Ứng dụng kỹ thuật Dixon trong MRI cơ xương khớp
BS. Cao Thiên Tượng

Mở đầu
• MRI cơ xương khớp trong nhiều trường hợp cần khử tín hiệu mỡ
• Khữ mỡ làm tăng tương phản giữa mô bình thường và bệnh lý trên các chuỗi xung nhạy dịch (vd, đánh giá sụn khớp, sụn chêm, tủy xương) hoặc trên hình T1W sau tiêm 
• Khữ mỡ cũng giúp đánh giá lượng mỡ trong tổn thương (u…)

                               Các kỹ thuật xóa mỡ trong MSK

 

Hình 1

SPIR (Spectral Presaturation with Inversion Recovery)
SPAIR (Spectral Presaturation Attenuated Inversion Recovery)

Ưu và khuyết điểm của các kỹ thuật xóa mỡ trong MRI cơ xương khớp

 

Hình 2
*Phụ thuộc vào chuỗi xung
+Có ưu và khuyết điểm ở cả hai loại từ trường cao và thấp

Vài nét lịch sử
• Năm 1984, Dixon đăng bài báo đầu tiên về kỹ thuật hình ảnh phổ đơn giản để tách mỡ và nước.
• Kỹ thuật này thu được hai hình tách biệt bằng chuỗi xung spin echo cải tiến, tạo ra hình chỉ mỡ và hình chỉ nước được gọi là kỹ thuật Dixon 2 điểm
• Hiện nay, nhờ tiến bộ về kỹ thuật, đã phát triển các kỹ thuật Dixon 3 điểm và nhiều điểm

Kỹ thuật Dixon
Nguyên lý
• Mỗi voxel mã hóa tín hiệu theo chu kỳ giữa proton mỡ và nước trong khi thu thập, đánh giá tín hiệu mỡ và nước khi hậu xử lý.
• Khác với các kỹ thuật xóa mỡ khác, tín hiệu xóa mỡ trong Dixon có được từ hậu xử lý
• Kỹ thuật Dixon áp dụng cho cả GRE và SE
• Sử dụng hai hoặc nhiều thời gian echo

Dixon 2 điểm 

Hình 3

• Sử dụng 2 thời gian echo
• Thời gian echo khi nước và mỡ cùng pha  tín hiệu cùng pha (SIP) và khi nước và mỡ ngược pha tín hiệu ngược pha (SOP)
• W = (SIP + SOP)/2
• F = (SIP-SOP)/2
Dixon (Siemens) =mDixon (Philips) =IDEAL/FLEX (GE) =WFOP (Toshiba)

 

 

 

Dixon cải tiến (dixon 3 điểm)

hình 4
• Được Glover và Schneider đề xuất bằng cách thêm một hình thứ ba để bù cho độ nhạy của từ trường B0 của phương pháp Dixon hai điểm ban đầu. 
• Sử dụng 3 pha khác nhau là 0, 𝐠và -𝐍 giữa tín hiệu mỡ và nước
• Sau đó Glover mở rộng phương pháp 3 điểm thành 4 điểm với các pha 0, 𝐬 2𝐠và 3𝐮
• Kỹ thuật 3 và 4 điểm có ưu điểm hơn về tính không đồng nhất của từ trường nhưng thời gian khảo sát dài
hơn và SNR thấp hơn

4 hình sau khi hậu xử lý được tái tạo tự động

Hình 5: a, hình in phase=T2W không FS. b, hình out phase. c, hình chỉ nước= FS. d, Hình chỉ mỡ =
xóa tín hiệu nước

 

Hình 6: a, hình in phase=T2W không FS. b, hình out phase. c, hình chỉ nước= FS. d,e hình chỉ mỡ =
xóa tín hiệu nước (Khoa CĐHA-BVCR)

Dixon
Ưu điểm

Xóa mỡ đồng nhất (hình 7)

 

• Xóa mỡ hoàn toàn và đồng nhất
• Chỉ một lần đo, có cả hình xóa mỡ và không xóa mỡ
• Định lượng mỡ
• Do không ảnh hưởng đến tính không đồng nhất của từ trường khu vực
• SNR cao hơn STIR
• Xóa mỡ đặc hiệu so với STIR
• Xóa mỡ sau tiêm Gd

So sánh về độ nhạy từ (hình 8)

So sánh SNR (hình 9)

So sánh SNR (hình 10)

Images courtesy of Bac Nguyen

SNR của STIR < Dixon, thời gian khảo sát gần như  nhau (STIR =3’15”, Dixon =3’58” máy 1.5T)
(http://dx.doi.org/10.1594/ecr2016/C-0585)

Chỉ một lần đo cho nhiều hình (hình 11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 11: Phát hiện độ lớn của tổn thương. Hình T1W không và có xóa mỡ, trước và sau tiêm

Dixon T2W

Chordoma

 

 

 

 

 

 

 

Hình 12: a, T2W chỉ nước (xóa mỡ), đánh giá tín hiệu trong và quanh u nhưng không đánh giá chính xác tương quan giải phẫu của u với mạch máu, cơ và thần kinh. b, Hình in phase =T2W chuẩn không xóa mỡ, thấy rõ tương quan u với mạch máu

Với chỉ một lần đo, kỹ thuật T2W Dixon có thể cho:
• Hình xóa mỡ hoàn toàn, đặc hiệu, để phát hiện các vùng bệnh lý tăng tín hiệu
• Hình T2W không xóa mỡ để phân tích giải phẫu
• Hình chỉ mỡ, khử nước, tương tự hình T1W để khảo sát hàm lượng mỡ

T2W Dixon khớp gối

Hình 13: a, Hình chỉ mỡ. b,  Hình in phase, không xóa mỡ. b, Hình chỉ nước, xóa mỡ đồng nhất

Dixon Định lượng mỡ
• Mặc dầu còn đang nghiên cứu ứng dụng cho cơ xương khớp, kỹ thuật Dixon đã được dùng để định lượng mỡ gan 
• Kỹ thuật Dixon có thể dùng kết hợp với SE hoặc GRE để định lượng mỡ trong cơ.
• Fischer và cs. đã so sánh định lượng mỡ bằng kỹ thuật Dixon 2 điểm với phân loại Goutallier về thâm nhiễm mỡ cơ đùi và thấy có mối tương quan tốt. Nó cũng đã được sử dụng trong teo cơ Duchenne.
• Định lượng thâm nhiễm mỡ tủy xương trong các bệnh lý huyết học

Định lượng thoái hóa mỡ trong cơ trên gai

Hình 14: (Nozaki et al., Quantification of Fatty Degeneration Within the Supraspinatus Muscle by Using a 2-Point Dixon Method on 3-T MRI, AJR 2015; 205:116–122)

Dixon : Khuyết điểm
• Tăng thời gian chụp so với FS SE (CHESS), cùng một tham số đo, thời gian đo gấp đôi. Kỹ thuật hình ảnh song song làm giảm thời gian đo
• Tuy có ưu điểm hơn CHESS, ảnh giả kim loại vẫn còn quan trọng trong Dixon, đặc biệt các kim loại lớn. STIR vẫn có ưu điểm hơn về giảm ảnh giả kim loại.
• Kỹ thuật Dixon 2 điểm nhạy với từ trường B0 hơn Dixon 3 điểm

Hình 15: Ảnh giả hoán đổi (swapping artifact) mỡ-nước

Ứng dụng trong MRI cơ xương khớp

Khớp vai

Hình: 16: Đánh giá phù, teo cơ và thâm nhiễm mỡ trong cơ
Sử dụng Dixon T1W trong MR arthrography có thể thay thế T1W FS

 

Bàn tay (hình 17)

Hình 18: Cột sống và đám rối thần kinh cánh tay
• Kỹ thuật Dixon khá ích lợi cho hình ảnh cột sống và đám rồi thần kinh cánh tay vì
• Xóa mỡ đồng nhất mặc dù FOV lớn
• SNR tốt hơn STIR
• Có hình xóa mỡ và không xóa mỡ trong một lần đo

 

 

 

 

 

Hình 19: Gãy xương dưới sụn lồi cầu ngoài. Từ trái sang phải: T1W, T2W FS, T2W Dixon

 

Hình 20: So sánh CHESS vs DIXON về ảnh giả kim loại

 

Hình 21: Mức độ xóa mỡ

Hình 22: Morton neuroma

U và giả u
• Xác định đặc điểm các u cơ xương khớp thường dung hình T1W để đánh giá các cấu trúc tín hiệu cao như mỡ, các cấu trúc khác có thời gian T1 ngắn như melanin, hàm lượng protein cao, các sản phẩm phân rã hemoglobin, đán giá bắt thuốc.
• Kỹ thuạt Dixon T1W sau tiêm có cả hình không xóa mỡ và xóa mỡ để so sánh với hình trước tiêm, đánh giá tốt hơn độ lớn của u.

Bệnh lý thần kinh cơ (hình 23)

 

 

 

 

 

 

 

 

• T1W và T2W xóa mỡ dùng để phân tích độ teo cơ, thâm nhiễm mỡ, phù cơ với độ bao phủ cơ thể ở mặt phẳng axial
• Kỹ thuật Dixon T2W có thể thay thế hai chuỗi xung này, hình ảnh T2W không xóa mỡ để phân tích thể tích cơ, hình ảnh mỡ để phân tích thâm nhiễm mỡ và hình ảnh xóa mỡ để phát hiện phù cơ.
• Định lượng mỡ trong cơ.

Các dụng cụ chỉnh hình bằng kim loại (hình 24)

• STIR > T2W Dixon > T2W FS (CHESS).  Sau tiêm T1W Dixon > T1W FS, c, CHESS d, DIXON

Anh giả kim loại

Hình 25: Dixon có xóa mỡ và không xóa mỡ

Kết luận
• Kỹ thuật Dixon có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật xóa mỡ khác, có nhiều ứng dụng trong cơ xương khớp 
• Có thể kết hợp kỹ thuật này với nhiều loại chuỗi xung (SE, GRE), các hình T1W, PD, T2W
• Một lần thu thập có cả hình xóa mỡ và không xóa mỡ

Bs Cao Thiên Tượng

Tài liệu tham khảo
1. Guerini et al., Fat Suppression with Dixon Techniques in MusculoskeletalMagnetic Resonance Imaging: A Pictorial Review, Semin Musculoskelet Radiol 2015;19:335–347.
2. Del Grande et al., Fat-Suppression Techniques for 3-T MR Imaging of the Musculoskeletal System, RadioGraphics 2014; 34:217–233 
3. Nozaki et al., Quantification of Fatty Degeneration Within the Supraspinatus Muscle by Using a 2-Point Dixon Method on 3-T MRI, AJR 2015; 205:116–122