Magnetisk resonansangiografi - Magnetic resonance angiography

Magnetisk resonansangiografi
Time-of-flight MRA på nivå med Circle of Willis .
Maska	D018810
OPS-301-kod	3-808 , 3-828
MedlinePlus	007269
[ redigera på Wikidata ]

Magnetic resonance angiography ( MRA ) är en grupp tekniker baserade på magnetisk resonansavbildning (MRI) till bildkärl. Magnetisk resonansangiografi används för att generera bilder av artärer (och mindre vanliga vener) för att utvärdera dem för stenos (onormal förträngning), ocklusioner , aneurysmer (kärlväggsutvidgningar, risk för bristning) eller andra abnormiteter. MRA används ofta för att utvärdera artärerna i nacken och hjärnan, bröst- och bukaorta, njurartärerna och benen (den senare undersökningen kallas ofta för en "avrinning").

Förvärv

En mängd olika tekniker kan användas för att generera bilder av blodkärl, både artärer och vener , baserat på flödeseffekter eller på kontrast (inneboende eller farmakologiskt genererat). De mest frekvent tillämpade MRA metoder involverar användning intravenös kontrastmedel , särskilt de som innehåller gadolinium att förkorta T ₁ av blod till ca 250 ms, som är kortare än T _en av alla andra vävnader (utom fett). Korta TR-sekvenser ger ljusa bilder av blodet. Många andra tekniker för att utföra MRA finns dock och kan klassificeras i två allmänna grupper: "flödesberoende" metoder och "flödesoberoende" metoder.

Flödesberoende angiografi

En grupp metoder för MRA är baserat på blodflöde. Dessa metoder kallas flödesberoende MRA. De drar nytta av att blodet i kärlen flödar för att skilja kärlen från annan statisk vävnad. På så sätt kan bilder av kärlen produceras. Flödesberoende MRA kan delas in i olika kategorier: Det finns fas-kontrast-MRA (PC-MRA) som använder fasskillnader för att skilja blod från statisk vävnad och tid-för-flyg-MRA (TOF MRA) som utnyttjar de rörliga snurrningarna av blodet uppleva färre excitationspulser än statisk vävnad, t.ex. vid avbildning av en tunn skiva.

Time-of-flight (TOF) eller inflow angiografi, använder en kort ekotid och flödeskompensation för att göra flytande blod mycket ljusare än stillastående vävnad. När rinnande blod kommer in i området som avbildas har det sett ett begränsat antal excitationspulser så att det inte är mättat, detta ger det en mycket högre signal än den mättade stationära vävnaden. Eftersom denna metod är beroende av flödande blod, kan områden med långsamt flöde (som stora aneurysmer) eller flöde som är i bildens plan kanske inte visualiseras väl. Detta används oftast i huvud och nacke och ger detaljerade högupplösta bilder. Det är också den vanligaste tekniken som används för rutinmässig angiografisk utvärdering av den intrakraniella cirkulationen hos patienter med ischemisk stroke.

Fas-kontrast MRA

Mycket undersamplad isotropisk projektionsrekonstruktion (VIPR) av en faskontrast (PC) MR-sekvens av en 56-årig hane med dissektioner av celiaki (övre) och den överlägsna mesenteriska artären (nedre). Laminerat flöde finns i den sanna lumen (stängd pil) och spiralformat flöde finns i den falska lumen (öppen pil).

Fas-kontrast (PC-MRA) kan användas för att koda hastigheten för rörligt blod i magnetresonanssignalens fas . Den vanligaste metoden som används för att koda hastighet är tillämpningen av en bipolär gradient mellan excitationspulsen och avläsningen. En bipolär gradient bildas av två symmetriska lober med samma yta. Det skapas genom att slå på magnetfältgradienten under en tid och sedan växla magnetfältgradienten till motsatt riktning under samma tid. Per definition är den totala ytan (0: e ögonblicket) för en bipolär gradient ,, noll: ${\ displaystyle G _ {\ text {bip}}}$

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

Den bipolära gradienten kan appliceras längs valfri axel eller kombination av axlar beroende på i vilken riktning flödet ska mätas (t.ex. x). , fasen som ackumuleras under appliceringen av gradienten, är 0 för stationära snurr: deras fas påverkas inte av appliceringen av den bipolära gradienten. För snurr som rör sig med en konstant hastighet, längs den applicerade bipolära gradientens riktning: ${\ displaystyle \ Delta \ Phi}$${\ displaystyle v_ {x}}$

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

Den ackumulerade fasen är proportionell mot både och det första ögonblicket av den bipolära gradienten , vilket ger ett sätt att uppskatta . är Larmor -frekvensen för de avbildade snurrarna. För att mäta manipuleras MR -signalen med bipolära gradienter (varierande magnetfält) som är förinställda till en maximal förväntad flödeshastighet. Ett bildförvärv som är omvänt från den bipolära gradienten förvärvas sedan och skillnaden mellan de två bilderna beräknas. Statiska vävnader som muskel eller ben kommer att subtraheras, men rörliga vävnader som blod kommer att förvärva en annan fas eftersom den rör sig konstant genom gradienten och därmed också ger dess flödeshastighet. Eftersom faskontrast bara kan få flöde i en riktning i taget måste tre separata bildförvärv i alla tre riktningarna beräknas för att ge en fullständig bild av flödet. Trots den långsamma metoden är teknikens styrka att förutom avbildning av flödande blod kan kvantitativa mätningar av blodflöde erhållas. ${\ displaystyle v_ {x}}$${\ displaystyle \ Delta m_ {1}}$${\ displaystyle v_ {x}}$${\ displaystyle \ gamma}$${\ displaystyle \ Delta \ Phi}$

Flödesoberoende angiografi

Medan de flesta tekniker inom MRA förlitar sig på kontrastmedel eller flöde in i blod för att generera kontrast (kontrastförbättrade tekniker), finns det också förbättrade flödesoberoende metoder utan kontrast. Dessa metoder, som namnet antyder, inte förlitar sig på flödes, men är istället baserad på skillnaderna i T ₁ , T ₂ och kemisk förskjutning av de olika vävnader i voxeln. En av de främsta fördelarna med denna typ av tekniker är att vi lättare kan föreställa oss de områden med långsamt flöde som ofta finns hos patienter med kärlsjukdomar. Dessutom kräver icke-kontrastförstärkta metoder inte administrering av ytterligare kontrastmedel, som nyligen har kopplats till nefrogen systemisk fibros hos patienter med kronisk njursjukdom och njursvikt .

Kontrastförstärkt magnetisk resonansangiografi använder injektion av MR-kontrastmedel och är för närvarande den vanligaste metoden för att utföra MRA. Kontrastmediet injiceras i en ven, och bilder förvärvas både före kontrast och under den första passeringen av medlet genom artärerna. Genom att subtrahera dessa två förvärv i efterbehandlingen erhålls en bild som i princip bara visar blodkärl, och inte den omgivande vävnaden. Förutsatt att timingen är korrekt kan detta resultera i bilder av mycket hög kvalitet. Ett alternativ är att använda ett kontrastmedel som inte, som de flesta medel, lämnar kärlsystemet inom några minuter, men förblir i cirkulationen upp till en timme (ett " blodpulvermedel "). Eftersom längre tid är tillgänglig för bildförvärv, är avbildning med högre upplösning möjlig. Ett problem är dock det faktum att både artärer och vener förbättras samtidigt om bilder med högre upplösning krävs.

Subtraktionsfri kontrastförstärkt magnetisk resonansangiografi: Den senaste utvecklingen inom MRA-teknik har gjort det möjligt att skapa kontrastförstärkta MRA-bilder av hög kvalitet utan att subtrahera en icke-kontrastförbättrad maskbild. Detta tillvägagångssätt har visat sig förbättra diagnostisk kvalitet, eftersom det hindrar rörelse subtraktion artefakter samt en ökning av bildbakgrundsbrus, både direkta resultat av bilden subtraktion. En viktig förutsättning för detta tillvägagångssätt är att ha utmärkt kroppsfettundertryckning över stora bildytor, vilket är möjligt med hjälp av mDIXON -förvärvningsmetoder. Traditionell MRA undertrycker signaler som härrör från kroppsfett under själva bildinsamlingen, vilket är en metod som är känslig för små avvikelser i magnetiska och elektromagnetiska fält och som ett resultat kan visa otillräcklig fettundertryckning i vissa områden. mDIXON -metoder kan skilja och separera bildsignaler som skapas av fett eller vatten. Genom att använda "vattenbilderna" för MRA -skanningar syns praktiskt taget inget kroppsfett så att inga subtraktionsmasker behövs för högkvalitativa MR -venogram.

Ej förbättrad magnetisk resonansangiografi: Eftersom injektion av kontrastmedel kan vara farligt för patienter med dålig njurfunktion har andra tekniker utvecklats som inte kräver någon injektion. Dessa metoder är baserade på skillnaderna i T ₁ , T ₂ och kemisk förskjutning av de olika vävnader i voxeln. En anmärkningsvärd icke-förbättrad metod för flödesoberoende angiografi är balanserad steady-state free precession (bSSFP) avbildning som naturligt producerar hög signal från artärer och vener.

2D- och 3D -förvärv

3D -gjord MRA för att identifiera en avvikande subklavisk artär .

För förvärv av bilderna finns två olika tillvägagångssätt. I allmänhet kan 2D- och 3D -bilder förvärvas. Om 3D -data inhämtas kan tvärsnitt vid godtyckliga synvinklar beräknas. Tredimensionell data kan också genereras genom att kombinera 2D-data från olika segment, men detta tillvägagångssätt resulterar i bilder av lägre kvalitet vid andra synvinklar än det ursprungliga datainsamlingen. Dessutom kan 3D -data inte bara användas för att skapa tvärsnittsbilder, utan också projektioner kan beräknas från data. Tredimensionell datainsamling kan också vara till hjälp vid komplexa kärlgeometrier där blod flyter i alla rumsliga riktningar (tyvärr kräver detta fall också tre olika flödeskodningar, en i varje rumslig riktning). Både PC-MRA och TOF-MRA har fördelar och nackdelar. PC-MRA har färre svårigheter med långsamt flöde än TOF-MRA och tillåter också kvantitativa mätningar av flöde. PC-MRA visar låg känslighet vid avbildning av pulserande och ojämnt flöde. I allmänhet är långsamt blodflöde en stor utmaning vid flödesberoende MRA. Det gör att skillnaderna mellan blodsignalen och den statiska vävnadssignalen är små. Detta gäller antingen PC-MRA där fasskillnaden mellan blod och statisk vävnad reduceras jämfört med snabbare flöde och TOF-MRA där den tvärgående blodmagnetiseringen och därmed blodsignalen reduceras. Kontrastmedel kan användas för att öka blodsignalen - detta är särskilt viktigt för mycket små kärl och kärl med mycket små flödeshastigheter som normalt visar en svag signal. Tyvärr kan användning av gadoliniumbaserade kontrastmedel vara farligt om patienter lider av dålig njurfunktion. För att undvika dessa komplikationer samt eliminera kostnaderna för kontrastmedel har icke-förbättrade metoder undersökts nyligen.

Icke förbättrade tekniker i utveckling

Flödesoberoende NEMRA-metoder är inte baserade på flöde, utan utnyttjar skillnader i T ₁ , T ₂ och kemiskt skift för att skilja blod från statisk vävnad.

Gated subtraktion snabbt spin-eko: En bildteknik som subtraherar två snabba ekosekvenser som förvärvats vid systole och diastole. Arteriografi uppnås genom att subtrahera de systoliska data, där artärerna verkar mörka, från den diastoliska datamängden, där artärerna ser ljusa ut. Kräver användning av elektrokardiografisk grind. Handelsnamn för denna teknik inkluderar Fresh Blood Imaging (Toshiba), TRANCE (Philips), native SPACE (Siemens) och DeltaFlow (GE).

4D dynamisk MR-angiografi (4D-MRA): De första bilderna, före förbättring, fungerar som en subtraktionsmask för att extrahera kärlträdet i de efterföljande bilderna. Tillåter operatören att dela arteriella och venösa faser i ett blodspår med visualisering av dess dynamik. Mycket mindre tid har gått åt att undersöka denna metod hittills i jämförelse med andra metoder för MRA.

FET venografi eller känslighetsviktad avbildning (SWI): Denna metod utnyttjar känslighetsskillnaderna mellan vävnader och använder fasbilden för att upptäcka dessa skillnader. Storleks- och fasdata kombineras (digitalt med ett bildbehandlingsprogram) för att producera en förstärkt bild av kontraststorlek som är utsökt känslig för venöst blod, blödning och järnlagring. Avbildningen av venöst blod med SWI är en teknik som är beroende av blod-syre-nivå (BOLD), varför det kallades (och ibland fortfarande) kallas BOLD venografi. På grund av sin känslighet för venöst blod används SWI vanligen vid traumatiska hjärnskador (TBI) och för högupplösta hjärnvenografier.

Liknande procedurer för flödeseffektbaserad MRA kan användas för att avbilda vener. Till exempel uppnås magnetisk resonansvenografi (MRV) genom att spänna ett plan underlägset medan signal samlas i planet omedelbart överlägset excitationsplanet och därmed avbilda det venösa blodet som nyligen har flyttat från det exciterade planet. Skillnader i vävnadssignaler kan också användas för MRA. Denna metod är baserad på blodets olika signalegenskaper jämfört med andra vävnader i kroppen, oberoende av MR -flödeseffekter. Detta görs mest framgångsrikt med balanserade pulssekvenser som TrueFISP eller bTFE. BOLD kan också användas vid stroke -avbildning för att bedöma livskraften för vävnadsöverlevnad.

Artefakter

MRA-tekniker är i allmänhet känsliga för turbulent flöde, vilket gör att en mängd olika magnetiserade protonspinn tappar fassammanhang (intra-voxel-avfasningsfenomen), vilket resulterar i en signalförlust. Detta fenomen kan leda till överskattning av arteriell stenos. Andra artefakter som observerats i MRA inkluderar:

• Fas-kontrast MRA : Fasomslag orsakad av underskattning av maximal blodhastighet i bilden. Det snabbt rörliga blodet om maximal inställd hastighet för fas-kontrast-MRA blir alias och signalen sveper från pi till -pi istället, vilket gör flödesinformation opålitlig. Detta kan undvikas genom att använda hastighetskodning (VENC) -värden över den högsta uppmätta hastigheten. Det kan också korrigeras med den så kallade fasavvecklingen.
• Maxwell -termer : orsakad av växlingen av gradientfältet i huvudfältet B0. Detta gör att det övermagnetiska fältet förvrängs och ger felaktig fasinformation för flödet.
• Acceleration : accelererande blodflöde kodas inte korrekt med faskontrastteknik, vilket kan leda till fel vid kvantifiering av blodflöde.
• Tidpunkt för flyg MRA:
• Mättnadsartefakt på grund av laminärt flöde : I många kärl är blodflödet långsammare nära kärlväggarna än nära kärlets centrum. Detta gör att blod nära kärlväggarna blir mättat och kan minska kärlens skenbara kaliber.
• Persienn för persienner : Eftersom tekniken förvärvar bilder i plattor kan en ojämn vändvinkel över plattan visas som en horisontell rand i de komponerade bilderna.

Visualisering

Maximal intensitetsprojektion av en MRA -täckning från aortabågen till strax under Willis -cirkeln

Ibland producerar MRA direkt (tjocka) skivor som innehåller hela kärlet av intresse. Vanligare resulterar dock förvärvet i en bunt skivor som representerar en 3D -volym i kroppen. För att visa denna 3D -dataset på en 2D -enhet, till exempel en datorskärm, måste någon återgivningsmetod användas. Den vanligaste metoden är maximal intensitetsprojektion (MIP), där datorn simulerar strålar genom volymen och väljer det högsta värdet för visning på skärmen. De resulterande bilderna liknar konventionella kateterangiografi -bilder. Om flera sådana projektioner kombineras till en cine loop eller QuickTime VR -objekt, förbättras djupintrycket och observatören kan få en bra uppfattning om 3D -struktur. Ett alternativ till MIP är direkt volymåtergivning där MR -signalen översätts till egenskaper som ljusstyrka, opacitet och färg och sedan används i en optisk modell.

Klinisk användning

MRA har lyckats med att studera många artärer i kroppen, inklusive cerebrala och andra kärl i huvud och nacke, aorta och dess huvudsakliga grenar i bröstkorg och buk, njurartärer och artärer i nedre extremiteterna. För kransartärerna har dock MRA varit mindre framgångsrik än CT -angiografi eller invasiv kateterangiografi. Oftast är den underliggande sjukdomen åderförkalkning , men medicinska tillstånd som aneurysmer eller onormal vaskulär anatomi kan också diagnostiseras.

En fördel med MRA jämfört med invasiv kateterangiografi är undersökningens icke-invasiva karaktär (inga katetrar behöver införas i kroppen). En annan fördel, jämfört med CT -angiografi och kateterangiografi, är att patienten inte utsätts för någon joniserande strålning . Kontrastmedel som används för MR tenderar också att vara mindre giftiga än de som används för CT -angiografi och kateterangiografi, med färre personer som har någon risk för allergi. Det behövs också mycket mindre för att injiceras i patienten. De största nackdelarna med metoden är dess relativt höga kostnad och dess något begränsade rumsliga upplösning . Hur lång tid skanningarna kan ta kan också vara ett problem, eftersom CT är mycket snabbare. Det är också uteslutet hos patienter för vilka MR -undersökningar kan vara osäkra (som att ha en pacemaker eller metall i ögonen eller vissa kirurgiska klipp).

MRA -förfaranden för visualisering av kranial cirkulation skiljer sig inte från positioneringen för en normal MR -hjärna. Immobilisering i huvudspolen kommer att krävas. MRA är vanligtvis en del av den totala MR -hjärnundersökningen och lägger till cirka 10 minuter till det normala MR -protokollet.

Se även

• Datortomografi angiografi
• Transkraniell dopplersonografi

Referenser

externa länkar

• Magnetisk+resonans+angiografi vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)