Využití v jednotlivých oblastech medicíny c1196 M. Keřkovský Radiologická klinika FN Brno a LF MU Pokročilé techniky MR vyšetření a zpracování dat §MR nabízí mnoho možností speciálních vyšetření, která přinášejí další cenné informace k základnímu zobrazení §Použití ve výzkumu i v běžné praxi §Často nutná sofistikovaná výpočetní zpracování § Pokročilé techniky MR vyšetření a zpracování dat §Základní úpravy obrazu §Subtrakce §2D, 3D rekonstrukce §Angiografie §PCA §DWI §DTI §PWI §fMRI § Základní úprava obrazu §Doplňkové úpravy (většinou nejsou nutné pro hodnocení) §Digitální zpracování obrazu za účelem zlepšení jeho kvality §Vyhlazení (redukce šumu), detekce rozhraní – možnost nastavení vhodných parametrů pro optimální zobrazení § Subtrakce §Odečtení intenzity signálu v jednotlivých voxelech §Praktické využití úPosouzení postkontrastního sycení - subtrakce nativního a postkontrastního obrazu zvýrazní sytící se oblasti úT1 GE in-phase – opposed-phase Subtrakce §Sycení: MR-DSA Chooi W.K, Woodhouse N., Coley S.C., Griffiths P.D.: Pediatric Head and Neck Lesions: Assessment of Vascularity by MR Digital Subtraction Angiography. AJNR Am J Neuroradiol 25:1251–1255, 2004 Burkittův lymfom Hemangiom Subtrakce §T1 GRE in- opposed-phase úTuk – voda : odlišná fáze MR signálu úMožnost detekce signálu v různém čase – v různých fázích úZávislost výsledného signálu na složení tkáně: Jenom tuk nebo voda → na fázi nezáleží Současný obsah tuku i vody: → snímání v souhlasné fázi – vysoký signál → snímání v opačné fázi – pokles signálu v opposed phase obraze Subtrakce §T1 GRE in- opposed-phase úVyužití: Jaterní steatóza – drobné částice tuku v jaterních buňkách způsobí pokles intenzity signálu v opposed-phase obraze Adenom nadledviny – charateristický přítomností tuku – pokles signálu v opposed phase obraze s možností subtrakce , kdy se zvýrazní oblasti s rozdílnou intenzitou signálu mezi in- a opposed-phase. ú § Subtrakce §T1 GRE in- opposed-phase Adenom nadledviny 2D, 3D rekonstrukce §Nejčastěji používané rekonstrukce §MPR – multiplanární rekonstrukce – 2D rekonstrukce řezů v různých rovinách §MIP – maximal intensity projection – projekce voxelů s maximální intenzitou signálu do zvolené roviny §VRT – volume rendering technique – objemová rekonstrukce zvolné oblasti s nastavením průhlednosti jednotlivých tkání (intenzit) §Předpokladem je dostatečné rozlišení, malá tloušťka řezu - v ideálním případě izotropní voxel (stejný rozměr ve všech směrech). Rekonstrukce jsou potom stejně kvalitní jako zdrojové řezy § ú 2D, 3D rekonstrukce §3D sekvence úT1 FFE 3D 1,6 mm izotropní voxel ú MPR MR „hydrografie“ §Tekutina v lidském těle – přirozená kontrastní látka pro MR §Silně T2 vážené sekvence – vysoký kontrast mezi tekutinou a okolními tkáněmi → kvalitní zobrazení tekutinou naplněných struktur §Použití MIP / VRT prostorových rekonstrukcí naměřených dat úMRCP úMR urografie úMR myelografie § MRCP ú §MR cholangiopankreatikografie §Zobrazení tekutinové náplně žlučových cest a pankreatického vývodu §Možnost detekce obstrukce / stenózy žlučových cest (lithiáza, tumor..) §Neinvazivní alternativa k ERCP -endoskopická retrográdní cholangiopankreatikografie (zátěž pacienta endoskopií, zářením, rizikem vzniku pankreatitidy) § ú Cholelithiáza, stenóza žlučových cest MIP MRCP MR urografie ú §Zobrazení tekutinové náplně vývodných cest močových §Detekce obstrukce / stenózy (urolithiáza..) §Neinvazivní alternativa k IVU: úZobrazení morfologie močových cest bez použití jódové kontrastní látky úVýhoda u pacientů s obstrukcí močových cest a poruchou vylučování úPosouzení vylučování při i.v. podání Gd kontrastní látky úMenší senzitivita pro detekci drobných konkrementů oproti IVU § MR urografie MIP Refluxní nefropatie MR urografie MIP Polycystóza ledvin MR myelografie §Zobrazení tekutiny – likvoru v páteřním kanálu §Neinvazivní alternativa k PMG (perimyelografie) §Běžně používaná sekvence doplňující klasické MR vyšetření páteře §Zobrazení komprese durálního vaku (deg. změny..), intradurální nádory atd. MR myelografie HASTE MIP MR angiografie §Nativní MRAG – bez použití kontrastní látky. Speciální sekvence citlivé na proudění tekutiny poskytují vysoké intenzity signálu cév oproti relativně tmavému okolí. Používá se hlavně pro zobrazení mozkových cév. §Kontrastní MRAG – dynamická intravenózní aplikace kontrastní látky, vyšetření cílové cévy při prvním průchodu KL – vysoká kvalita zobrazení. Technika využitelná pro libovolné cévy v těle. §Zobrazení: zdrojové řezy + rekonstrukce – hlavně MIP a VRT rekonstrukce ev. MPR § § MR angiografie §Nativní MRAG – mozkové tepny (T1 FFE TOF) Aneuryzma ACI vlevo & a. basilaris MR angiografie §Kontrastní MRAG (CEMRA) § PCA: venózní MR angiografie Trombóza příčného a esovitého splavu PCA §Phase Contrast Angiography §Sekvence citlivá k proudění spinů v tekutině §Vhodná pro zobrazení pomalých toků úVenózní MR angiografie (mozkové splavy) úKvantifikace toků Kardiovaskulární MR vyšetření (měření v místě stenózy, chlopenní srdeční vady..) Neuroradiologie – kvantifikace proudění mozkomíšního moku PCA: technika měření §Synchronizace s pulzem či EKG §Opakované snímání v jedné rovině v průběhu jednoho srdečního cyklu §Manuální ohraničení oblasti zájmu §Výpočet toků s možností grafického vyjádření ú PCA: cardio MR Měření toků v sestupné aortě PCA: cirkulace likvoru §Přímé zobrazení toků mozkomíšního moku s možností kvantifikace §Význam pro klasifikaci jednotlivých typů hydrocefalu úMěření podpoří diagnózu stenózy mokovodu (snížení toků) úZvýšení rychlosti toků v mokovodu u normotenzního hydrocefalu PCA: cirkulace likvoru §Hydrocefalus: rozšíření komorového systému mozku úKomunikující: porušená rovnováha produkce a vstřebávání likvoru úNekomunikující: překážka v cirkulaci likvoru komorovým systémem, dilatace nad překážkou §MR zobrazí šíři komor, zobrazí místo případné obstrukce §PCA doplňuje standardní vyšetření a zpřesňuje diagnózu PCA: cirkulace likvoru §Komunikující hydrocefalus Zobrazení toků v sagitální rovině – proudění likvoru v aqueduktu PCA: cirkulace likvoru §Obstrukční hydrocefalus Tok v aqueduktu není patrný PCA: cirkulace likvoru §Obstrukční hydrocefalus úEndoskopická ventrikulocisternostomie: Výkon používaný u obstrukčního hydrocefalu nejčastěji při stenóze či obstrukci Sylviova mokovodu vytvoření otvoru ve spodině III. Mozkové komory – umělá komunikace umožňuje odtok likvoru z komorového systém PCA: cirkulace likvoru §Obstrukční hydrocefalus MR kontrola: fenestrace spodiny III. komory je volně průchodná DWI – difuzně vážené zobrazení §Difuze – náhodný pohyb molekul vody ve tkáni (Brownův pohyb) §Míra difuzivity se často liší mezi jednotlivými tkáněmi nebo mezi zdravou a patologickou tkání §MR zobrazení difuze ke konvenčnímu zobrazení přidává další diagnosticky cenné informace. DWI §ADC – apparent diffusion coefficient – kvantifikace míry difuze ve tkáni [cm2/s] §Nutná minimálně dvě měření s různými hodnotami přídatného gradientu (např. b=0 a 1000) §Z intenzity signálu těchto obrazů je vypočítána ADC mapa §Při grafickém vyjádření odpovídá hodnota ADC sklonu křivky logaritmické závislosti intenzity signálu na síle přídatných gradientů DWI – ADC mapa §Nízký signál → omezená difuze §Vysoký signál → zvýšená difuze § DWI b1000 ADC eADC DWI ú § §Přínos DWI v MR diagnostice - odlišení cytotoxického od vasogenního edému: §Detekce čerstvé ischemie a její odlišení od tumoru §Diferenciální diagnostika prstenčitých lézí (absces x tumor) §Zpřesnění diagnostiky tumorů – vysoce celulární tumory mají omezenou difuzi § DWI – mozková ischemie Embolizace DWI – tumor: gliom DWI - absces §Restrikce difuze obsahu abscesu § DTI – zobrazení tenzorů difuze §Metoda založená na principech DWI §Anizotropie difuze v bílé hmotě mozku a míchy: pohyb molekul vody probíhá snadněji podél nervových vláken §Intenzita signálu obrazu DWI zavádí na směru použitého přídatného magnetického gradientu §Opakovaným měřením s různými směry difuze můžeme detekovat dominantní směr difuze → směr průběhu nervových drah § DTI §Zpracování: úMapa frakční anizotropie úSměrově kódovaná mapa vektorů anizotropie difuze ú3D Fibertracking DTI - využití §Měření hodnot frakční anizotropie a ADC pro zhodnocení postižení bílé hmoty úNormální bílá hmota – maximum difuze podél dlouhé osy nervových svazků úAbnormální bílá hmota - nárůst difuzivity molekul vody napříč nervovými trakty → snížení izotropie difuze ú→ DTI má potenciál pro časnější detekci patologie bílé hmoty než konvenční zobrazení §3D fibertracking – zobrazení průběhu nervových drah např. pro posouzení vztahu k tumoru § DTI fibertracking: Radiatio optica – optická dráha v blízkosti tumoru oJedna z moderních aplikací vyšetření magnetickou rezonancí (MR) oUmožňuje přímé zobrazení funkčně aktivních korových oblastí oVyšetření zcela neinvazivní, pro pacienty poměrně nenáročné Co lze zobrazit: motorické funkce, sluchová a zraková centra, paměťové, řečové a kognitivní funkce, emoce… SPM2 Philips_Achieva_3T Bold efekt Blood oxygen level dependency Základní princip fMRI Závislost intenzity MR signálu na poměru oxyhemoglobin/deoxyhemoglobin lKortikální aktivita: lPřechodné zvýšení koncentrace deoxyHb → pokles T2* signálu lVazodilatace → zvýšené prokrvení, ↓deoxyHb → nárůst T2* signálu image_preview •Vyšetření celého mozku mnohočetně opakováno •Pacient během vyšetření vyzván k určitému druhu aktivity (pohyb prstů, řeč..) střídajícím se s klidovými úseky • •Statistickou analýzou detekujeme rozdíl intenzity signálu v jednotlivých oblastech mozku porovnáním bloků klidu a aktivity 2D T1 true IR 3D Křivka intenzity signálu lNastavení prahové hodnoty významnosti statistického testu výrazně ovlivňuje vzhled výsledného obrazu map aktivace lfMRI obraz vyjadřuje pravděpodobnost zapojení jednotlivých elokventních struktur během aktivity t=1,5 t=3 t=4,5 lStřídání bloků klidu a pohybu lFinger-tapping – pohyb prstů ruky lPohyb palce nohy l lVýznam pro neurochirurga: lPředoperační rozvaha – orientační zhodnocení rizika poškození motorického kortexu lPeroperační stimulace elektrodou mozkové kůry, sledování motorické odpovědi → fMRI usnadní navigaci stimulační elektrody l l l l Pohyb Klid Pohyb Klid 30s …. .. Pohyb prstů levé ruky aktivuje primární motorický kortex vpravo a SMA (supplemetary motor area) Kasuistika http://njms.umdnj.edu/departments/neurosurgery/images/neuro_surgery.jpeg http://www.healthcare.philips.com/phpwc/main/shared/assets/images/mri/product/pg_achieva1.5t180_01_ en.jpg Klinika l40-letá pacientka lv anamnéze st.p. hysterektomii a adnexektomii pro ca ovaria s následnou chemoterapií lv roce 2003 údajně CMP s epileptickým paroxysmem v úvodu, epi paroxysmy přetrvávaly lMR vyšetření V/07 s nálezem expanze vlevo frontoparietálně Vstupní MR vyšetření T2 trans T2 sag. T1 trans T1 cor. CM T1 sag. CM Funkční MR motorika prstů pravé ruky Sekvence •Single shot EPI •TR 3000ms, TE 50ms •80 dyn. akvizic •Overlay statistických map na referenční sken T1 true IR Operace lperoperačně provedena stimulace Ojemannovým stimulátorem, daří se vybavit flexi prstů pravé ruky v místě, kde byla zobrazena aktivita na fMRI. lZa použití stereotaktické navigace provedena parciální resekce tumoru, která ukončena asi 1cm od sulku ohraničující precentrální gyrus Histologie: Difuzní fibrilární astrocytom Gr. II. Kontrolní MR vyšetření T2 trans FLAIR cor. T1 sag. CM fMRI lZobrazení korových elokventních struktur aktivovaných během různých řečových testů: lTest verbální fluence (VFT) lStory listening lVerb generation lReading (sentence) comprehension l l l Blokový design VFT …. P, V, N T Klid K Klid 30s Zobrazení řečových center v levé hemisféře u pacienta s high-grade gliomem v těsné blízkosti tumoru Story listening …. .. Klid Klid Poslech Poslech 30s Reading comprehention lČtení psaného textu l lPeroperační kortikální stimulace při „awake“ kraniotomii – zlatý standard lokalizace řečových kortikálních oblastí ltechnická a personální náročnost, možnost selhání při nedostatečné spolupráci pacienta při awake kraniotomii lÚloha fMRI: lstanovení lateralizace řeči lPředoperační zobrazení vztahu elokventních korových oblastí k tumoru (terapeutická rozvaha) lPeroperačně navigace stimulační elektrody l l l MR intervence §Biopsie, punkce úVyjímečně používaná alternativa k biopsiím říženým CT nebo UZ v případech lepšího zobrazení cílové léze pomocí MR vyšetření úRychlé sekvence úMR kompatibilní instrumentárium (titanové jehly atd.) úCo lze punktovat: Játra, pankreas, mediastium (lymfatické uzliny…), ledviny, prostata, skelet atd. MR intervence §Biopsie, punkce Tuberkulózní spondylitida Salomonowitz E.: MR imaging-guided biopsy and therapeutic intervention in a closed-configuration magnet: single-center series of 361 punctures. AJR Am J Roentgenol. 2001 Jul;177(1):159-63 MR intervence §Vaskulární intervence úVýhody: Absence radiační zátěže a použití jódových kontrastních látek, vysoká kvalita zobrazení, možnost 3D rekonstrukcí atd. úPředpoklady Přístup k pacientovi – otevřené MR systémy, kratší gantry Kvalitní MR přístroj (real time zobrazení v dostatečné kvalitě) Speciální instrumentárium (MR kompatibilita, značené katetry..) http://www.healthcare.philips.com/phpwc/main/shared/assets/images/mri/product/pg_pan180_01_en.jpg MR intervence §Vaskulární intervence úZobrazení cév na MR: (nativní), intravenózní MRAG, intraarteriální MRAG, blood-pool kontrastní látky úVýkony Obdobné DSA angioplastiky, stenty, embolizace.. úHlavní indikace: komplikované dlouho trvající výkony (enormní radiační zátěž při DSA) úVýhled: klinické studie (první angioplastika u člověka teprve v r. 2000), vývoj speciálního instrumentária MR intervence §Vaskulární intervence MR řízená balonková angioplastika stenózy a. femoralis superior Kos S, Huegli R, Bongartz GM, Jacob AL, Bilecen D.: MR-guided endovascular interventions: a comprehensive review on techniques and applications. Eur Radiol. 2008 Apr;18(4):645-57. Epub 2007 Dec 11 Závěr §Kromě základního „morfologického“ zobrazení MR poskytuje množství speciálních sekvencí zaměřených na funkci či ultrastrukturální patologii tkání a orgánů §Sofistikované výpočetní zpracování § §Intervence: alternativa ke konvenčním intervencím (DSA, punkce pod CT) bez zátěže pacienta ionizujícím zářením §Náročnost na technické vybavení i provedení. Nutný vývoj instrumentaria, klinické studie. § §