Bài 3: Đánh giá chức năng thất trái, thất phải và động học dòng chảy
Tại sao bài này quan trọng?
Sau khi đã làm quen với các chuỗi xung cơ bản và kỹ thuật chụp cộng hưởng từ tim ở các bài học trước, bài học này sẽ tập trung vào việc ứng dụng các chuỗi xung đó để đánh giá chức năng thất trái, thất phải và động học dòng chảy – một trong những chỉ định lâm sàng phổ biến và quan trọng nhất của cộng hưởng từ tim (Cardiac Magnetic Resonance - CMR).
Trong kỷ nguyên của y học cá thể hóa, việc đánh giá chính xác thể tích và chức năng các buồng tim là nền tảng quyết định trong chẩn đoán, tiên lượng và định hướng điều trị cho hầu hết các bệnh lý tim mạch. CMR hiện nay được đồng thuận rộng rãi là "tiêu chuẩn vàng (Gold standard)" để định lượng thể tích cuối tâm trương (End-Diastolic Volume - EDV), thể tích cuối tâm thu (End-Systolic Volume - ESV), thể tích nhát bóp (Stroke Volume - SV), phân suất tống máu (Ejection Fraction - EF) và khối lượng cơ thất trái (Left Ventricular Mass - LV Mass).
Mặc dù siêu âm tim (Echocardiography) vẫn là công cụ sàng lọc đầu tay nhờ tính sẵn có và chi phí thấp, phương pháp này gặp nhiều hạn chế lớn do phụ thuộc vào cửa sổ siêu âm (Acoustic window) của bệnh nhân và bắt buộc phải áp dụng các giả định hình học (Geometric assumptions) để tính toán thể tích từ các hình ảnh hai chiều (2D). Đối với các bệnh nhân có biến dạng cấu trúc tim nghiêm trọng, phình vách tim, hoặc bệnh cơ tim phì đại (Hypertrophic Cardiomyopathy - HCM), các giả định hình học này không còn đúng, dẫn đến sai số đáng kể.
Ngược lại, CMR vượt qua các rào cản này nhờ khả năng chụp cắt lớp toàn bộ tim bằng chuỗi các lát cắt trục ngắn liên tiếp (Short-axis stack) từ vùng đáy đến vùng mỏm tim. Bằng cách áp dụng nguyên lý Simpson (Simpson's rule) hay còn gọi là phương pháp định lượng đĩa (Disk summation method), CMR đo lường trực tiếp thể tích của từng lát cắt và cộng dồn lại, hoàn toàn không phụ thuộc vào bất kỳ giả định hình học nào về hình dáng của thất trái (Left Ventricle - LV) hay thất phải (Right Ventricle - RV). Điều này đặc biệt quan trọng đối với thất phải – một cấu trúc có hình dạng hình học phức tạp (hình liềm bao quanh thất trái) và thành cơ rất mỏng, khiến việc định lượng bằng siêu âm tim 2D trở nên cực kỳ không chính xác.
Hơn nữa, việc đánh giá động học dòng chảy (Flow dynamics) bằng kỹ thuật cộng hưởng từ dòng chảy pha (Phase-Contrast MRI - PC-MRI) cho phép đo lường không xâm lấn, chính xác vận tốc và lưu lượng dòng máu qua các van tim và mạch máu lớn. Đây là chìa khóa để đánh giá mức độ hẹp, hở van và tính toán cung lượng tim (Cardiac output) một cách độc lập, giúp bác sĩ lâm sàng đưa ra các quyết định can thiệp ngoại khoa hoặc nội khoa tối ưu nhất.
Giải phẫu học bình thường (Normal Anatomy)
Để thực hiện phân tích định lượng chính xác trên CMR, người đọc phim phải nắm vững giải phẫu học các buồng tim trên các lát cắt trục ngắn (Short-axis - SAX) và các mốc giải phẫu giới hạn các buồng tim.
1. Thất trái (Left Ventricle - LV)
Thất trái có dạng hình nón thuôn dài, thành cơ dày (bình thường từ 8-12 mm ở thì tâm trương). Trên các lát cắt trục ngắn, LV có hình tròn đồng tâm hoàn hảo. Các cấu trúc giải phẫu quan trọng cần nhận diện bao gồm:

Hình 2: Sơ đồ thể hiện vách liên thất (ventricular septum) với hình ảnh mô tả khuyết tật, giúp nhận diện vị trí và độ cong của vách

Hình 1: Hình ảnh mô tả lối vào của thất trái, minh hoạ cấu trúc và hình dạng của thất trái trên mô hình 3D
-
Vách liên thất (Interventricular septum): Ngăn cách LV và RV. Ở người bình thường, vách liên thất có độ cong hướng về phía thất phải do áp lực bên thất trái cao hơn.
-
Cơ nhú (Papillary muscles): Gồm hai nhóm chính là cơ nhú trước bên (Anterolateral papillary muscle) và cơ nhú sau giữa (Posteromedial papillary muscle). Việc nhận diện và phân định cơ nhú là bước bắt buộc khi vẽ đường viền nội tâm mạc.
-
Bè cơ (Trabeculations): Các dải cơ mịn bám dọc theo thành trong của tâm thất, tập trung nhiều hơn ở vùng mỏm tim.
2. Thất phải (Right Ventricle - RV)
Thất phải có thành cơ rất mỏng (bình thường khoảng 2-4 mm), áp sát vào thất trái và có hình lưỡi liềm trên lát cắt trục ngắn. RV có cấu trúc bè cơ thô hơn nhiều so với LV. Các mốc giải phẫu quan trọng bao gồm:
-
Dải điều hòa (Moderator band): Một dải cơ lớn đi từ vách liên thất đến thành tự do của RV, chứa nhánh phải của bó His. Đây là mốc giải phẫu quan trọng để phân biệt thất phải về mặt hình thái.
-
Đường ra thất phải (Right Ventricular Outflow Tract - RVOT): Phần nhẵn, không có bè cơ nằm ở phía trên, dẫn máu lên động mạch phổi.
3. Quy trình hậu xử lý định lượng thể tích thất theo Simpson
Quy trình vẽ đường viền nội tâm mạc (Endocardial contour) và ngoại tâm mạc (Epicardial contour) đòi hỏi sự tỉ mỉ và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn của Hiệp hội Cộng hưởng từ Tim mạch (Society for Cardiovascular Magnetic Resonance - SCMR):
Đang tải sơ đồ logic...
Quy tắc vẽ đường viền:
-
Lựa chọn lát cắt vùng đáy (Basal slice selection): Đây là nguồn gốc gây ra sai số lớn nhất giữa các người đọc (Inter-observer variability). Lát cắt được coi là thuộc tâm thất khi có ít nhất 50% chu vi của nó được bao quanh bởi cơ tim thất. Nếu xuất hiện phần cơ của tâm nhĩ hoặc mỡ rãnh nhĩ thất, lát cắt đó phải được loại bỏ khỏi phần tính toán thể tích thất. Cần đối chiếu liên tục với các mặt cắt trục dọc (Long-axis views) như mặt cắt 2 buồng, 4 buồng để xác định chính xác mặt phẳng vòng van hai lá (Mitral annular plane) và vòng van ba lá (Tricuspid annular plane).
-
Đường viền nội tâm mạc (Endocardial contouring): Vẽ sát theo ranh giới giữa vùng máu (Blood pool) và cơ tim. Đối với LV, cơ nhú có thể được tính gộp vào thể tích máu (Blood pool) hoặc tính vào khối lượng cơ (Myocardial mass) tùy thuộc vào phần mềm và quy chuẩn của từng trung tâm, nhưng bắt buộc phải nhất quán giữa thì tâm trương và tâm thu. Khuyến cáo phổ biến hiện nay là loại bỏ cơ nhú ra khỏi thể tích máu (tức là vẽ đường viền bao quanh cả cơ nhú để tính chúng vào phần cơ) khi muốn đo LV Mass chính xác nhất.
-
Đường viền ngoại tâm mạc (Epicardial contouring): Chỉ thực hiện đối với thất trái để tính toán khối lượng cơ (LV Mass). Đường viền này được vẽ dọc theo ranh giới ngoài của cơ tim và lớp mỡ màng ngoài tim (Epicardial fat). Không vẽ đường ngoại tâm mạc cho thất phải trong thực hành lâm sàng thường quy do thành thất phải quá mỏng, dễ dẫn đến sai số lớn.
Biến thể giải phẫu & Phát triển (Anatomical Variants)
Khi tiến hành phân tích thể tích và chức năng tim trên CMR, bác sĩ chẩn đoán hình ảnh cần nhận biết các biến thể giải phẫu bình thường để tránh chẩn đoán nhầm (Imaging mimics) với các bệnh lý cơ tim nguy hiểm.
1. Bè cơ thất trái nổi rõ (Prominent LV Trabeculations)
Một số cá thể khỏe mạnh, đặc biệt là các vận động viên thể thao hoặc người gốc Phi, có thể có hệ thống bè cơ thất trái phát triển rất mạnh ở vùng mỏm và thành bên. Hiện tượng này dễ bị chẩn đoán nhầm với Bệnh cơ tim không biệt hóa (Left Ventricular Non-Compaction - LVNC).
- Cách phân biệt: Trên chuỗi xung Cine SSFP ở thì cuối tâm trương, tỷ lệ giữa lớp cơ không biệt hóa (Non-compacted myocardium) và lớp cơ biệt hóa (Compacted myocardium) ở người bình thường luôn nhỏ hơn 2.3 (theo tiêu chuẩn Petersen). Nếu vượt quá tỷ lệ này và kèm theo các triệu chứng lâm sàng hoặc giảm động vùng, mới nghĩ đến LVNC.
2. Dây chằng giả thất trái (Left Ventricular False Tendons)
Đây là những dải xơ-cơ mỏng băng ngang qua buồng thất trái, không bám vào các lá van hai lá mà nối giữa vách liên thất và thành tự do hoặc giữa các cơ nhú với nhau.
- Ý nghĩa lâm sàng: Chúng là biến thể lành tính, xuất hiện ở khoảng 15-20% dân số. Trên hình ảnh CMR Cine, chúng biểu hiện dưới dạng các dải tín hiệu thấp mảnh, di động theo chu kỳ tim. Cần tránh nhầm lẫn chúng với huyết khối (Thrombus) hoặc sùi van tim. Khi vẽ đường viền nội tâm mạc, người đọc cần bỏ qua các cấu trúc này, không đưa chúng vào phần tính toán cơ tim.
3. Thoái hóa mỡ thành tự do thất phải (Fat Infiltration of the RV Free Wall)
Sự xuất hiện của các dải mỡ dọc theo thành tự do của thất phải là một biến thể giải phẫu thường gặp ở người lớn tuổi hoặc người béo phì.
- Cạm bẫy chẩn đoán: Biến thể này dễ bị đánh giá quá tay thành Bệnh cơ tim sinh loạn nhịp thất phải (Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy - ARVC). Tuy nhiên, thoái hóa mỡ sinh lý không đi kèm với các rối loạn vận động vùng thất phải (như phình vách thất, giảm động, vô động) hoặc giãn buồng thất phải nghiêm trọng.
Phương pháp khảo sát hình ảnh tối ưu
Để đánh giá chức năng thất và động học dòng chảy, CMR sử dụng hai nhóm chuỗi xung chủ đạo: chuỗi xung Cine SSFP và chuỗi xung Phase-Contrast (PC-MRI).
1. Chuỗi xung Cine SSFP (Steady-State Free Precession)
Đây là chuỗi xung xương sống để đánh giá chức năng tim nhờ độ tương phản tuyệt vời giữa dòng máu (tín hiệu rất cao) và cơ tim (tín hiệu trung bình).
- Protocol chuẩn:
- Lát cắt trục ngắn (Short-axis stack): Bao phủ toàn bộ hai tâm thất từ trên vòng van nhĩ thất đến hết mỏm tim.
- Độ dày lát cắt (Slice thickness): 6 - 8 mm.
- Khoảng cách giữa các lát cắt (Inter-slice gap): 2 - 4 mm (hoặc chụp liên tiếp không khoảng cách 8 mm).
- Độ phân giải thời gian (Temporal resolution): ≤ 45 ms mỗi khung hình (đảm bảo thu được ít nhất 25-30 khung hình/chu kỳ tim).
2. Trị số bình thường của các tham số chức năng tim trên CMR
Dưới đây là bảng trị số bình thường được chuẩn hóa theo Diện tích bề mặt cơ thể (Body Surface Area - BSA) dựa trên khuyến cáo của SCMR (áp dụng cho người trưởng thành từ 20-60 tuổi, chụp trên máy 1.5T và 3T):
| Tham số chức năng | Nam giới (Chuẩn hóa theo BSA) | Nữ giới (Chuẩn hóa theo BSA) |
|---|---|---|
| LV EDV (mL/m²) | 62 - 110 | 56 - 94 |
| LV ESV (mL/m²) | 16 - 42 | 14 - 34 |
| LV SV (mL/m²) | 41 - 71 | 37 - 64 |
| LV EF (%) | 57 - 75 | 57 - 77 |
| LV Mass (g/m²) | 45 - 83 | 34 - 64 |
| RV EDV (mL/m²) | 61 - 115 | 53 - 97 |
| RV ESV (mL/m²) | 17 - 49 | 13 - 39 |
| RV SV (mL/m²) | 39 - 71 | 35 - 62 |
| RV EF (%) | 50 - 72 | 51 - 73 |
3. Kỹ thuật Phase-Contrast MRI (PC-MRI) đánh giá dòng chảy
PC-MRI sử dụng các lưỡng cực từ trường để mã hóa vận tốc của các proton chuyển động thành pha của tín hiệu MR. Kết quả thu được gồm hai bộ ảnh: ảnh giải phẫu (Magnitude image) và ảnh bản đồ pha (Phase map/Velocity map) chứa thông tin về vận tốc dòng máu tại mỗi pixel.
Cách thiết lập thông số Mã hóa vận tốc (Velocity Encoding - Venc):
Venc là thông số quan trọng nhất, đại diện cho vận tốc tối đa mà chuỗi xung có thể đo được mà không bị hiện tượng cuộn hình (Aliasing).
-
Nếu đặt Venc quá thấp so với vận tốc thực tế của dòng máu: Sẽ xảy ra hiện tượng vượt ngưỡng (Aliasing), dòng chảy tốc độ cao sẽ bị đảo ngược màu sắc trên bản đồ pha, dẫn đến tính toán sai lệch thể tích dòng chảy.
-
Nếu đặt Venc quá cao: Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (Signal-to-Noise Ratio - SNR) của bản đồ pha sẽ giảm, làm giảm độ chính xác khi đo các dòng chảy vận tốc thấp.
-
Giá trị Venc khuyến cáo:
- Động mạch chủ (Aorta) bình thường: Venc = 150 - 200 cm/s.
- Động mạch phổi (Pulmonary Artery) bình thường: Venc = 100 - 150 cm/s.
- Trường hợp hẹp van nặng (Stenosis): Có thể phải tăng Venc lên 300 - 500 cm/s để tránh Aliasing.
Ứng dụng đo lưu lượng qua van Động mạch chủ và Động mạch phổi:
-
Mặt cắt khảo sát: Lát cắt ngang qua thân động mạch chủ lên (Ascending aorta) hoặc thân động mạch phổi (Main pulmonary artery), nằm phía trên vòng van khoảng 1-1.5 cm để tránh dòng chảy xoáy sát van. Mặt cắt phải vuông góc hoàn hảo với hướng của dòng chảy.
-
Các thông số thu được:
- Dòng chảy tới (Forward flow volume): Tổng thể tích máu đi qua lát cắt trong một chu kỳ tim.
- Dòng chảy ngược (Regurgitant flow volume): Thể tích máu trào ngược qua van trong thì tâm trương.
- Phân suất hở (Regurgitant fraction - RF): Được tính bằng công thức: RF (%) = (Thể tích dòng ngược / Thể tích dòng tới) x 100
- Tỷ lệ lưu lượng hệ thống và phổi (Qp/Qs): Trong trường hợp có luồng thông tim (Shunt) như thông liên nhĩ, thông liên thất: Qp/Qs = Lưu lượng qua động mạch phổi (Qp) / Lưu lượng qua động mạch chủ (Qs) Bình thường Qp/Qs = 1.0. Nếu Qp/Qs > 1.5, bệnh nhân có chỉ định can thiệp đóng luồng thông.
Minh họa ca lâm sàng (DICOM Cases)
🩺 Ca bệnh: Bệnh cơ tim giãn (Dilated Cardiomyopathy)
-
Bệnh cảnh lâm sàng: Bệnh nhân xuất hiện phù chi dưới, nôn, đau bụng và mệt mỏi, gợi ý suy tim sung huyết.
-
Đặc điểm hình ảnh học: Hình ảnh Cine SSFP cho thấy thất trái giãn rộng đáng kể với sự giảm động toàn diện (Systolic dysfunction). Phân suất tống máu (EF) giảm rõ rệt, thường đi kèm hở van hai lá thứ phát do giãn nhĩ thất.
-
Đối chiếu lý thuyết: Đây là ví dụ điển hình cho vai trò "tiêu chuẩn vàng" của CMR trong định lượng thể tích. Phương pháp Simpson không phụ thuộc giả định hình học giúp đo chính xác EDV, ESV và EF giảm thấp, vượt qua hạn chế của siêu âm tim khi buồng tim biến dạng nặng.
🩺 Ca bệnh: Phì đại thất trái đồng tâm (Concentric Left Ventricular Hypertrophy)
-
Bệnh cảnh lâm sàng: Bệnh nhân có tiền sử tăng huyết áp nặng và bệnh thận giai đoạn cuối, huyết áp 172/129 mmHg.
-
Đặc điểm hình ảnh học: Trên lát cắt trục ngắn, thành cơ thất trái dày lên đáng kể (>12 mm) với hình dáng đồng tâm, buồng thất không giãn. Khối lượng cơ tim (LV Mass) tính toán qua đường viền ngoại tâm mạc tăng cao.
-
Đối chiếu lý thuyết: Ca bệnh minh họa khả năng định lượng chính xác khối lượng cơ tim của CMR. Việc phân lớp rõ ràng giữa cơ tim và mỡ màng ngoài tim trên chuỗi SSFP cho phép vẽ đường viền ngoại tâm mạc chính xác, xác định mức độ phì đại do tăng áp lực sau tải (Pressure overload).
🩺 Ca bệnh: Bệnh cơ tim phì đại vách với SAM (Septal Hypertrophic Cardiomyopathy with SAM)
-
Bệnh cảnh lâm sàng: Bệnh nhân gặp khó thở, triệu chứng điển hình của tắc nghẽn đường ra thất trái.
-
Đặc điểm hình ảnh học: Hình ảnh cho thấy phì đại không đối xứng (Asymmetric septal hypertrophy) chủ yếu ở vách liên thất. Lá van hai lá trước chuyển động ra trước trong thì tâm thu (Systolic Anterior Motion - SAM), tiếp xúc vách liên thất gây hẹp đường ra thất trái và hở van hai lá.
-
Đối chiếu lý thuyết: Ca này nhấn mạnh tầm quan trọng của đánh giá động học dòng chảy và giải phẫu chức năng. CMR không chỉ đo độ dày vách mà còn đánh giá mức độ tắc nghẽn động học và vị trí bất thường của cơ nhú, yếu tố then chốt trong định hướng phẫu thuật cắt cơ vách liên thất (Myectomy).
🩺 Ca bệnh: Tăng huyết áp phổi do thuyên tắc mạn (Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension)
-
Bệnh cảnh lâm sàng: Bệnh nhân tức ngực, ho ra máu và ngất xỉu, dấu hiệu của suy tim phải và tăng huyết áp phổi nặng.
-
Đặc điểm hình ảnh học: Thất phải giãn rộng với thành tự do mỏng và giảm động. Vách liên thất bị phẳng hoặc lõm vào thất trái (dấu hiệu của quá tải áp lực - Pressure overload). Động mạch phổi giãn rộng.
-
Đối chiếu lý thuyết: Đây là ứng dụng quan trọng của việc đánh giá chức năng thất phải. Do hình dạng thất phải phức tạp, CMR là phương pháp tối ưu để định lượng RV EDV và RV EF, giúp đánh giá tiên lượng và theo dõi đáp ứng điều trị tăng huyết áp phổi một cách chính xác.
Điểm mấu chốt giải phẫu
Khi thực hành phân tích chức năng tim và động học dòng chảy trên lâm sàng, các bác sĩ chẩn đoán hình ảnh cần lưu ý các điểm mấu chốt sau:
-
Kiểm soát lát cắt vùng đáy (Basal slice consistency): Luôn đối chiếu lát cắt trục ngắn vùng đáy với các mặt cắt trục dọc 2 buồng và 4 buồng ở cả hai thời điểm cuối tâm trương và cuối tâm thu. Mặt phẳng vòng van di chuyển về phía mỏm tim trong thì tâm thu, do đó một lát cắt có thể là thất ở thì tâm trương nhưng lại là nhĩ ở thì tâm thu. Việc không điều chỉnh điều này sẽ dẫn đến đánh giá quá cao thể tích cuối tâm thu (ESV) và làm giảm phân suất tống máu (EF) giả tạo.
-
Đồng nhất trong xử lý cơ nhú (Papillary muscle thresholding): Dù chọn phương pháp gộp cơ nhú vào thể tích máu hay tính vào khối lượng cơ tim, người đọc phải thực hiện đồng nhất cho cả hai thì tâm trương và tâm thu. Khuyến cáo thực hành tốt nhất là sử dụng các phần mềm hậu xử lý tự động có tính năng phân ngưỡng bán tự động (Semi-automated thresholding) để tách biệt cơ nhú và bè cơ ra khỏi thể tích máu một cách chính xác và tiết kiệm thời gian.
-
Tránh bẫy cuộn hình (Aliasing) trên PC-MRI: Trước khi kết thúc ca chụp, luôn kiểm tra ảnh bản đồ pha (Phase map) của động mạch chủ và động mạch phổi. Nếu phát hiện các đốm đen/trắng đảo ngược ở trung tâm dòng chảy tốc độ cao (biểu hiện của Aliasing), kỹ thuật viên cần tăng Venc lên thêm 50 cm/s và thực hiện quét lại chuỗi xung đó ngay lập tức.
-
Đo đạc RV đòi hỏi sự kiên nhẫn: Do cấu trúc bè cơ của thất phải rất thô và thành tự do rất mỏng, việc vẽ đường nội tâm mạc thất phải cần được thực hiện cẩn thận. Tránh vẽ lấn vào đường ra thất phải (RVOT) ở các lát cắt phía trên nếu đã vượt qua ranh giới của van động mạch phổi.
Bài tiếp theo
Liên kết dẫn dắt ngắn sang bài tiếp theo: "Bài 4: Nhồi máu cơ tim cấp và mạn tính: Vai trò của LGE và T2W". Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ ứng dụng các kiến thức về chức năng thất này để đánh giá các vùng cơ tim bị tổn thương do thiếu máu cục bộ, phân biệt giữa nhồi máu cơ tim cấp và mạn tính dựa trên các chuỗi xung nhạy nước (T2W) và chuỗi xung tăng cường tương phản muộn (LGE).
📷 Nguồn hình ảnh tham khảo
-
[Hình 1] Inlet of left ventricle.png - Nguồn: Wikimedia Commons · xranatomy.com, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
-
[Hình 2] Ventricular septal defect-tr.png - Nguồn: Wikimedia Commons · Manco Capac, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)