plik

Prof. dr hab.med. Jerzy Walecki

Zakład Diagnostyki Radiologicznej CMKP Warszawa

(CSK MSWiA w Warszawie)

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego,

od struktury do funkcji.

Rezonans Magnetyczny jest najbardziej dynamicznie rozwijającą się i uniwersalną techniką

obrazowania głównie ze względu na fizyczne możliwości metody. Uzyskanie sygnału z

różnych związków chemicznych zawierających wodór i możliwość obrazowania gęstości

protonowej przekłada się na swoiste obrazowanie poszczególnych tkanek. Nie ma techniki

obrazowania, która w sposób tak precyzyjny różnicuje tkankę o różnej zawartości lipidów,

płyn o różnej zawartości białka, czy też krwiak w każdej fazie hemolizy.

Poza wysoką rozdzielczością kontrastową i liniową technika MR znajduje coraz szersze

zastosowanie w metodach funkcjonalnych, czynnościowych oraz w obrazowaniu

molekularnym Przykładem jest tu badanie serca , gdzie w opcji czynnościowej oceniamy

zaburzenia kurczliwości ściany i przepływ krwi w poszczególnych jamach (warunki

hemodynamiczne); stosując zaś technikę ”pierwszego przejścia” oceniamy perfuzję mięśnia

sercowego i opóźnione wzmocnienie w strefie niedokrwienia.(patrz ryc. 13)

Równie spektakularnym badaniem jest MR mózgowia pozwalające na ocenę rozległości

zmiany patologicznej, stosunek do szlaków nerwowych, propagację obrzęku i pośrednie

cechy angiogenezy; u tego samego chorego w badaniu spektroskopii MR jesteśmy w stanie

ocenić skład chemiczny badanej tkanki z dużą poprawnością rozpoznając charakter zmiany.

Krokiem milowym, jakim jest dla tomografii komputerowej zastosowanie wielu rzędów

detektorów, dla rezonansu magnetycznego stało się wprowadzenie aparatów

wysokoteslowych, odpowiednich konstrukcji cewek nadawczo-odbiorczych, obrazowania

równoległego ( m.in. dzięki odpowiedniej akwizycji obrazu).

Na ostatnim kongresie RSNA w Chicago gdzie prezentowano najnowsze osiągnięcia

radiologii światowej (grudzień 2007) przedstawiono obrazy z badań klinicznych systemów 3 i

7-teslowych, używanych jak dotąd głównie w badaniach doświadczalnych. Systemy o tak

wysokich gradientach pozwalają na zastosowanie szeregu nowych aplikacji, szczególnie

umożliwiają obrazowanie molekularne; głównymi zaletami systemów wysokoteslowych są :

zwiększenie rozdzielczości czasowej, liniowej i przestrzennej, skrócenie czasu akwizycji,

zwiększenie matrycy obrazu, zmniejszenie grubości warstw lub liczby powtórzeń, co wpływa

na poprawę stosunku sygnału do szumu (SNR).

Neuroradiologia

W każdym z działów obrazowania OUN dokonuje się wyraźny zwrot od oceny zmian

strukturalnych do czynnościowych; ma to głębokie uzasadnienie, bowiem leczenie zmian

wykrytych na poziomie zaburzeń metabolicznych, neurotransmisji, czy mikrokrążenia jest

nieporównywalnie bardziej skuteczne niż w przypadku zmian strukturalnych; w minionym

roku trzem technikom neuroradiologicznym poświęcono najwięcej uwagi: spektroskopii MR

w onkologii i chorobach zwyrodnieniowych, obrazowaniu czynnościowemu MR, oraz

technikom dyfuzyjnym, zwłaszcza tensorowi dyfuzji, traktografii, a także jednej z metod

pochodnych, tzn. anizotropii frakcjonowanej (Ryc. 1a, b, 2 a, b, c, d, e).

Ryc. 1 a

Ryc. 1 b

Ryc. 1 a, b.

Gwiaździak (IIº). Chory, lat 48, od roku napady padaczki. MR, sekw. SE, obrazy T1-zależne:

hipointensywny obszar o nieostrych granicach w bocznej części prawego płata skroniowego a)
Spektroskopia protonowa MR (

H MRS) PRESS, zlokalizowana voxel 8 cm

; w centralnej części zmiany

obniżenie intensywności pasma Naa oraz podwyższenie wartości wskaźników : Cho/ Cr, mI/Cr , Glx/Cr ,
Cho/sumy metabolitów b)obraz typowy dla guza o utkaniu glejaka o niskiej złośliwości

2 a

2 b

2 c

2 d

2 e

Ryc 2 a, b, c, d, e. 58-letnia pacjentka badana w okresie nadostrym (2 godziny od wystąpienia
objawów lewostronnego niedowładu, niedoczulicy). Obrazy w sekwencji: a/ SE, T1, b) TSE,
T2, c) FLAIR negatywne. Udar w okolicy jąder podkorowych po stronie prawej widoczny w
(d) obrazach dyfuzyjnych w postaci ogniska o podwyższonym sygnale DWI oraz w ADC jako
obszar hipointensywny.

Zastosowanie systemów wysokoteslowych oznacza nie tylko poprawę rozdzielczości

wpływającą na wartość diagnostyczną badań strukturalnych mózgu lecz także możliwość

rozwoju badań czynnościowych stanowiących alternatywę dla badań inwazyjnych. Za jedną

z metod diagnostycznych o dużych możliwościach klinicznych można uznać wspomniany już

czynnościowy rezonans magnetyczny (fMRI); według przewodniczącego Sekcji

Neuroradiologicznej RSNA Roberta M. Quencera, stanie się on głównym kierunkiem

rozwoju w tej dziedzinie;doświadczenia kliniczne wielu ośrodków europejskich w tym także

polskich potwierdzają tę opinię. Badanie fMRI opiera się na zjawisku zwiększonego

przepływu krwi przez obszary bezpośrednio zaangażowane w daną czynność (projekcja ruchu

w korze bądź zaangażowanie kory w czynności wyższe). fMRI pozwala na tworzenie map

ośrodków korowych, do pobudzenia których dochodzi w czasie wykonywania przez badaną

osobę określonych zadań. Ma to obecnie zastosowanie kliniczne przede wszystkim w procesie

planowania zabiegów neurochirurgicznych, w celu oszczędzenia ważnych ośrodków

korowych (np. mowy). (Ryc. 3 a, b).

a b

Ryc. 3 a, b. Guz lewego płata skroniowego – przed operacją usunięcia
-  ośrodek  mowy  zlokalizowany  obustronnie  ze  znaczną  przewagą  strony  lewej  w  bardzo
bliskim sąsiedztwie guza. (Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

Przeprowadzone  w  ostatnim  czasie  badania  potwierdzają  użyteczność  fMR  w  diagnostyce

zaburzeń rozwoju oraz trudności w nauce pisania i czytania wynikających z osłabionej

lateralizacji półkul.

fMRI znajduje również zastosowanie w padaczce – podkreśla się znaczenie jąder

podkorowych, aktywację określonych części tych struktur i ich rolę w rozprzestrzenianiu się

wyładowań patologicznych.

W zespołach otępiennych, w badaniach czynnościowych obserwuje się obniżenie aktywności

w określonych okolicach mózgowia podczas wykonywania pewnych zadań (np. testy

neuropsychologiczne) Pozwala to na różnicowanie typu demencji.

Jako metoda doświadczalna, fMR pozwala na lokalizowanie mózgowych ośrodków

węchowych, ośrodków odpowiedzialnych za odczuwanie pobudzenia seksualnego czy

wrogości. Jako bardzo interesującą aplikację można przytoczyć wykorzystanie fMR w ocenie

testu na prawdomówność (w wykrywaczu kłamstw).

DTI (obrazowanie tensora dyfuzji) jest metodą MR używaną do analizy dyfuzyjnej

anizotropii centralnego układu nerwowego i może obrazować subtelną anatomię istoty białej

mózgu. W szczególności, traktografia jest unikalnym narzędziem umożliwiającym

nieinwazyjny wgląd w anatomię szlaków istoty białej (Ryc. 4, 5, 6 a, b, c, d).

Ryc.4 Mapa FA. Strefa obniżenia anizotropii w ognisku zawału w lewej okolicy czołowo-
skroniowej.

Ryc. 5. Badanie tensora dyfuzji (DTI) – traktografia; obraz prawidłowy włókien
projekcyjnych.

c d

Ryc  6  .a,  b,  c,  d.  W  wykonanej  traktografi    wyraźnie  widać  przerwanie  ciągłości  i
przemieszczenie  włókien  nerwowych  w  miejscu  zmiany  patologicznej.  Guz  prawej  okolicy
ciemieniowej. (Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

W 2006r.  pojawiły się pierwsze publikacje dotyczące znaczenia DTI w obrazowaniu zmian w

anizotropii mózgu pacjentów ze schizofrenią, alkoholizmie, depresji czy w chorobach

otępiennych, ukazujące destrukcję szlaków kojarzeniowych i projekcyjnych. Wzrasta więc

rola MR w obrazowaniu schorzeń neuropsychiatrycznych.

Spektroskopia MR jest badaniem, dzięki któremu możemy nieinwazyjnie badać skład

chemiczny tkanek (wybranych metabolitów). Ma ona szerokie zastosowanie nie tylko w

diagnostyce neuroradiologicznej, ale także coraz szersze w onkologii ogólnej i kardiologii (o

czym w dalszej części artykułu).

W minionym roku pojawiło się więcej prac na temat markerów choroby zwyrodnieniowej

mózgu ocenianych za pomocą spektroskopii MR, których ekspresja pozwala na rozpoznanie i

ocenę dynamiki otępienia – np. glutaminiany w chorobie Alzheimera.

Badania MR w położnictwie i ginekologii

Według licznych publikacji, rak przewodowy in situ (DCIS) u młodych kobiet z dodatnim

wywiadem rodzinnym w kierunku ca mammae lub u nosicielek zmutowanych genów BRCA1

lub BRCA2, może zostać wykryty jeszcze w stadium przed klinicznym lub przedinwazyjnym.

W styczniu 2005 na konferencji w Berlinie poświęconej rezonansowi magnetycznemu,

przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na grupie 530 kobiet z obciążonym

wywiadem rodzinnym w kierunku raka piersi. W ciągu pięcioletniej obserwacji obejmującej

serie trzech badań - mammografii, ultrasonografii i rezonansu magnetycznego, rak

wewnątrzprzewodowy został wykryty u 19 kobiet. Wszystkie przypadki były klinicznie

bezobjawowe. Żaden z guzów nie został uwidoczniony przy pomocy USG. Czułość

mammografii została oszacowana na 33%, a rezonansu magnetycznego na 89%. Podobnie

przedstawiały się wyniki przeprowadzonego w Wielkiej Brytanii na podobnej grupie

pacjentek wieloośrodkowego badania MARIBS, gdzie czułość MRI po podaniu środka

kontrastowego wynosiła 77% vs 40% w przypadku mammografii.

W 2007r opublikowane zostały również prace potwierdzające wartość tej metody nie tylko w

wykrywaniu, ale także w określeniu charakteru zmiany, min. przy pomocy spektroskopii

rezonansu magnetycznego. Pojawiły się również doniesienia o wysokiej wartości badania

MSCT w ocenie guzów sutka. Godnym podkreślenia jest fakt, że wiele firm

ubezpieczeniowych w USA obecnie opłaca badania skriningowe MR gruczołów sutkowych u

nosicielek wspomnianych genów.

Wrasta również zainteresowanie obrazowaniem MR w onkologii ginekologicznej. Dość dużą

uwagę poświęca się obecnie badaniom w ocenie zaawansowania i różnicowaniu min. guzów

jajnika (w tym także spektroskopii).

Poszerza się również pole diagnostyczne MR w położnictwie. Diagnostyka ultrasonograficzna

pozostaje metodą pierwszego rzutu w obrazowaniu płodu, istnieją jednak sytuacje, w których

nie dostarcza ona pełnych informacji i tu swoje zastosowanie ma MR. Swoim spektrum

diagnostycznym obejmuje on zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym (wady OUN, guzy

mózgu, zmiany niedotlenieniowo - niedokrwienne, ocena dojrzałości mózgu, ocena

kręgosłupa i kanału kręgowego), wad narządowych oraz pozwala na obrazowanie serca płodu.

Na Kongresie ECR w Wiedniu (2007) podkreślano rolę metody cine-MR w obserwacji

ruchów płodu, a tym samym oceny jego dobrostanu. Według autorów prezentacji badanie to

umożliwia w czasie rzeczywistym ocenę dyskretnych ruchów kończyn, połykania, zwracania

głowy oraz perystaltyki układu pokarmowego i moczowego płodu.

Technika ta posiada lepszą rozdzielczość kontrastową od ultrasonografii oraz możliwość

wykonania spektroskopii. Jedną z nowych jej aplikacji jest pomiar zawartości w płynie

owodniowym i płucach płodu choliny - głównego składnika surfaktantu, a tym samym ocena

dojrzałości płuc. Ponadto, spektroskopia może być stosowana w ocenie zaburzeń

rozwojowych OUN i bardzo rzadkich przypadkach guzów mózgu płodu . W Polsce, w

ośrodkach warszawskim i białostockim prowadzone były niezwykle interesujące badania na

temat spektroskopii zmian niedokrwiennych mózgu płodu.

Badania Serca

Rezonans magnetyczny ma już ustaloną pozycję w ocenie funkcjonalnej (kurczliwości) i wad

zastawkowych, szczególnie w przypadkach złożonych wad serca. Wysoko cenione są również

możliwości oceny żywotności mięśnia sercowego po zawale i oceny kardiomiopatii

(szczególnie arytmogennej dysplazji prawej komory). W 2006r pojawiły się również pierwsze

doniesienia mówiące o możliwości obrazowania całego układu naczyń wieńcowych

(wcześniej mówiono jedynie o odcinkach proksymalnych) dzięki wyrafinowanym metodom

objętościowej akwizycji danych i nawigacji oddechowej (free breathing) - w czasie ok.18min.

Według licznych badaczy środki kontrastowe (np. USPIO) znajdą zastosowanie w oznaczaniu

niestabilnych blaszek miażdżycowych. Szerokie stosowanie tej metody w ocenie naczyń

wieńcowych ograniczone jest jak na razie przez zbyt niską rozdzielczość przestrzenną.

Ryc. 7. Angiografia MR tętnic wieńcowych w projekcji 3D. Zmiany miażdżycowe w LAD.
(Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

Ryc.  8.  Badanie  MR  perfuzji  mięśnia  serca  (technika  first  pass),  oś  krótka;  rozległy  zawał
podwsierdziowy  lewej  komory.  (Badanie  z  archiwum  dr  med.  M.Konopki,  „Helimed”
Katowice)

Inne zastosowania

Enterokliza MR z opcją fluoroskopii może być cenną metodą w ocenie guzów jelita również

cienkiego, zaburzeń czynnościowych, a także niedrożności. Ciekawe wydaje się m.in.

zastosowanie enteroklizy MR w obserwacji dynamiki (zdiagnozowanych przy pomocy innych

metod) chorób zapalnych jelita – gł. choroby Leśniowskiego-Crohna.

Wśród metod które znalazły powszechne zastosowanie kliniczne znalazła się m.in.

cholangiopankreatografia MR ,technika będąca na wyposażeniu wszystkich oferowanych

obecnie systemów MR (ryc 9).

Ryc. 9.

Badanie MR raka przewodu żółciowego w odcinku PWW . Sekwencja FSE , obraz

T2 zależny i cholangiopankreatografia MR(MRCP) a/znaczne poszerzenie PWW , powyżej
protezy założonej do PZW.b/ MRCP – znacznie poszerzone drogi żółciowe
wewnątrzwątrobowe i odcinek PWW powyżej nacieku .

Również sekwencja STIR oraz obrazowanie dyfuzyjne całego ciała(whole body DWI )

okazały się niezwykle użyteczne w ocenie węzłów w niedrobnokomórkowym raku płuca,

według niektórych autorów jest metodą alternatywną (w tej patologii ) doPET – CT.

W biegłym roku na RSNA przedstawiono pierwsze wyniki wieloośrodkowego badania

IMAPS (An International Multi-Centre Assessment of Prostate MR Spectroscopy),

oceniającego przydatność spektroskopii MR w wykrywaniu raka prostaty (Ryc. 10). Liczne

prace na ten temat pozwalają sądzić, że MR stanie się istotną metodą obrazową zarówno w

diagnostyce przesiewowej jak i monitorowaniu leczenia tej, niestety, coraz częściej

występującej choroby.

Ryc.10. Typowe widmo spektroskopii H1MRS z aparatu 1,5T, u chorego z łagodnym
przerostem gruczołu krokowego. Widoczne są pasma choliny (Cho), kreatyny (Cr) i
cytrynianów (Ci). Badanie przy użyciu cewki endorektalnej. (Z archiwum Pani Doc. Barbary
Bobek-Billewicz).

Zapotrzebowanie na badanie MR rośnie rok rocznie; wg opracowań Amerykańskiego

Stowarzyszenia Radiologów w Stanach Zjednoczonych wykonuje się każdego roku od 20 do

30% badań więcej; implikuje to oczywiście wyższe koszty, bowiem średnia cena aparatu to

4-5 mln USD, pieniądze te jednak przy dobrym wykorzystaniu sprzętu zwracają się w okresie

do 5 lat; niewątpliwie najbardziej „trafione” ekonomicznie instalacje to takie, gdzie istnieje

możliwość badań wysoko specjalistycznych jak np.: diagnostyka serca, czy też

zaawansowane programy neuroradiologiczne. Oceniając rynek MR pod kątem rentowności

należy podkreślić, iż zapotrzebowanie na te badania rośnie gwałtownie czego jednym z wielu

przykładów jest fakt całkowitej niemalże eliminacji diagnostycznych badań DSA naczyń

mózgu przez angiografię MR (lub angiografię TK), czy też wykorzystywanie MR jako

metody referencyjnej w większości dużych programów klinicznych z obszaru neurologii,

psychiatrii, onkologii, kardiologii.

Autor dziękuje serdecznie kolegom radiologom z Centrum Diagnostycznego Helimed

za udostępnienie wyników badań, których część przedstawiono w tym artykule.