Nguyễn Hữu Ánh - Khoa CĐHA

1. Lịch sử chuỗi xung DWI:

Năm 1965 Stejskal và Tanner đã giới thiệu về chuỗi xung DWI. Họ sử dụng một chuỗi xung T2W spin echo với hai xung Gradient thêm vào có cùng độ lớn và ngược hướng

Năm 1985, hình ảnh khuếch tán MRI đầu tiên về não do nhà sinh lý học Denis Le Bihan được công bố vào tại London. Ông đã lấy từ “b” từ tên của mình làm hệ số khuếch tán. Vào thời điểm đó, chuỗi xung khuếch tán còn chậm nhưng rất nhạy cảm với các chuyển động.

Đến 1990 chuỗi xung khuếch tán mới thực sự đáng tin cậy do được ứng dụng chuỗi xung điểm vang đồng phẳng (Echo Planar Imaging) vào cộng hưởng từ khuếch tán.

D. Le Bihan  đã được trao huy chương vàng của Hiệp hội Quốc tế Cộng hưởng từ năm 2001 cho nghiên cứu của Ông trên các phương pháp khuếch tán MRI và các ứng dụng của nó.

2. Cộng hưởng từ khuếch tán

Cộng hưởng từ là phương pháp có độ nhạy rất cao, cao hơn hẳn CT Scan trong chẩn đoán xác định nhồi máu não. Tuy nhiên, chỉ có một số xung đặc biệt mới phát hiện tổn thương nhồi máu não trong giai đoạn tối cấp, đặc biệt các chuỗi xung DWI.

Hình ảnh cộng hưởng từ khuếch tán Diffusion Weighted Imaging (DWI) 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. Cộng hưởng từ khuếch tán là kỹ thuật rất nhạy phát hiện tổn thương não ở giai đoạn nhồi máu rất sớm, giúp cải thiện độ chính xác cộng hưởng từ lên 95%. Nó được dùng gần như là thiết yếu để phát hiện sớm bệnh lý nhồi máu não tối cấp, cho phép phát hiện tổn thương sau 11 phút và có thể chắc chắn  sau  30 phút. Chuỗi xung khuyếch tán đối với nhồi máu não cấp có độ nhạy khoảng 88-100%, độ đặc hiệu 86-100%. Người ta còn gọi đây là “chuỗi xung nhồi máu”.

3. Các chuỗi xung trong nhồi máu não cấp tính

a. Các chuỗi xung thường quy T1W, T2W

Giai đoạn tối cấp (<6h), các chuỗi xung thường quy như T1W và T2W thường không được áp dụng do mang lại ít thông tin, độ nhạy rất thấp. Trên T1W thường không quan sát thấy tổn thương. Trên T2W, có thể quan sát thấy động mạch tắc, mất tín hiệu dòng chảy bình thường (flow void), hình  ảnh này có thể quan sát rõ hơn trên  FLAIR vì chuỗi xung này xóa tín hiệu của dịch  não  tủy.  Đối  với  tổn thương  nhu  mô  não,  trong  giai  đoạn tối  cấp,  độ  nhạy  của  các  chuỗi  xung thường quy thấp. Các tổn thương nhồi  máu  khi  quan  sát  thấy  trên  các  chuỗi  xung  thường  quy  là  tổn  thương không hồi phục.

b. Chuỗi xung FLAIR

Đây là chuỗi xung T2, xóa dịch não tủy. Chuỗi xung FLAIR có ý nghĩa phát  hiện  các  tổn  thương  khác  như  chảy  máu, viêm não, xơ hóa mảng (MS)...

Trên FLAIR, dịch não tủy bị xóa tín hiệu nên có màu đen, như vậy nếu có chảy máu màng não, tăng tín hiệu, sẽ dễ dàng nhận ra. Đối với nhồi máu não tối cấp (<6h), tín hiệu vùng nhồi máu trên FLAIR đa số bình thường hoặc tăng tín hiệu rất nhẹ.

c. Chuỗi xung DWI:

Với chuỗi xung khuyếch tán và bản đồ ADC cho phép phát hiện được >90% trong 1h đầu, nói chung có thể phát hiện được vùng nhồi máu ngay từ những phút đầu tiên, (chỉ âm tính giả khi tổn thương quá nhỏ và thường ở hố sau). Tín hiệu vùng nhồi máu thay đổi theo thời gian, đối với nhồi máu não cấp tính sẽ tăng tín hiệu trên Diffusion và giảm tín hiệu trên bản đồ ADC.

4. Sinh lý bệnh:

Bình thường nước phân bố nước trong nội bào và ngoại bào cân bằng nhau và sự khuyếch tán của các phân tử nước dễ dàng trong khoảng gian bào. Khi tế bào não bị thiếu oxy làm bơm Na+/K+ và các bơm ion khác suy yếu, dẫn đến tái phân bố nước ngoại bào đi vào nội bào nơi hạn chế sự chuyển động của nước, gây nên phù nề nhiễm độc tế bào và giảm thể tích khoang ngoại bào, làm hạn chế sự khuếch tán khi thiếu máu cấp.

5. Nguyên lý chuỗi xung khuếch tán

Nguyên lý DWI là đánh giá sự khuyếch tán của các phân tử nước trong khoảng gian bào.

Để biểu thị độ lớn và chiều hướng khuếch tán, người ta sử dụng hệ số khuếch tán biểu kiến ADC (Apparent Diffusion Coefficient). Hệ số ADC thay đổi tuỳ theo cấu trúc và tình trạng bệnh lý của mô. Mô có hệ số ADC càng lớn, khả năng khuếch tán của nước trong mô càng mạnh.

Để đánh giá mức độ khuếch tán, người ta dùng các chênh từ đặc biệt, gọi là chênh từ khuếch tán (diffusion gradient), cho phép bộc lộ tình trạng lệch pha do ảnh hưởng của khuếch tán. Các chênh từ này được điều chỉnh bằng một tham số gọi là hệ số nhạy cảm khuếch tán b (diffusion sensitivity factor) được tính bằng sec/mm2. Khi b=0, ảnh chụp không nhạy cảm với khuếch tán là bình thường. Người ta thường dùng giá trị b  500 và 1000 để đánh giá khả năng khuếch tán trong lâm sàng.

Bộ hình khuếch tán điển hình gồm 3 nhóm:

1- Hình T2W (T2 Weighted): được đo bằng chuỗi xung điểm vang đồng phẳng và được làm cơ sở để so sánh và tạo lập hình bản đồ ADC. Hình T2W là hình được chụp với giá trị b=0.

 Chuỗi xung đồng phẳng có đặc điểm nổi bật là thời gian chụp toàn bộ một hình cộng hưởng từ rất ngắn, có thể đạt đến mức 20ms. Với thời gian này, các artifact do chuyển động hầu như bị loại bỏ. Ngoài ra, nhiều quá trình sinh lý vốn xảy ra rất nhanh cũng có thể ghi lại được, do đó có thể đánh giá được chức năng của một số cơ quan trong cơ thể.

2- Hình khuếch tán DW: được thực hiện bằng cách áp dụng cuộn chênh từ khuếch tán theo trục x,y,z để có được 3 hình DW theo mỗi trục. Sau đó nhân tín hiệu của 3 hình DWI theo mỗi trục, rồi lấy căn bậc 3 của tích này, cho ra tín hiệu được dùng để tạo ra hình DWI. Tuy nhiên, hình DWI này chưa loại bỏ yếu tố làm mất tín hiệu do thời gian thư duỗi ngang T2 nên vẫn còn biểu hiện đặc tính T2W.

3- Hình bản đồ ADC (ADC map): biểu thị độ lớn của hệ số khuếch tán biểu kiến ADC, không có yếu tố tương phản T2W. Chúng được tính ra từ hình DW và hình T2W đã được chụp với b=0. Với đặc điểm này, hình bản đồ ADC loại trừ được các yếu tố đặc thù của T2W vốn có thể hiển thị trên hình DWI.

Bản đồ ADC là hình được vẽ lại từ các giá trị ADC của các mô, do vậy vùng kém khuếch tán sẽ có màu đen hơn vùng có khuếch tán tốt. Ngược lại, hình DWI ghi nhận tín hiệu của các proton trong quá trình khuếch tán của chúng tuy vẫn chưa bị chứa một phần đặc thù T2W. Do vậy vùng có tín hiệu cao trên hình DWI là vùng giảm mức độ khuếch tán, ngược với hình bản đồ ADC sẽ có tín hiệu thấp.

Do DWI được sử dụng chuỗi xung điểm vang đồng phẳng nên rất nhạy với chuyển động rất nhỏ của proton nước. Trên DWI, những cấu trúc khuếch tán nhanh sẽ tạo sự suy giảm tín hiệu nhanh hơn à tín hiệu tối trên hình DWI.

6. Thông số kỹ thuật DWI:

• Chụp cắt ngang với các hệ số b0, b500 và b1000, có phối hợp bản đồ khuyếch tán ADC.
• FOV:   230 – 240mm
• Slices: 19
• Slice thickness: 5 - 6mm
• Dist factor:      20%
• TR:      3400 - 3500ms
• TE:        100 - 110ms

7. Hình ảnh DWI trong nhồi máu não:

Trong vài phút khởi đầu thiếu máu não, phù độc TB xảy ra và làm tăng lượng nước trong mô não lên 3-5%, làm giảm sự khuếch tán nước. DWI rất nhạy để phát hiện sự thay đổi tín hiệu đó chỉ vài phút sau khi tắc mạch.

Hình MRI nhồi máu não tối cấp (4h)

Hệ số khuếch tán hiển thị (ADCs) so với nhu mô não bình thường giảm là dấu chỉ điểm rất nhạy của phù độc tế bào

Mô nhồi máu sáng trên DWI, tương ứng vùng tín hiệu thấp trên ADC.

Khi in phim, với kỹ thuật sắp xếp theo vị trí, người ta in cả 2 hình DW và ADC theo từng vị trí để dễ đánh giá và phân biệt tổn thương.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Imaging in Hemorrhagic and Ischemic stroke - Anne  Catherine  Kim,  J.J.K.,  Reza  Hakimelahi,  Magnetic  Resonnance . 2011- Thieme.
2. Diffusion-weighted MR Imaging of the Brain - Schaefer và cộng sự - Radiology 2000.
3. Quantitative Assessment of Core/Penumbra Mismatch in Acute Stroke - Pamela W. Schaefer, Elizabeth R. Barak, Shahmir Kamalian, Leila Rezai Gharai. Stroke. 2008;39:2986-2992; originally published online August 21, 2008
4. An updated definition of stroke for the 21st century: a statement  for  healthcare  professionals  from  the  American  Heart Association/American Stroke Association.Stroke, 2013. 44(7): p. 2064 - 89. Sacco, R.L., et al., 
5. Imaging of the brain 2013: Elsevier Saudrers - Thomas  P   Nadich,  M.C.,  Soonmee  Cha,  James  G  Smirniotopoulos
6. Nguyên Lý Và Kỹ Thuật Chụp Cộng Hưởng Từ MRI – Bs. Trần Đức Quang -  NXB ĐH Quốc gia TP HCM – 2008
7. Basics of DWI and PWI - Mike Moseley, Ph.D - Department of Radiology Stanford University
8. Cộng hưởng từ sọ não – Lê Văn Phước – NXB Y học – 2011.
9. Brain Ischemia –Imaging in acute strocke – Majda Thurnher- Department of Radiology, Medical University of Viena
10. Nghiên cứu đặc điểm hình ảnh và giá trị của cộng hưởng từ 1,5 Tesla trong chẩn đoán và tiên lượng nhồi máu não giai đoạn cấp tính – Nguyễn Duy Trinh -  Luận án Tiến sỹ Y học Hà Nội 2015.