Lựa chọn kỹ thuật Diffusion trong vấn đề giảm Artifact và cải thiện độ phân giải trong cộng hưởng từ thần kinh sọ não
CN PHẠM HỒNG TĂNG
BỆNH VIỆN ĐA KHOA AN PHƯỚC
Nội dung
• Đặt vấn đề
• Nguyên lý chuỗi xung Diffusion và các nhiễu ảnh
• Các kỹ thuật trong Diffusion (DC, Profeller, Focus,
Muse)
• Ứng dụng lâm sàng
Đặt vấn đề
• Diffusion là kỹ thuật quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong
thần kinh sọ não
• Diffusion có độ phân giải thấp và nhiều nhiễu ảnh
• Các kỹ thuật mới trong Diffusion (DC, Propeller, Focus, Muse)
• Ứng dụng lâm sàng: lựa chọn được phương pháp thích hợp để
tạo ra hình ảnh Diffusion đạt chất lượng tối ưu nhất trong chẩn
đoán
Nguyên lý Diffusion
• Chuyển động Brown: các phân tử nước chuyển
động tự do theo mọi hướng một cách ngẫu nhiên.
• Các bệnh lý làm thay đổi hiệu ứng sinh học trong tế
bào, làm thay đổi cấu trúc các mô (vd Nhồi máu
não - phù độc tế bào) và làm thay đổi tính chất
khuếch tán của các phân tử nước trong mô.
Nguyên lý Diffusion
• DWI sử dung một cặp gradient để làm lệch pha các proton và sau đó làm tái pha các proton trở lại
• Hiệu chỉnh trên DWI phụ thuộc vào trọng số
khuếch tán b value:
b value: trọng số khuếch tán G Độ chênh từ δ Thời gian bật cuộn chênh từ Δ thời gian trễ giữa hai lần bật cuộn chênh từ ɣ hệ số hồi chuyển từ, của Hydro là 42.5 Mhz/T
EPI (Echo planar imaging)
• EPI là chuỗi xung tạo ảnh siêu nhanh sử dụng các Gradient biến đổi
pha được bật tắt liên tục và đổi hướng nhanh.
• Mỗi lần thu hình nhiều echo được tạo ra và mỗi echo được mã hóa với
độ dốc của gradient khác nhau để lấp đầy tất cả các đường K space
trong một lần kích thích duy nhất.
Artifacts, Pitfalls
• SNR thấp (b value cao)
• Méo hình theo hướng pha ở vùng giải phẫu không
đồng nhất từ trường B0 (các vùng có nhiều cấu
trúc như xương, khí)
• Nhạy cảm với dị vật kim loại
• Nhiễu ảnh bóng ma Ghosting (N/2, eddy currents)
• T2 Shine-through, T2 Blackout
Artifacts, Pitfalls
• Thu hình song song (ASSET, ARC, SENSE)
• Fat supprestion (giảm dịch chuyển hóa học)
• Tối ưu pixel theo hướng pha (giảm méo hình)
• Giảm kích thước voxel, tăng NEX (độ phân giải)
Reverse Polarity Gradient (RPG) DC (Distortion Correction)
•
Là kỹ thuật sử dụng gradient phân cực
ngược tích hợp, thuận chiều mã hóa pha và
ngược chiều mã hóa pha Hiệu chỉnh biến
dạng do B0 theo chiều mã hóa pha
• Hiệu chỉnh chuyển động Rigid Bodies và ảnh
hưởng dòng điện xoáy (eddy currents )
DC (Distortion Correction)
• DC sử dụng tốt nhất khi chuỗi xung DWI có SNR cao
• Hiệu quả tối đa khi kết hợp với MUSE
• DC sử dụng tuyệt vời cho các vùng có số lượng ảnh giả
nhiều, nhưng không quá nghiêm trọng
• DC sẽ gặp khó khăn khi chụp những vùng có xác xuất
chuyển động cao như gan, vú, trực tràng v.v...
• Tăng nhẹ thời gian
FSE-DW PROPELLER DWI
• Loại bỏ xảo ảnh méo hình mạnh mẽ
nhờ sử dụng nền tảng FSE thay cho
EPI, Propeller sử dụng thu hình xuyên
tâm trên K-space
• Khuyến cáo sử dụng để loại bỏ những
xảo ảnh nghiêm trọng như kim loại
hoặc không đồng nhất từ trường B0
• SNR thấp, thời gian chụp dài
SMALL FOV DWI FOCUS DWI - Fov Optimized and Constrained Undistorted Single-Shot
• Giảm tối đa FOV theo chiều pha Giảm tối đa
• Sử dụng mô hình thu nhận Single Shot SE-EPI
Echo Trains giảm méo hình
hạn chế tối đa sự méo hình do môi trường
• Giảm thiểu hiện tượng aliasing,
loại bỏ hiện
không đồng nhất
tượng "fat ghotsing"
FOCUS DWI Fov Optimized and Constrained Undistorted Single-Shot
•
Sử dụng bộ phát sóng kích thích RF 2D, sóng RF này thực chất là tổng hợp của
khoảng 25 xung phụ gần nhau và kéo dài, được phát đồng thời với một gradient nhanh
theo trục mã hóa pha và một gradient chậm theo trục lựa chọn lát cắt.
• Giảm FOV chiều pha tối đa mà không bị ảnh giả cuộn hình (wrap-around)
FOCUS DWI Fov Optimized and Constrained Undistorted Single-Shot
• Sử dụng linh hoạt các kỹ thuật xóa mỡ để loại bỏ ảnh giả bóng ma (ghosting)
• FOV theo chiều pha phải ≤ 0.5
• Lựa chọn ma trận theo chiều pha phải tương ứng với phase FOV. Ví dụ phase FOV
=0.5 Ma trận theo chiều pha = 50% chiều tần số
MUSE DWI MUltiplexed Sensitivity Encoding
• MUSE DWI cho phép thu hình khuếch tán phân
•
Loại bỏ và làm giảm tối đa độ méo hình đồng thời
đoạn theo hướng mã hóa pha
với độ phân giải hình ảnh cao hơn
từ nhiều bộ dữ liệu hình ảnh chồng lấn giúp loại bỏ
• Kỹ thuật mã hóa đặc biệt giúp tái tạo một hình ảnh
các ảnh giả lỗi pha do chuyển động gây ra.
Ví dụ: Phase Accel = 1 MUSE Number shots = 4
MUSE DWI MUltiplexed Sensitivity Encoding
• Số lượng phân đoạn MUSE tối đa phụ
thuộc vào cuộn thu và hệ số tăng tốc
• MUSE cho giá trị tuyệt với với hình ảnh có
độ phân giải cao – Ma trận ảnh từ 256
• NEX tối đa có thể lên đến 64
• Thời gian thu hình lâu hơn
Ứng dụng lâm sàng • Giảm nhiễu do dị vật kim loại
DW normal
MUSE
Propeller DW
• Giảm méo hình theo hướng pha
DW normal
MUSE + DC
DW normal 47s
Propeller DW 2p10s
MUSE + DC 2p04s
MUSE 2p
• Độ nhạy
DW normal
Propeller DW
• Độ phân giải
DW normal
MUSE + DC
Ứng dụng lâm sàng
Amaresha Shridhar Konar, Maggie Fung, Ramesh Paudyal, et al. Diffusion-Weighted Echo Planar Imaging using MUltiplexed Sensitivity
Encoding and Reverse Polarity Gradient in Head and Neck Cancer: An Initial Study – Tomography.org, 2020, volume 6
Ứng dụng lâm sàng
• Khảo sát cầu não,
hành não
FOCUS DW
Thảo luận
• Nhanh: DW tiêu chuẩn
• Nhanh, giảm méo hình tại vùng ko đồng nhất: DW + DC
• Dị vật kim loại: Propeller DW
• Khảo sát các vị trí thân não, cần phân giải cao: FOCUS
• Phân giải cao (bệnh lý u, viêm): MUSE + DC
• Cân nhắc: Khả năng kết hợp cùng Recon DL và Magic DW
(Synthetic DW)
Kết luận
• Mỗi kỹ thuật có những ưu điểm và hạn chế khác nhau
• KTV cần nắm vững nguyên lý và ứng dụng các kỹ thuật
• Linh hoạt sử dụng các kỹ thuật mang lại hình ảnh tốt nhất
theo từng tình huống lâm sàng cụ thể
Tài liệu tham khảo
1. Amaresha Shridhar Konar, Maggie Fung, et al. Diffusion-Weighted Echo Planar Imaging using MUltiplexed Sensitivity Encoding and Reverse Polarity Gradient in Head and Neck Cancer: An Initial Study – Tomography.org, 2020, volume 6 2. Catherine Westbrook, John Talbot. MRI in Practice Fifth Edition – 2019 3. Denis Le Bihan, et al. Artifacts and Pitfalls in Diffusion MRI - JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 24:478 –488, 2006 4. Hà Thúc Nhân – DW evolution. 5. Kurt G. SchillingI, Justin Blaber, Colin Hansen, et al. Distortion correction of diffusion weighted MRI without reverse phase-encoding scans or field-maps – PLOS ONE, 2020 6. Https://mriquestions.com/
Lựa chọn kỹ thuật Diffusion trong vấn đề giảm Artifact và cải thiện độ phân giải trong cộng hưởng từ thần kinh sọ não
