Магнитно-резонансная ангиография - Magnetic resonance angiography

Магнитно-резонансная ангиография
Времяпролетная MRA на уровне Уиллисова круга .
MeSH	D018810
Код ОПС-301	3-808 , 3-828
MedlinePlus	007269
[ редактировать в Викиданных ]

Магнитно-резонансная ангиография ( МРА ) - это группа методов, основанных на магнитно-резонансной томографии (МРТ) для визуализации кровеносных сосудов. Магнитно-резонансная ангиография используется для создания изображений артерий (и реже вен) с целью оценки их на стеноз (аномальное сужение), окклюзии , аневризмы (расширение стенки сосуда с риском разрыва) или другие аномалии. МРА часто используется для оценки артерий шеи и головного мозга, грудной и брюшной аорты, почечных артерий и ног (последнее обследование часто называют «оттоком»).

Получение

Для создания изображений кровеносных сосудов, как артерий, так и вен , можно использовать различные методы , основанные на эффектах потока или на контрасте (естественном или созданном фармакологически). Наиболее часто применяемые методы МРА включают использование внутривенных контрастных веществ , особенно содержащих гадолиний, для сокращения T ₁ крови примерно до 250 мс, короче, чем T ₁ всех других тканей (кроме жира). Последовательности коротких TR дают яркие изображения крови. Однако существует множество других методов выполнения MRA, которые можно разделить на две общие группы: методы, зависящие от потока и методы, не зависящие от потока.

Поточно-зависимая ангиография

Одна группа методов МРА основана на кровотоке. Эти методы называются MRA, зависящими от потока. Они используют тот факт, что кровь внутри сосудов течет, чтобы отличить сосуды от других неподвижных тканей. Таким образом можно получить изображения сосудистой сети. Зависимая от потока МРА может быть разделена на разные категории: есть фазоконтрастная МРА (ПК-МРА), которая использует разности фаз, чтобы отличить кровь от статической ткани, и времяпролетная МРА (TOF MRA), которая использует эти движущиеся спины крови. испытывают меньше импульсов возбуждения, чем статическая ткань, например, при визуализации тонкого среза.

Времяпролетная (TOF) или приточная ангиография использует короткое время эхо-сигнала и компенсацию потока, чтобы сделать текущую кровь намного ярче, чем неподвижная ткань. Когда текущая кровь входит в визуализируемую область, она видит ограниченное количество импульсов возбуждения, поэтому она не является насыщенной и дает гораздо более высокий сигнал, чем насыщенная неподвижная ткань. Поскольку этот метод зависит от кровотока, области с медленным кровотоком (например, большие аневризмы) или кровоток в плоскости изображения могут быть плохо визуализированы. Это чаще всего используется для головы и шеи и дает подробные изображения с высоким разрешением. Это также наиболее распространенный метод, используемый для рутинной ангиографической оценки внутричерепного кровообращения у пациентов с ишемическим инсультом.

Фазово-контрастная МРА

Значительно undersampled изотропную Проекция Реконструкция (VIPR) контрастные фазы (ПК) МРТ последовательность из 56-летнего мужчину с вскрытиями в целиакии артерии (верхний) и верхней брыжеечной артерию (нижний). Ламинарный поток присутствует в истинном просвете (закрытая стрелка), а спиральный поток присутствует в ложном просвете (открытая стрелка).

Фазовый контраст (PC-MRA) может использоваться для кодирования скорости движения крови в фазе сигнала магнитного резонанса . Наиболее распространенный метод, используемый для кодирования скорости, - это применение биполярного градиента между импульсом возбуждения и показаниями. Биполярный градиент образован двумя симметричными лепестками равной площади. Он создается путем включения градиента магнитного поля на некоторое время, а затем переключения градиента магнитного поля в противоположном направлении на такое же время. По определению, общая площадь (0-й момент) биполярного градиента равна нулю: ${\ displaystyle G _ {\ text {bip}}}$

${\ displaystyle \ int G _ {\ text {bip}} \, dt = 0}$ (1)

Биполярный градиент может применяться вдоль любой оси или комбинации осей в зависимости от направления, вдоль которого должен измеряться поток (например, x). , фаза, накопленная во время применения градиента, равна 0 для стационарных спинов: на их фазу не влияет приложение биполярного градиента. Для спинов, движущихся с постоянной скоростью, вдоль направления приложенного биполярного градиента: ${\ Displaystyle \ Delta \ Phi}$${\ displaystyle v_ {x}}$

${\ displaystyle \ Delta \ Phi = \ gamma v_ {x} \ Delta m_ {1}}$ (2)

Накопленная фаза пропорциональна как первому моменту биполярного градиента, так и , таким образом, дает средство для оценки . - ларморовская частота отображаемых спинов. Для измерения сигнал МРТ обрабатывается биполярными градиентами (переменными магнитными полями), которые предварительно настроены на максимальную ожидаемую скорость потока. Затем получают изображение, обратное биполярному градиенту, и вычисляют разницу между двумя изображениями. Статические ткани, такие как мышцы или кости, будут вычитаться, однако движущиеся ткани, такие как кровь, приобретут другую фазу, поскольку она постоянно движется через градиент, что также дает скорость потока. Поскольку фазовый контраст может регистрировать поток только в одном направлении за раз, необходимо вычислить 3 отдельных набора изображений во всех трех направлениях, чтобы получить полное изображение потока. Несмотря на медлительность этого метода, его сильная сторона заключается в том, что помимо визуализации кровотока можно получить количественные измерения кровотока. ${\ displaystyle v_ {x}}$${\ displaystyle \ Delta m_ {1}}$${\ displaystyle v_ {x}}$${\ displaystyle \ gamma}$${\ Displaystyle \ Delta \ Phi}$

Ангиография, не зависящая от потока

В то время как большинство методов МРА основаны на контрастных веществах или потоке в кровь для создания контраста (методы с усилением контраста), существуют также методы, не зависящие от потока с неконтрастным усилением. Эти методы, как следует из названия, не полагаются на поток, а вместо этого основаны на различиях T ₁ , T ₂ и химическом сдвиге различных тканей вокселя. Одним из основных преимуществ этого метода является то, что мы можем легче визуализировать области медленного кровотока, часто встречающиеся у пациентов с сосудистыми заболеваниями. Более того, методы без контрастного усиления не требуют введения дополнительного контрастного вещества, что недавно было связано с нефрогенным системным фиброзом у пациентов с хроническим заболеванием почек и почечной недостаточностью .

Магнитно-резонансная ангиография с контрастным усилением использует инъекцию контрастных веществ для МРТ и в настоящее время является наиболее распространенным методом выполнения МРА. Контрастное вещество вводится в вену, и изображения получают как перед контрастированием, так и во время первого прохождения агента через артерии. Путем вычитания этих двух полученных данных при постобработке получается изображение, которое в принципе показывает только кровеносные сосуды, а не окружающую ткань. При правильном выборе времени это может привести к очень качественным изображениям. Альтернативой является использование контрастного вещества, которое, в отличие от большинства агентов, не покидает сосудистую систему в течение нескольких минут, а остается в кровотоке до часа (« агент скопления крови »). Поскольку для получения изображений доступно больше времени, возможно получение изображений с более высоким разрешением. Однако проблема заключается в том, что артерии и вены улучшаются одновременно, если требуются изображения с более высоким разрешением.

Магнитно-резонансная ангиография с усилением контраста без вычитания: последние разработки в технологии МРА позволили создавать высококачественные МРА-изображения с усилением контраста без вычитания изображения маски с неконтрастным усилением. Было показано, что этот подход улучшает качество диагностики, поскольку он предотвращает артефакты вычитания движения, а также увеличение фонового шума изображения, которые являются прямыми результатами вычитания изображения. Важным условием для этого подхода является превосходное подавление жировых отложений на больших участках изображения, что возможно при использовании методов сбора данных mDIXON. Традиционная MRA подавляет сигналы, исходящие от жировых отложений во время фактического получения изображения, что является методом, который чувствителен к небольшим отклонениям в магнитных и электромагнитных полях и, как результат, может показывать недостаточное подавление жира в некоторых областях. Методы mDIXON могут различать и точно разделять сигналы изображения, создаваемые жиром или водой. Используя «водяные изображения» для МРА-сканирования, практически не видно жировых отложений, поэтому для высококачественных МР-венограмм не требуется никаких масок вычитания.

Магнитно-резонансная ангиография без усиления: поскольку инъекции контрастных веществ могут быть опасны для пациентов с плохой функцией почек, были разработаны другие методы, не требующие инъекции. Эти методы основаны на различиях Т ₁ , Т ₂ и химическом сдвиге разных тканей воксела. Известным неулучшенным методом ангиографии, не зависящей от потока, является визуализация сбалансированной стационарной свободной прецессии (bSSFP), которая естественным образом дает высокий сигнал от артерий и вен.

2D и 3D получение

3D-визуализация МРА для выявления аберрантной подключичной артерии .

Для получения изображений существуют два разных подхода. Как правило, можно получать двухмерные и трехмерные изображения. Если получены 3D-данные, можно рассчитать поперечные сечения под произвольными углами обзора. Трехмерные данные также могут быть сгенерированы путем объединения 2D-данных из разных срезов, но этот подход приводит к более низкому качеству изображений при углах обзора, отличных от исходных данных. Кроме того, трехмерные данные могут использоваться не только для создания изображений поперечного сечения, но также могут быть рассчитаны проекции на основе данных. Сбор трехмерных данных также может быть полезен при работе со сложной геометрией сосудов, когда кровь течет во всех пространственных направлениях (к сожалению, в этом случае также требуются три разных кодирования потока, по одному в каждом пространственном направлении). И PC-MRA, и TOF-MRA имеют преимущества и недостатки. PC-MRA имеет меньше проблем с медленным потоком, чем TOF-MRA, а также позволяет количественные измерения потока. PC-MRA показывает низкую чувствительность при отображении пульсирующего и неравномерного потока. В общем, медленный кровоток является серьезной проблемой при МРА, зависящей от кровотока. Это приводит к тому, что различия между сигналом крови и статическим сигналом ткани становятся небольшими. Это относится либо к PC-MRA, где разность фаз между кровью и статической тканью уменьшается по сравнению с более быстрым потоком, и к TOF-MRA, где поперечная намагниченность крови и, следовательно, сигнал крови уменьшаются. Для усиления сигнала крови можно использовать контрастные вещества - это особенно важно для очень мелких сосудов и сосудов с очень малой скоростью потока, которые обычно показывают соответственно слабый сигнал. К сожалению, использование контрастных веществ на основе гадолиния может быть опасным, если у пациентов нарушена функция почек. Чтобы избежать этих осложнений, а также снизить затраты на контрастные вещества, в последнее время были исследованы неусиленные методы.

Неулучшенные методы в разработке

Независимые от потока методы NEMRA не основаны на потоке, а используют различия в T ₁ , T ₂ и химическом сдвиге, чтобы отличить кровь от неподвижной ткани.

Стробируемое вычитание быстрого спин-эхо: метод визуализации, который вычитает две последовательности быстрого спин-эхо, полученные в систолу и диастолу. Артериография достигается путем вычитания систолических данных, где артерии кажутся темными, из набора диастолических данных, где артерии выглядят светлыми. Требуется использование электрокардиографического стробирования. Торговые наименования этого метода включают визуализацию свежей крови (Toshiba), TRANCE (Philips), native SPACE (Siemens) и DeltaFlow (GE).

4D динамическая МР-ангиография (4D-MRA): первые изображения перед улучшением служат в качестве маски вычитания для выделения сосудистого дерева на последующих изображениях. Позволяет оператору разделить артериальную и венозную фазы кровотока с визуализацией его динамики. На исследование этого метода было потрачено гораздо меньше времени по сравнению с другими методами MRA.

ЖИРНАЯ венография или визуализация, взвешенная по восприимчивости (SWI): этот метод использует различия в восприимчивости между тканями и использует фазовое изображение для обнаружения этих различий. Данные амплитуды и фазы комбинируются (в цифровом виде с помощью программы обработки изображений) для получения изображения с повышенной контрастностью, которое чрезвычайно чувствительно к венозной крови, кровоизлияниям и накоплению железа. Визуализация венозной крови с помощью SWI - это метод, зависящий от уровня кислорода в крови (BOLD), поэтому он был (и иногда до сих пор) назван BOLD-венографией. Из-за своей чувствительности к венозной крови SWI обычно используется при черепно-мозговой травме (TBI) и для венографии головного мозга с высоким разрешением.

Аналогичные процедуры MRA на основе эффекта потока можно использовать для визуализации вен. Например, магнитно-резонансная венография (MRV) достигается за счет возбуждения плоскости снизу, в то время как сигнал собирается в плоскости, непосредственно выше плоскости возбуждения, и, таким образом, визуализируют венозную кровь, которая недавно переместилась из плоскости возбуждения. Различия в тканевых сигналах также можно использовать для МРА. Этот метод основан на различных сигнальных свойствах крови по сравнению с другими тканями тела, независимо от эффектов МР-потока. Наиболее успешно это делается с помощью сбалансированных импульсных последовательностей, таких как TrueFISP или bTFE. BOLD также можно использовать при визуализации инсульта для оценки выживаемости тканей.

Артефакты

Методы MRA в целом чувствительны к турбулентному потоку, который вызывает потерю фазовой когерентности множества различных спинов намагниченных протонов (явление внутривоксельной дефазировки), что приводит к потере сигнала. Это явление может привести к переоценке стеноза артерии. Другие артефакты, наблюдаемые при MRA, включают:

• Фазово-контрастная МРА : фазовое искажение, вызванное недооценкой максимальной скорости кровотока на изображении. Быстро движущаяся кровь о максимальной установленной скорости для фазово-контрастной MRA становится наложенной, и вместо этого сигнал переходит от pi к -pi, что делает информацию о потоке ненадежной. Этого можно избежать, используя значения кодирования скорости (VENC) выше максимальной измеренной скорости. Это также можно исправить с помощью так называемой развёртки фазы.
• Члены Максвелла : вызванные переключением поля градиентов в основном поле B0. Это вызывает искажение сверхмагнитного поля и дает неточную информацию о фазе потока.
• Ускорение : ускорение кровотока неправильно кодируется методом фазового контраста, что может привести к ошибкам при количественной оценке кровотока.
• Время пролета MRA:
• Артефакт насыщения из-за ламинарного потока : во многих сосудах кровоток у стенок сосуда медленнее, чем у центра сосуда. Это приводит к насыщению крови у стенок сосуда и может уменьшить кажущийся калибр сосуда.
• Артефакт жалюзи : поскольку этот метод позволяет получать изображения на плитах, неоднородный угол поворота плиты может проявляться в виде горизонтальных полос на составленных изображениях.

Визуализация

Проекция максимальной интенсивности МРА-покрытия от дуги аорты до чуть ниже Уиллисова круга

Иногда при МРА непосредственно получаются (толстые) срезы, которые содержат весь интересующий сосуд. Однако чаще всего в результате получения получается стопка срезов, представляющая трехмерный объем тела. Чтобы отобразить этот набор 3D-данных на 2D-устройстве, таком как компьютерный монитор, необходимо использовать какой-либо метод рендеринга . Наиболее распространенным методом является проекция максимальной интенсивности (MIP), когда компьютер моделирует лучи, проходящие через объем, и выбирает максимальное значение для отображения на экране. Полученные изображения напоминают изображения обычной катетерной ангиографии. Если несколько таких проекций объединить в кинопетлю или объект QuickTime VR , впечатление глубины улучшается, и наблюдатель может получить хорошее восприятие трехмерной структуры. Альтернативой MIP является прямой объемный рендеринг, при котором MR-сигнал преобразуется в такие свойства, как яркость, непрозрачность и цвет, а затем используется в оптической модели.

Клиническое использование

МРА успешно изучила многие артерии в организме, включая сосуды головного мозга и другие сосуды головы и шеи, аорту и ее основные ветви в грудной клетке и брюшной полости, почечные артерии и артерии нижних конечностей. Однако для коронарных артерий МРА была менее успешной, чем КТ-ангиография или инвазивная катетерная ангиография. Чаще всего основным заболеванием является атеросклероз , но также могут быть диагностированы такие заболевания, как аневризмы или аномальная анатомия сосудов.

Преимуществом МРА по сравнению с инвазивной катетерной ангиографией является неинвазивный характер исследования (нет необходимости вводить катетеры в организм). Еще одно преимущество по сравнению с КТ-ангиографией и катетерной ангиографией состоит в том, что пациент не подвергается воздействию ионизирующего излучения . Кроме того, контрастные вещества, используемые для МРТ, обычно менее токсичны, чем те, которые используются для КТ-ангиографии и катетерной ангиографии, и у меньшего числа людей есть риск аллергии. Кроме того, пациенту нужно делать гораздо меньше инъекций. Самыми большими недостатками метода являются его сравнительно высокая стоимость и несколько ограниченное пространственное разрешение . Продолжительность сканирования также может быть проблемой, поскольку компьютерная томография выполняется намного быстрее. Это также исключено для пациентов, для которых МРТ может быть небезопасным (например, наличие кардиостимулятора или металла в глазах или определенных хирургических зажимов).

Процедуры МРА для визуализации черепно-мозгового кровообращения ничем не отличаются от положения для нормального МРТ головного мозга. Требуется иммобилизация внутри катушки для головы. МРА обычно является частью общего МРТ-исследования головного мозга и добавляет примерно 10 минут к обычному протоколу МРТ.

Смотрите также

• Компьютерная томографическая ангиография
• Транскраниальная допплерография

использованная литература

внешние ссылки

• Магнитная + резонансная + ангиография в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)