Dr. Tóth Attila
Natív 3D angiográfia
Az MR technika kibontakozásának kezdetén a kont-rasztanyagok nem voltak ismertek, de ez nem jelentett akadályt. Számos kontrasztanyagot nélkü-löző mérési módszer terjedt el az érpálya ábrázolá-sára.
Nem speciálisan MRA-ra szánt módszerek.
Az emberi test anatómiájának bámulatosan részle-tes ábrázolása közben a vasculatura jól elkülöníthe-tően jelent meg számos mérési metódus alkalma-zásakor, amelyeket nem speciálisan ilyen célból hoztak létre.
Az outflow jelenség. A klasszikus spin-echo szek-venciánál az érpályában áramló vér a tovahaladás során nem kapja meg mindkét radiofrekvenciás gerjesztést, ezért nem ad jelet. Az érlument így jel-mentes területek, „signal void”-ok formájában lehet felismerni (outflow imaging: tovaáramló képlako-tás). Amennyiben egy látótérben elhelyezkedő nagyobb ér nem végez kifejezett pulzáló mozgást, akkor az érfal is megítélhető lesz. Ugyancsak felis-merhető az érpályában lévő vérrög, vagy más intra-luminalis pathológia és a vasculatura anatómiai eltérései is. Elzáródott lumenű, áramlástól mentes területeken a jelvesztés nem jön létre, amely szin-tén hasznos diagnosztikus jelenség. A mellkasi nagy erek környezetében, a szív körül a mozgási műtermékek miatt a képek értékelhetetlenné vál-nak.
Az inflow jelenség. A gradiens-echo jelenségén alapuló képalkotási módszerek az imént tárgyalt spin-echo-nál jóval gyakoribb gerjesztést, gyor-sabb leképezést tesznek lehetővé. Ha a szövetek-nek nincs idejük két gerjesztés között relaxálódni, az ismételt gerjesztések alkalmával egyre kisebb hányaduk tud részt venni a képalkotásban: ez a sza-turáció jelensége. A nem túl nagy sebességgel áramló vér ez esetben a környező szöveteknél nagyobb jelintenzitással jelenhet meg, mert a sza-turáció kevésbé érinti (inflow enhancement:
beáramlásból következő jelerősödés). A jelintenzitás erősen függ a véráramlástól és az adott mérés para-métereitől. Szűkült érszakaszokon felgyorsult áram-lás esetén gyors gradiens echo szekvencián is jel-vesztés észlelhető, amely jól láthatóvá teszi a billen-tyű betegségeket („jet” fenomén).
A szív képalkotó diagnosztikája 179 178 A szív képalkotó diagnosztikája
Amennyiben a készüleken állítható a vérelnyomás inverziós gerjesztés szélessége, akkor a szeletirány-nak érdemes eltérő értéket megadni. A szívizom leképezése során a hossztengelyi mérés esetén másfél-kétszerese, rövid tengelyi szeletek esetén – a falmozgástól függően – két-háromszorosa legyen a vérelnyomás a szeletvastagsághoz képest. A mell-kasi aortára döntött parasagittalis szeletek, vagy az aorta képalkotását célzó szekvenciánál 1-2 millimé-terrel kell csak vastagabb legyen, mert ekkor lesz a leghatékonyabb a vérelnyomás. Ugyanakkor való-színű, hogy ilyenkor az intenzíven mozgó szívizom-ban szignálkiesés fog jelentkezni.
Flow-void alapú spin-echo technika. A tökéletlen flow void jelenséget kihasználó szekvenciák is elér-hetővé váltak a klinikai gyakorlatban. Az artériák leképezéséhez előbb egy systoles fázishoz igazí-tott, majd egy diastoles 3D spin-echo mérést készít a gép. A diastoles képen az alacsony áramlási sebesség miatt csak korlátozottan, vagy egyáltalán nem jelentkezik a flow void jelenség. A systoles képen viszont az artériák lumene sötéten fog meg-jelenni. A statikus szövetek jeladása a két mérés során hasonló lesz. Ezért ha a systoleban felvett voxelekből kivonásra kerül a diastoles szignál, akkor egy artériás képet lehet rekonstruálni. A vénák megjelenítéséhez további inverziós előgerjesztést lehet alkalmazni. A mérési metódust a gyártók elté-rő névvel illetik. Alkalmazásához feltétlenül szüksé-ges egy triggerelő eszköz használata. A képalkotás előtt a systoles és diastoles fázis meghatározásához áramlás érzékeny fázis kontraszt mérésre van szük-ség. Az alacsony felbontású lokalizáló képek készül-hetnek TOF-szerű inflow technikával.
Balanced SSFP MRA. A balanced SSFP adatgyűjté-si módszer a cardiovascularis képalkotásban azért terjedt el, mert kontrasztanyag adása nélkül nagy különbség van a szívizom és a vér jeladása között. A vér a zsírhoz hasonlóan emelkedett jeladással képe-ződik le, míg a myocardiumnak és a általában a lágyszöveteknek alacsony a jelmente. A kontraszt-viszonyokat a gerjesztési szög befolyásolja. Ha a repetíciós idő 5 millisecundum fölé emelkedik, akkor a jellemző artefaktumok zavaró mértékűvé válnak. 1.5 Tesla térerősségnél csak ez korlátozza a gerjesztési szög növelését mely a vascularis domi-nantia növeléséhez ideális. Ugyanakkor 3 Tesla ese-tén a SAR is korlátozó ese-tényezővé válik. A hosszabb adatgyűjtés miatt navigátoros rekeszkövetés (ld. a Navigátor c. részt), vagy más légzéskompenzációs módszer (jövőben „self-gating”) használata szük-ségszerű. A mellkasi nagyerek jó minőségben
leké-pezhetők, de a módszer használatával a carotis bifurcatio és az arteria renalisok is ábrázolhatóak.
Spin jelzéses módszerek. A spin jelzés alkalmazá-sakor az érpályában áramló vért a vizsgálni kívánt érszakasz előtt egy térben szelektív gerjesztéssel elő kell készíteni. A képalkotáshoz szükséges továb-bi gerjesztés már a leképezni kívánt területen törté-nik. A technika alkalmazásával ilyen módon a szöve-tek jeladása nagyon alacsony, így elüt a spin-jelzés-sel gerjesztett vér magas intenzitásától. A módszer segítségével perfúziós mérések is végezhetők kont-rasztanyag felhasználása nélkül. Napjainkban még nem találta meg végleges helyét ez a technika. A jövőben a képalkotás egyes területein előre törhet.
A koponyán belüli perfúziós mérések már elérhető közelségben vannak.
A spin-jelzés használata sikerrel kecsegtet a nagyobb amplitúdójú mozgásokat végző, szív-hez közel fekvő erek leképezésénél. A probléma lényege, hogy a mozgási artefaktumok kiküszö-bölhetők EKG szinkronizáció alkalmazásával, de ez viszont megnyújtja a mérési időt. Mivel a kép-alkotás idejét a légzés visszatartása is korlátozza, ezért a szekvencia lerövidítése miatt képminő-ség romlással kell számolni, valamint több kont-rasztanyagot is fel kell használni. A spin-jelzés tulajdonképpen korlátlan mennyiségű kontraszt-anyaggal ér fel. Használatával a jó képminőség eléréshez elegendő időtartamú mérés végezhe-tő EKG szinkronizációval, valamilyen típusú lég-zés kompenzációs technika alkalmazása mellett.
Légzés navigátorral vezérelt, EKG triggerelt angi-ographiás szekvencia többek között a koszorú-erek és az renalis artériák leképezése során is sikerrel alkalmazható. A technika klinikai gyakor-latban csak specializált centrumokban elérhető.
Kontrasztanyagos 3D angiográfia
Kontrasztanyagok. A mágneses rezonancia elvén működő képalkotó eljárások során létrehozott kép kontraszt viszonyait – speciális előgerjesztés hiá-nyában – a leképezett szövetekhez tartozó relaxáci-ós idők és a protonsűrűség befolyásolja. Az utóbbi az emberi szervezetben viszonylag kisebb eltérése-ket mutat ellentétben a relaxációt jellemző időkkel.
Innen adódik tehát, hogy a vizsgálatok során a rela-xációs folyamatokat befolyásoló kontrasztanyagok használatával mód nyílik a vizsgálat szövet újabb paramétereinek a megfigyelésére. A különféle kont-rasztanyagok másképpen befolyásolják a T1, és a T2
Olyan mérés is végezhető, amely tér mindhárom irányában áramlásra érzékeny gradiens mintáza-tot alkalmaz. Ilyenkor kiválasztható, hogy szük-ség van-e az eltérő irányoknak megfelelő részle-tes rekonstrukciókra, vagy csak az összegzett képet tárolja el berendezés. A leképezni nem kívánt érpályából érkező vér jeladása kiküszöböl-hető szaturációs technikával.
A mérés áramlás-érzékenységét (VENC: Velocity ENCoding) meg kell határozni. A beállított sebes-ségtartományon belül (egyenletes áramlás ese-tén) nem keletkezik olyan műtermék, amely a kiértékelést meghamisítja, vagy megnehezíti.
Ennek helyes megválasztása azért lényeges, mert túl magas érték esetén a mérés jel-zaj ará-nya el fog maradni a kívánatostól, míg túl ala-csony érték esetén a gyors áramlás határérték fölé eső részét a készülék a minimum értékhez hozzá adja (wrap-around) és fals eredményt jelez ki. Az előbbi esetben a szövetek a kontraszt-zaj aránya alacsony lesz, az utóbbi esetben feltűnő műtermék jelenik meg. Az utóbbi artefaktum a lumenen belül azonosítható: éles fehér-fekete színátmenetként ismerhető fel (5.11. ábra).
Előfordulásakor a mérést vagy meg kell ismételni magasabb VENC értékkel, vagy a műtermék kikü-szöbölésére alkalmas kiértékelő program meg-felelő funkcióját aktiválni kell.
Black blood. Angiographiás mérés alkalmával rendszerint az a cél, hogy az áramló vér jól elkülö-nüljön a környező statikus szövetektől. A legtöbb technika esetén a vér magasabb intenzitással jele-nik meg. Amennyiben az áramló folyadék nem ad jelet (black blood = fekete vér), az érfal és az érpálya környezete is megfigyelhető. A fentebb leírt szek-venciák alkalmazásakor a jelvesztés nem mindig tel-jes és sokszor a lumenben műtermékek keltenek zavaró hatást. Emiatt a sötét lumenű leképezés eléréséhez speciális előgerjesztésre van szükség.
Ennek az alapját két egymást követő radiofrekven-ciás impulzusból álló kombináció jelenti. FSE szek-vencia alkalmazásával a szívritmustól függően PD és T1 súlyozás közötti átmenetnek megfelelő képe-ket eredményez, melyekben rendszerint a T1-hatások dominálnak. Mivel a gerjesztések a mág-nesezettséget térben az ellenkező irányba fordítják (invertálják), ezért ezt a metódust a kettős inverziós (double inversion – máshol: black blood) névvel is illetik. Az első nem szelektív gerjesztést követően a második inverzió a vizsgált szeletben helyreállítja az eredeti állapotot. Az előkészítés nem hatásos azo-kon a területeken, ahol a két inverzió és az adat-gyűjtés között eltelt idő nem elegendő arra, hogy a vizsgált szeletben lévő vérvolumen kicserélődjön (emelkedett szívfrekvencia, rossz falmozgás). Az előgerjesztést követően annyi késleltetési időt szük-séges beiktatni, hogy az elnyomni kívánt folyadék magnetizációja éppen a nulla pont közelében legyen. A vér relaxációja a klinikumban jelenleg használt térerősség (1.0 – 3.0T) esetén pont olyan inverziós időt eredményez, amellyel szokványos szívritmus esetén sikeresen lehet vérelnyomásos képeket készíteni. A szükséges késleltetési idő a szívritmustól függ. Ha a zsírtartalmú szövetekből érkező jel elnyomásához használt, rövid késleltetési idejű inverzióval egészítjük ki a mérést, akkor a hár-mas inverzióról (triple inversion) beszélünk.
Gyakorlati megfontolások vérelnyomáshoz. A készülékek az aktuálisan megadott, vagy érzékelt ritmusnak megfelelően automatikusan kiszámolják az inverziós időt egy exponenciális egyenlet alap-ján. Kontrasztanyag adást követően nem érdemes vérelnyomással próbálkozni, mert a vér relaxációja felgyorsul. Egyrészt a gép által megadott késlelteté-si idő ilyenkor túl hosszú lenne, mert az MR beren-dezés a normál vérnek megfelelő értékekkel próbál számolni. Másrészt a vérelnyomás akkor sem lenne hatásos, ha a megfelelő lenne az késleltetési idő, mert az olyan röviddé válik, hogy lehetetlenné válik a reinvertált vérvolumen kicserélődése a szeletben.
5.11. ábra.
Fázis-kontraszt képeken túl alacsonyra beállított VENC érték miatt éles fekete-fehér színátmenet formájában megfigyel-hető artefaktumok a mellkasi nagyerek lumenében
A szív képalkotó diagnosztikája 181 180 A szív képalkotó diagnosztikája
Mivel a kontrasztot tartalmazó érpálya relaxációja rendkívül röviddé válik, ezért a telítő hatás nem érvényesül. A háttér szöveteknek viszont jelentősen csökken a jeladása, ami végül kitűnő kontraszt viszonyokat eredményez. Minél több kontraszt-anyagot juttatunk be minél gyorsabban, annál jobb lesz a mérés jel-zaj aránya, amelyet azonban nem lehet egy bizonyos mértéken túl növelni. Egyfelől a gerjesztéssel elérhetjük az időegység alatt közölhe-tő energia mennyiség (SAR) határértékét, illetve a perifériás stimuláció (PNS) küszöbét. Másfelől bizo-nyos kontrasztanyag koncentráció felett a relaxáció oly mértékben megrövidül, hogy egy agresszív paraméterezésű szekvencia sem lesz elég gyors ahhoz, hogy a magnetizáció helyreállása előtt begyűjtse az adatokat. Ekkor az extrém tömény kontrasztanyagot tartalmazó érpálya területén jel-vesztés tapasztalható. Gyors gerjesztési mintázat alkalmazásakor a spinek másként viselkednek, mint hagyományos mérésekkor. A T1-súlyozást még kife-jezettebbé lehet tenni a spoiling (összezúzás) tech-nikával, ami a T2-hatásokat küszöböli ki. Ezzel nem kívánt artefaktumoktól lehet megszabadulni a jel-zaj arány rovására. Mivel a kontrasztanyag jelen-léte miat a jel-zaj viszonyok ideálisak, ezért kompro-misszum mentesen alkalmazható a spoiling, mely-nek két fő módozata a grádiens spoiling és az RF spoiling. Manapság elsősorban vagy csak az utób-bit, vagy a kettő kombinációját használják a gyár-tók. A szekvencia elnevezése készülékfüggő (fSPGR, T1-FFE, FLASH).
Elliptic centric. Döntő fontosságú, hogy a képal-kotáshoz szükséges legfontosabb adatokat a rend-szer a mérési idő mely szakaszában gyűjti be.
Ebben az intervallumban egyenletesen magas kontrasztanyag koncentráció szükséges artefaktu-moktól mentes adatok begyűjtéséhez. Hagyo-mányos esetben a döntő időszak pontosan a szek-vencia közepe táján található. Kisebb teljesítményű gépeknél csak hosszabb adatgyűjtés során vagyunk csak képesek megfelelő felbontású 3D mérést végezni, ezért az is előfordulhat, hogy a szekvenciát még a kontraszt anyag adása előtt célszerű elindíta-ni. A központi adatok mérésének ideje azonban sza-badon megválasztható. Amennyiben valamely haladó detektálási technikát alkalmazunk, akkor a bólus észlelését követően az a kívánatos, hogy a lényeges adatokat a rendszer azon nyomban begyűjtse. A különböző készülékgyártóknál eltérő elnevezéssel találkozhatunk (pl.: centric). Ekkor a kontrasztanyag koncentráció felszálló fázisában nem történik mérés, tehát a klasszikus módszerrel
ellentétben adatgyűjtési szempontból ez az idő-szak kihasználatlan marad. Gyakorlatban ellensú-lyozza ezt az a körülmény, hogy a gyorsabb szek-vencia segítségével az érpálya egy sokkal izoláltabb szakasza képezhető le, mint a hagyományos méré-sekkel és a légzési műtermékek is jobban kiküszö-bölhetők – mely utóbbi a mellkasi angiographia egyik lényeges követelménye. Technikailag kimu-tatható, hogy nem csak központi intervallum hely-zetét célszerű másképpen megválasztani, hanem a képalkotás szempontjából elhanyagolható értékű adatokat nem érdemes megmérni. Ha begyűjteni kívánt információkat egy négyzethez hasonlítjuk, akkor azt mondhatjuk, hogy a széli részeket el lehet hagyni, a középső területről még elegendő infor-mációt lehet kihámozni. Úgy képzelhető el, mintha a négyzet helyett csak egy kör (vagy ellipszis) alakú részt vennénk figyelembe. A mérési idő arányos a területtel, így rövidebb lesz a szekvencia, mely sze-lektívebb leképezést tesz lehetővé. A fentiek kom-binálhatók is egymással egy mérés során (pl.: ellip-tic centric). A széli részek elhanyagolásakor jelentke-ző hátrány, amivel számolni kell az az lesz, hogy az ott reprezentált finom részletekben szegényebb lesz az adathalmaz. Más adatgyűjtési stratégiákról szó lesz még A myocardium viabilitás klinikai kérdés c. fejezetrészben.
Ajánlott paraméterek. Amennyiben alkalom nyílik valamilyen fejlett bólus detektálási technika alkal-mazására, akkor célszerű rövid időtartamú, légzés visszatartásban készülő szekvenciát használni. Meg kell találni az egyensúlyt a leképezni kívánt térfogat nagysága, a páciens teljesítőképessége és szekven-cia időtartama között. Ehhez kell igazítani a kont-rasztanyag bólus sebességét és időtartamát.
A szekvencia dőlés szöge 12-60 fok között mozog. Magasabb TR esetén 30-45 fok közötti érték beállítása javasolt (vénás mérésekhez magasabb, artériáshoz alacsonyabb), 2-3 ms-os TR alkalmazásakor 15-25 fok közötti érték aján-lott. Egy adott T1-relaxációt mutató vér esetén az ideális szög repetíció függő. Van olyan gyártó, ahol ki lehet választani egy gyors relaxációjú szö-vetet és a gerjesztési szög változtatásával a berendezés kijelzi a tervezés közben a relatív szignál erősséget. Stentelés után a fémháló Faraday hatását kompenzálni lehet a dőlésszög emelésével, melynek csak az energia depozíciós határérték (SAR: specifikus abszorpciós ráta) és a TE következményes emelkedése szab határt. Az elérhető legkisebb echo idő – lehetőség szerint 1 ms alatti TE – beállítása kívánatos, a műtermé-relaxációs időt, valamint a szervezetben tapasztalt
eloszlásuk és kinetikájuk is eltérést mutat.
T1 (és T2). A leggyakrabban alkalmazott, klasszi-kus kontrasztanyag Gd3+ iont tartalmaz kelált for-mában. A szabad Gd3+ rendkívüli mértékben mér-gező, a sejthártyában megtalálható számos létfon-tosságú ioncsatorna működésének a gátlószere, azonban igen stabil komplexet képes kialakítani megfelelő molekulákkal. Atommagjának összetéte-le alkalmassá teszi a mágneses képalkotásra: nagy-méretű elektronburka, melyben több párosítatlan elektron is van különböző héjakon. Mindez a kör-nyező szövetek relaxációját befolyásolja. Mind a T1, mind a T2 relaxációs időt lerövidíti: T1 súlyozott mérés során emeli a jelintenzitást, T2 súlyozott képeken pedig csökkenti a jeladást. A T1 időre kifej-tett hatás a domináns, és az MRA mérés szempont-jából ez a lényeges (a T2 időt rövidítő tulajdonsága agyi perfúziós mérések és a nyirokszervek vizsgála-ta alkalmával kerül kiaknázásra). A gyors gerjeszté-sek hatására a háttér szövetek szaturálódnak ugyan, viszont a felgyorsult relaxációs folyamatok miatt a kontrasztanyagot tartalmazó érpálya magas jel-adást mutat. Minél magasabb a kontrasztanyag koncentrációja, annál kifejezettebb különbségek alakulnak ki. Egy bizonyos határon túl a T2 relaxáci-ót rövidítő hatás is előtérbe kerül és ez végül jel-vesztést eredményezhet. Ha az injektálás a bal kar vénáján keresztül történik, akkor ilyet tapasztalha-tunk a supraaorticus értörzsek eredése felett a mediastinumot keresztező v. brachiocephalica sinistra-nak megfelelően, vagy kontraszt adása után nem sokkal a vesemedencék és a hólyag területén.
Az egyes kontrasztanyagok tulajdonságait nagy-mértékben befolyásolja a kelátképző molekula, mely a Gd3+ ion molekuláris környezetét megvál-toztatja. Ugyanazon Gd3+ koncentráció mellett a relaxációt befolyásoló hatásban akár 3-4× eltérés is mutatkozhat az egyes komplexek között. Jelentős eltérések tapasztalhatók a szöveti eloszlásban és az érpálya elhagyásnak a sebességében is. Újabb összetételű készítmények némelyike a vér egyes fehérjéihez kötődik, így az érpályát csak igen lassan hagyja el. A Mn2+ tartalmú kontrasztanyagoknak is a T1 időre kifejtett hatása a domináns, de MRA mérésekhez jelenleg nem használatos.
T2 (és T1). A kontrasztanyagok egy másik cso-portja elsősorban a T2 időt befolyásolja (de a T1 időre is befolyással van). Ezek egyre szélesebb kör-ben terjedő csoportja apró méretű részecskék for-májában vas-oxidot tartalmaz – (Ultra) Small Particles of Iron Oxide: (U)SPIO. Az igen apró
parti-kulumokat a reticulo-endothelialis rendszer (RES – Reticulo-Endothelial System) sejtjei kebelezik be – beleértve az egészséges máj Kupfer sejtjeit és más nyirokelemeket, melyek megfelelő idő elteltével (több óra) a nyirokcsomókban tűnnek fel. A beadott mennyiség 10%-a ugyanakkor tartósan (1 órát meg-haladó felezési idővel) az érpályában marad és a képalkotás alapjául szolgálhat. A jövőben a kont-rasztanyagok ezen csoportja nagyobb szerephez juthat.
Hagyományos. A hagyományos kontrasztanya-gok az érpályát akadálytalanul elhagyják, és gyors kinetikával ürülnek a vesén keresztül. Mivel a szöve-tekben első sorban a sejtek közötti térben jelennek meg, ezért interstitialis jelzővel is illethetők. Az arté-riás MRA képalkotás döntően az első áthaladásra korlátozódik.
Blood pool. Az érpályában tartósan elidőző kont-rasztanyagok alkalmazásakor más képalkotási stra-tégiák is alkalmazhatók. Ha légzésvisszatartásban készítjük felvételeinket, a páciens képességei továbbra is korlátot jelentenek. Ha equilibriumban végezzük a mérést, akkor nincs lehetőség az artéri-ás és a vénartéri-ás rendszer szelektív leképezésére, mert a kontrasztanyag az érpályában egyenletesen eloszlik. Ugyanakkor egy adag kontrasztanyaggal az érpálya több szakasza leképezhető, amely elő-nyös lehet kis térfogatú coronaria leképezéskor.
Navigátor vezérlet szekvencia alkalmazásakor a mérési idő miatt csak ilyen típusú kontrasztanyag használata képzelhető el. Perifériás MRA esetén különösen hosszú méréssel igen nagy felbontású 3D szekvencia készítésére is lehetőség van.
Szekvencia. Kontrasztanyagos angiographia esetén hagyományos esetben egy olyan szekven-ciát kell alkalmazni, amely a bólus időtartama alatt képes begyűjteni a szükséges mérési adatokat.
Légzés visszatartásban végzett mérés esetén ez kevesebb, mint fél percet jelent. Eközben a statikus szövetek és a kontrasztanyagot tartalmazó érpálya között megfelelő kontraszt kialakítása a cél. A követ-kezőkben az ehhez szükséges technikai megoldá-sok kerülnek ismertetésre.
Spoiled grádiens echo. A kontrasztanyagos 3D MRA végzésekor alapvetően gradiens echo típusú szekvencia használata az ideális. Ilyen típusú metó-dussal ultra rövid repetíciós idő érhető el, ami több szempontból is előnyös. Egyrészt a szükséges adat-mennyiség így rendkívül rövid idő alatt begyűjthe-tő, másrészt az egymást követő sűrű gerjesztések jelentős mértékű szaturációs effektust okoznak.
A szív képalkotó diagnosztikája 183 182 A szív képalkotó diagnosztikája
Empirikus. Tapasztalati úton is meg lehet
Empirikus. Tapasztalati úton is meg lehet