Μαγνητική Αγγειογραφία - MRA

Είναι μία πολύπλοκη τεχνική που έχει στόχο της την δημιουργία αγγειογραφικών εικόνων.

Η μαγνητική αγγειογραφία (MRA) βασίζεται στο ότι η ροή είναι ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν το σήμα στο μαγνητικό συντονισμό. Τα αποτελέσματα της MRA εξαρτώνται από τον τρόπο διέγερσης των πρωτονίων και την φύση της ροής του αίματος. Έτσι τα αιμοφόρα αγγεία παρουσιάζουν είτε υψηλής είτε χαμηλής έντασης σήμα.

Για τη δημιουργία ενός MR σήματος απαιτείται ενέργεια με τη μορφή ενός ραδιοπαλμού (RF) που ονομάζεται παλμός διέγερσης και έχει σαν αποτέλεσμα τη μετακίνηση της μαγνήτισης από το διάμηκες επίπεδο στο εγκάρσιο. Το μέγεθος αυτής της διέγερσης σχετίζεται με τη διάρκεια και το πλάτος του ραδιοπαλμού και καλείται γωνία πρόσπτωσης (Flip Angle). Μετά τη διέγερση το άνυσμα της μαγνήτισης επιστρέφει στην αρχική του θέση ελευθερώνοντας ενέργεια που ανιχνεύεται σαν σήμα
και ονομάζεται ηχώ (echo).

Η Μαγνητική αγγειογραφία δύναται να καταδείξει αγγειακές στενώσεις ή αποφράξεις, ανευρύσματα, αγγειακές δυσπλασίες ή και διηθήσεις.

Οι παλμικές ακολουθίες που χρησιμοποιούνται για αγγειογραφικές τεχνικές είναι συνήθως ακολουθίες βαθμιδωτής ηχούς (Gradient Echo). Σε αυτές τις ακολουθίες έχουμε εκπομπή 

Σχηματική αναπαράσταση παλμικής
ακολουθίας Gradient Echo (GRE).

παλμών με γωνία πρόπτωσης μικρότερη των 90^ο και εφαρμογή ενός ανομοιογενούς βαθμιδωτού μαγνητικού πεδίου πάνω στο υπάρχων μαγνητικό πεδίο. Έτσι επιτυγχάνεται μείωση του χρόνου επανάληψης TR και συνεπώς μείωση του χρόνου εξέτασης.

Στην MRA υπάρχουν δύο τρόποι σχεδιασμού. Αγγειογραφίες δύο διαστάσεων 2D όπου εφαρμόζεται επιλεκτική διέγερση από τομή σε τομή και αγγειογραφίες τριών διαστάσεων 3D όπου ο RF παλμός διεγείρει ολόκληρο τον όγκο της υπό εξέταση περιοχής.

Για την καλύτερη ανάδειξη της εξεταζόμενης περιοχής απαιτείται ο διαχωρισμός της αρτηριακής από την φλεβική ροή. Βασιζόμενοι στην αντίθετη φορά ροής που έχει το αίμα μας στις αρτηρίες και στις φλέβες εφαρμόζουμε έναν προπαλμό κορεσμού σε συγκεκριμένη ανατομική περιοχή προκαλώντας μαγνητικό κορεσμό της περιοχής και ταυτόχρονα των αγγείων που δεν επιθυμούμε την απεικόνιση.

Στην MRA υπάρχουν τρεις  τεχνικές λήψης.

1. Η πρώτη βασίζεται στη διαφορά της έντασης του σήματος ανάμεσα στους στατικούς ιστούς και το κυκλοφορούν αίμα και ονομάζεται Time of Flight.
2. Η δεύτερη στηρίζεται στο δεδομένο της επίδρασης ενός ιδιαίτερου τύπου μαγνητικής βαθμίδωσης στο κυκλοφορούν αίμα και ονομάζεται Phase contrast.
3. Η τρίτη (CE - MRA) είναι μια αγγειογραφία με έγχυση παραμαγνητικής ουσίας κατά την οποία λαμβάνονται εικόνες κατά την διάρκεια του πρώτου περάσματος του σκιαγραφικού όγκου από το εξεταζόμενο αγγείο, για αυτό είναι γνωστή και ως first pass angiography.

Στις τεχνικές της Μαγνητικής αγγειογραφίας ανήκει και το φαινόμενο Flow void (κενής ροής) όπου στέλνοντας έναν παλμό 90^ο όλα τα πρωτόνια που βρίσκονται στην τομή επηρεάζονται από το ραδιοκύμα. Με την παύση του RF παλμού λαμβάνουμε από την τομή κάποιο σήμα. Την στιγμή όμως της λήψης τα διεγερμένα από τον παλμό πρωτόνια του αίματος έχουν μετακινηθεί με αποτέλεσμα να μην λαμβάνουμε σήμα από το αγγείο το οποίο απεικονίζεται μαύρο.

Ανεξάρτητα από το ποια τεχνική θα ακολουθηθεί, υπάρχουν τρία βασικά βήματα που οδηγούν στην ολοκλήρωση της εξέτασης.

Βήμα 1ο

• Το πρώτο αφορά την λήψη ευαίσθητων ως προς την ροή τομών στις οποίες τα αγγεία απεικονίζονται με τη μορφή φωτεινών κουκίδων σε αντίθεση με το γύρω σκοτεινό φόντο που εμφανίζουν οι στατικοί ιστοί.

• Το δεύτερο βήμα αφορά την κατά κάποιο τρόπο σύνδεση αυτών των κουκίδων με την βοήθεια ενός αλγόριθμου ηλεκτρονικού υπολογιστή που ονομάζεται Maximum Intensity Projection (MIP). Ο αλγόριθμος MIP παράγει ένα αγγειογραφικό απεικονιστικό αποτέλεσμα συλλαμβάνοντας από κάθε τομή οτιδήποτε εμφανίζει υψηλής έντασης 

Βήμα 2ο

σήμα (ρέοντα πρωτόνια) και απεικονίζοντας τα σε μία τελική εικόνα.

• Το τρίτο βήμα αφορά την παρουσίαση μίας σειράς MIP εικόνων όπου κάθε μία εμφανίζει την εξεταζόμενη περιοχή από διαφορετική οπτική γωνία. Οι εικόνες αυτές δύνανται να παρουσιαστούν είτε φωτογραφημένες σε film είτε προβαλλόμενες σε κασέτα video (sine παρουσίαση). Μία σειρά από 24 εικόνες MIP όπου η κάθε μία εμφανίζεται από διαφορική κατά 15^ο οπτική γωνία μας προσφέρει μία sine παρουσίαση πλήρους επιστροφής (360^ο) της εξεταζόμενης 

Βήμα 3ο

περιοχής.

Time of flight

Η TOF αγγειογραφία είναι η πλέον διαδεδομένη τεχνική.

Bασίζεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται Flow related enhancement και στοχεύει στην απόσβεση του σήματος των στατικών ιστών και την παράλληλη ενίσχυση του σήματος των κινουμένων πρωτονίων του αίματος. Το φαινόμενο αυτό αυξάνει όταν η κατεύθυνση της ροής είναι κάθετη προς το επίπεδο της τομής.

Για να πραγματοποιήσουμε μία TOF αγγειογραφία απαιτείται ο διαχωρισμός της αρτηριακής από την φλεβική ροή.

Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση περιοχών προπαλμού κορεσμού (slab presaturation). Κατά την τεχνική αυτή έχουμε εφαρμογή πολλαπλών ραδιοπαλμών σε ένα στοιχειώδη όγκο ιστού για ένα μικρό χρονικό διάστημα με σκοπό τον μαγνητικό κορεσμό όλων των πρωτονίων στατικών και κινουμένων.

Καθώς τα κινούμενα πρωτόνια του φλεβικού αίματος εγκαταλείπουν την περιοχή προκορεσμού και εισέρχονται στην τομή δεν παράγουν σήμα σε αντίθεση με τα κινούμενα πρωτόνια του αρτηριακού αίματος που εισέρχονται στην τομή από την αντίθετη κατεύθυνση και καθώς δεν είναι κορεσμένα παράγουν ισχυρό σήμα. Φυσικά η ίδια τεχνική χρησιμοποιείται και για την απεικόνιση του φλεβικού δικτύου προκαλώντας κορεσμό των πρωτονίων της αρτηριακής ροής. Υπάρχουν δύο τρόποι σχεδιασμού της TOF αγγειογραφίας.

Η 2D TOF η οποία είναι περισσότερο ευαίσθητη σε αργές ροές και κατά την οποία επιτυγχάνεται καλύτερη εφαρμογή του φαινομένου Flow related enhancement.

Η 3D TOF όπου έχουμε καλύτερη αναλογία σήματος προς θόρυβο καθώς και επιλογή λεπτότερου πάχους τομής (>1mm).

Phase contrast

Το φαινόμενο της φάσης αφορά τις ροές που διατρέχουν το επίπεδο τομής και οι οποίες δεν είναι σταθερές από το κέντρο προς την περιφέρεια του αγγείου.

Στο επίπεδο τομής εφαρμόζεται μία βαθμίδωση του μαγνητικού πεδίου που μετατοπίζει τα πρωτόνια τα οποία έχουν μία περιστροφική κίνηση διαφορετικών ταχυτήτων στο κέντρο του αγγείου.

Έτσι προκαλείται μία διαφορά φάσης η οποία με τη σειρά της προκαλεί σημαντική απώλεια σήματος. Εφαρμόζοντας τις βαθμιδώσεις του μαγνητικού πεδίου με ιδιαίτερο τρόπο πετυχαίνουμε την   επανασυνφασικοποίηση των κινούμενων πρωτονίων και ένα υψηλής έντασης σήμα αντισταθμίζοντας τους στροβιλισμούς της ροής.

Η τεχνική λοιπόν αυτή μελετά τις αλλαγές που προκαλεί η συμφασική κίνηση των κινουμένων πρωτονίων.

Η βασική ιδέα λοιπόν αυτής της τεχνικής είναι η εφαρμογή μίας μαγνητικής βαθμίδωσης που επιφέρει μία αλλαγή στη φάση ανάλογη του χρόνου που τα spin υπόκεινται αυτή τη βαθμίδωση.

Και σε αυτήν την τεχνική υπάρχουν δύο τρόποι σχεδιασμού και συγκεκριμένα η 2D και 3D Phase Contrast.

Ανεξάρτητα όμως από το ποια θα επιλεγεί θα πρέπει να σημειωθεί πως η PC είναι ποιο αργή ως αναφορά τον απεικονιστικό χρόνο από την TOF αγγειογραφία.

CE - MRA

Η CE – MRA μας παρέχει διάφορα πλεονεκτήματα στην κλινική πληροφόρηση των αγγείων.

Το κύριο πλεονέκτημα  είναι η μείωση του Τ₁ χρόνου εξ αιτίας της αύξησης του σήματος που προκαλεί το σκιαστικό και η οποία αντιστέκεται στην απώλεια σήματος λόγω του κορεσμού του αίματος πράγμα που συμβαίνει στην TOF και PC. Αυτή η μείωση του Τ₁ χρόνου έχει ως κύριο αποτέλεσμα την καλύτερη απεικόνιση παθολογικών περιοχών του εξεταζόμενου αγγείου.

Η χρήση των σκιαστικών σε συνδυασμό με πολύ σύντομες  breath- hold T1 ακολουθίες 3D Fast Fourier Transform GRE έχουν βελτιώσει σημαντικά την σκιαγράφηση των αγγείων έτσι ώστε με σωστή ερμηνεία των εικόνων να δίδονται υψηλής ποιότητας κλινικές πληροφορίες. Με το κράτημα της αναπνοής αποφεύγουμε τα artifacts  από κινήσεις αναπνοής και ο πολύ μικρός χρόνος που διαρκεί η εξέταση μειώνει τα artifacts από ακούσιες κινήσεις (περισταλτισμός).

Επειδή το σκιαγραφικό μέσο που χρησιμοποιείται στην CE- MRA (Gd- DTPA) είναι πολύ καλά ανεκτό από τον  οργανισμό και δεν παρουσιάζει νεφροτοξικές παρενέργειες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε ασθενείς με λειτουργικές βλάβες στα νεφρά   καθώς και σε άτομα με αλλεργικό υπόστρωμα. Αναφέρεται βιβλιογραφικά ότι η απεικόνιση μεγάλων ανευρυσμάτων αναδεικνύεται πολύ ποιο εύκολα με την CE–MRA από ότι με την DSA γιατί η πλήρωση και το  ξέπλυμα του σκιαγραφικού διαρκεί μεγαλύτερη χρονική περίοδο.
Πηγή