. Trên hình 1.19 bó tháp trái thể hiện bằng h ai màu đỏ và vàng, màu vàng tương ứng với xác suất xuất hiện c ao hơn.
Hình 1.19 Bó tháp dẫn hướng với thuật tốn xác xuất.
A: bó tháp (màu đỏ) nhìn theo hướng coronal, B: nhìn theo hướng axial. Nguồn Akter 2011 [16].
Ưu điểm
Cải thiện c hất lượng ảnh BT K ở những vùng có sự bắt chéo với c ác bó khác. Phương pháp này rất có lợi khi tạo ảnh các BT K ở các vùng có c hỉ số FA thấp.
Nhược điểm
Ảnh kém chi tiết do có nhiều đường, có khi chồng chéo, bởi vậy khó xác định ranh giới thực sự bó chất trắng, đơi khi một số sợi khơng tương ứng với cấu trúc giải phẫu thực. Điều này khó áp dụng cho chuyên khoa Ngoại
27
thần kinh, nhất là khi cần xác định chính xác ranh giới bó tháp với tổn thương chiếm chỗ, khi có sự đè đẩy hoặc phá hủy bó. Phương pháp này cịn có một nhược điểm khác nữa là thời g ian tạo ảnh khá dài, khó áp dụng nếu c ần phải khảo sát nhiều bó chất trắng cùng lúc [27].
Do những hạn chế của hai phương pháp trên, một phương pháp mới với ưu điểm của cả hai phương pháp đã được Yamada (2007) đề xuất: kỹ thuật chụp BTK sức căng đôi [109]. Kỹ thuật này đ ã cải thiện đáng kể chi t iết ảnh bó tháp, tránh được hiện tượng chồng chéo ảnh.
Hình 1.20. Kỹ thuật sức căng đơn và sức căng đơi
Bó tháp (mũi tên). Nguồn: Akter 2011 [16].
Trong đề tài nghiên c ứu này chúng tơi sử dụng kỹ thuật tạo ảnh bó tháp bằng thuật toán xác định (streamline) sức căng đơn có khả năng thăm dị 32 hướng khuếch tán. Ảnh bó tháp được tái tạo tự động bằng phần mềm tích hợp trong máy trạm của hãng Phillips Hà Lan.
1.6.1.3. Hình ảnh bó tháp bình thường trên cộng hưởng từ sức căng khuếch tán
Trên ảnh 2D bản đồ FA mã hóa màu ( Hình 1.21), bó tháp nằm ở vùng màu xanh lục. Ở vỏ não, bó tháp gồm nhiều bó nhỏ nằm trong các hồi: trước trung tâm, vùng vận động phụ và hồi sau trung tâm. Ở vành tia, các bó tập
Sức căng đơn Sức căng đơi
Hình cắt ngang
28
trung ở nửa sau và nằm sát thành não thất bên. Ở cánh tay sau bao trong, bó tháp nằm ở nửa sau, kẹp giữa nhân bèo và đồi thị. Ở cuống, cầu và hành não bó tháp nằm ở phần bụng. Vì ảnh bản đồ FA có độ phân giải thấp, chúng tôi nhúng (fusion) ảnh bản đồ FA màu vào ảnh T2W để thấy rõ hơn ổ nhồi máu và các mốc giải phẫu của não. Trên ảnh 3D BTK (Hình 1.21) phần trên của bó tháp (phần bán cầu) hình rẻ quạt với các nhánh xuất phát từ vỏ não chạy xuống hội tụ ở trung não, phần dưới hình trụ chạy từ trung não xuống hành não.
Hình 1.21. Bó tháp trên ảnh 3D và bản đồ FA mã hóa màu
A: hồi trước trung tâm, B: vành tia, C: trung tâm bán bầu dục, D: bao trong. Nguồn Puig 2014 [82].
Khi bó tháp trong vùng nhồi máu bị tổn thương, sẽ có các biểu hiện trên ảnh bản đồ FA mã hóa màu và ảnh 3D BTK.
1.6.1.4. Hình ảnh tổn thương bó tháp trên bản đồ FA mã hóa màu
Biểu h iện của tổn thương bó tháp là thay đổi tín hiệu màu trên bản đồ FA. Đoạn tổn thương biểu hiện bằng hình giảm, hoặc trống tín hiệu [78] so với vị trí tương ứng của bó tháp ở bên đối diện. Theo Maraka (2014) tổn thương hay gặp là dạng trống tín hiệu (màu đen) trên bản đồ FA mã hóa màu [65]. Để lượng giá tổn thương bó tháp, người ta có thể đo giá tr ị ADC, FA trên bản đồ FA và đánh giá sự gián đoạn bó tháp trên ảnh 3D BTK.
29
1.6.1.5. Tổn thương bó tháp trên ảnh 3D bó thần kinh
Tác giả Ali (2012) [18] phân loại tổn thương bó tháp trên ảnh 3D BTK dựa vào sự tồn vẹn của bó tháp bên nhồi máu v ới 3 mức độ là: nguyên vẹn, gián đoạn một phần, gián đoạn hoàn toàn. Nguyên vẹn là khi khơng phát hiện được sự khác biệt với bó tháp b ên đối d iện. Gián đoạn một phần là khi có sự thay đổi kích thước, đè đẩy hoặc chỉ có 1 phần bó tháp đi qua được vùng nhồi máu. Gián đoạn hồn tồn khi tồn bộ bó tháp khơng đ i qua được vùng nhồi máu [18]. Với những trường hợp gián đoạn hồn tồn bó tháp, phần xa của sợi trục bị đứt rời sẽ tiến triển thành thối hóa Waller.
1.6.1.6. Hình ảnh thối hóa Waller của bó tháp trên ảnh cộng hưởng từ
Hình ảnh thối hóa Waller của bó tháp cịn có thể thấy được trên ảnh các xung CHT thông thường và thay đổi theo thời gian.
Giai đoạn 1 diễn ra trong khoảng 4 tuần đầu, không thấy bất kỳ sự thay đổi tín hiệu nào trên chụp CHT thông thường. Trên ảnh DW khoảng 20% trường hợp có tăng tín hiệu ở cuống não bên nhồi máu sau 3 ngày tương ứng với g iai đoạn sớm của q trình thối hóa.
Giai đoạn 2 trong khoảng từ 4 - 14 tuần sau đột quỵ, tổ chức kỵ nước (hydrophobic) tạo hình ảnh giảm tín hiệu trên ảnh T2W và ảnh mật độ Proton PD.
Giai đoạn 3 trong khoảng từ 14 tuần - năm, đặc trưng bởi sự giáng hóa myelin, tổ chức thần kinh đệm giữ nước, tạo hình ảnh tăng tín hiệu trên ảnh DW, T2W và T2 FLAIR nằm dọc theo bó tháp dưới mức thương tổn.
Giai đoạn 4 diễn ra sau khoảng vài năm, xuất hiện teo cuống não ở bên bó tháp bị thối hóa Waller [102].
Nhìn chung, các biểu hiện thối hóa sợi trục thường xuất hiện muộn trên ảnh các xung CHT thơng thường, đơi khi là khó nhận thấy. Các biểu hiện thối hóa Waller sớm chỉ thể hiện trên CHT SCKT bằng dấu hiệu FA giảm sớm và không hồi phục tại c hỗ và xa đoạn bó tháp tổn thương.
30
Hình 1.22. Thối hóa Waller bó tháp trên ảnh T2W.
Bó tháp: mũi tên. Nguồn Gonzalez 2011[37].
Ngoài CHT SCKT, gần đây một phương pháp tạo ảnh mới gọi là DSI (diffusion spectrum imaging) tạm dịch là tạo ảnh phổ khuếch tán cũng được sử dụng để tiên lượng khả năng phục hồi vận động của BN NMN..
1.6.2. Chụp cộng hưởng từ phổ khuếch tán
Chụp CHT phổ khuếch tán (PKT) khắc phục được các nhược điểm của CHT SCKT trong tạo ảnh ở những vùng mà các BTK đa hướng, bắt chéo hoặc tiếp xúc với nhau. CHT PKT cung cấp thêm các thông tin bổ xung không thấy được trên CHT SCKT [41].
Nguyên lý
Giống như nguyên lý của phương pháp chụp CHT SCKT nhưng thu ảnh của nhiều hướng khuếch tán hơn (>200 hướng) sử dụng giá trị b cao, tối đa tới 4000 s/mm2 phối hợp với phương pháp tạo ảnh q - ball (q ball imaging).
Ưu điểm
CHT PKT ưu việt hơn CHT SCKT trong tạo ảnh ở những vùng mà sợi của BTK đa hướng bắt chéo hoặc tiếp xúc với nhau. CHT PKT cũng nhạy hơn trong thăm dò tổn thương mất bao myeline và quá trình tái cấu trúc sợi trục [41].
31
Thông số đặc trưng: GFA (generalized fractional an isotropy) được định
nghĩa là độ lệch c huẩn (SD) của các hướng khuếch tán trong một điểm khối. GFA tương tự như thông số FA trong CHT SCKT. Đây là thông số được sử dụng để tiên lượng hồi phục vận động c ủa BN sau NMN dựa trên sự biến đổi của chất trắng.
Hiện c ịn có ít nghiên cứu về chụp CHT PKT trong tiên lượng hồi phục của BN sau NMN [41].
1.7. Tình hình nghiên cứu
1.7.1. Trên thế giới
1.7.1.1. Nghiên cứu nhồi máu não bằng Cộng hưởng từ khuếch tán
Chẩn đoán NMN dựa trên ảnh các xung CHT thông thường lần đầu tiên được thực hiện bởi nhóm tác giả Kistler, Buonanno, De Witt (1984) [108]. Xung khuếch tán (DW) được đề xuất sử dụng cho chẩn đoán NMN lần đầu bởi Moseley vào năm 1995 [108]. Những ứng dụng của xung DW trên lâm sàng như: đo thể tích não nhồi máu để tiên lượng mức độ nặng NMN được thực hiện lần đầu bởi Tong (1998) [104], chẩn đoán NMN sớm bởi Nistri vào năm 2000 [76]. Cho đến ngày nay, xung DW vẫn là ưu tiên số một trong chẩn đoán NMN sớm.
1.7.1.2. Nghiên cứu tổn thương bó tháp bằng Cộng hưởng từ sức căng khuếch tán
Nghiên cứu về lý thuyết c hụp CHT SCKT đư ợc thực h iện từ những năm 90 bởi Moseley với việc phát hiện hiện tư ợng khuếch tán bất đẳng hướng ( anisotr opy) [108].
Ứng dụng thành công lý thuyết để tạo ảnh bản đồ FA đen trắng trên cơ thể sống lần đầu tiên được thực hiện bởi chính Moseley vào năm 1993 [108].
32
Basser (2000) đã tạo ra cuộc cách mạng trong tạo ảnh BT K khi lần đầu hiển th ị thành cơng ảnh 3D bó tháp và thể trai từ dữ liệu ảnh SCKT trên máy CHT 1,5 Tesla [21].
Nghiên cứu đầu tiên ứng dụng CHT SCKT trong chẩn đốn thối hóa Waller thực hiện bởi tác giả Nistri (2000). Ông nhận xét rằng những BN NMN bị thối hó a Waller sợi trục có chỉ số khuếch tán bất đẳng hướng giảm, trong khi c hỉ số khuếch tán đẳng hướng lại tăng [76].
Gillard (2001) lần đầu tiên sử dụng máy CHT từ lực 3T với xung SCKT để nghiên cứu tổn thương các BTK. Trên ảnh SCKT xung quanh ổ nhồi máu, ông thấy các BTK bị b iến dạng nhiều hơn là gián đoạn [36].
Lie (2004) nghiên cứu tổn thương bó tháp bằng cách kết hợp ảnh 2D mã hóa màu và ảnh DW thơng thường. Tác giả thấy, chỉ số khuếch tán trung bình MD tăng và chỉ số khuếch tán bất đẳng hướng tại vùng nhồi máu giảm so với vùng xung quanh (p<0,01) [61].
Nghiên cứu đầu t iên về mối liên quan giữa vị trí ổ nhồi máu trên CHT khuếch tán với mức độ tàn phế của BN sau đột quỵ được thực hiện bởi Kim (2008). Tác giả thấy nhồi máu não ở phần sau ngoài của thể vân thường gây tổn thương vận động sớm và yếu tố này có mối liên quan với mức độ tàn phế của BN sau 3 tháng [50].
Radlinska (2010) sử dụng CHT SCKT để nghiên cứu ảnh hưởng vùng nhồi máu với bó tháp. Tác giả nhận thấy: rFA (tỷ số FA bên nhồi máu /bên đối d iện) của nhóm BN có bó tháp nằm trong vùng nhồi máu thấp hơn so với