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 Đoán hình ảnh Bệnh viện Chợ Rẫy, TpHCM

1. GIỚI THIỆU:

Cộng hưởng từ (MRI) là kỹ thuật chọn lựa trong khảo sát hình ảnh thần kinh
sọ não. Cộng hưởng từ thường qui có khả năng cung cấp các thông tin cấu trúc,
giải phẫu do có độ phân giải không gian, thời gian và độ tương phản cao. Tuy
nhiên để đánh giá sâu hơn các cấu trúc giải phẩu đơn thuần đòi hỏi phải phát
triển các kỹ thuật chức năng như cộng hưởng từ chức năng, cộng hưởng tử phổ,
cộng hưởng từ tưới máu, cộng hưởng từ khuếch tán.Mặc dù các kỹ thuật cộng
hưởng từmới này không thể thay thế cộng hưởng từ thường qui nhưng chúng
cung cấp thêm các thông tin nhằm làm tăng thêm độ đặc hiệu và khả năng chẩn
đoán.

2. MỘT SỐ KỸ THUẬT KHẢO SÁT:

Các kỹ thuật tiên tiến của cộng hưởng từ được sử dụng phổ biến trong khảo
sát thần kinh sọ não như: cộng hưởng từ khuếch tán (DWI), tưới máu (PWI),
cộng hưởng từphổ(MRS), cộng hưởng từ chức năng (fMRI), chuỗi xung SWI.
1.

Cộng hưởng từ khuếch tán (DWI: Diffusion Weighted Imaging):
Kỹ thuật:
Hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán là một trong các kỹ thuật mới của cộng
hưởng từ, hiện đang được sử dụng phổ biến đối với các bệnh lý sọ não. Tương
phản hình ảnh ởcộng hưởng từ khuếch tán chủ yếu do sự dịch chuyển các phân
tử nước, được khảo sát nhờ các chuỗi xung nhanh. Kỹ thuật được áp dụng lâm
sàng vào khoảng thập niên 1990, chủ yếu khảo sát bệnh lý thần kinh sọ não.

Stejskal và Tanner là hai tác giả đã giới thiệu các chuỗi xung khảo sát cộng hưởng
từ khuếch tán vào 1965. Các tác giả sử dụng chuỗi xung T2SE kết hợp hai xung
GRE cùng độ lớn nhưng ngược hướng. Điều này cho phép đo được chuyển động


phân tử nước theo hướng nào đó trong khoảng thời gian nhất định. Các phân tử
nước di chuyển giữa hai vị trí khảo sát sẽ khác nhau về cường độ do đó không bị
triệt tiêu. Các phân tử nước không di chuyển sẽ bị mất tín hiệu do triệt tiêu lẫn
nhau. Các phân tử nước di chuyển càng nhanh, các proton càng mất pha nhanh.
Sự mất pha do di chuyển liên quan với tốc độ khuếch tán của proton. Do đó,
cường độ tín hiệu của khối thể tích mô chứa các proton di chuyển bằng cường
độ tín hiệu trên T2W đã bị suy giảm do tốc độ khuếch tán. Theo định luật Fick, sự
khuếch tán của các phân tử là do độ chênh nồng độ. Các chuỗi xung khảo sát
cộng hưởng từ khuếch tán là echo planar SET2W, single shot GRE-SE, single shot
fast GRE-SE. Các chuỗi xung này giảm thời gian khảo sát rất nhiều, giúp cộng
hưởng từ khuếch tán thực hiện dễ dàng hơn.
Để biểu thị độ lớn và 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 bằng một tham số gọi là hệ số nhạy cảm khuếch tán b
(diffusion sensitivity factor) được tính bằng sec/mm2.Người ta thường dùng giá
trị b = 500 và 1000 để đánh giá khả năng khuếch tán trong lâm sàng.Hình khuếch
tán bao gồm tính chất hình T2W và khác biệt do ADC.Loại trừ tính chất T2W trên
hình khuếch tán bằng cách tách hình với b=0 giây/mm2, để có hình trung gian,
hình này dùng tạo ra bản đồ ADC.Các hình T2W, khuếch tán, ADC đều dùng để
phân tích hình ảnh trong 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 là kỹ thuật hình ảnh phát triển từ hình ảnh cộng
hưởng từ khuếch tán đơn giản. Kỹ thuật này cho phép xác định hướng cũng như
độ lớn của sự khuếch tán. Khả năng phát hiện đường đi của các bó sợi thần kinh
trong não sử dụng hình ảnh khếch tán theo lực được gọi là hình bó sợi thần kinh.
Hình bó sợi thần kinh cho phép tạo ra hình ảnh hai hay ba chiều của hệ thống các
sợi thần kinh não. Hình bó sợi thần kinh cho các thông tin về tính toàn vẹn của


chất trắng, nối kết các sợi thần kinh, lập kế hoạch phẫu thuật và tiên lượng bệnh
nhân.
Ứng dụng:
1.

Nhồi máu não.

2.

Chấn thương sọ não.

3.

U não.

4.

Nhiễm trùng-Apxe não.

5.

Xuất huyết não.

6.

Bệnh lý chất trắng.

7.

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

8.

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 là một kỹ thuật có thể cung cấp những thông tin chi tiết
về việc cấp máu cho các mô. Tưới máu được xác định bởi thể tích máu qua một thể
tích tổ chức trên một 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 3 loại kỹ thuật hiện được 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 một trong những kỹ
thuật dựa trên sự tương phản của chất tương phản từ được tiêm đường tĩnh mạch,
hình ảnh trong kỹ thuật này được đo rất nhanh từ khi thuốc tương phản từ vừa bắt
đầu được tiêm vào tĩnh mạch và kéo dài trong suốt quá trình thuốc tương phản di
chuyển vào động mạch và đến khi được thảy vào tĩnh mạch não. Trong kỹ thuật này

ta dùng phương pháp bolus tracking để thực hiện đưa thuốc tương phản từ vào
đường tĩnh mạch. Sau khi bơm tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học của
DSC-MRI phụ thuộc vào thời gian thư giãn T2 hoặc T2 * và giảm thoáng qua do tăng
tính nhạy cảm. Như vậy DSC-MRI tính được trên sự thay đổi độ nhạy cảm sau khi
tiêm chất tương phản từ. Một chuỗi hình ảnh được ghi nhận trước, trong và sau khi
tiêm chất tương phản.
1.

Sử dụng chuỗi xung GRE – EPI (T2*W) hay SE – EPI (T2W).

2.

Chụp khoảng 50 phase.

3.

Gd: 0.1-0.2 mmol/Kg (1.5T), 0.1mmol/Kg (3T).

4.

Tốc độ: 5ml/s.

5.

+20-30ml NaCl.

*Kỹ thuật Dynamic Contrast Enhanced (DCE): Đây cũng một trong những kỹ
thuật dựa trên sự tương phản của chất tương phản từ được tiêm đường tĩnh mạch,
Sau khi tiêm chất tương phản, tín hiệu huyết động học của DCE-MRI phụ thuộc vào
thời gian thư giãn T1, do ảnh hưởng của thời gian thư giãn T1 ngắn làm tăng tín hiệu.

DCE-MRI sử dụng các hình ảnh T1W nhanh và được lặp đi lặp lại để đo sự thay đổi
tín hiệu của chất tương phảntheo thời gian. Chúng ta thường dùng chuỗi xung GE
(Flash) để thực hiện.


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 và định lượng tưới máu não. ASL là kỹ thuật hoàn toàn không
xâm lấn, không sử dụng tiêm chất tương phản. Nguyên lý của ASL là dựa vào đánh
dấu dòng máu từ các động mạch đến não. Máu được đánh dấu sẽ đến não ở vùng
khảo sát. Khác biệt hình ảnh trước và sau đánh dấu sẽ tạo ra hình tưới máu. Có 3
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) và Velocity Selective Arterial Spin Labelling (VSASL).

So sánh:
1.

DSC-MRI rất tốt trong việc đo thời gian vận chuyển máu nhanh, khảo sát
được toàn bộ não và thời gian quét nhanh.

2.

DCE-MRI thì tốt cho việc đo BV và giảm xảo ảnh.


3.

ASL thì tốt cho việc đo BF, cung cấp thông tin CBF mà không cần dùng chất
tương phản.

4.

Tuy nhiên, phương pháp có tiêm chất tương phản thì sẽ cung cấp độ nhạy
cảm tốt hơn và cho độ li giải không gian cao hơn.

Ứng dụng:
1.

Chỉ định chủ yếu của cộng hưởng từ tưới máu là các bệnh lý mạch máu (đột
quị thiếu máu não, co mạch) và bệnh lý u não.

2.

Trong u não, cộng hưởng từ tưới máu giúp phân biệt một 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.

3.

Cộng hưởng tử phổ (MRS: Magnetic Resonance Spectroscopy):

Nguyên lý:
CHT phổ là kỹ thuật phân tích không xâm phạm, dùng để khảo sát những thay
đổi chuyển hóa trong một số bệnh lý thần kinh sọ não.Nguyên lý cơ bản của CHT
phổ đã được Bloch và Purchell mô tả lần đầu tiên vào năm 1946.CHT phổ chỉ thực
hiện được trên máy từ 1.5T trở lên.Thay vì cho ra ảnh, CHT phổ cho ra một đồ thị
với các biên độ đỉnh theo các tần số tương ứng.
Phương pháp:
*STEAM (Stimulated Echo Acquision Mode): dùng 3 xung 900 để thu được
một echo bị kích thích.
- Có thể thực hiện với thời gian echo (TE) rất ngắn.
- Có sự phục hồi tín hiệu không hoàn toàn.
- Một điểm vật (voxel) chính xác được định dạng.
*PRESS (Point Resolved Spectroscopy): dùng một xung 900 và hai xung 1800

để thu được một spin echo.
- Có thể thực hiện với thời gian echo dài và ngắn.
- Có sự phục hồi tín hiệu hoàn toàn.


Kỹ thuật:Có 2 kỹ thuật chính là:
*Kỹ thuật đơn điểm vật SV (Single voxel):
- Các điểm vật phải đặt ở những nơi xa với nguồn gây ảnh giả nhạy từ
và lipid.
- Đối với bệnh lý lan tỏa thường sử dụng thể tích 2x2x2cm (8cm3).
- Đối với những tổ thương khu trú có thể giảm thể tích xuống.
- Thời gian khảo sát ngắn khoảng 3-5 phút.
- Giới hạn chính của kỹ thuật này là bao phủ một vùng giải phẩu hạn
chế, vì vậy chỉ đánh giá một vùng đơn độc trong khi thu thập. Do đó đặt vùng
điểm đúng là rất quan trọng.
*Kỹ thuật đa điểm vật MV (Multi voxel):
- Cho phép đặt nhiều điểm vật đồng thời trong não.
- Có thể khảo sát thành phần tổn thương, khi chỉ ra độ lan của bất
thường chuyển hóa.
- Còn được gọi là hình ảnh bậc hóa học (CSI: Chemical Shift Imaging).
- Có thể thực hiện lát cắt 2 chiều (2D) hoặc 3 chiều (3D) toàn bộ thể
tích đã cho.

Lưu ý:
1.

Bệnh nhân phải thực sự nằm yên khi khảo sát.

2.

Vị trí đặt voxel phải tránh máu, các sản phẩm của máu, khí, dịch não tủy, mỡ,
các vùng hoại tử, kim loại, vôi và xương.

3.

MRS có thể thực hiện được sau khi tiêm chất tương phản từ Gadolinium.

4.

Chèn (Shimming) thích hợp để làm đồng nhất từ trường vùng đo.
Các chất chuyển hóa chính:
- NAA: N-acetyl aspartate và N-acetyl aspartyl glutamate: cộng hưởng ở2.0 và
2.6 ppm.


- CREATINE: Creatine và phosphocreatine cộng hưởng ở 3.0 và 3.9 ppm.
- CHOLINE: Các hợp chất choline cộng hưởng ở 3.2ppm.
- MYOINOSITOL: Myoinositol, myoinositol monophosphate và glycine cộng
hưởng ở 3.5ppm.
- Glx: Amino acid cộng hưởng ở 2.2-2.6 và 3.6-3.8ppm.
- LipX: Lipid tập trung ở 0.8 và 1.3ppm và các Protein cao phân tử tập trung ở
0.9 và 2.05ppm.
- LACTATE: Lactate cộng hưởng ở 1.3ppm.
Ứng dụng:
1.

Đánh giá trên bệnh nhân u não: Phân biệt bệnh nhân u với không u, đánh giá
mô u với phù não, dự đoán độ ác tính, định vị vùng sinh thiết, đánh giá sau
điều trị (phẩu thuật, xạ trị).

2.

Bệnh lý động kinh.

3.

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.

4.

Đánh giá bệnh nhân hôn mê.

5.

Hình ảnh nhạy từ (SWI:Susceptibility Weighted Imaging)

Khái niệm: SWI là kỹ thuật MRI sử dụng sự khác biệt về độ nhạy từ, làm rõ
các
PHỔ ĐẠT CHẤT LƯỢNG

PHỔ KHÔNG ĐẠT CHẤT LƯỢNG


mạch máu nhỏ và tĩnh mạch não, nhạy với sắt và đóng vôi.

Các bước tạo ảnh:
1.

Tạo ra một hình ảnh phase cao tần.

2.

Dựng hình mạng lọc phase bình thường hóa (normalized phase mask).

3.

Tăng cường hình ảnh biên độ với mạng lọc phase để thành SWI.

4.

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 và hạn chế:

1.

Ảnh giảở giao diện khí-mô là những vùng giảm tín hiệu đồng tâm.

2.

Các thiết bị cấy ghép kim loại sẽ gây ra nhiều xảo ảnh.

3.

Bệnh nhân phải thực sự nằm yên trong khi khảo sát.

4.

Thời gian khảo sát khá dài >5 phút.

5.

SWI là hình ảnh bổ sung cho các hình MRI thường qui khác.
Ứng dụng:

1.

Đột quị.

2.

Dị dạng mạch máu não.

3.

Chấn thương sọ não.

4.

Các bệnh thoái hóa thần kinh, rối loạn vận động.


5.

U não…..

Hình Phase

6.

Hình Biên độ

Hình SWI

Cộng hưởng từ chức năng: (fMRI: Functional Magnetic Resonance Imaging):

Cộng hưởng từ chức năng là kỹ thuật hình ảnh gián tiếp khảo sát hoạt động
của não.
Nguyên lý :
Nguyên lý cơ bản là phát hiện các thay đổi huyết động học đáp ứng các kích
thích hoạt động thần kinh. Khi có kích thích vùng não nào đó sẽ có tăng tiêu thụ Oxy và tăng lượng máu đến. Có thay đổi nồng độ oxyhemoglobin và
deoxyhemoglobin ở vùng hoạt động. Giảm tương đối nồng độ deoxyhemoglobin là
chất thuận từ tại vùng hoạt động não có thể phát hiện trên cộng hưởng từ do tăng
T2*. Đây là nguyên lý chính kỹ thuật tạo hình tương phản BOLD (lệ thuộc mức Oxy

máu).
Chỉ định


Kỹ thuật được ứng dụng nhiều lĩnh vực thần kinh. Trong u não, kỹ thuật dùng
đánh giá liên quan u với các vùng chức năng, lập bản đồ chức năng 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.

7.

KẾT LUẬN:

Các tiến bộ kỹ thuật cộng hưởng từ cho các thông tin quan trọng trong
bệnh lý u não: cấu trúc, giải phẫu, chức năng, chuyển hóa, huyết động, tế bào. Các
kỹ thuật mới cộng hưởng từ giúp chẩn đoán, đánh giá, theo dõi bệnh lý u não tốt
hơn. Ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật trên là cần thiết để phát triển ngành hình ảnh
học, thần kinh học.

8.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1.

MRI sọ não, nhà xuất bản y học 2012. BS Lê Văn Phước.

2.

Ứng dụng chuỗi xung SWI, BS Cao Thiên Tượng.

3.

Ứng dụng lâm sàng của cộng hưởng từ phổ, Bs Cao Thiên Tượng.

4.

Advanced MRI technique, University of California, Los Angeles, January 2012.

5.

Perfusion MRI, AJR Am J Roentgenol 2013.

6.

MRI made easy, second edition, Govind B Chavhan.

7.

Alternative to BOLD for fMRI, Harvard-MIT Division of Health Sciences and
Technology.