MRI
Phổ cộng hưởng từ và ứng dụng trong bệnh lý u não(09/01/2011)

Tóm tắt
Phổ cộng hưởng từ và ứng dụng trong bệnh lý u não
Phổ cộng hưởng từ (PCHT) là kỹ thuật hình ảnh không xâm phạm cho các thông tin về chuyển hóa trong cơ thể. Nồng độ các chất chuyển hóa được ghi hình trên phổ. Sự thay đổi đỉnh các chất trên phổ liên quan tình trạng bệnh lý ở vùng khảo sát. Trong u não, mẫu hình phổ cộng hưởng từ là cholin, lactate cao; NAA, creatine giảm. PCHT còn dùng phân biệt tổn thương u hay không phải u; gợi ý bản chất mô học, gợi ý độ ác tính; chỉ định vị trí sinh thiết; đánh giá độ lan rộng, đáp ứng điều trị của u. Bài viết giới thiệu đại cương về kỹ thuật, thành phần của phổ, ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật PCHT trong bệnh lý u não.

Đại cương
Purcell và Bloch là các nhà khoa học đầu tiên giới thiệu các nguyên lý cơ bản về cộng hưởng từ hạt nhân vào năm 1946. Kỹ thuật cộng hưởng từ phát triển rất mạnh, có nhiều ứng dụng. Một trong các ứng dụng quan trọng là kỹ thuật phổ cộng hưởng từ (PCHT). Kỹ thuật quang phổ thông thường được ứng dụng rộng rãi trong ngành hóa học nhằm phân tích các thành phần hóa học của hợp chất trong dung dịch và xác định cấu trúc của các đại phân tử sinh học. Tương tự, PCHT có thể dùng xác định các phân tử quan trọng trong mô sống.
Kỹ thuật MRI thường qui sử dụng proton hydro trong nước để tạo hình; trong lúc đó, PCHT dùng các chất chuyển hóa chứa P, Na, K, C, N, F. Có thể dùng 31-phốt-pho hoặc hydro để khảo sát; tuy nhiên, thường dùng hydro vì có độ phân giải không gian và tỉ lệ tín hiệu/nhiễu cao, độ nhạy từ cao và phân bố rộng rãi trong mô cơ thể sống. Mặc dù có lượng lớn các phân tử sinh học trong mô, chỉ có số ít các hợp chất di chuyển tự do, với nồng độ đủ lớn mới thu được tín hiệu. Nồng độ các chất chuyển hóa này rất ít, khoảng vài phần triệu; trong lúc đó, nồng độ nước thường lớn hơn rất nhiều. Do đó, tín hiệu nước cần xóa đễ phát hiện được tín hiệu từ các phân tử khác khi khảo sát PCHT.
Kỹ thuật
Các bước cơ bản trong khảo sát PCHT là định vị vùng đo, chọn chuỗi xung và phân tích phổ. Cần chọn vùng đo cẩn thận bằng cách dùng các thanh che chắn các vùng không cần thiết xung quanh, nhằm tạo vùng khảo sát tương đối đồng nhất. Hai kỹ thuật cơ bản sử dụng trong PCHT là SVS (single voxel spectrography) và CSI (chemical-shift imaging)(3,6). Mỗi kỹ thuật có ưu và nhược điểm riêng. SVS là kỹ thuật dễ thực hiện, thời gian khảo sát ngắn. Nhược điểm là chỉ đánh giá phổ ở tại vùng đo. CSI được sử dụng để đo nhiều voxel đồng thời; có thể dùng 2D hoặc 3D. Ưu điểm kỹ thuật là có thể đánh giá đồng thời nhiều vùng của tổn thương, so sánh được các vùng bình thường. Ở tại bệnh viện Chợ Rẫy, khi khảo sát, thường chúng tôi sử dụng chuỗi xung CSI. Kết quả của PCHT được phân tích thành phổ. Mỗi đỉnh của phổ đặc trưng bởi tần số, chiều cao, độ rộng và diện tích. Chiều cao hoặc diện tích vùng bên dưới đỉnh tượng trưng cho nồng độ tương đối của proton(1,7).  
Phổ cộng hưởng từ
Mỗi chất đều có vị trí nhất định trên phổ, tùy tần số tiến động. Hiển thị các thành phần trên tùy thuộc kỹ thuật chọn lựa, thời gian… Độ lớn các đỉnh liên quan kỹ thuật khảo sát, cấu trúc mô, tình trạng bệnh lý… Các chất chuyển hóa cơ bản thường được ghi hình trên phổ là choline, creatine, NAA (A-acetyl aspartate), lactate, myositol, glutamine, glutamate, lipid và amino acid leucine và alanine… (H.1).
NAA đại diện cho nhóm N-acetyl, có tần số tiến động ở 2,02; 2,05; 2,06 ppm. Đỉnh NAA còn có các yếu tố khác tham gia nhưng ít quan trọng hơn. NAA được xem là yếu tố chỉ điểm của tế bào thần kinh. NAA sẽ giảm khi tổn thương não như u, nhồi máu, viêm… ; tăng trong bệnh Canavan, não phát triển ở trẻ em, tổn thương trục hồi phục.
Creatine tiến động ở tần số 3,02 và 3,94 ppm với các thành phần của đỉnh là creatine, creatine phosphat và góp phần ít hơn là acid gaminobutyric, lysin, glutathion. Creatine được xem là  chất chỉ điểm chuyển hóa của não. Creatine giảm trong u não, nhiễm trùng, nhồi máu não… ; tăng sau ghép gan, chấn thương, não người già.
Choline có đỉnh ở vị trí 3,22 ppm. Choline được xem là tiền chất của acetylcholine và là thành phần của vài loại phospholipids. Nó được tạo nên từ glyceophosphocholine, phosphocholine, phosphatidylcholine. Các thành phần trên lại liên quan đến tổng hợp và thoái biến màng tế bào. Các rối loạn màng tế bào gây ra các thay đổi của choline. Choline được xem là chất chỉ điểm u, phản ánh sự tăng sinh tế bào. Choline giảm trong áp-xe, hoại tử, giảm natri máu; tăng trong u não, chấn thương, mất myelin, giả u, nhồi máu, đái tháo đường…
Lactate có đỉnh ở vị trí 1,33 ppm và 4,1 ppm. Lactate được xem là chỉ điểm khi có tổn thương yếm khí của mô thần kinh đệm. Lactate tăng trong nhồi máu não, thiếu oxy não, áp-xe, tổn thương nang, u, não úng thủy…
Lipid có nhiều đỉnh ở vị trí 0,8 và 1,3 ppm. Lipid là chỉ điểm của tổn thương hoại tử hoặc tổn thương bao myelin. Lipid tăng trong u, hoại tử, áp-xe, lao, nhiễm toxoplasmo, nhồi máu, hủy myelin trung tâm cầu não, mất myelin.
Ngoài ra các đỉnh của nhiều chất khác có thể đánh giá trên phổ như alanine, glutamin, scylloinositol, gluco, keton, mannitol, ethanol, acetate, aspartate, glycine...

Ứng dụng lâm sàng trong u não
Mẫu hình phổ cộng hưởng từ của các u não là giảm nhiều NAA, giảm trung bình creatine và tăng cao choline, tăng lipid và lactate (2,3,4,7) (H.2, H.3).  Giảm NAA phản ánh quá trình mất các thành phần mô thần kinh do bị hủy hoại, hoặc thay thế bởi các tế bào u. Giảm creatine có thể do thay đổi chuyển hóa. Tăng choline liên quan sự tăng tổng hợp màng tế bào và tăng sinh tế bào. Một số báo cáo cho rằng tăng choline cùng với lactate có liên quan với độ ác tính của u. Lactate cao thường thấy ở u nguyên bào đệm đa hình. Tăng lactate còn phản ánh sự thiếu oxy của u. Lipid tăng cao chỉ ra có quá trình hoại tử u não. 


 H.2. Phổ cộng hưởng từ u não hoại tử có tăng cao đỉnh choline, lipid và giảm NAA


H.3. Bn.H.V.D. 57t U phổi di căn não. Phổ cộng hưởng từ có tăng cao đỉnh choline và giảm NAA

PCHT cho phép mô tả đặc tính các thay đổi chuyển hóa liên quan sự phát triển của u, mức độ ác tính, phân độ mô học của u, đáp ứng điều trị và kết quả điều trị.
Dựa trên dạng phổ có thể gợi ý bản chất mô học của một số loại u não. Khi có tăng cao lipid, kết hợp giảm tưới máu gợi ý u lym-phô hơn là u nguyên bào đệm. Tăng cao alanine và glutamine gợi ý nhiều đến u màng não; trong lúc đó, xuất hiện đỉnh phosphoinositide ở vị trí 3,6 ppm gợi ý u bao dây thần kinh. Khi có tăng cao lipid gợi ý u sọ hầu hơn là u tuyến yên. Các u ngoại bì thần kinh nguyên phát có sự tăng tỉ lệ choline/creatine và choline/NAA khá rõ khi so với u sao bào và u thành não thất. Các u di căn thường không có hoặc mất không hoàn toàn các đỉnh NAA và creatine; khác với các u nguyên phát ở não. Các u não di căn thường có tăng choline, lactate. Vài u não di căn có chứa lipid.
Có thể phân biệt độ ác tính ở các u sao bào dựa vào phổ cộng hưởng từ; ở các u ác tính cao có choline cao, NAA rất thấp và lactate cao. U màng não tái phát có đỉnh choline rất cao. U lym-phô ác tính ở não tăng đáng kể choline, lipid và giảm nhiều creatine, NAA. Các u lym-phô điều trị tốt có giảm choline và lipid.
PCHT còn dùng để chẩn đoán phân biệt tổn thương nào do u hay không do u (1,10) . PCHT kết hợp với MRI thường qui, có độ chính xác lên đến 95-100%. Sự tăng nồng độ choline cũng như tăng tỉ lệ choline/creatine hoặc choline/NAA gợi ý tổn thương u não. Tăng tỉ lệ myo-inositol/creatine cũng như glutamine và glutamate gợi ý tổn thương không phải u; ngoại trừ một số trường hợp như u màng não. Cũng lưu ý, sự kết hợp các kỹ thuật hình ảnh CT, MRI thường qui, MRI khuyết tán (DWI), MRI tưới máu (PWI) và PCHT tăng độ chính xác trong chẩn đoán (2).
PCHT dùng xác định vị trí sinh thiết lý tưởng khi thực hiện, đó là các vùng có hoạt tính chuyển hóa của u cao, tương ứng với vùng có tỉ lệ cholin/NAA cao trên phổ cộng hưởng từ. PCHT dùng phân biệt mức độ lan rộng của u. Các vùng cao trên T2W quanh u thường do phù nguyên nhân mạch máu hoặc do u thâm nhiễm. PCHT và PWI cho phép phân biệt giữa hai quá trình bệnh lý này  (3,5,9).
Khảo sát PCHT đối với bệnh lý u não cần lưu ý: sự hiện diện máu, hoại tử, melanin có thể làm phổ cộng hưởng từ không đặc hiệu; clip phẫu thuật gây xảo ảnh, dùng một số thuốc điều trị u não như manitol có thể xuất hiện phổ bất thường. 
Tại bệnh viện Chợ Rẫy, với máy cộng hưởng từ  1,5 Tesla, hãng Siemens, chúng tôi đã ứng dụng khảo sát phổ cho bệnh nhân u não. Trong trường hợp mà lâm sàng, các kỹ thuật hình ảnh khác không rõ, sinh thiết không được hoặc kết quả không chắc chắn; thì PCHT là kỹ thuật có giá trị trong chẩn đoán, chẩn đoán phân biệt, theo dõi bệnh nhân.
Kết luận
Trong bệnh lý u não, ứng dụng của PCHT khá rộng rãi. Mẫu phổ cộng hưởng từ của u não là tăng choline, lipid, lactate; giảm NAA, creatine. Ứng dụng của PCHT trong phân biệt tổn thương u hay không u, gợi ý bản chất mô học, gợi ý độ ác tính, chỉ định vị trí sinh thiết, đánh giá độ lan rộng, đáp ứng điều trị của u. Trong tương lai, cùng với sự phát triển các kỹ thuật y học, PCHT hứa hẹn khả năng chẩn đoán chính xác, là phương tiện theo dõi bệnh nhân hữu hiệu trong bệnh lý u não.

Ths.BS Lê Văn Phước

Tài liệu tham khảo
1) Castillo M, Kwock L, Scatliff J, Mukherji SK. Proton MR spectroscopy in neoplastic and non-neoplastic brain disorders. Magn Reson Imaging Clin N Am. 1998;6:1-208
2) Del Sole A, Falini A. Anatomical and biochemical investigation of primary brain tumours. Eur J Nucl Med.2001; 28:1851 -1872
3) Furuya S, Naruse S, Ide M, Murakami K, Miyazaki T, Yamamoto T. The clinical application of multi-voxel 1H-CSI (chemical shift imaging) in brain tumors. Nippon Igaku Hoshasen Gakkai Zasshi. 1991;51:836-838
4) Kwock L. Clinical proton magnetic resonance spectroscopy: basic principles. In: Mukherji SK, ed. Clinical Applications of MR Spectroscopy. New York: Wiley-Liss; 1998:1-32
5) Kwock L. Localized MR spectroscopy: basic principles. Neuroimaging Clin N Am. 1998;8:713-732.
6) Lara A.Brandao, MR spectroscopy of the brain, Lippincott Williams & Wilkins, 2004
7) Naishadh Shah, Ayesha Sattar, Magnetic Resonance Spectroscopy as an Imaging Tool for Cancer: A Review of the Literature. JAOA •Vol 106 • No 1 •January 2006; 23-27
8) Preul MC, Caramanos Z, Collins DL, Villemure JG, Leblanc R, Olivier A, et al. Accurate, noninvasive diagnosis of human brain tumors by using proton magnetic resonance spectroscopy. Nat Med.1996; 2:323 -325.
9) Preul MC, Caramanos Z, Leblanc R, Villemure JG, Arnold DL. Using pattern analysis of in vivo proton PCHTI data to improve the diagnosis and surgical management of patients with brain tumors. NMR Biomed. 1998;11:192 -200
10) Sharad Maheshwari, Suresh Mukherji, Proton MR Spectroscopy: Clinical Applications, Imaging economics, 8-2002

 

Họ tên: *
Địa chỉ Email:
Tiêu đề:
Nội dung: *
Mã xác nhận   Nhập dãy số bên dưới
(Lưu ý: Thông tin có dấu * là thông tin bắt buộc nhập)