Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонанснуютомографию сердца выполняли на магнитно-резонансном томографе «MagnetomSonata»(Siemens, Германия) синдукцией магнитного поля 1,5 Тл.

Использование вазодилататора аденозинтрифосфата натрия в качествефармакологической нагрузки требовало предварительной подготовкипациентов – за сутки до исследования из диеты исключалиськофеинсодержащие напитки (кофе, чай, кола и т.д.) и некоторыепродукты питания (шоколад, бананы и т.д.). Для лучшей фиксацииэлектродов у мужчин обязательно удаляли волосяной покров с груди.

МРТ сердца выполняли с синхронизацией сканирования с ЭКГ, поэтомукачество визуализации напрямую зависело от частоты сердечныхсокращений и регулярности ритма. Возникновение артефактов припроведении исследования обусловлено как сердечными сокращениямисердца, так и чрезмерной адаптацией импульсных последовательностей кмалому времени сбора данных. При частоте сердечных сокращений более80 ударов в минуту возникают артефакты от быстрого движения стеноксердца, проявляющиеся смазанностью конт уров миокарда (Рисунок 11).

а б в

Рисунок 11. Качество визуализации сердца при различной частотесердечных сокращений: 80 ударов в минуту (а), 100 ударов в минуту(б), 120 ударов в минуту (в)

Внутривенное введение аденозинтрифосфата натрия в ходефармакологической нагрузки вследствие атриовентрикулярной блокадыснижает частоту сердечных сокращений на 5-10ударов в минуту. Селективные бета-адреноблокаторыдля урежения ЧСС непосредственно перед исследованием не применяли,так как их совместное применение с аденозинтрифосфатом натрия можетпривести к выраженной гипотонии и брадикардии. В то же время базиснаятерапия бета-адреноблокаторами(утренний прием) не отменялась.

Перед началом исследования пациенту объясняли методику и цельисследования, предупреждали о проведении фармакологической нагрузки ивнутривенном введении контрастного вещества, необходимости задержкидыхания по указанию оператора.

Непосредственно перед укладкой пациенту выполняли катетеризациюлоктевой вены гибким внутривенным катетером диаметром 16G-18G.После этого внутривенный катетер соединяли с автоматическиминъектором переходником длиной 80 см, что позволяло осуществлятьинъекции, когда пациент находился в туннеле магнита. Для проведенияфармакологической нагрузки аналогично в другую руку с использованиемпереходников подключали инфузомат.

На груди пациента устанавливали электроды для синхронизациисканирования с ЭКГ. Электроды размещали согласно рекомендациямпроизводителя.

Сканирование проводили с использованием гибкой радиочастотной катушкидля груди. Пациента помещали в туннель магнита лежа на спине, головойвперед. Положение пациента во время исследования не менялось.

При стандартной методики руки пациента располагаются вдоль туловищапациента, однако у гиперстеников и пациентов с повышенной массой телаотмечалось наложение тканей левой верхней конечности на сердце, дажепри использовании максимального размера поля исследования. Мыпредлагаем располагать левую верхнюю конечность над головой, чтопозволяет уменьшить размер поля исследования, увеличитьпространственное разрешение и минимизировать артефакты от наложениядругих тканей без увеличения времени сбора данных (Рисунок 12). Наоптимизацию укладки пациентов при проведении магнитно-резонанснойтомографии сердца оформлено и получено рационализаторское предложение№10562/5 от 09.10.2007. Зону исследования центровали на проекциюверхушечного толчка сердца.

а б

Рисунок 12. Положение пациента во время сканирования. Вид изпроцедурной (а). Вид на мониторе видеонаблюдения (б)

Все этапы сканирования выполняли при задержке пациентом дыхания навыдохе. Длительность задержки дыхания в зависимости от используемыхпоследовательностей и количества получаемых срезов в серии составляладо 12-16 с.

Для визуализации сердца использовали стандартные сердечные сечения:двухкамерное и четырехкамерное сечения по длинной оси, сечения покороткой оси сердца. Все выявленные изменения фиксировали посегментам с использованием 17-сегментнойсхемы (Рисунок 13).

Комплекс магнитно-резонансныхтомографических методик до и после реваскуляризации миокарда неотличался и включал в себя: нативное сканирование с получениемкино-изображений подлинным осям левого желудочка для визуальной оценки локальнойсократительной функции миокарда левого желудочка, нативноесканирование с получением серий кино-изображенийпо короткой оси левого желудочка для проведения МР-вентрикулографии,сканирование с контрастным усилением и оценкой перфузии миокардапосле фармакологической нагрузки аденозинтрифосфатом натрия,отсроченное сканирование после введения контрастного вещества дляоценки структурных изменений миокарда.

а б в г

Рисунок 13. Сердечные сечения при МРТ и локализация на них камерсердца. а – двухкамерное сечение по длинной оси левогожелудочка; б – четырехкамерное сечение по длинной оси; в –сечение по короткой оси (Обозначения: ЛЖ – левый желудочек; ПЖ– правый желудочек; ЛП – левое предсердие; ПП –правое предсердие); г – 17-сегментарнаясхема левого желудочка с бассейнами кровоснабжения коронарных артерийпри наиболее часто встречаемом правом типе кровоснабжения сердца(ПМЖВ – передняя межжелудочковая ветвь, ПКА – праваякоронарная артерия; ОВ – огибающая ветвь)

Для сокращения общего времени исследования мы проводили нативноесканирование с получением серий кино-изображенийпо короткой оси левого желудочка для проведения МР-вентрикулографииво время 15-ти минутнойпаузы перед отсроченным сканированием (Рисунок 14). При этом общее времяисследования сокращалось с 40-45мин до 30-35 мин. Наоптимизацию протокола выполнения магнитно-резонанснойтомографии сердца оформлено и получено рационализаторское предложение№11327/8 от 11.11.2008.

Укладка пациента5-10мин

Ориентировочныесканы 1-2мин


Оценка локальнойсокр.функциилевогожелудочка 2-3мин



Общее: время

исследования


30-35
мин

Фармакологическаянагрузка 5 мин

Введениеконтрастноговещества

Оценка перфузиимиокарда 1 мин


Оценка глобальнойсокр.функциилевогожелудочка 10-12мин


Отсроченноесканирование10 мин

Обработкарезультатов30-40мин


Рисунок 14. Оптимизированный протокол магнитно-резонансной томографии сердца

После укладки пациента начальным этапом исследования было получение ориентировочных срезов груди в стандартных фронтальной, сагиттальной и аксиальной плоскостях для локализации сердца. На основании этих срезов

получали стандартные сердечные сечения: сначала двухкамерное сечениепо длинной оси левого желудочка, затем – четырехкамерное ипоследними – сечения по короткой оси. Полученное,таким образом,расположение сердечных сечений использовали при проведениивсех остальных методик комплекса.

Следующим этапом исследования была визуальная оценка толщины стенки илокальной сократительной функции левого желудочка. Кроме того,на этих изображениях оценивали форму и содержимое его полостидля диагностики постинфарктных аневризм и внутриполостных тромбов.Для этого мы использовали FISPимпульсные последовательности с ретроспективной синхронизациейс ЭКГ и получением серий кино-изображенийв двух-и четырехкамерных сечениях по длинной оси сердца (Рисунок 15).Параметры сканирования приведены в Таблице 11.

а б

Рисунок 15. Расположение срезов при визуальном анализе сократительнойфункции левого желудочка.а – четырехкамерное сечение по длинной оси левогожелудочка; б – двухкамерное сечение по длинной оси

Таблица 11 Параметры сканирования для визуальной оценкисократительной функции левого желудочка


Параметр

Значение

Название импульсной последовательности

tf2d14_retro_ECG_or_Pulse

Время повторения (TR), мс

43,26

Время эхо (TE), мс

1,3

Время инверсии (TI), мс

-

Угол поворота (Flip Angle), градусы

80

Пространственное разрешение, мм х мм х мм

1,7х1,7х6,0

Матрица, пиксел х пиксел

119х192

Время получения серии, с

14

Перед оценкой перфузии миокарда проводили фармакологическуюнагрузку с использованием аденозинтрифосфата натрия, который вводиливнутривенно в течение 5 мин в дозе 160 мкг/кг массы тела/мин доконтрастного препарата. Аденозинтрифосфат натрия вызывает расширениеинтактных коронарных артерий и по механизму обкрадывания снижаеткровоток в стенозированных артериях, тем самым усиливая дефектыперфузии миокарда.

Для внутривенного введения аденозинтрифосфата натрия использовалиинфузомат, который обеспечивал непрерывную инфузию препарата спостоянной скоростью.

При развитии побочных явлений фармакологическая нагрузкапрекращалась. Рекомендованные производителем препаратапротивопоказания к дальнейшему введению препарата включают:

    развитие тяжелой артериальной гипотензии (систолическое АД <80 мм рт.ст.);

    появление продолжительной атриовентрикулярной блокады второй или третьей степени или синоатриальной блокады;

    появление выраженной одышки;


    развитие сильной боли в груди.

Во время внутривенного введения аденозинтрифосфата натрия многиепациенты ощущали резкий прилив тепла к голове, конечностям, что былообусловлено расширением периферических сосудов. Данное состояниеявлялось физиологическим и не требовало прекращения стресс-теста.

Для оценки перфузии миокарда левого желудочка использовали методикуотслеживания «первого прохождения» контрастного вещества.В качестве парамагнитного контрастного вещества использовалигадопентетат димеглумина («Магневист», Bayer HealthCare,Германия) концентрацией 0,5 ммоль/мл, дозировкой 0,125 ммоль/кг,который вводили автоматическим инъектором внутривенно со скоростью 5мл/с, с последующим введением 20 мл физиологического раствора.

Для оценки перфузии миокарда мы использовали сверхбыстрые FLASHимпульсные последовательности с получением четырех срезов закаждое сердечное сокращение: трех срезов по короткой оси в базальном,среднем и апикальном отделах левого желудочка и одного среза вдвухкамерном сечении по длинной оси (Рисунок 16). Дополнительный срезв двухкамерном сечении требовался для оценки перфузии миокарда вобласти апикальных сегментов и верхушки левого желудочка. Параметрысканирования приведены в Таблице 12.

Сканирование начиналось одновременно с введением контрастноговещества и длилось 60 сердечных сокращений. Дефекты перфузиивизуализировали в виде участков миокарда с гипоинтенсивным сигналом,свидетельствующем о задержке поступления в миокард контрастноговещества.

Рисунок 16. Расположение срезов при перфузионной стресс-МРТмиокарда

Таблица 12 Параметры сканирования при перфузионной стресс-МРТмиокарда


Параметр

Значение

Название импульсной последовательности

tfl_52dyn_4slices

Время повторения (TR), мс

182

Время эхо (TE), мс

1,11

Время инверсии (TI), мс

100

Угол поворота (Flip Angle), градусы

15

Пространственное разрешение, мм х мм х мм

3,1х2,3х8,0

Матрица, пиксел х пиксел

78х128

Время получения серии, с

60

Парамагнитное контрастное вещество:

    действующее вещество концентрация

-дозировка

    скорость введения



гадопентетат димеглумина 0,5 ммоль/мл 0,125 ммоль/кг 5 мл/сек

Фармакологическая нагрузка:

    препарат дозировка и скорость введения длительность введения



аденозинтрифосфат натрия 160 мкг/кг/мин 5 мин

Перфузионная стресс-МРТмиокарда являлась наиболее сложной в выполнении и интерпретациипроцедурой в комплексе использованных магнитно-резонансных методик. Сложности в оценке перфузионныхизображений миокарда были связаны с низким пространственнымразрешением изображений, низкой контрастностью дефектов перфузиимиокарда и возникновением артефактов, имитирующих эти дефекты.

Кроме того, на качество визуализации значительно влияли двигательныеартефакты. При использовании общепринятой методики задержка дыханияпри оценке перфузии выполняется от момента начала сканирования идлится около 15 с. При этом качество томограмм, полученных послезадержки дыхания, значительно хуже за счет артефактов от движениясердца при дыхании. При полуколичественном анализе перфузии миокардабыло выявлено, что максимальная разница в интенсивности сигнала междуинтактным и ишемизированным миокардом составляет 25-30%и наблюдается с 15 по 30 с от начала введения контрастного вещества.Поэтому проводить задержку дыхания пациента рекомендуется не с началасканирования, а через 10 с. При этом 5 с требуется пациенту навыполнение команд оператора для задержки дыхания (Рисунок 17). Наусовершенствование методики оценки перфузии миокарда при МРТ сердцаоформлено и получено рационализаторское предложение №11315/8 от11.11.2008.

Имитировать дефект перфузии миокарда может артефакт «темногоободка», который часто визуализируется в межжелудочковойперегородке в виде тонкой субэндокардиальной зоны гипоинтенсивногосигнала в момент максимального контрастирования полости левогожелудочка (Рисунок 18).

а б

Рисунок 17. Перфузионная стресс-МРТмиокарда. а – смазанность изображения миокарда прииспользовании стандартного способа задержки дыхания; б – четкаявизуализация миокарда при задержке дыхания с 10 с от началасканирования а б

Рисунок 18. Перфузионная стресс-МРТмиокарда. а – артефакт «темного ободка» (стрелка);б – истинный дефект перфузии миокарда (стрелка)

Артефакт «темного ободка» образуется в результатеинтерполяции соседних пикселей с большой разницей в интенсивностисигнала. В отличие от него истинный дефект перфузии локализуется в бассейне кровоснабжения определенной коронарной артерии, имеет большую толщину и длительностьвизуализации. Дифференциальная диагностика данного артефакта иистинной патологии требует определенного опыта, их сравнительныехарактеристики представлены в Таблице 13.

Таблица 13 Сравнительные характеристики истинного дефекта перфузиимиокарда и артефакта «темного ободка»



Критерий

Истинный дефект перфузии миокарда

Артефакт «темного ободка»

Локализация

В любом сегменте левого желудочка, локализация связана с бассейнами кровоснабжения коронарных артерий

Чаще всего в перегородке

Толщина

Субэндокардиальный,

трансмуральный, чем толщина больше – тем больше вероятность истинного дефекта перфузии миокарда

Тонкий,

субэндокардиальный

Длительность визуализации

Большая, визуализируется даже когда в полости левого желудочка мало контрастного вещества

Короткая,

визуализируется только в момент максимального контрастирования полости левого желудочка

Для проведения МР-вентрикулографииизображения подвижного миокарда получали с использованиемсверхбыстрых FISPимпульсных последовательностей с получением 12 серийкино-изображений покороткой оси сердца (Рисунок 19).Параметры сканирования приведены в Таблице 14. Эти серииизображений в дальнейшем использовали для количественногокомпьютерного анализа сократительной функции левого желудочка.

Рисунок 19. Расположение срезов при компьютерном анализесократительной функции левого желудочка

Таблица 14 Параметры сканирования для компьютерного анализасократительной функции левого желудочка


Параметр

Значение

Название импульсной последовательности

tf2d24_12-Slices_12bh

Время повторения (TR), мс

35,64

Время эхо (TE), мс

1,29

Время инверсии (TI), мс


Угол поворота (Flip Angle), градусы

80

Пространственное разрешение, мм х мм х мм

2,3х1,8х8,0

Матрица, пиксел х пиксел

119х192

Время получения серии, с

7

Количественную оценку сократительной функции левого желудочкапроводили с помощью установленного программного обеспечения Argusкомплекса Syngo2004А (Siemens,Германия). Для оценки объема левого желудочка на первых срезах сериипо короткой оси сердца отмечали контуры эндокарда и эпикарда (Рисунок20). При этом трабекулы и папиллярные мышцы вручную исключали из полости левого желудочка. В дальнейшем контуры миокарда автоматически переносились на остальные изображениясерии.

Рисунок 20. Контурирование эндокарда и эпикарда на сечениях покороткой оси для компьютерного анализа глобальной сократительнойфункции левого желудочка

После ручной корректировки всех контуров автоматически производилсярасчет конечных систолического и диастолического объёмов, фракциивыброса левого желудочка и массы миокарда, а также построениеполюсных карт систолического утолщения, толщины и подвижности стенкилевого желудочка.

Для визуализации структурных изменений миокарда через 15 мин послевведения контрастного вещества проводили отсроченное сканирование спомощью 3DFLASHимпульсных последовательностей с инверсией сигнала отинтактного миокарда.

Для определения оптимального времени инверсии сигнала передотсроченным сканированием применяли импульсные последовательности TI-scout. С их помощьюполучали изображения в среднем отделе левого желудочка с разнымвременем инверсии сигнала в диапазоне от 72,5 до 927,5 мс синкрементом 22,5 мс. На полученных изображениях выбирали такое времяинверсии сигнала, при котором сигнал от интактного миокарда был минимальным. При задержке сканирования на 15 мин после введенияконтрастного вещества время инверсии сигнала на 1,5 Тл томографенаходилось в диапазоне 280-320мс.

При отсроченном сканировании получали 3 серии изображений по короткойоси в базальном, среднем и апикальном отделах левого желудочка сперекрытием зон сканирования на 15-20%(Рисунок 21). Параметры сканирования приведены в Таблице 15.

а б в

Рисунок 21. Расположение и ориентация срезов при отсроченномсканировании после введения контрастного вещества при МРТ

Использование 3Dимпульсных последовательностей с перекрытием областейсканирования имеет преимущество перед 2Dимпульсными последовательностями, так как позволяет полностьюоценить левый желудочек и не пропустить небольшие участкиотсроченного контрастирования.

На постконтрастных изображениях оценивали толщину и протяженностьрубцовых изменений, которые визуализировались в виде участковмиокарда с гиперинтенсивным сигналом, свидетельствующем о задержкевыведения контрастного вещества.

Параметры отсроченного сканирования

Таблица 15



Параметры

Значение

Название импульсной последовательности

fl3d_51seg_ir

Время повторения (TR), мс

700

Время эхо (TE), мс

1,55

Время инверсии (TI), мс

280-320

Угол поворота (Flip Angle), градусы

10

Пространственное разрешение, мм х мм х мм

2,7х1,3х4,0

Матрица, пиксел х пиксел

78х128

Время получения серии, с

12

Задержка сканирования, мин

15

Для более наглядного отображения тяжести постинфарктного кардиосклероза и оценки его корреляции с улучшением сократительной функции левого желудочка после реваскуляризации миокарда мы разработали методику количественной оценки рубца. В связи с отсутствием специализированных программ для расчета массы рубца использовали имеющуюся в программном обеспечении Argusфункцию расчета объема левого желудочка. Для этого на серии отсроченных изображений вместо контура эндокарда обводили контур рубца (Рисунок 22а). После этого получившийся объем умножали на диастолическую плотность миокарда 1,05 г/см3. При наличии комбинированных трансмурально-субэндокардиальных рубцов аналогичным способом обводили контур только трансмуральной части рубца и получали ее массу (Рисунок 22б). Массу субэндокардиальной части рубца рассчитывали вычитанием из общей массы рубца массы его трансмуральной части. Процентное соотношение массы рубца и общей массы миокарда (вычисленной при компьютерном анализе глобальной сократительной функции левого желудочка) позволяло оценить тяжесть поражения миокарда.

а б

Рисунок 22. Расчет массы рубца при использовании встроенногопрограммного обеспечения для расчета объема левого желудочка. а –контуры для расчета общей массы рубца; б – контуры для расчетатрансмуральной части рубца

Ввиду большой отрицательной прогностической значимости митральнойнедостаточности вследствие папиллярной дисфункции у пациентов с ИБС,при отсроченном сканировании дополнительно оценивалиморфологические изменения в папиллярных мышцах левого желудочка.

В ходе исследования было установлено, что при использованиистандартного времени инверсии сигнала от интактного миокарда (280-320мс) на 1,5 Тл томографе сложно визуально отграничить небольшую зонуотсроченного контрастирования в папиллярной мышце от крови в полостилевого желудочка (Рисунок 23а). Для улучшения визуализациипостинфарктного кардиосклероза в папиллярных мышцах рекомендуетсяиспользовать более короткое время инверсии сигнала – 150-180мс. При этом изображение инвертируется – постинфарктныйкардиосклероз визуализируется как участок миокарда с гипоинтенсивнымсигналом, что позволяет его четко отграничить от гиперинтенсивнойполости левого желудочка и гиперинтенсивного интактного миокарда(Рисунок 23б).

а б

Рисунок 23. МРТ, отсроченное сканирование. а – Стандартноевремя инверсии сигнала (310мс) – постинфарктный кардиосклероззадней папиллярной мышцы (стрелка) трудно дифференцировать от полостилевого желудочка. б – Короткое время инверсии сигнала (150 мс),контрастность изображения постинфарктного кардиосклероза заднейпапиллярной мышцы (стрелка) намного выше

Для оценки эффективности усовершенствованной методики отсроченногосканирования в визуализации постинфарктного кардиосклерозапапиллярных мышц всем пациентам отсроченное сканирование проводили сиспользованием как стандартного (280-320мс) так и короткого времени инверсии (150-180мс). Было проведено сравнение разницы интенсивности сигнала отучастка постинфарктного кардиосклероза в папиллярной мышце и полостилевого желудочка (на одном срезе) при стандартной иусовершенствованной методиках.

При использовании стандартного времени инверсии от интактногомиокарда (280-320 мс)среднее значение разницы интенсивности сигнала между постинфарктнымкардиосклерозом и полостью левого желудочка составило 7,38±5,13условных единиц. Невысокая контрастность отсроченногоконтрастирования рубца в папиллярных мышцах при использованиистандартного времени инверсии для подавления сигнала от интактногомиокарда согласуется с результатами других исследований (Okayama S. исоавт., 2011; Yang Y. и соавт., 2011).

При использовании короткого времени инверсии сигнала (150-180мс) по усовершенствованной методике это значение составило 26,0±8,5условных единиц. Таким образом, контрастность постинфарктногокардиосклероза папиллярной мышцы на фоне полости левого желудочка прииспользовании короткого времени инверсии сигнала (150-180мс) в 3,5 раза выше, чем при использовании стандартного времениинверсии для подавления сигнала от интактного миокарда (280-320мс).

На разработанный способ диагностики постинфарктного кардиосклерозапапиллярных мышц левого желудочка при магнитно-резонанснойтомографии сердца подана заявка на изобретение (приоритетная справка№ 2014106304 от 19.02.2014).

Установленный коронарный стент, серкляж грудины, сосудистые клипсышунтов не являются противопоказанием для проведения исследования.Исследование без риска для пациента может выполняться даже в ранниесроки после стентирования (Синицын В.Е. и соавт., 2007; Patel M.R. etal., 2006; LopičN. etal., 2013). Новизуализировать стент, его просвет и окружающие ткани невозможноиз-за возникновенияартефактов от металла. Однако они имеют небольшой размер и не влияютна качество визуализации остального миокарда и полостей сердца(Рисунок 24).

а б в

Рисунок 24. Артефакты при МРТ сердца от коронарного стента (а), серкляжа грудины (б), сосудистых клипс (в)

Таким образом, комплексная магнитно-резонансная диагностика былавыполнена 285 (100%) пациентам до и 238 (83,5%) пациентам через 1 годпосле реваскуляризации миокарда. Комплекс магнитно-резонансныхтомографических методик до и после реваскуляризации миокарда неотличался и включал: нативное сканирование с получениемкино-изображений подлинным осям левого желудочка для визуальной оценки локальнойсократительной функции миокарда левого желудочка, нативноесканирование с получением серий кино-изображенийпо короткой оси левого желудочка для проведения МР-вентрикулографии,сканирование с контрастным усилением и оценкой перфузии миокардапосле фармакологической нагрузки натрия аденозинтрифосфатом,отсроченное сканирование после введения контрастного вещества дляоценки структурных изменений миокарда.

Оптимизация протокола выполнения магнитно-резонанснойтомографии сердца позволила сократить общее время исследования безсокращения используемых протоколов.

Разработанная укладка пациентов позволила уменьшить размер поляисследования, увеличить пространственное разрешение и минимизироватьартефакты от наложения других тканей.

Выполнение задержки дыхания через 10 с после введения контрастноговещества при оценке перфузии обеспечивало максимальную неподвижностьсердца в момент лучшего контрастирования, что в свою очередь повысилокачество перфузионных изображений.

Разработанная методика расчета массы рубца, основанная на применениивстроенной функции расчета объема левого желудочка и раздельнойоценке субэндокардиального и трансмурального рубца позволила провестиколичественный анализ постинфарктного кардиосклероза левого желудочкаи оценить ее тяжесть.

Усовершенствованная методика отсроченного сканирования после введенияконтрастного вещества с использованием короткого времени инверсиипозволила улучшить визуализацию постинфарктного кардиосклерозапапиллярных мышц левого желудочка за счет повышения егоконтрастности.

Рекомендуем к просомтру

www.kievoncology.com благодарны автору и издательству, которые способствует образованию медицинских работников. При нарушении авторских прав, сообщите нам и мы незамедлительно удалим материалы.