การใช้งานภาพT1W ในทางคลินิก

       จากบทความที่แล้วผู้อ่านคงพอจะทราบหลักการที่ทำให้เกิดภาพแบบ T1 contrast กันไปแล้วนะครับ ซึ่งจะขอทบทวนแบบสั้นๆอีกครั้งเพื่อให้การอ่านและทำความเข้าใจในบทความนี้เป็นไปอย่างต่อเนื่อง  หลักการทำให้เกิดภาพแบบ T1 contrast ก็คือ เฉพาะสัญญาณที่เกิดแบบ Longitudinal relaxation เท่านั้นที่เราต้องการและพยายามใช้เทคนิคเพิ่มเติม เพื่อทำลายการรวมเฟสของ magnetization ในแนว transverse  ซึ่งจะทำให้ภาพเอ็มอาร์ไอไม่มีคอนทราสแบบ T2 มาด้วย ดังที่เคยกล่าวมาแล้วว่า SE pulse sequence เราใช้วิธีปรับค่า TE ให้ต่ำๆ ประมาณ (15-25 msec)  ส่วน GRE Pulse sequence เราจะใช้ Spoiling technique มาช่วยเพื่อทำลายการเกิดสัญญาณในแนว transverse       ในบทความนี้ผู้เขียนจะอธิบายให้เห็นว่า ภาพ T1W นั้นมีประโยชน์อย่างไรในการใช้วินิจฉัยโรคต่างๆ  หรือใช้เพื่อดู anatomy เหมือนที่ผู้อ่านเคยเข้าใจมาหรือไม่

            คอนทราสของภาพ T1W sequence นั้นให้รายละเอียด overview anatomy ที่สำคัญได้ค่อนข้างดี สัญญาณจากเนื้อเยื่อทั้งสองชนิดที่เราสังเกตเห็นความแตกต่างได้ชัดเจน ก็คือ ไขมันและน้ำ(free water)  ซึ่งเกิดจากผลของ T1 Relaxation time ของเนื้อเยื่อแต่ละชนิดนั่นเอง
ที่ 1.5 Tesla  Relaxation time ของไขมันจะสั้นๆ โดยจะอยู่ที่ ประมาณ 250 msec   ส่วนของ free water นั้นค่อนข้างจะยาวนานกว่า คืออยู่ที่ประมาณ 2500 msec   ส่วนพวกเนื้อเยื่อที่เซลล์มีลักษณะเรียงตัวหนาแน่น (solid tissue) อย่างเช่น  Brain, Muscle, Liver, Spleen, Kidneys  จะมี Relaxation time กลางๆ อยู่ในช่วง ประมาณ 490 msec (Liver) ถึง 970 msec (gray matter)   นอกจาก Relaxation time ที่เป็นปัจจัยให้เกิดคอนทราสที่ต่างกันของเนื้อเยื่อแต่ละชนิดแล้ว ยังพบว่ามีอีกหนึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดความแตกต่างกันของคอนทราสในเนื้อเยื่อแต่ละชนิดด้วย นั่นก็คือ การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของปริมาณน้ำที่อยู่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ (Extracellular) และ โมเลกุลขนาดใหญ่ (Macromolecules) ยกตัวอย่างเช่น ใน T1W เราจะสังเกตเห็นว่า ตับอ่อนมีสัญญาณมากที่สุด (hypersignal)ในบรรดาอวัยวะอื่นๆในช่องท้องที่เป็น solid organs  เนื่องจากในตับอ่อนจะมีการสังเคราะห์โปรตีนสูงและภายในเซลล์ยังพบว่ามี paramagnetic agent ซึ่งจะทำให้เกิด T1 relaxation ค่อนข้างเร็ว   ส่วนไขกระดูกหรือ bone marrow นั้นพบว่าให้สัญญาณที่แตกต่างกันในแต่ละจุด ขึ้นอยู่กับ อัตราส่วนระหว่าง red และ yellow marrows ในแต่ละจุดว่ามีมากน้อยต่างกันแค่ไหน

รูปที่ 1 แสดงภาพ T1W  ของ สมองในแนว sagittal plane

(ที่มา: ttp://images.radiopaedia.org/images/466634/5d8980eba519b20b803ab319b63e1a_big_gallery.jpeg)

     จากรูปที่ 1  เป็นภาพ T1W ของเนื้อสมองแบบปกติ สแกนด้วย TR สั้นๆ ในช่วง 400-800 msec  ด้วย SE pulse sequence เราจะเห็นว่า เนื้อเยื่อที่เป็นไขมันจะให้สัญญาณที่สูงในภาพ T1W เนื่องจากเกิด T1 relaxation ค่อนข้างเร็ว   จุดสีขาวที่อยู่ด้านหลังของ sella  เรียกว่า neurohypopphysis เกิดจากการจับพันธะกันระหว่างโปรตีนกับ วาโซเพรสซิน (vasopressin) หรือ แอนติไดยูเรติก ฮอร์โมน (antidiuretic hormone)  ซึ่งถ้าหากตำแหน่งของมันผิดปกติไป (Ectopic neurohypopphysis) จะทำให้รังสีแพทย์บอกความผิดปกติที่เกิดขึ้นได้ซึ่งการเกิด Ectopic neurohypopphysis พบว่าเป็นผลให้เกิดความผิดปกติเกี่ยวกับความสูงในเด็ก  การที่ยกตัวอย่างภาพนี้แก่ผู้อ่านเพื่อต้องการจะชี้ให้เห็นว่า ภาพ T1 นั้นนอกจากใช้เพื่อดู anatomy ตามที่เราเข้าใจกันมาแล้วยังสามารถใช้วินิจฉัยเพื่อบอกความผิดปกติที่เกิดขึ้นได้ 

รูปที่ 2 ภาพ T1W GRE แบบ in phase และ oppose phase
ที่มา: http://image.slidesharecdn.com/imagingofadrenalglands-150731182746-lva1-app6891/95/imaging-of-adrenal-glands-49-638.jpg?cb=1438367469

     จากรูปที่ 2 เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่ดีของการใช้ประโยชน์จากภาพ T1W ในการวินิจฉัยโรค  รูปนี้สแกนด้วย T1 Gradient pulse sequence  แต่มีการกำหนด TE สองค่า คือ TE ที่อยู่ในช่วง in phase และ TE ที่อยู่ในช่วงของการเกิด oppose phase ในภาพเราจะสังเกตเห็นว่า fat ตรงผิวของผู้ป่วยให้สัญญาณมาก (hyper signal intensity ) เห็นเป็นสีขาว (ไม่รวมขาวจากสัญญาณเลือด ซึ่งจะขอกล่าวในบทความต่อไปที่เกี่ยวกับเทคนิคการสร้างภาพเส้นเลือด MRA) เนื่องจาก เกิด relaxation เร็ว ส่วนน้ำ CSF รอบไขสันหลัง และ Cystic lesion ทั้งหลาย (ไม่ปรากฏในภาพ) จะให้สัญญาณต่ำ (hypo signal intensity) เนื่องจากเกิด relaxation ค่อนข้างช้า นั่นเอง  กลุ่มเนื้อเยื่อของวัยวะแบบ solid organs ในภาพจะเห็นว่า มีเฉดสีของ Gray scale ค่อนข้างใกล้เคียงกันดังที่ได้อธิบายไปแล้ว  ในรูปซ้ายมือ เป็น เทคนิค in phase สังเกตว่า สัญญาณของต่อมหมวกไตจะสูงกว่าเมื่อเทียบกับ เทคนิค oppose phase (ขวามือ) ทั้งนี้เกิดจาก ลักษณะของพยาธิสภาพในต่อมหมวกไตมีส่วนประกอบของไขมันปะปนอยู่ด้วย เมือเราใช้ TE ในช่วง oppose phase จึงทำให้ magnetization ของ ไขมันและน้ำใน voxel นั้น เกิดการหักล้างกันเกิดขึ้นทำให้ สัญญาณบริเวณ voxel ตรงบริเวณต่อมหมวกไตหายไป (Signal drop) ซึ่งเป็นลักษณะของ benign tumor (adrenal adenoma) ของต่อมหมวกไตนั่นเอง ผู้อ่านอาจจะสังเกตเห็นและเกิดคำถามว่า แล้วสัญญาณไขมันตรงผิวทำไมถึงยังคงอยู่เมื่อใช้เทคนิค oppose phase  ทั้งนี้ก็เพราะว่า voxels บริเวณที่มีแต่ไขมันนั้นจะไม่เกิดการหักล้างกันเกิดขึ้น   การเกิดการหักล้างกันอย่างสมบูรณ์ของ magnetization ใน voxel นั้นจะต้องประกอบไปด้วย fat/water อย่างละ 50 %

รูป 3 ภาพ T1W ของ Lumbar spine แนว Sagittal plane

ที่มา: http://www.orthopaedicsone.com/display/PORT/Dedifferentiated+Chondrosarcoma

     รูปที่ 3 เป็นภาพ Sagittal T1W ของ Lumbar spine  ผู้อ่านสังเกตได้ว่า ไขกระดูกในส่วนที่ปกติมีความเข้มสัญญาณสูง (high signal) เมื่อเทียบกับหมอนรองกระดูก และพบว่ามี diffuse marrow abnormality เกิดขึ้นของ vertebral body ที่ระดับ L3 สังเกตว่าไขกระดูกจะมีสัญญาณต่ำ (hypo signal intensity) เมื่อเทียบกับไขกระดูกในส่วนอื่นๆที่อยู่ข้างเคียงหรือเทียบกับหมอนรองกระดูก ทั้งนี้เป็นเพราะมีการเปลี่ยนปลงระดับของ Yellow marrow เกิดขึ้น  ซึ่งในคนไข้รายนี้รังสีแพทย์รายงานว่า มี Metastasis จาก Dedifferentiated Chondrosarcoma

    จริงๆแล้วยังมีอีกหลายโรคมากที่ T1W สามารถใช้ประกอบการแปรผลได้ดี   เช่น Idiopathic osteoporosis, Red marrow hyperplasia  เป็นต้น แต่ผู้เขียนคงจะขอยกตัวอย่างเพียงเท่านี้ เพราะวัตถุประสงค์ของบทความนี้ไม่ได้มุ่งอธิบายเรื่องพยาธิสภาพในภาพเอ็มอาร์ไอ เพียงแต่ต้องการชี้ให้ผู้อ่านมองเห็นถึงประโยชน์การใช้งานทางคลินิกของภาพ T1W ว่าเนื้อเยื่อต่างๆ พยาธิสภาพต่างจะมองเห็นเป็นอย่างไรบ้างเมื่อสแกนด้วยเทคนิคนี้  อย่างน้อยอาจจะช่วยให้นักรังสีเทคนิคได้เข้าใจโปรโตคอลที่กำหนดโดยรังสีแพทย์และเมื่อมองเห็นความสำคัญของภาพ T1W แล้วก็จะช่วยให้นักรังสีเทคนิคใส่ใจกับคุณภาพของภาพเอ็มอาร์ไอมากขึ้น