Rezonans magnetyczny serca - Cardiac magnetic resonance imaging

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego serca
Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego serca
	Przykład filmów CMR w różnych orientacjach guza serca - w tym przypadku śluzaka przedsionka .
ICD-10-SZT	B23
ICD-9-CM	88,92
Kod OPS-301	3-803 , 3-824
	[ edytuj na Wikidanych ]

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego serca ( CMR , znane również jako MRI serca ) to technologia obrazowania medycznego służąca do nieinwazyjnej oceny funkcji i struktury układu sercowo - naczyniowego . Konwencjonalne sekwencje MRI są przystosowane do obrazowania serca za pomocą bramkowania EKG i protokołów wysokiej rozdzielczości czasowej. Rozwój CMR jest aktywną dziedziną badań i nadal obserwuje się szybki rozwój nowych i powstających technik.

Zastosowania

MRI układu sercowo-naczyniowego jest uzupełnieniem innych technik obrazowania, takich jak echokardiografia , tomografia komputerowa serca i medycyna nuklearna . Technika ta odgrywa kluczową rolę w opartych na dowodach ścieżkach diagnostycznych i terapeutycznych w chorobach układu krążenia. Jego zastosowania obejmują ocenę niedokrwienia i żywotności mięśnia sercowego , kardiomiopatii , zapalenia mięśnia sercowego , przeładowania żelazem , chorób naczyniowych i wrodzonych wad serca . Jest to referencyjny standard oceny budowy i funkcji serca oraz jest cenny w diagnostyce i planowaniu operacji w złożonych wrodzonych wadach serca.

W połączeniu ze stresem rozszerzającym naczynia krwionośne odgrywa rolę w wykrywaniu i charakteryzowaniu niedokrwienia mięśnia sercowego spowodowanego chorobą wpływającą na naczynia nasierdziowe i mikronaczynia . Późne wzmocnienie gadolinem (LGE) i mapowanie T1 umożliwiają identyfikację zawału i zwłóknienia w celu scharakteryzowania kardiomiopatii i oceny żywotności. Angiografia rezonansu magnetycznego może być wykonywana z lub bez środka kontrastowego i służy do oceny wrodzonych lub nabytych nieprawidłowości tętnic wieńcowych i dużych naczyń .

Przeszkody w jej szerszym zastosowaniu to ograniczony dostęp do odpowiednio wyposażonych skanerów, brak technologów i klinicystów posiadających umiejętności niezbędne do prowadzenia usługi, stosunkowo wysokie koszty oraz konkurencyjne metody diagnostyczne.

Zagrożenia

MRI serca nie stwarza żadnego szczególnego ryzyka w porównaniu z innymi wskazaniami do obrazowania i jest uważana za bezpieczną technikę, która pozwala uniknąć promieniowania jonizującego. Środek kontrastowy na bazie gadolinu jest często stosowany w CMR i jest związany z nerkopochodnym zwłóknieniem układowym , głównie przy użyciu związków liniowych u pacjentów z chorobami nerek. Niedawno wykazano dowody na wewnątrzczaszkowe odkładanie się gadolinu - chociaż nie donoszono o żadnych efektach neurologicznych. Doniesiono o genotoksycznym wpływie MRI serca in vivo i in vitro, ale wyniki te nie zostały powtórzone w nowszych badaniach i jest mało prawdopodobne, aby spowodowały złożone uszkodzenia DNA związane z promieniowaniem jonizującym.

Fizyka

CMR wykorzystuje te same podstawowe zasady pozyskiwania i rekonstrukcji obrazu, co inne techniki MRI . Obrazowanie układu sercowo-naczyniowego jest zwykle wykonywane z bramkowaniem serca przy użyciu adaptacji konwencjonalnych technik EKG. Sekwencje Cine serca są uzyskiwane przy użyciu zrównoważonej precesji stanu ustalonego (bSSFP), która charakteryzuje się dobrą rozdzielczością czasową i wewnętrznym kontrastem obrazu. Sekwencje ważone T1 służą do wizualizacji anatomii i wykrywania obecności tłuszczu wewnątrz mięśnia sercowego. Opracowano również mapowanie T1 w celu ilościowego określenia rozlanego zwłóknienia mięśnia sercowego. Obrazowanie T2-zależny jest stosowane głównie do wykrywania obrzęku mięśnia sercowego, który może rozwinąć się w ostrym zapaleniu mięśnia sercowego lub zawale. Obrazowanie z kontrastem fazowym wykorzystuje dwubiegunowe gradienty do kodowania prędkości w danym kierunku i służy do oceny choroby zastawki i ilościowej oceny przecieków .

Techniki

Badanie CMR zazwyczaj obejmuje zestaw sekwencji w protokole dostosowanym do konkretnego wskazania do badania. Badanie rozpoczyna się od lokalizatorów wspomagających planowanie obrazu, a następnie zestawu retrospektywnie bramkowanych sekwencji cine do oceny funkcji dwukomorowej w standardowych orientacjach. Środek kontrastowy podaje się dożylnie w celu oceny perfuzji mięśnia sercowego i LGE. Obrazowanie z kontrastem fazowym można wykorzystać do ilościowej oceny frakcji niedomykalności zastawek i objętości przecieku. Dodatkowe sekwencje mogą obejmować obrazowanie T1 i T2 ważone oraz angiografię MR. Przykłady są poniżej:

Czynność serca za pomocą obrazowania kinowego

Informacje funkcjonalne i strukturalne uzyskuje się przy użyciu sekwencji cine bSSFP . Są one zwykle bramkowane retrospektywnie i mają z natury wysoki kontrast w obrazowaniu serca ze względu na stosunkowo wysoki stosunek T2:T1 we krwi w porównaniu z mięśniem sercowym. Obrazy są zazwyczaj planowane sekwencyjnie, aby osiągnąć standardowe płaszczyzny serca stosowane do oceny. Przepływ turbulentny powoduje defazję i utratę sygnału, umożliwiając jakościową ocenę choroby zastawkowej. Ciesy osi krótkiej lewej komory są rejestrowane od podstawy do wierzchołka i są wykorzystywane do ilościowej oceny objętości końcoworozkurczowej i końcowoskurczowej , a także masy mięśnia sercowego. Sekwencje znakowania wzbudzają wzór siatki, który odkształca się wraz ze skurczem serca, umożliwiając ocenę obciążenia.

Przykładowe obrazy CMR. W kolejności: lokalizator koronalny, cine 2-jamowy, cine 4-jamowy, cine w osi krótkiej lewej komory i obraz oznakowany. Można również uzyskać dodatkowe ciny drogi odpływu lewej komory i zastawki aortalnej.

Późne wzmocnienie gadolinu

Środki kontrastowe na bazie gadolinu podaje się dożylnie, a opóźnione obrazowanie wykonuje się co najmniej 10 minut później, aby uzyskać optymalny kontrast między prawidłowym a zawałem mięśnia sercowego. Sekwencja odzyskiwania inwersji (IR) służy do zerowania sygnału z prawidłowego mięśnia sercowego. Żywotność mięśnia sercowego można ocenić na podstawie stopnia wzmocnienia przezściennego. Choroby kardiomiopatyczne, zapalne i naciekowe mogą również mieć charakterystyczne wzory nie-niedokrwiennych LGE.

Zawał mięśnia sercowego. Obrazowanie w samolocie 4-komorowym. Po lewej: sekwencja odzyskiwania inwersji LGE. Po prawej: odpowiednia sekwencja cine. Pokazuje to przewlekły zawał z akinetycznym wierzchołkiem i blizną przezścienną. Obecna jest również niedomykalność mitralna.

Perfuzja

Adenozyny jest stosowany jako środek rozszerzający naczynia krwionośne , przez _2A receptora, aby zwiększyć różnicę między regionami perfuzji mięśnia dostarczanych przez normalne i zwężenia tętnic wieńcowych. Przez kilka minut podaje się ciągły wlew dożylny, aż do wystąpienia hemodynamicznych objawów rozszerzenia naczyń, a następnie podaje się bolus środka kontrastowego, uzyskując obrazy przywracające saturację serca z odczytem o wysokiej rozdzielczości czasowej. Wynik dodatni wynika z indukowalnego wady perfuzji mięśnia sercowego. Koszt i dostępność oznaczają, że jego stosowanie jest często ograniczone do pacjentów z pośrednim prawdopodobieństwem przed testem, ale wykazano, że zmniejsza niepotrzebną angiografię w porównaniu z opieką zgodną z wytycznymi.

Perfuzja CMR. Indukowalny defekt perfuzji w ścianie dolnej.

Przepływ 4D CMR

Konwencjonalne obrazowanie z kontrastem fazowym można rozszerzyć, stosując gradienty czułe na przepływ w 3 prostopadłych płaszczyznach w obrębie objętości 3D w całym cyklu pracy serca. Takie obrazowanie 4D koduje prędkość przepływu krwi w każdym wokselu w objętości, umożliwiając wizualizację dynamiki płynów za pomocą specjalistycznego oprogramowania. Zastosowania znajdują się w złożonych wrodzonych chorobach serca oraz do badań charakterystyki przepływu w układzie krążenia – jednak nie jest to rutynowe zastosowanie kliniczne ze względu na złożoność przetwarzania końcowego i stosunkowo długie czasy akwizycji.

Modele przepływu 4D. Przepływ wewnątrz- i pozasercowy jest wizualizowany w objętości 4D z rozdzielczością czasową obejmującą serce i wielkie naczynia. Po lewej: Prędkość przepływu. Centrum: Usprawnienia. Po prawej: wektory przepływu.

Dzieci a wrodzona choroba serca

Wrodzone wady serca są najczęstszym rodzajem poważnej wady wrodzonej. Dokładna diagnoza jest niezbędna do opracowania odpowiednich planów leczenia. CMR może dostarczyć wyczerpujących informacji o naturze wrodzonych wad serca w bezpieczny sposób bez użycia promieni rentgenowskich lub wchodzenia do organizmu. Rzadko jest stosowany jako pierwszy lub jedyny test diagnostyczny do wrodzonych wad serca.

Raczej jest zwykle stosowany w połączeniu z innymi technikami diagnostycznymi. Ogólnie kliniczne przyczyny badania CMR można podzielić na jedną lub więcej z następujących kategorii: (1) gdy echokardiografia (USG serca) nie może dostarczyć wystarczających informacji diagnostycznych, (2) jako alternatywa dla diagnostycznego cewnikowania serca, które wiąże się z ryzykiem, w tym x - ekspozycja na promieniowanie, (3) w celu uzyskania informacji diagnostycznych, dla których CMR oferuje unikalne korzyści, takie jak pomiar przepływu krwi lub identyfikacja mas serca, oraz (4) gdy ocena kliniczna i inne testy diagnostyczne są niespójne. Przykłady stanów, w których często stosuje się CMR, obejmują tetralogię Fallota , transpozycję wielkich tętnic , koarktację aorty , chorobę pojedynczej komory serca, nieprawidłowości żył płucnych, ubytek przegrody międzyprzedsionkowej , choroby tkanki łącznej, takie jak zespół Marfana , pierścienie naczyniowe , nieprawidłowe pochodzenie tętnic wieńcowych i guzy serca.

Ubytek przegrody międzyprzedsionkowej z poszerzeniem prawej komory metodą CMR

Częściowo nieprawidłowy drenaż żył płucnych metodą CMR

Badania CMR u dzieci trwają zazwyczaj od 15 do 60 minut. Aby uniknąć zamazanych obrazów, dziecko podczas badania musi pozostać bardzo nieruchome. Różne instytucje mają różne protokoły dla pediatrycznej CMR, ale większość dzieci w wieku 7 lat i starszych może współpracować wystarczająco, aby uzyskać dobrą jakość badania. Zapewnienie dziecku odpowiedniego do wieku wyjaśnienia procedury zwiększy prawdopodobieństwo udanego badania. Po odpowiednim badaniu przesiewowym rodzice mogą zostać wpuszczeni do pokoju ze skanerem MRI, aby pomóc dziecku ukończyć badanie. Niektóre ośrodki umożliwiają dzieciom słuchanie muzyki lub oglądanie filmów za pomocą specjalistycznego systemu audiowizualnego kompatybilnego z MRI, aby zmniejszyć niepokój i poprawić współpracę. Jednak obecność spokojnego, zachęcającego i wspierającego rodzica na ogół daje lepsze wyniki pod względem współpracy pediatrycznej niż jakakolwiek strategia rozpraszająca lub rozrywkowa pozbawiona sedacji. Jeśli dziecko nie potrafi dostatecznie współpracować, może być konieczna sedacja lekami dożylnymi lub znieczulenie ogólne. U bardzo małych dzieci badanie może być możliwe podczas naturalnego snu. Nowe techniki przechwytywania obrazu, takie jak przepływ 4D, wymagają krótszego skanowania i mogą prowadzić do zmniejszenia zapotrzebowania na sedację.

Powiększona prawa komora ze słabą funkcją u pacjenta z naprawioną tetralogią Fallota metodą CMR

Różne typy magnesów zdolnych do pracy serca

Większość CMR jest wykonywana w konwencjonalnych nadprzewodnikowych systemach MRI przy 1,5T lub 3T. Obrazowanie przy natężeniu pola 3T zapewnia większy stosunek sygnału do szumu, co można zamienić na lepszą rozdzielczość czasową lub przestrzenną - co jest najbardziej przydatne w badaniach perfuzji pierwszego przejścia. Jednak większe koszty kapitałowe i wpływ artefaktów pozarezonansowych na jakość obrazu oznaczają, że wiele badań jest rutynowo wykonywanych przy 1,5 T. Obrazowanie przy sile pola 7T to rosnący obszar badań, ale nie jest powszechnie dostępny.

Obecni producenci kardiologicznych skanerów MRI to m.in. Philips, Siemens, Hitachi, Toshiba, GE.

Historia

Zjawisko magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) zostało po raz pierwszy opisane w wiązkach molekularnych (1938) i materii objętościowej (1946), praca została później potwierdzona wspólną nagrodą Nobla w 1952 roku. Dalsze badania określiły zasady czasów relaksacji prowadzące do spektroskopia jądrowa . W 1971 roku Hazlewood i Chang po raz pierwszy donieśli o różnicy czasów relaksacji dla wody w mięśniu sercowym i czystej wody w NMR spin-echo . Ta różnica stanowi fizyczną podstawę kontraktu obrazu między komórkami a płynem pozakomórkowym. W 1973 r. opublikowano pierwszy prosty obraz NMR, a pierwsze obrazowanie medyczne w 1977 r., które weszło na arenę kliniczną na początku lat 80. XX wieku. W 1984 roku nazwa obrazowania medycznego NMR została zmieniona na MRI. Początkowe próby obrazowania serca były skomplikowane przez ruchy oddechowe i sercowe, rozwiązane za pomocą bramkowania EKG serca, szybszych technik skanowania i obrazowania ze wstrzymanym oddechem. Coraz bardziej wyszukane techniki zostały opracowane w tym obrazowania i technik w celu scharakteryzowania cine serca mięsień jako prawidłowe lub nieprawidłowe (przenikanie tłuszczu obrzękową żelaza załadowane, ostrym zawałem lub fibrosed).

W miarę jak MRI stawało się coraz bardziej złożone, a zastosowanie w obrazowaniu sercowo-naczyniowym stawało się coraz bardziej wyrafinowane, SCMR został utworzony (1996) w czasopiśmie naukowym (JCMR) w 1999 roku. W ruchu analogicznym do rozwoju " echokardiografii " z USG serca, termin Zaproponowano „kardio-naczyniowy rezonans magnetyczny” (CMR), który zyskał akceptację jako nazwa tej dziedziny.

CMR jest coraz częściej uznawany za metodę obrazowania ilościowego do oceny serca. Raportowanie egzaminów CMR wiąże się z pracą ręczną i oceną wizualną. W ostatnich latach, wraz z rozwojem technik sztucznej inteligencji , oczekuje się, że raportowanie i analiza rezonansu magnetycznego serca będą bardziej wydajne, dzięki automatycznym narzędziom głębokiego uczenia .

Trening

Certyfikację kompetencji w zakresie CMR można uzyskać na trzech poziomach, z różnymi wymaganiami dla każdego. Poziom 3 wymaga 50 godzin zatwierdzonych kursów, co najmniej 300 wykonanych studiów, zdania pisemnego egzaminu i rekomendacji promotora.

Languages

In other projects