Speciális MR vizsgálatok

Az ultragyors technikák javítják az MR szöveti sensitivitását és specificitását anélkül, hogy a térbeli felbontáson rontanának.

Lehetséges a functionalis paraméterek mérése is. Ki lehet számítani a normális és kóros szervi működések során lezajló haemodynamicai és metabolicus változásokat. Functionalis MR vizsálatok a szöveti haemodynamicát, vízmobilitást / diffusiót (a cytotoxicus oedema érzékeny, korai jelzője), az oxygenizált és dezoxygenizált vér jelét is megkülönböztetni tudó információkkal szolgál (functionalis vizsgálatok, fMRI), a normalis és pathophysiologiás szöveti status mérhető fel vele, ezáltal a megváltozott metabolizmus jellemzésére képes, ami már a molecular imaging fogalomkörébe tartozik.

68

5. 5. 2. 1. Mágneses rezonanciás spektroszkopia (MRS)

A különféle metabolitokat képes kimutatni a szövetekben in vivo. Különösen hasznos a tumorok / gyulladások differenciál diagnosztikájában (agyi: N-acetyl aspartat, cholin, lipid - glioma vs abscessus), valamint a tumor residuum / recidiva vs. hegszövet differenciálásában (prostata / tu - citrat / cholin).

Amíg az MRI képalkotással a viszonylag erős a vízből és zsírból érkező proton szignálok segítségével anatómiai képalkotás történik, addig az MR spektroszkópia segítségével in-vivo, szöveti karakterisztikára tudunk fényt deríteni a kémiai anyagok (metabolitok) vizsgálatának segítségével.

A vizsgálatot erősen homogén (simított) mágneses terében végezve a kémiailag eltérő szerkezetű molekulák olyan chemical shift effektusokat hoznak létre melyek következtében különböző metabolitok spektrális csúcsokként fognak megjelenni. (A Larmor frekvenciában történő változás teszi lehetővé, hogy egy adott volumenben meghatározzuk az egyes

molekulák mennyiségét.)

A csúcsok pozíciója egy-egy metabolit sajátja (ppm, azaz pars per million-ban kifejezve), míg

a csúcs magassága a kémiai anyag relatív koncentrációjának lesz megfelelő.

Az így kapott spektrumban tehát mérhető lesz, hogy milyen metabolit, milyen koncentrációban van jelen a vizsgált (rossz felbontású) 1-3 cm3-es térfogatában.

Méréstípusok:

Single Voxel Spectroscopia (SVS): az így kapott spectrum pontosabb, jobb a jel – zaj arány.

Viszont csak egy adott volument mér (szemben a multi voxellel), ezért nagyon fontos a pontos tervezés a mérés előtt. (jól kell „célozni”:

erek közelsége elkerülendő, ugyancsak a csontoké),

Multi Voxel Spectroscopia (MVS): lévén nagyobb a mintavételi lehetőség, így könnyebb a mintavételi hibák kiküszöbölése, viszont a jel – zaj arány rosszabb, mint

a single voxelnél és a kapott spectrum sem olyan pontos, mint annál. A mérési idő is hosszabb.

Szöveti vizsgálatot klinikailag leggyakrabban a H tartalmú metabolitok irányában végeznek, de minden spinnel rendelkező atom vizsgálható lenne az élő szövetben a (így a P, C és F is).

Proton (H) spectroskópia az élő szövetekben:

Az agy vizsgálatánál a gyakorlat számára a legérdekesebb metabolitok a Cholin (Ch), N-acetyl aspartát (NAA), creatin (Cr) és a laktát (Lac).

Egészséges, felnőtt agyban a legnagyobb csúcsa az NAA-nak, Cr-nek, Cho-nak van.

A Cho (Cholin) a sejtmembrán markere és így a mennyisége a sejtsűrűséget jelzi. Főleg malignus tumorokban, gyulladásokban emelkedik, segít a malignitás eldöntésében.

Spectrum megjelenése :3.22 ppm (parts per million) nél.

Az NAA (N-acetyl aspartát) csak a neuronokban található, így a neuronális sűrűségre következtehetünk belőle, a neuronok működését jelzi.

Normális koncentrációja 8-9 mmol/kg. A koncentráció csökkenése axon károsodásra utal:

tumor, gyulladás, infarktus.

Spektrum megjelenése: 2 ppm (parts per million) nél.

69 A Cr (creatin) semleges referenciaként szolgál, mert minden sejtfélében nagyjából hasonló arányban fordul elő, így a metabolitok relatív arányát hozzá viszonyítják.

Normális koncentrációja az agyban 7.49 mmol/kg, az agyszövet energiafelhasználást mutatja.

Cho/Cr hányados jelentőséggel bír a demyelinizaciós betegségekben.

A Lac(Laktát) a normális agyszövetből hiányzik, emelkedett értéke anyagcsere betegségekre jellemző, illetve ischaemias állapotban is megjelenik. Anaerob bomlásterméket jelez így, egy adott terület oxigén felhasználási módjáról nyújt információt.

Spectrum megjelenése: 1.33 ppm-nél.

Lipid: tumorokban és anyagcsere betegségekben jelenik meg.

Spectrum megjelenése:1.3pp-nél, u.ott ahol a laktát.

Myoinositol: újszülöttekben ez a metabolit adja a legnagyobb jelet. Csökken strokeban, tumorokban, lymphomákban.

Spectrum megjelenése: 3.56/4.06 ppm-nél.

Glutamát, glutamin GABA: neurotranszmitterek Spectrum megjelenése: 2-2.5, 3.4-3.7 ppm-nél.

Citrát: a citrat cholinhoz és creatinhoz való aránya significansan csökken a prostata cc területén, nemcsak a normális prostatához hanem a BHP-hoz viszonyítva, is.

A különféle metabolitok regisztrált szintjeivel, esetleges egyéb csúcsok megjelenési mintázatával bizonyos kórállapotokat: tumor, metastasis, autoimmun, gyulladásos folyamatokat, abscessust, tudunk elkülöníteni egymástól, anyagcsere betegségeket diagnosztizálhatunk.

Az izmok spectroscopiás vizsgálatával (lipidek) táplálkozás, endokrinologiai vonatkozású és sportfiziologiai megfigyelések tehetők, a metabolikus folyamatokba való bepillantással.

4. ábra:

A normál agy MR spectruma

70

5. 5. 2. 2. Functionalis MRI (fMR)

BOLD: Blood-oxygen-level dependence

Az agy haemodynamikája, a véráramlás és az oxigenizácio szoros kapcsolatban van a neurális aktivitással (az energiát részükre a glia sejtek transportálják, a neuronoknak nincs saját energia rezervjük).

Amikor az idegsejtek aktívak, növekszik glukóz igényük. Ennek az energia-felhasználási válasznak a következménye, hogy a működő idegsejtek környezetében a regionális átáramlás megnő, kb. 1-5 sec múltán. A válasz csúcsa 4-5 sec-nál van, mielőtt visszatér a bázisvonalra.

Ez a localis cerebralis vér volumen és a localis cerebralis blood flow, valamint az oxyhaemoglobin és deoxyhaemoglobin lokális arányának megváltozásához vezet.

A fenti haemodynamicai válasz miatt a vénákban oxyhaemoglobin túlkínálat jelentkezik. Az oxyhaemoglobin / deoxyhaemoglobin localis arány a BOLD markere az MRI számára.

Az oxyhaemoglobin diamagneticus

A deoxyhaemoglobin paramagneticus tulajdonságú

Az erősebb BOLD signált a megnövekedett oxyhaemoglobin koncentráció okozza, minthogy a vér mágneses susceptibilitása a szöveti mágneses susceptibilitáshoz válik hasonlóvá.

Olyan sequentiát kell alkalmazni, ami érzékeny a susceptibilitás-változásokra (T2*). Ezek a változások lehetnek pozitívak, vagy negatívak, attól függően, hogy hogyan változik

egymáshoz képest a cerebralis blood flow (CBF) és az oxygen consumptio.

Ha nő a CBF(cerebral blood flow), és ez felülmúlja az oxygenconsumptio változását = a BOLD signál növekedni fog, és megfordítva, ha csökken a CBF, jobban, mint az oxygen consumptio ez a BOLD signal intenzitásának csökkenését fogja okozni. A signál nagyon kicsi, relatív ábrázolása csak statisztikailag kimutatható.

Technika: gyors volumetricus kép-acquisitio, T1 és T2* súlyozással. Viszonylag jó a térbeli és időbeli felbontása, a képeket 1-4 sec-ként készítik (nagy térerő és érzékeny fejtekercs kell hozzá).

A BOLD képeken a baseline és az aktív képek egymás közötti statisztikai különbsége adja az agyi aktivitási térképet az oxyhemoglobin koncentrációjának (T2* jelintenzitás fokozódás) függvényében.

5. 5. 2. 3. Diffusiós MRI

A diffusiós MRI olyan MR módszer, mely a biológiai szövetekről in vivo képeket készít a víz diffúzió localis microstructurális jellemzőivel.

Diffúzió súlyozott MRI (DWI) Diffúziós tenzor MRI (DTI)

Diffusio súlyozott MRI (DWI): a voxelek intenzitása az ún. diffúziós gradiens pulzusok alkalmazása miatt az azon a helyen lévő extracelluláris víz diffúzió (Brown mozgás) arányának megfelelően csökkenést mutat. A jelcsökkenés lényegesen enyhül az

extracelluárlis tér beszűkülése miatt (pl.: cytotoxicus oedema), amit a bekövetkező diffúziós gátlás okoz. Emiatt a korai stroke-os elváltozásokra az eljárás nagyon senzitív.

A diffusio súlyozás mértékét a „b” érték adja meg, ami 0, 500, 1000, 5000, stb. lehet. A több

„b”értékkel készült felvételek adataiból voxelről voxelre kiszámítható a diffusiós koefficiens értéke (ADC). Ezekkel az értékekkel készült kép az ún. ADC map, ami kvantitatív

71 elemezésre ad lehetőséget.

Diffusion tensor imaging (DTI): Némely szöveteknek, mint pl. a fehérállomány axonjainak, vagy a szív izomrostjainak belső fibrosus structurája van. A víz ezek mentén sokkal

gyorsabban diffundál, míg rájuk merőlegesen sokkal lassabban. Tehát a diffusio a rostok irányát jelezheti. Ha a voxelek nem csak a diffúzió nagyságának átlagát, hanem az ún.

kitüntetett diffusio irányát is jelzi, akkor az ún. tensor képet kapjuk.

A tensor adatok voxelről voxelre történő térbeli követésével, az azonos, vagy közel azonos kitüntetett irányt mutató voxelek összekapcsolásával kapott kép az ún. tractographia, melynek segítségével például lehetőségünk van az agypályák megjelenítésére.

5. 5. 2. 4. Perfúziós MRI

A stroke-os állapotok súlyosságának megítélésre használható eljárás, ami az agyi területek perfúziós véráramlásáról szolgáltat képeket.

Amíg a DWI képalkotás elsősorban az irreverzibilisen károsodott területekről ad információt, addig a perfúziós képalkotás a még reverzibilis károsodást szenvedett, úgynevezett penumbra megítélésében hasznosítható.

Perfúziót exogén kontrasztanyagos (dinamikus kontrasztanyagos MR vizsgálat) és endogén kontrasztanyagos, azaz ASL képalkotással is mérhetünk.

Mindkettő tipikusan inkább T2* súlyozott mérésekből készül, de lehetnek T1 súlyozottak is.

Az MR kontrasztanyag kapillárisokon való áthaladását vizsgálva idő-jelintenzitás térképet készthetünk. Mivel az áthaladó kontrasztanyag T2* jelcsökkenést (vagy T1 jelnövekedést) okoz, így az ép szövetben a jó áramlási viszonyok miatt a szignál jelentősen csökken (T1 súlyozott mérésnél nő), míg a károsodott szövetekben a perfúziós lassulás miatt a

jelintenzitás nem változik, relatíve nagyobb lesz (T1 súlyozott mérésnél kisebb). A nyert adatokból különböző áramlási térképek készíthetők, mint például a CBF, az agyi véráramlási, a CBV, az agyi vértérfogat, vagy az MTT, az átlagos áthaladási idő.

5. 5. 2. 5. ASL - Arterial Spin Labeling

Nagy térerejű MR berendezésekkel lehetőség van perfúziós vizsgálatot végezni

kontrasztanyag adása nélkül. Ebben az esetben a vér áramlás jelölése a beáramló artériák síkjára (koponya esetében praktikusan a nyakon) alkalmazott RF impulzus (pl.: 180 fok).

5. 5. 2. 6. WBMRI

(teljestest MRI vizsgálatok- említés szintjén)

A gép a test teljes hosszában több slabban elvégzett vizsgálatot egyetlen nagy panoráma képpé egyesíti, vagy a képet a spirál CT-hez hasonlóan eleve folyamatos méréssel tölti fel.

A leggyakrabban használt sequentiak:

STIR sequentiával tumorkeresésre használják, de mint tudjuk, nem specificus, ezért költséggeneráló lehet.

DWI ugyancsak az onkologiában használatos az egyes ismert (vagy még ismeretlen) (főként tumoros/ lymphomás) elváltozások diffusibilitás alapú felmérésére.

5. 6. Artefactumok

Számolnunk kell velük az indikáció felállításánál, a beteg felvilágosításánál, a vizsgálat kivitelénél és értékelésénél.

72

Fém artefactum: A ruházatban lévő, a testbe épített, laparoscopos cholecystektomiánál, mellékvese műtétek során (vena cava inferior közelsége!) behelyezett fémklippek sőt a bőrön lévő ferromágneses anyagok (tetoválás) is torzíthatják a mágneses teret, lehetetlenné téve a kép értékelését. A laza, mágnesezhető fémek (clipek) elmozdulhatnak helyükről,

veszélyeztetve ezzel a beteget.

Mozgási artefactum: Akaratlagos, vagy akaratlan mozgások okozzák. A periodicus, egyenletes mozgások okozta artefactumok egy részét ki lehet küszöbölni.

További műtermékek:

 susceptibilitási,

 áramlási,

 kémiai eltolódás (chemical shift),

 behajtogatási (aliasing) artefactum,

 csonkolásos,

 burn out (beégéses),

 statikus elektromosság okozta artefactum, valamint a

 keresztezett gerjesztés is okoz artefactumot.

5. 7. A szívműködés okozta artefactumok elkerülésére EKG-t alkalmazunk.

5. 7. 1. Az EKG jel elvezetést speciális, artefactumot nem adó fémötvözetből készült elektródákkal végzik, és a vezetékeket úgy helyezik el, hogy ne keletkezhessen indukciós hurok (loop).

Szabályos szívműködés esetén lehetőség van a gerjesztő impulzusok szinkronizációjára az EKG „R” hullámával.

5. 7. 2. Az MR mérés alatt a légzés okozta mozgási artefactumok elkerülésére légzésszinkronizációt alkalmaznak.

Megbízható eljárás a légzési artefactumok kiküszöbölésére és a reprodukálhatóságra az ugyanazon légzési fázisban (végexspiráció) készített mérések sorozata. Hátránya, hogy a mérési idő jelentősen megnyúlik

.

5. 8. Az MR vizsgálat biológiai hatásai:

Az MR vizsgálat alatt az egyén három fajta hatásnak van kitéve:

 statikus mágneses mező (alapgép)

 változó mágneses mező (gradiens tekercsek: áramot indukálnak a testben)

 radiofrequentiás sugárzás ("microsütő" hatás, a beteg felmelegszik a vizsgálat alatt).

Tudnunk kell, hogy a szemlencse és a here kevésbé hőtűrőek. Úgy tűnik, altatott állapotban nagyobb a felmelegedés, ezért az ilyen betegeknél (főleg gyermekek) az elnyelt energiára fokozottan kell figyelni.

73 Ügyelni kell arra, hogy a

Fej 38 C Törzs 39 C

Végtagok 4o C alatt maradjanak A SAR-t befolyásoló tényezők:

 a statikus mágneses tér erőssége,

 a leadott RF impulzus configurációja (9o fok, 18o fok)

 a pulzus szélessége

 a repetitios idő

 a használt RF tekercs fajtája

 az a testvolumen, ami a tekercsen belül van

(nagyobb szövettömeg többet nyel el adott hullámhosszon)

 a vizsgált szövetek ellenállása

 az ábrázolt anatómiai regio configuratioja és még számos egyéb tényező

5. 9. Kontraindikációk

Az absolut, és a relativ kontraindikációk ismerete elengedhetetlenül fontosa a beutaló orvos számára is, mert ezek be nem tartása komolyabb következményekkel jár, mint más vizsgálati technikák esetén.

Az MR készülékek működéséhez szükséges mágneses és elektromágneses mezők az elektromosan, magneticusan vagy mechanikusan vezérelt, a testbe beépített műszerek működését veszélyeztetik, ezért az ilyen készülékkel ellátott beteg MR-rel nem vizsgálható, sőt az MR készülék közelében sem tartózkodhat az u.n. 5 Gauss vonalon belül !

(A Gauss vonalak a készülék által létrehozott külső mágneses tér mágneses erővonalait jelölik. Ez superconductiv mágneseknél fej-láb irányban nagyobb teret fog be, mint oldalirányban. 1 Tesla = 1o.ooo Gauss. A 5 Gauss vonal távolsága nemcsak a készülék mágneses térerejétől, hanem annak „önárnyékolásától” is függ, tehát MR készülékenként változó. Ezt a távolságot a gyártó cég megadja)

Tilos az MR készüléknek még csak a közelébe is menni annak az egyénnek, akinek pacemakere van. A vizsgálat minden, a testbe épített elektromosan, magneticusan, vagy mechanikusan vezérelt műszer működtetését veszélyezteti. (Beépített pacemaker, beépített szív defibrillátor, beépített hallókészülék, beépített csontnövekedés serkentő készülék, beépített gyógyszer befecskendező készülék, neurostimulátorok és egyéb, hasonló készülékek)

A pacemakerek veszélyei: elmozdulás, ki- vagy bekapcsolás, átprogrammozás,

deszinkronizáció, elektromágneses interferencia, az elektródában indukálódó (Eddy) áramok.

Fontos tudni tehát, hogy az elhagyott elektróda is veszélyes: fibrillációt, égést okozhat.

Implantátumok: ha ferromágneses anyagokból készültek fölforrósodhatnak, bennük és környezetükben elektromos áram gerjedhet, elmozdulhatnak helyükről, köztük elektromos ív húzhat át és fémartefactumot is okoznak. Ilyenek az aneurysma-, érclipek, orthopaediai vagy

74

traumatologiai fémeszközök, véna filterek, intrauterin pessariumok, egyes szívbillentyűk.

A fenti veszélyeztetettség függ a mágnes erősségétől, az alkalmazott gradiensek erősségétől és az implantatum tulajdonságaitól (összetétele, ferromágnesességének foka, alakja, helye és orientációja valamint a behelyezése óta eltelt idő)

Fém idegentestek: A beteg gyakran nem tudja / megfeledkezett róla, hogy benne

ferromágneses anyag van (repeszsérülés, öntéssel, fémcsiszolással foglalkozók). Ez orbitális / intraocularis, esetleg gerincközeli fémtesteknél válhat veszélyessé. Egy gyors, tájékozódó CT informativ az előbbiekre vonatkozóan. (tudnunk kell, hogy a rtg. nem eléggé érzékeny a piciny, főként csontközeli fémeket illetően.)

Gravidák MR vizsgálata

A korai magzati életben a sejtosztódást befolyásoló fizikai tényezők mind károsan hathatnak Ezért korai graviditásban (első trimester) lehetőleg nem végzünk MR vizsgálatot, (Bár bizonyítottan magzatkárosító hatását nem írták le.) hacsak nem elkerülhetetlen.

Továbbiakban feltehető, hogy a foetusra halláskárosító hatással lehet a zaj, valamint a felmelegedés utáni hőelvezetés a magzatvízben nem biztosított.

5.10. MR kontrasztanyagok

Az ép és a kóros szövetek közti differenciálásban segítenek,

A szöveti szignálok közti különbséget úgy növelhetjük, hogy az egyes szövetek közti kontrasztkülönbséget fokozzuk: vagy az egyik szövetben fokozzuk a jel nagyságát, vagy a másikban csökkentjük a jelet.

A specificitási szintek: szervspecificus, szövetspecificus, sejtspecificus, receptor-specificus kontrasztanyagok.

Az MR kontrasztanyagok természetszerűleg merőben mások, mint az egyéb fizikai hatás alapján létrehozott képalkotók kontrasztanyagai.

Az MR kontrasztanyag az illető szövet belső mágneses tulajdonságát a környező szövetekhez képest szelektíve megváltoztatja és a normális és kóros szövetek közt úgy oszlik meg, hogy szövet-specificitásával növeli a köztük lévő különbséget.

A kontrasztanyagok nem tartalmaznak H atommagot. Lehetnek paramágneses (T1) vagy superparamágneses ill. ferromágneses (T2) tulajdonságúak.

In document Elektronikus oktatási anyag kialakítása az élő szervezet strukturális összetevőinek és biokémiai folyamatainak képalkotó elemzésére (Pldal 68-75)