Możliwości rezonansu magnetycznego

Ocena morfologiczna serca

Analiza morfologiczna serca obejmuje badanie mięśnia sercowego, zastawek i struktur znajdujących się w jego otoczeniu (osierdzia, dużych naczyń, nieprawidłowych mas wewnątrz- i okołosercowych).
Do badania serca i dużych naczyń najczęściej wykorzystujemy statystyczne sekwencje spin echo (SE) ("ciemna" krew) lub turbo spin echo (TSE/PSE), umożliwiające ocenę głównie obrazów T1-zależnych.
Sekwencje te cechuje wysoka rozdzielczość kontrastowa i przestrzenna, pozwalając na dobre obrazowanie struktur serca bez podawania środka kontrastowego. Nieco gorsza rozdzielczość czasowa uniemożliwia jednak badanie tych elementów w ruchu (patrz badania czynnościowe).
Aktywizacja obrazów odbywa się w synchronizacji z zapisem EKG w stałym odstępie od załamka R (wyzwalanie perspektywne). Badane są przekroje w wielu płaszczyznach anatomicznych (osiowej, czołowej oraz strzałkowej, a także wybranych dodatkowych) i w podstawowych płaszczyznach podobnych do stosowanych w echokardiografii: czterojamowej, dwujamowej oraz krótkiej.
Oceniając wielkość jam serca mierzymy maksymalny i minimalny poprzeczny wymiar lewej komory i prawej komory, grubość przegrody międzykomorowej i ścian komór.
Masę mięśnia lewej komory (left ventricular mass, LVM) oblicza się za pomocą oprogramowania komputerowego, obrysowującego automatycznie bądź półautomatycznie zarysy wsierdzia na wielu przekrojach od podstawy do koniuszka. Pomiar tego parametru cechuje wysoka powtarzalność i jest on niezwykle przydatny u pacjentów, u których konieczna jest okresowa ocena masy mięśnia lewej komory (np. w kardiomiopatii przerostowej, nadciśnieniu tętniczym, zwężeniu zastawki aortalnej).
W analizie morfologicznej należy uwzględnić także obrazowanie osierdzia (występowanie płynu, krwi w worku osierdziowym, nieprawidłowych mas, np. guzów osierdzia, przerzutów nowotworowych, włóknika itp.) oraz badanie tętnic wieńcowych. Koronarografia MR to nowe zastosowanie rezonansu magnetycznego, pozwalające uwidocznić przebieg, światło i ścianę tętnic wieńcowych, a także zlokalizować zwężenie naczyń. Badanie stosuje się głównie w systemach wysokoteslowych (3T). Na obecnym etapie zaawansowania technologicznego ocena morfologiczna naczyń wieńcowych w MR ustępuje zarówno czułością, jak i specyficznością klasycznej koronarografii, a także badaniu metodą tomografii komputerowej.
Należy jednak podkreślić, że perspektywy szybkiego rozwoju MRI są obiecujące i może on wkrótce stać się metodą konkurencyjną dla technik diagnostycznych obciążających chorego dużą dawką promieniowania rentgenowskiego.
W literaturze medycznej pojawiają się również doniesienia o możliwości wykorzystania MR do oceny morfologii blaszki miażdżycowej przy użyciu specyficznych środków kontrastowych (ultra small paramagnetic iron oxide, USPIO), wychwytywanych przez makrofagi w niestabilnych blaszkach.

Badania czynnościowe

Rezonans magnetyczny jest metodą z wyboru w ocenie czynnościowej serca. Wykorzystuje się tutaj głównie sekwencje gradient echo (GE) ("jasna" krew), SSFP (steady-state free precession sequence) oraz cine-MR, wykazujące wysoką rozdzielczość czasową, co umożliwia precyzyjne obrazowanie struktur serca w ruchu.
W analizie czynnościowej oceniane są:
- frakcja wyrzutowa (ejection fraction, EF),
- objętość jam serca (end-diastolic volume, EDV, endsystolic volume, ESV),
- objętość wyrzutowa (stroke volume, SV) i parametry pochodne - stosuje się oprogramowanie, które umożliwia porównanie objętości komór w fazach końcowoskurczowych i końcoworozkurczowych,
- kurczliwość mięśnia lewej komory - na przekrojach w osi krótkiej i długiej ocenia się regionalną kurczliwość mięśnia sercowego oraz mierzy przyrost grubości mięśnia w skurczu, a także kierunek ruchu ścian (podobnie jak w echokardiografii).
W ocenie kurczliwości może pomóc zastosowanie opcji myocardial tagging. Jest to technika, w której ściany serca podzielone są na równoległe linie lub na małe kwadraty tworzące ruchomą siatkę, odkształcającą się w skurczu. Metoda ta umożliwia uwidocznienie segmentów o zaburzonej kinetyce ścian, z wyróżnieniem obszarów hipokinezy, obejmujących całą grubość mięśnia lub ograniczonych tylko do warstwy podwsierdziowej.
W sekwencjach cine-GRE możliwa jest nie tylko morfologia zastawek, ale także ich funkcji (uwidocznienie struktury płatków i nieprawidłowych przepływów przez zwężoną lub niedomykalną zastawkę) oraz ich konsekwencji hemodynamicznych (przerost i/lub rozstrzeń jam serca).
W przypadku rezonansu magnetycznego, podobnie jak w echokardiografii dopplerowskiej, możliwa jest nieinwazyjna ilościowa ocena przepływów w dużych naczyniach - PC Flov (phase kontrast velocity mapping). Znając prędkość przepływającej krwi, można dzięki tej technice obliczyć wielkość gradientu ciśnień przez zastawki serca, a mierząc pole pod krzywą przepływu w aorcie lub tętnicy płucnej i pole powierzchni naczynia - obliczyć objętość wyrzutową lewej lub prawej komory.
Badanie morfologiczne i ocena funkcji zastawek w MR umożliwiają dokładną diagnostykę pacjentów z wrodzonymi i nabytymi wadami serca. Pozwala to na zakwalifikowanie ich do zabiegów chirurgicznych oraz - co podkreśla się w literaturze - na badania kontrolne po operacjach.
Szczegółowe pomiary morfologiczne mięśnia sercowego oraz spektroskopia mają niezwykle istotne zastosowanie u pacjentów z chorobami mięśnia sercowego (kardiomiopatie, np. przerostowa, rozstrzeniowia), którzy często wymagają licznych badań w celu oceny skuteczności leczenia.
Uznaje się, że rezonans magnetyczny to technika z wyboru w ocenie guzów serca i okołosercowych, charakteryzująca się znacznie lepszą czułością i specyficznością diagnostyczną niż echokardiografia, wielorzędowa tomografia komputerowa czy SPECT.
Dotyczy to głównie oceny naciekania mięśnia przez guz, charakteru zmiany (charakterystyka obrazów w różnych sekwencjach wykazuje dużą zgodność z badaniami histologicznymi), w szczególności różnicowania skrzepliny wewnątrzsercowej z guzem (zmiana rozrostowa wzmacnia się po podaniu środka kontrastowego).
Kolejną grupą schorzeń, w przypadku których rezonans magnetyczny uważa się za metodę o dużej wartości diagnostycznej, są choroby osierdzia. Badanie to pozwala doskonale zobrazować płyn ze zrostami oraz zróżnicować zaciskające zapalenie osierdzia - w którym występuje niewielkie jego pogrubienie (oraz brak albo niewielkie zwapnienia widoczne w klasycznych badaniach rentgenowskich) - z kardiomiopatią restrykcyjną. Dzięki MR można także odróżnić charakter płynu przesiękowego (niski sygnał w SE) od płynu wysiękowego czy krwistego (wysoki sygnał w SE).

Perfuzja i żywotność mięśnia sercowego

W badaniu techniką rezonansu magnetycznego, poza szczegółowym obrazowaniem elementów anatomicznych i kurczliwości ścian serca, możliwa jest również ocena perfuzji (perfusion) i żywotności mięśnia (viability).
W przebiegu niedokrwienia mięśnia sercowego w fazie kaskady niedokrwiennej najwcześniej dochodzi do zmniejszenia perfuzji mięśnia (niedokrwienia), następnie dysfunkcji rozkurczowej, skurczowej, zmian w EKG, a dopiero w końcowej fazie - do bólu wieńcowego.
Do niedawna badania perfuzji mięśnia sercowego były domeną medycyny nuklearnej. Korzystano z takich metod, jak tomografia emisyjna pojedynczego fotonu (single-photon emission tomography, SPECT) i pozytronowa tomografia emisyjna (positron emission tomography, PET). Ich niewystarczająca rozdzielczość przestrzenna nie pozwala, niestety, na obrazowanie strefy podwsierdziowej. Dodatkową wadą jest narażenie pacjenta na promieniowanie jonizujące i mała dostępność metody PET.
Zastosowanie w badaniach MR serca szybkich sekwencji, np. Turbo FLASH, True FISP oraz EPI z akwizycją TSENSE, umożliwiło uzyskanie obrazów o odpowiedniej rozdzielczości i małej liczbie artefaktów, co pozwoliło na bardziej precyzyjną ocenę strefy podwsierdziowej.
Badanie perfuzji mięśnia przeprowadza się w dwóch etapach po podaniu środka kontrastowego - chelatów gadolinu (Gd-DTPA). W pierwszej fazie uzyskuje się obrazy w czasie pierwszego przejścia środka kontrastowego przez mięsień tuż po jego dożylnym podaniu. Intensywność sygnału miokardium narasta szybko i homogennie w segmentach ukrwionych prawidłowo (jasny mięsień). W obszarach o gorszym ukrwieniu, spowodowanym zwężeniem tętnicy wieńcowej albo upośledzeniem mikrokrążenia, wzmocnienie kontrastowe jest mniejsze i obszar ten jest określany jako hipointensywny (ciemniejszy).
Badanie prefuzji metodą first pass można uzupełnić o drugi etap tzw. późnego wzmocnienia (late enhancement), mającego na celu wykazanie strefy martwicy w obszarze objętym zawałem bądź blizny (ogniska zwłóknień) lub żywotnego mięśnia po przebytym zawale serca. Uwidocznienie żywego mięśnia w obrębie segmentów wykazujących akinezę ma istotne znaczenie kliniczne przed podjęciem decyzji o planowanej rewaskularyzacji. W tej części badania ponownej akwizycji obrazów dokonuje się między 10 a 30 minutą po podaniu środka kontrastowego. Wykazano, że kontrast paramagnetyczny Gd-DTPA w obszarze objętym martwicą lub blizną zalega znacznie dłużej, wykazując efekt silnego późnego wzmocnienia w porównaniu do prawidłowo ukrwionego mięśnia, który został już wypłukany ze środka kontrastowego.
Ogniskowy efekt późnego wzmocnienia obserwuje się także u chorych z zapaleniem mięśnia sercowego, w amyloidozie, sarkoidozie, kardiomiopatii przerostowej, arytmogennej dysplazji prawej komory itp. (co może odpowiadać ogniskom zwłóknienia lub uszkodzenia bariery krew-tkanka).
By ocenić żywotność mięśnia, można, podobnie jak w echokardiografii, wykonać farmakologiczny test obciążeniowy z podaniem dobutaminy (małe dawki). Badanie może być ponadto uzupełnione o podanie kontrastu paramagnetycznego, co pozwala określić, czy mięsień hipo- lub akinetyczny w spoczynku jest martwy (blizna), ogłuszony (stunned) czy zamrożony (hibernated). Ma to istotne znaczenie dla dalszego postępowania terapeutycznego, w tym dla podjęcia decyzji o leczeniu rewaskularyzacyjnym.
Poza oceną żywotności, czynnościowe badanie MR z dobutaminą umożliwia wykrycie niedokrwienia mięśnia sercowego. Po dużych dawkach pojawiają się, niewidoczne w badaniu spoczynkowym, zaburzenia kurczliwości w obszarach unaczynionych przez zwężone naczynie wieńcowe.
Próba dobutaminowa z obrazowaniem metodą MR jest wskazana u pacjentów, u których wynik próby wysiłkowej jest wątpliwy, wywiad choroby wieńcowej niecharakterystyczny oraz u chorych niezdolnych do wykonania wysiłku lub z niediagnostycznym oknem echokardiograficznym. Ostatnio opublikowane badania dowiodły, że metoda ta w połączeniu z opcją myocardial tagging wykazuje większą czułość i specyficzność niż badanie echokardiograficzne z zastosowaniem dobutaminy.

Spektroskopia MR serca

Spektroskopia MR (magnetic resonance spectroscopy, MRS) to nowe zastosowanie rezonansu magnetycznego, w którym badany jest skład chemiczny i metabolizm mięśnia sercowego in vivo. Technika ta dostarcza informacji o zawartości metabolitów i związków wysokoenergetycznych. Jest ona wykorzystywana w diagnostyce i ocenie wyników leczenia kardiomiopatii, choroby niedokrwiennej serca czy monitorowaniu chorych po przeszczepieniu serca.
Obrazowanie serca techniką rezonansu magnetycznego staje się powoli realizacją idei stworzenia jednej metody, pozwalającej na diagnostykę morfologiczną, czynnościową i metaboliczną w trakcie jednego badania. Być może w przyszłości będzie ona miała charakter przesiewowy i jako element badania całego ciała (whole body MRI) pozwoli na wykrywanie chorób serca u pacjentów bezobjawowych.
Określenie miejsca wielowarstwowej tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego w diagnostyce kardiologicznej wymaga jeszcze wielu badań i doświadczeń. W 2006 roku opublikowano wspólne wytyczne amerykańskich towarzystw kardiologicznych i radiologicznych oceniające aktualne wskazania do badań tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego serca (ACCF/ACR/SCCT/SCMR/ASNC/NASCI/SCAI/SIR 2006 Appropriateness Criteria for Cardiac Computed Tomography and Cardiac Magnetic Resonance Imaging). W Polsce tym zagadnieniem zajmuje się sekcja sercowo-naczyniowa Polskiego Towarzystwa Radiologicznego, skupiająca zarówno radiologów, jak i kardiologów.