Các Bẫy Trong Ảnh Cộng Hưởng Từ Khuếch Tán Não

Có nhiều bẫy trong ảnh cộng hưởng từ khuếch tán (DWI) của não cần nhận ra để tránh diễn giải sai.

1.     Ảnh hưởng của ADC và T2 đối với ảnh khuếch tán

Bởi vì các ảnh khuếch tán vốn thiên về T2, do đó những thay đổi đặc tính T2 của mô sẽ ảnh hưởng đến biểu hiện của các ảnh khuếch tán không phụ thuộc vào độ khuếch tán của mô [1-16]. Hiệu ứng T2 kéo dài, còn gọi là T2 “chiếu sáng qua”, đã được nhiều người biết đến. Ít được nhắc tới là sự cân bằng giữa hệ số khuếch tán biểu kiến (ADC) và T2, đôi khi được gọi là T2 washout (rửa trôi). Cũng ít được biết đến là hiệu ứng rút ngắn T2, hay T2 blackout (gây tối), và các hiệu ứng cảm từ sẽ ảnh hưởng đến biểu hiện của ảnh cộng hưởng từ khuếch tán trong nhiều trường hợp.  Bài này sẽ minh hoạ và bàn luận những ảnh hưởng của T2 và ADC đến ảnh cộng hưởng từ khuếch tán.

1.1. Những khái niệm cơ bản

Cường độ tín hiệu (SI) của ảnh khuếch tán bị ảnh hưởng bởi T2, hệ số khuếch tán biểu kiến (ADC), giá trị b, mật độ spin (SD), và TE. Cường độ tín hiệu được tính theo công thức sau:

                                 SI = SIb=0e-bADC

trong đó SIb=0 là cường độ tín hiệu của ảnh spin-echo echoplanar (ảnh T2W với b = 0). Tuy nhiên,

                                 SIb=0  = kSD(1 – e-TR/T1)e-TR/T2,

trong đó k là hằng số.

Hơn nữa, đối với TR >> T1 (dấu >> đọc là lớn hơn rất nhiều), thì

                                  SI = kSDe-TE/T2e-bADC

trong đó k là hằng số, TR là thời gian lặp lại.

Để đánh giá ADC và T2 của mô, chúng ta nên chú ý tới những hình ảnh thảo luận dưới đây cùng với những ảnh khuếch tán và ảnh b0 [3–5, 7, 8, 10, 11,13–16].

1.2. Bản đồ hệ số khuếch tán biểu kiến (ADC map)

Để đánh giá độ khuếch tán, ADC được tính theo công thức sau:

                            ADC = -ln (SI/SIb=0)/b

Do đó, ADC tăng thì gây giảm cường độ tín hiệu (SI) trong các ảnh cộng hưởng từ khuếch tán, ADC giảm thì gây tăng cường độ tín hiệu trong các ảnh cộng hưởng từ khuếch tán [3–5, 7, 10, 15, 16].

1.3. Ảnh hàm số mũ (Exponential Images)

Để loại trừ độ tương phản của T2, người ta tạo ra “ảnh hàm số mũ” bằng cách lấy ảnh cộng hưởng từ khuếch tán (DWI) chia cho ảnh b0 [4, 7, 10, 15].

Cường độ tín hiệu trong ảnh hàm số mũ (SIeDWI) được tính như sau:

                                        SIeDWI = SI/SIb=0 = e-bADC

Do đó, ảnh này có thể loại trừ ảnh hưởng của T2. Trái với các ADC map, cường độ tín hiệu cao trong ảnh hàm số mũ có nghĩa ADC giảm, và cường độ tín hiệu giảm trong ảnh hàm số mũ có nghĩa ADC tăng.

 

2. Các tình huống lâm sàng

2.1. T2 Shine-through (T2 chiếu sáng qua)

Hiện tượng được nhiều người biết đến này gây tăng cường độ đối với ảnh khuếch tán do T2 kéo dài [3–5, 7, 8, 10, 11, 15, 16]. Nếu ADC bị giảm ở cùng thời điểm, nó có thể làm nổi bật cường độ tín hiệu cao trong các ảnh khuếch tán (hình 1, 2 và 3).

 

Hình 1 (Bấm vào hình để phóng to). T2 “chiếu sáng” ở bệnh nhân nữ 35 tuổi bị xơ cứng rải rác (multiple sclerosis) và yếu hai chi dưới.

a Ảnh T2W cho thấy một vài tổn thương tăng cường độ tín hiệu, tổn thương lớn nhất ở thuỳ trán phải (mũi tên).

b Trong ảnh T1W, tổn thương này giảm cường độ tín hiệu và không ngấm thuốc đối quang từ (không đăng ảnh).

c Trong DWI, tổn thương có cường độ tín hiệu cao (mũi tên).

d ADC map cũng cho thấy tổn thương có cường độ tín hiệu cao (1,2×10-3mm2/s; mũi tên).

e Ảnh hàm số mũ triệt tiêu hiệu ứng T2 và tổn thương biểu hiện giảm cường độ trong ảnh (mũi tên). Qua loạt ảnh này người ta khẳng định rằng cường độ tín hiệu cao của tổn thương trong ảnh khuếch tán là do T2 chiếu sáng qua.

 

Hình 2 (Bấm vào hình để phóng to). T2 “chiếu sáng” ở bệnh nhân nữ 45 tuổi có những cơn động kinh do anaplastic astrocytoma.

a Ảnh T2W cho thấy một tổn thương tăng cường độ tín hiệu ở thuỳ trán trái (mũi tên).

b Trong ảnh T1W, tổn thương này giảm cường độ tín hiệu, nhưng vùng ngoại vi tăng cường độ (mũi tên). Tổn thương không ngấm thuốc đối quang từ (không đăng ảnh).

c Ảnh khuếch tán cho thấy tổn thương tăng cường độ (mũi tên).

d ADC map cung cho thấy tổn thương có cường độ cao (0,98-1,35×10-3mm2/s; mũi tên).

e Ảnh hàm số mũ loại trừ ảnh hưởng của T2 và cho thấy tổn thương giảm cường độ (mũi tên). Qua loạt ảnh này người ta khẳng định rằng cường độ tín hiệu cao của tổn thương trong ảnh khuếch tán là do T2 chiếu sáng qua.

Hình 3 (Bấm vào hình để phóng to). T2 “chiếu sáng” và khuếch tán bị hạn chế ở bệnh nhân nam 56 tuổi yếu nửa người phải do nhồi máu não cấp tính. Chụp cộng hưởng từ 24 giờ sau khi khởi phát triệu chứng.

a Ảnh FLAIR cho thấy một tổn thương theo vùng cấp máu của động mạch não giữa trái.

b Trong ảnh T1W tổn thương này giảm cường độ tín hiệu.

c Trong ảnh T2W (b0) tổn thương tăng cường độ tín hiệu.

d Ảnh khuếch tán (DWI) tổn thương cũng tăng cường độ tín hiệu.

e ADC map cho thấy tổn thương giảm cường độ tín hiệu (0,27-0,45×10-3mm2/s).

f Trong ảnh hàm số mũ (loại trừ ảnh hưởng T2) tổn thương vẫn còn tăng cường độ. Qua loạt ảnh này người ta khẳng định rằng tăng cường độ khuếch tán do cả T2 kéo dài và khuếch tán bị hạn chế.

2.2 T2 Washout (T2 rửa trôi)

Thuật ngữ “T2 washout” dùng để chỉ tình trạng đồng cường độ trong các ảnh khuếch tán do sự cân bằng giữa cường độ cao trong ảnh T2W và hệ số khuếch tán biểu kiến (ADC) tăng cao [13, 14, 16]. T2 washout thường quan sát thấy trong phù vận mạch (vasogenic), ở đó có sự kết hợp của ADC tăng và cường độ cao của ảnh T2W dẫn tới đồng cường độ tín hiệu trong ảnh khuếch tán (Hình 4).

Theo kiến thức của chúng tôi thì không có báo cáo nào mang tính hệ thống về những tình trạng đồng cường độ trong ảnh khuếch tán do sự cân bằng giữa giảm cường độ ảnh T2W và ADC giảm.

Hình 4 (Bấm vào hình để phóng to). T2 washout ở bệnh nhân nữ 45 tuổi tăng huyết áp, những cơn động kinh và hội chứng não sau có thể phục hồi.

a Ảnh FLAIR cho thấy những tổn thương tăng cường độ ở cả hai thuỳ châm (mũi tên).

b Ảnh T2W (b0) cũng cho thấy những thương đó cũng tăng cường độ (mũi tên).

c Ảnh khuếch tán (DWI) cho thấy những tổn thương đó tăng nhẹ cường độ.

d ADC map cho thấy những tổn thương có cường độ tín hiệu cao (1,18-1,38×10-3 mm2/s). Với T2 rất dài, người ta kỳ vọng cường độ tín hiệu cao hơn trong ảnh khuếch tán, nhưng hiệu ứng T2 chiếu sáng bị giảm đi do cường độ cao của ADC dẫn tới sự cân bằng giữa độ khuếch tán tăng và cường độ tăng trong ảnh T2W (T2 washout).


2.3. T2 Blackout (T2 gây tối)

Thuật ngữ “T2 Blackout” dùng để chỉ tình trạng giảm cường độ của các ảnh khuếch tán do giảm cường độ trong các ảnh T2W. T2 blackout thường thấy trong một số khối máu tụ [9,16]. Các nhiễu do hiệu ứng cảm thuận từ (paramagntic susceptibility artifacts) có thể xảy ra trong tình huống chảy máu (Hình 5, 6).

 

Hình 5 (Bấm vào hình để phóng to). T2 blackout ở di căn  não của một bệnh nhân nam 62 tuổi bị ung thư biểu mô tuyến của phổi.

a Ảnh T2W cho thấy một khối giảm cường độ (mũi tên) có phù bao quanh ở bán cầu tiểu não trái.

b Ảnh T1W tiêm gadolinium cho thấy khối ngấm thuốc không đồng đều (mũi tên).

c Ảnh T2W (b0) cũng bộ lộ giảm cường độ ở tổn thương, xung quanh có phù não tăng cường độ tín hiệu (mũi tên).

d ADC map cho thấy tăng cường độ tín hiệu ở trung tâm (1,63-2,35×10-3 mm2/s; đầu mũi tên) và giảm cường độ tín hiệu ở ngoại vi (1,13 – 1,38×10-3 mm2/s; mũi tên) của khối. Mô bao quanh cũng tăng cường độ tín hiệu do phù vận mạch.

e Ảnh khuếch tán cho thấy khối giảm cường độ tín hiệu không đồng nhất (mũi tên) và đồng cường độ tín hiệu của phù bao quanh. Tình trạng giảm cường độ của khối (mũi tên) là do độ khuếch tán tăng và giảm cường độ trong ảnh T2W. Đồng cường độ của phù não bao quanh khối là do sự cân bằng giữa độ khuếch tán tăng và tăng cường độ trong ảnh T2W (T2 washout).

Hình 6 (Bấm vào hình để phóng to). T2 blackout do nhiễu của hiệu ứng cảm trong chảy máu cấp tính (deoxyhemoglobin và met-hemoglobin nội bào) bệnh nhân nam 74 tuổi yếu nửa người trái. Chụp MRI trong vòng 24 giờ sau triệu chứng khởi phát.

a Ảnh T2W cho thấy các tổn thương giảm cường độ ở các thuỳ trán đỉnh phải (các mũi tên chỉ deoxyhemoglobin và met-hemoglobin nội bào) có các vùng tăng cường độ bao quanh do phù (đầu mũi tên).

b Ảnh T1W cho thấy tổn thương không đồng nhất có cả giảm cường độ (mũi tên chỉ deoxyhemoglobin) và tăng cường độ (đầu mũi tên chỉ met-hemoglobin nội bào).

c Ảnh khuếch tán cho thấy giảm cường độ (các mũi tên chỉ deoxyhemoglobin và met-hemoglobin nội bào) và tăng cường độ ở chỗ phù não (đầu mũi tên). Những viền tăng cường độ xung quanh (đầu các mũi tên nhot) là do nhiễu cảm từ.

d Có thể không tính chính xác ADC trong khối máu tụ T2 “tối” do nhiễu ảnh cảm từ (mũi tên). Những vùng giảm cường độ bao quanh (đầu mũi tên) nhiều khả năng do phù nhiễm độ tế bào xung quanh khối máu tụ. Thí dụ này trình bày hiện tượng giảm cường độ T2 do các hiệu ứng cảm từ có thể tạo nên hình thái phức tạp ở trong vào bao quanh xuất huyết não.

 

Tham Khảo

1. Stejkal EO, Tanner J (1965) Spin diffusion measurements: spin echoes in the presence of a time-dependent field gradient. J Chemical Phys 42:288–292

2. LeBihan D, Breton E, Lallemand D, Grenier P, Cabanis E, Laval-Jeantet (1986) MR imaging of intravoxel incoherent motions: application to diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology 161:401–407

3. Warach S, Gaa J, Siewert B, Wielopolski P, Edelman RR (1995) Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Ann Neurol 37:231–241

4. Provenzale JM, Engelter ST, Petrella JR, Smith JS, MacFall JR (1999) Use of MR exponential diffusion-weighted images to eradicate T2 “shine-through” effect. AJR Am J Roentgenol 172:537–539

5. Burdette JH, Elster AD, Ricci PE (1999) Acute cerebral infarction: quantification of spin-density and T2 shine- through phenomena on diffusion-weighted MR images. Radiology 212:333–339

6. Coley SC, Porter DA, Calamante F, Chong WK, Connelly A (1999) Quantitative MR diffusion mapping and cyclosporine-induced neurotoxicity.AJNR Am J Neuroradiol 20:1507–1510

7. Schaefer PW, Grant PE, Gonzalez RG (2000) Diffusion-weighted MR imaging of the brain.Radiology 217:331–345

8. Field A (2001) Diffusion and perfusion imaging. In: Elster AD, Burdette JH (eds).Questions and answers in magnetic resonance imaging. Mosby, St. Louis, Missouri pp 194–214

9. Maldjian JA, Listerud J, Moonis G, Siddiqi F (2001) Computing diffusion rates in T2-dark hematomas and areas of low T2 signal.AJNR Am J Neuroradiol 22:112–128

10. Engelter ST, Provenzale JM, Petrella JR, Alberts MJ, DeLong DM, MacFall JR (2001) Use of exponential diffusion imaging to determine the age of ischemic infarcts. J Neuroimaging 11:141–147

11. Chen S, Ikawa F, Kurisu K, Arita K, Takaba J, Kanou Y (2001) Quantitative MR evaluation of intracranial epidermoid tumors by fast fluid-attenuated inversion recovery imaging and echo-planar diffusion-weighted imaging. AJNR Am J Neuroradiol 22:1089–1096

12. Geijer B, Sundgren PC,Lindgren A,Brockstedt S, Stahlberg F, Holtas S (2001) The value of b required to avoid T2 shine-through from old lacunar infarcts in diffusion-weighted imaging.Neuroradiology 43:511–517

13. Casey S (2001) “T2 washout”: an explanation for normal diffusion-weighted images despite abnormal apparent diffusion coefficient maps. AJNR Am J Neuroradiol 22:1450–1451

14. Provenzale JM, Petrella JR, Cruz LC Jr, Wong JC, Engelter S, Barboriak DP (2001) Quantitative assessment of diffusion abnormalities in posterior reversible encephalopathy syndrome.AJNR Am J Neuroradiol 22:1455–1461

15. Eastwood JD, Engelter ST,MacFall JF,Delong DM, Provenzale JM (2003) Quantitative assessment of the time course of infarct signal intensity on diffusion-weighted images. AJNR Am J Neuroradiol 24:680–687

16. Hiwatashi A, Kinoshita T, Moritani T, et al. (2003) Hypointensity on diffusion-weighted MRI related to T2 shortening and susceptibility effects. AJR Am J Roentgenol (in press)

Dịch từ:

T.Moritani, S. Ekholm, P.-L.Westesson. Diffusion-Weighted  MR Imaging  of the Brain. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005. (Chapter 3) Pitfalls and Artifacts of DW Imaging. In collaboration with A.Hiwatashi and J. Zhong

 

Chú thích về thuật ngữ  trong bài (tạm dùng hoặc không dịch), mời các bạn góp ý:

– susceptibility effect: hiệu ứng cảm từ (chưa thấy trong từ điển)

– magnetic susceptibility: độ cảm từ (có trong từ điển)

– T2 shine through (effect): T2 chiếu sáng qua (chưa thấy trong từ điển)

– T2 blackout: T2 gây tối (chưa thấy trong từ điển)

– T2 washout: T2 rửa trôi (chưa thấy trong từ điển)

– ADC : hệ số khuếch tán biểu kiến

Để lại bình luận

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: