Chụp cộng hưởng từ trong chẩn đoán bệnh động mạch chủ

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7* Phụ bản của Số 1* 2003 CHỤP CỘÂNG HƯỞNG TỪ TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH ĐỘNG MẠCH CHỦ Nguyễn Tuấn Vũ*, Phan Thanh Hải**, Đặng Vạn Phước TÓM TẮT Chụp Cộng Hưởng Từ (MRI) là phương pháp chẩn đoán kỹ thuật cao và không xâm lấn, cung cấp các hình ảnh chất lượng cao của tim và các mạch máu quanh tim. Đặc biệt là động mạch chủ theo các mặt phẳng ngang, mặt phẳng trước sau và mặt phẳng trán. Kỹ thuật chụp Spin-echo kết hợp với chụp mạch cộng hưởng từ (MRA) giúp khảo sát tốt chi tiết giải phẫu học để chẩn đoán xác định bệnh lý động mạch chủ từ các dị tật bẩm sinh đến phình và bóc tách đông mạch chủ... Kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh này dù không đòi hỏi chất tương phản tiêmtĩnh mạch vẫn cung cấp đầy đủ thông tin có giá trị cho chỉ định điều trị nội khoa hoặc phẫu thuật. SUMMARY MRI AND MRA IN DIAGNOSIS OF AORTIC DISEASES Nguyen Tuan Vu, Phan Thanh Hai, Dang Van Phuoc * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 7 * Supplement of No 1 * 2003: 5 - 10 Magnetic Resonance Imaging is a noninvasive and advanced diagnostic method that produces high quality images in the transverse, sagittal and coronal planes of the the heart and surrounding vessels, especially the Aorta.The Spin-echo MRI ssociated with MR Angiography provides anatomical detail to confirm the diagnosis of aortic diseases from congenital abnormalities to aortic aneurysm and dissection...This imaging technique does not require the use of intravenous contrast material but still gives valuable informations prior to institution of medical or surgical therapy. MỞ ĐẦU Chụp cộng hưởng từ (MRI:Magnetic Resonance Imaging) được thực hiện lần đầu tiên vào 1973 bởi Lauterbur trên 2 tube nước (two tubes of water), sau đó 1976 chụp hình cộng hưởng từ ngón tay (finger) trên người, 1977 Damadian và cộng sự chụp lồng ngực bằng kỹ thuật cộng hưởng từ...Sau đó cộng hưởng từ ngày càng phát triển và hứa hẹn là một phương pháp chẩn đoán không xâm lấn, nó cung cấp nhiều thông tin quí báu về giải phẩu, chức năng cũng như chuyển hoá của cơ quan cần khảo sát, đặc biệt đối với bệnh lý tim mạch.(7) Các nguyên lý cơ bản của chụp cộng hưởng từ Moment từ trường hạt nhân (nucleus magnetic moment) Mỗi hạt nhân nguyên tử đều có các proton hoặc các neutron có khả năng xoay quanh trục của chính nó sinh ra các từ trường tối thiểu quanh hạt nhân. Như vậy mỗi hạt nhân nguyên tử sẽ có một moment từ trường còn gọi là Spin. Khi một nhân nguyên tử được đặt trong một từ trường tĩnh B0 thì vectơ moment từ trường của hạt nhân sẽ xoay quanh hướng của từ trường tĩnh này. * Trường Đại học Y dược TP. Hồ Chí Minh - MEDIC ** Trung tâm Y khoa MEDIC - TP. Hồ Chí Minh *** Bộ môn Nội Trường Đai hoc Y dươc TP. Hồ Chí Minh Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 5 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7 * Phụ bản của Số 1 * 2003 Nghiên cứu Y học Hình 1: Moment từ của hạt nhân nguyên tử Tín hiệu cộng hưởng từ (magnetic resonance signal) Khi một từ trường tĩnh B0 được áp lên một hệ thống Spin thì sẽ có sự sắp xếp các moment từ trường theo 2 hướng song song với hướng của từ trường B0:cùng chiều (parallel) và ngược chiều (antiparallel). Các nhân nguyên tử ngược chiều có năng lượng cao hơn các nhân cùng chiều. Khi áp một chuỗi xung X quang cao tần (RF pulse) lên hệ thống Spin này sẽ làmmột số nhân chuyển đổi từ mức năng lượng thấp sang mức năng lượng cao nhờ hấp thu thêmnăng lượng.Sự hấp thu năng lượng này được ghi nhận như là tín hiệu cộng hưởng từ. Hình 2: Cơ chế tạo tín hiệu cộng hưởng từ. Kỹ thuật chụp Spin Echo Khi các Spin hạt nhân trong cơ thể người được đặt dưới một từ trường cố định thì các Spin sẽ dần đạt đến một từ trường hằng định có tần số đặc trưng gọi là tần số Larmor W0 tỉ lệ thuận với từ trường cố định này. Góc xoay của vectơ từ trường tổng hợp của hệ thống Spin sẽ tùy thuộc vào cường độ và thời gian của xung RF. Nếu gọi z là trục của từ trường tĩnh B0, M0 là vectơ từ trường tổng hợp của hệ thống spin thì M0 sẽ hướng theo chiều củaB0,tín hiệu cộng hưởng từ khi đó rất yếu.Muốn tín hiệu cộng hưởng từ mạnh lên thì ta sẽ dùng RF đẩy vectơ M0 đi một góc 90 độ cho M0 nằm trong mặt phẳng của 2 trục x,y vuông góc với trực z. Kỹ thuật đẩy M0 đi một góc 90 độ như vậy gọi là kỹ thuật chụp Spin Echo. Kỹ thuật này thường dùng khảo sát cấu trúc giải phẩu học. Hình 3:Vectơ tổng hợp các Spin M0 hướng theo chiều B0 Thời gian thư giãn (Relaxation Times) Sau khi các Spin đã nằm trên mặt phẳng x,y và RF đã tắt đi thì các Spin tiếp tục xoay trong mặt phẳng này với tần số Larmor, nhưng do sự không đồng nhất của từ trường tĩnh làm thay đổi tần số Larmor, tín hiệu mất dần, năng lượng giải phóng ra được coil (bộ phận tạo ra RF pulse đặt tại vùng cần chụp) ghi nhận lại. Sự giảm tín hiệu theo thời gian này được gọi là Free Induction Decay(FID). Hình 4: Spin Echo và các thời gian T1 và T2 Relaxation. Thời gian để xảy ra FID trên mặt phẳng x,y gọi là T2 Relaxation Time (Transverse Relaxation). Ngay sau khi tắt RF thì các Spin trả lại năng lượng vào môi trường xung quanh và xoay trở lại hướng ban đầu cùng hướng với từ trường tĩnh B0, thời Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 6 Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7* Phụ bản của Số 1* 2003 gian xảy ra hiện tượng này gọi là T1 Relaxation Time (Longitudinal Relaxation Time). Kỹ thuật chụp lấy hình ở một điểm cố định cuả chu chuyển tim (cardiac gating) Trong trường hợp chụp cộng hưởng từ tim do tim thay đổi hình dạng và kích thước trong khi đập có thể gây nhòe hình (artifact) nên người ta gắn thêm một đường điện tim (ECG) và chỉ thu nhận dữ liệu ở một điểm cố định ví dụ đỉnh sóng R. Kỹ thuật chụp mạch cộng hưởng từ (MRA: Magnetic Resonance Angiography) Trong trường hợp này người ta dùng kỹ thuật Gradient Echo có nhĩa là vectơ từ trường M0 chỉ bị đẩy một góc 30-40 độ như vậy làm giảm thời gian T1 Relaxation Time.Phương pháp chụp nhanh này giúp ghi nhận tín hiệu của các Spin chuyển động làm tăng tín hiệu của dòng chảy và giảm tín hiệu mô xung quanh. Hiện có 2 phương pháp chụp mạch được ứng dụng là: TOF (Times of Flight / Temps de vol) và PC (Phase Contrast/ Contraste de Phase). Ngoài ra trong trường hợp dòng máu bị xoáy do hẹp, dòng chảy yếu do suy tim nặng, mạch máu ngoằn ngoèo có thể làm các phương pháp trên kém hiệu quả và phải dùng đến chất cản từ tiêm TM như Gadolinium (Contrast Enhanced MRA). Các kỹ thuật TOF và PC dù không cần chất cản từ vẫn cho được hình ảnh mạch máu tương tự khi chụp mạch qui ước có bơm chất cản quang.Hình ảnh mạch máu thu được có thể là 2 chiều (2D imaging) hoặc 3 chiều (3D acquisition). (2,5,7,12) CÁC CHỈ ĐỊNH CHỤP CỘNG HƯỞNG TỪ TRONG BỆNH ĐỘNG MẠCH CHỦ Bóc tách ĐMC (Aortic Dissection): Trên các hình Spin Echo: Hình mảng bóc tách ngăn đôi 2 lòng không tín hiệu (trường hợp còn dòng chảy trong lòng giả). Hình mảng bóc tách, lòng thật không tín hiệu, lòng giả có hiện tượng tăng tín hiệu do huyết khối hoặc dòng máu xoáy chảy chậm (trường hợp có huyết khối và dòng xoáy trong lòng giả). Trên các hình Gradient Echo nối tiếp nhau (Cine- MRI) có thể thấy sự thay đổi tín hiệu trong lòng giả tùy thời điểm ghi nhận. Trong trường hợp nghi ngờ còn dòng chảy trong lòng giả hay không thì có thể tiêm chất cản từ để phát hiện thay đổi tín hiệu trong lòng giả. (11) Hình 5: Bóc tách ĐMC ngực lên với kỹ thuật Spin Echo MRI Theo Nienaber: chụp cộnh hưởng từ có độ nhạy và độ đặc hiệu đến 98%, phát hiện ngõ vào bóc tách 88%, phát hiện huyết khối 98%, phát hiện tràn dịch màng tim100%. (1,5,9,10) Cộng hưởng từ còn giúp khảo sát liên quan bóc tách với các phân nhánh của ĐMC. Nhược điểm của phương pháp chẩn đoán này là thời gian chụp lâu không thích hợp cho bệnh cảnh cấp tính, không khảo sát được toàn hệ động mạch vành, không khảo sát thường qui được chức năng thất trái và hở van ĐMC.Các nhược điểm này có thể được bổ sung bằng siêu âm tim đặc biệt là siêu âm tim qua thực quản. Phình ĐMC (Aortic Aneurysms) bao gồm cả phình ĐMC ngực và phình ĐMC bụng: Kỹ thuật Spin Echo với các mặt cắt ngang (axial), trán (coronal), trước sau (sagittal) giúp thấy được hình ảnh toàn bộ ĐMC ngực, đo kích thước túi phình, phát hiện huyết khối, vôi hóa thành ĐMC, hiện tượng máu xoáy(3,5,7,11). Kỹ thuật chụp mạch MRA bằng Gradient Echo (không cần dùng chất cản từ) giúp tái tạo hình 3 Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 7 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7 * Phụ bản của Số 1 * 2003 Nghiên cứu Y học chiều, có giá trị ngang chụp mạch ĐMC qui ước (Conventional Angiography) xác định mức độ lan của túi phình và liên quan với các mạch máu phân nhánh của ĐMC như độnng mạch cảnh, động mạch thận, thân tạng, mạc treo, tình trạng động mạch chậu(7,11,12). Hình 6: Phình ĐMC bụng và 2 ĐMChậu (Gadolinium enhanced 3D MRA) Các tật bẩm sinh của ĐMC ngực Hẹp eo ĐMC (Coarctation of thoracic Aorta) Kỹ thuật Spin Echo có cardiac gating giúp khảo sát giải phẫu học chỗ hẹp giúp đo đạc kích thước. Kỹ thuật Cine-MRI với một loạt hình nối tiếp giúp khảo sát mức độ chênh áp qua chỗ hẹp; có hiện tượng giảm tín hiệu ngay từ chỗ hẹp lan đến hạ nguồn là ĐMC ngực xuống, nơi có tín hiệu bình thường(11). Nếu các kỹ thuật trên không khảo sát tốt chỗ hẹp thì có thể chụp mạch máu với chất cản từ. (12) Hình 7: Hẹp eo ĐMC (Gadolinium enhanced MRA) Các dị tật cung ĐMC (Congenital anomalies of the Arch) ĐMC có 2 cung (Double aortic arch) Đứt đoạn quai ĐMC (Interrupted aortic arch) Quai ĐMC bên phải (Right aortic arch)(4). Các bệnh tắc nghẽn ĐMC và các mạch máu phân nhánh Tắc nghẽn do xơ vữa Bệnh Takayasu...(5,12) Hình 8:MRA, hẹp 2 ĐMChậu Bệnh mô liên kết như Marfan, viêm ĐMC do Giang mai... HÌNH ẢNH MINH HỌA Trường hợp 1 Bn Lê V.L. 66 tuổi, ở Đồng Nai, HA cao 180/100mmHg, khàn giọng và nuốt nghẹn. Bn khám và chụp MRI tại MEDIC TP HCM. H9:Thực quản bị chèn ép H10:Liệt dây thanh âm H11:Quai ĐMC dãn to H12:Phình quai ĐMC Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 8 Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7* Phụ bản của Số 1* 2003 H13:Phình quai ĐMC H14:Spin Echo MRI(Axial) có huyết khốitrên TEE trên chụp cắt lớp xoắn ốc trên cùng vị trí giải phẩu H15:MRI sagittal view H16:MRI coronal view Trường hợp 2 Bn Trần M.T. 55 tuổi, Bến Tre, Cao HA, tức ngực, khối phình đập ở bụng. Bn đến khám tại MEDIC và khoa TQ3 BV BD. H17:ĐMC ngực dãn to H18:TEE:Phình ĐMC H19:Chụp cắt lớp ngang trên X quang có huyết khối và máu xoáy quai ĐMC phình H20:MRI axial view H21:MRI axial view H22:MRI sagittal view Phình quai ĐMC Phình ĐMC bụng Phình toàn bộ ĐMC Trường hợp 3 Bn M.V.T.74tuổi, Cao HA, đau lưng, khối đập thượng vị Bn khám và chụp MRI tại BV CR H23:MRI coronal view H24:MRI axial view H25:MRA:Phình ĐMC bụng Phình toàn bộ ĐMC bụng Huyết khối chỗ phình trên các động mạch thận TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 EG AMPARO et al.Aortic dissection: magnetic resonance imaging.Radiology, Vol 155, 399-406,1985. Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 9 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 7 * Phụ bản của Số 1 * 2003 Nghiên cứu Y học 2 ROBERT E. FOSTER(1998). MRI of the heart and great vessels.In:HURST Ùs The Heart, 9th Edition, p641-660, McGraw-Hill, Inc. New York 3 HS GLAZER et al.The thoracic aorta studied by MR imaging. Radiology, Vol 157,149-155, 1985. 4 FERNANDO R.GUTIERREZ (1999).Cardiovascular Disease.In: Richard M.Slone.Thoracic Imaging, A Pratical Approarch, pp139-163. McGraw-Hill, Inc. New York. 5 CHARLES B.HIGGINS (2001). Newer Cardiac Imaging Modalities:MRI and CT.Eric M.Isselbacher(2001).Diseases of the Aorta.In:Eugene Braunwald.Heart Disease, 6th Edition, pp324-345, p 1422-1456. W.B.Saunders Company, Philadelphia. 6 JA KAUFMAN et al. MR imaging (including MR angiography) of abdominal aortic aneurysms: comparison with conventional angiography. American Journal of Roentgenology, Vol 163,203-210, 1994. 7 D.DOUGLAS MILLER et al. (1988) Principles of Cardiovascular Nuclear MRI. MRI of Congenital Heart Disaeses. Acquired Diseases of the thoracic Aorta. In:D.Douglas. Clinical Cardiac Imaging, pp 103-126, p585-589, p 591-614. McGraw-Hill Book Company. New York. 8 STEPHEN WILMOT MILLER (1996). Thoracic Aortic Diseases.In:Stephen Wilmot Miller.Cardiac Radiology.The Requisites, p 386-443. Mosby Year Book, St Louis. 9 C.A.NIENABER et al. Diagnosis of thoracic aortic dissection. MRI versus TEE. Circulation, vol 85, 434- 447,1992. 10 CHRISTOPH A. NIENABER et al. The diagnosis of Thoracic Aortic Dissection by Noninvasive Imaging Procedures. New England Journal of Medicine, Vol 328:1-9, January 7,1993. 11 D. REVEL ET COLLABORATEURS(1996). IRM de l ù Aorte thoracique.Exploration des anevrismes de l ù Aorte abdominale par angiographie par résonance magnétique.In: D. Revel. Imagerie Artérielle Noninvasive, p 33-47,pp179-186. Masson, Paris. 12 E. KENT YUCEL et al. (1995).MRI of the Thoracic Aorta.MRI of the Abdominal Aorta and Extremities.In: E.Kent Yucel. Magnetic Resonance Angiography, pp 131-138, p 171-183. McGrawHill, Inc. New York. Chuyên đề Ngoại Lồng ngực và Tim Mạch 10