Магнитно-резонансная томография сердца ( МРТ сердца , МРТ сердца ), также известная как МРТ сердечно-сосудистой системы , представляет собой технологию магнитно-резонансной томографии (МРТ), используемую для неинвазивной оценки функции и структуры сердечно-сосудистой системы . [2] Состояния, при которых она выполняется, включают врожденные пороки сердца , кардиомиопатии и клапанные пороки сердца , заболевания аорты, такие как расслоение , аневризма и коарктация , ишемическая болезнь сердца . Ее также можно использовать для осмотра легочных вен . [3]
Противопоказано, если есть некоторые имплантированные металлические или электронные устройства, такие как некоторые внутримозговые зажимы или клаустрофобия . [3] Обычные последовательности МРТ адаптированы для визуализации сердца с использованием ЭКГ- синхронизации и протоколов высокого временного разрешения. Развитие сердечной МРТ является активной областью исследований и продолжает видеть быстрое расширение новых и появляющихся методов. [2]
МРТ сердца и сосудов дополняет другие методы визуализации, такие как эхокардиография , КТ сердца и ядерная медицина . Этот метод играет ключевую роль в диагностике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний на основе фактических данных. [4] Его применение включает оценку ишемии и жизнеспособности миокарда , кардиомиопатий , миокардита , перегрузки железом , сосудистых заболеваний и врожденных пороков сердца . [5] Это эталонный стандарт для оценки структуры и функции сердца, [6] и он ценен для диагностики и хирургического планирования при сложных врожденных пороках сердца. [7]
В сочетании с вазодилататорным стрессом он играет роль в обнаружении и характеристике ишемии миокарда, вызванной заболеванием, поражающим эпикардиальные сосуды и микроциркуляторное русло . Позднее усиление гадолиния (LGE) и картирование T1 позволяют идентифицировать инфаркт и фиброз для характеристики кардиомиопатии и оценки жизнеспособности. [8] Магнитно-резонансная ангиография может проводиться с контрастным веществом или без него и используется для оценки врожденных или приобретенных аномалий коронарных артерий и магистральных сосудов . [9]
Препятствия к его более широкому применению включают ограниченный доступ к сканерам, нехватку технологов и квалифицированных врачей, относительно высокие затраты и конкурирующие диагностические методы. [4] Некоторые организации работают над решениями для уменьшения этих препятствий, чтобы больше клиник могли внедрить CMR в свою практику. Эти решения часто представляют собой программные платформы, которые обеспечивают поддержку клинических решений и повышают эффективность процедур. [10]
МРТ сердца не представляет никаких особых рисков по сравнению с другими показаниями для визуализации. [11] Контрастное вещество на основе гадолиния часто используется в МРТ сердца и связано с нефрогенным системным фиброзом , в основном с использованием линейных соединений у пациентов с почечной недостаточностью. Совсем недавно были получены доказательства внутричерепного отложения гадолиния, хотя неврологические эффекты не были зарегистрированы. [12] Генотоксические эффекты МРТ сердца были зарегистрированы in vivo и in vitro, [13] [14] [15] [16], но эти результаты не были воспроизведены более поздними исследованиями, [17] и вряд ли вызовут сложное повреждение ДНК, связанное с ионизирующим излучением. [18]
CMR использует те же основные принципы, что и другие методы МРТ . Визуализация сердечно-сосудистой системы обычно выполняется с помощью сердечного стробирования с использованием адаптации обычных методов ЭКГ. [19] Кинопоследовательности сердца получаются с использованием сбалансированной устойчивой свободной прецессии (bSSFP), которая имеет хорошее временное разрешение и внутреннюю контрастность изображения. T1-взвешенные последовательности используются для визуализации анатомии и обнаружения наличия интрамиокардиального жира. T1-картирование также было разработано для количественной оценки диффузного фиброза миокарда. [20] T2-взвешенная визуализация в основном используется для обнаружения отека миокарда, который может развиться при остром миокардите или инфаркте. Фазово-контрастная визуализация использует биполярные градиенты для кодирования скорости в заданном направлении и используется для оценки клапанного заболевания и количественной оценки шунтов .
Исследование CMR обычно включает набор последовательностей в протоколе, адаптированном к конкретным показаниям для исследования. [21] Исследование начинается с локализаторов для помощи в планировании изображения, а затем набора ретроспективно-синхронизированных кинопоследовательностей для оценки бивентрикулярной функции в стандартных ориентациях. Контрастное вещество вводится внутривенно для оценки перфузии миокарда и LGE. Фазово-контрастная визуализация может использоваться для количественной оценки клапанной регургитационной фракции и объема шунта. Дополнительные последовательности могут включать T1- и T2-взвешенную визуализацию и МР-ангиографию. Примеры приведены ниже:
Функциональная и структурная информация получается с помощью последовательностей bSSFP- кино. Они обычно ретроспективно стробируются и имеют изначально высокую контрастность при визуализации сердца из-за относительно высокого соотношения T2:T1 крови по сравнению с миокардом. Изображения обычно планируются последовательно для достижения стандартных сердечных плоскостей, используемых для оценки. Турбулентный поток вызывает дефазировку и потерю сигнала, что позволяет качественно оценить клапанное заболевание. Короткие осевые кинограммы левого желудочка получаются от основания до верхушки и используются для количественной оценки конечно-диастолического и конечно-систолического объемов, а также массы миокарда. Последовательности маркировки возбуждают сетчатый рисунок, который деформируется при сокращении сердца, что позволяет оценить деформацию.
Контрастные вещества на основе гадолиния вводятся внутривенно, а отсроченная визуализация выполняется не менее чем через 10 минут для достижения оптимального контраста между нормальным и инфарктным миокардом. Последовательность инверсии-восстановления (IR) используется для обнуления сигнала от нормального миокарда. Жизнеспособность миокарда можно оценить по степени трансмурального усиления. Кардиомиопатические, воспалительные и инфильтративные заболевания также могут иметь отличительные образцы неишемического LGE. [22] [23]
Аденозин используется в качестве вазодилататора через рецептор A 2A для увеличения разницы в перфузии между территориями миокарда, снабжаемыми нормальными и стенозированными коронарными артериями. Непрерывная внутривенная инфузия вводится в течение нескольких минут, пока не появятся гемодинамические признаки вазодилатации, затем вводится болюс контрастного вещества, при этом получаются изображения восстановления сатурации сердца с высоким временным разрешением. Положительный результат очевиден при индуцируемом дефекте перфузии миокарда. Стоимость и доступность означают, что его использование часто ограничивается пациентами с промежуточной вероятностью до теста, [24], но было показано, что он снижает ненужную ангиографию по сравнению с лечением, направленным на основе руководств. [25]
Традиционная фазово-контрастная визуализация может быть расширена путем применения градиентов, чувствительных к потоку, в 3 ортогональных плоскостях в пределах 3D-объема на протяжении всего сердечного цикла. Такая 4D-визуализация кодирует скорость потока крови в каждом вокселе в объеме, что позволяет визуализировать динамику жидкости с помощью специального программного обеспечения. Применения применяются при сложных врожденных заболеваниях сердца и для исследования характеристик сердечно-сосудистого потока, однако она не используется в повседневной клинической практике из-за сложности постобработки и относительно длительного времени получения данных. [26]
Врожденные пороки сердца являются наиболее распространенным типом серьезных врожденных дефектов. Точная диагностика имеет важное значение для разработки соответствующих планов лечения. МРТ сердца может предоставить исчерпывающую информацию о природе врожденных пороков сердца безопасным способом без использования рентгеновских лучей или проникновения в тело. Она редко используется в качестве первого или единственного диагностического теста на врожденные пороки сердца.
Скорее, он обычно используется совместно с другими диагностическими методами. В целом, клинические причины для обследования CMR попадают в одну или несколько из следующих категорий: (1) когда эхокардиография (ультразвуковое исследование сердца) не может предоставить достаточной диагностической информации, (2) как альтернатива диагностической катетеризации сердца, которая сопряжена с рисками, включая воздействие рентгеновского излучения, (3) для получения диагностической информации, для которой CMR предлагает уникальные преимущества, такие как измерение кровотока или идентификация сердечных масс, и (4) когда клиническая оценка и другие диагностические тесты противоречивы. Примеры состояний, при которых CMR часто используется, включают тетраду Фалло , транспозицию магистральных артерий , коарктацию аорты , заболевание сердца с одним желудочком, аномалии легочных вен, дефект межпредсердной перегородки , заболевания соединительной ткани, такие как синдром Марфана , сосудистые кольца , аномальные начала коронарных артерий и опухоли сердца.
Дефект межпредсердной перегородки с расширением правого желудочка по данным МРТ сердца
Частичный аномальный легочный венозный дренаж по данным МРТ
Обследования CMR у детей обычно длятся от 15 до 60 минут. Чтобы избежать размытых изображений, ребенок должен оставаться очень неподвижным во время обследования. В разных учреждениях существуют разные протоколы для педиатрического CMR, но большинство детей в возрасте 7 лет и старше могут достаточно сотрудничать для качественного обследования. Предоставив ребенку соответствующее возрасту объяснение процедуры заранее, вы увеличите вероятность успешного исследования. После надлежащего скрининга безопасности родителям может быть разрешено войти в комнату сканера МРТ, чтобы помочь своему ребенку пройти обследование. В некоторых центрах детям разрешают слушать музыку или смотреть фильмы через специализированную аудиовизуальную систему, совместимую с МРТ, чтобы снизить беспокойство и улучшить сотрудничество. Однако присутствие спокойного, ободряющего, поддерживающего родителя обычно дает лучшие результаты с точки зрения сотрудничества с детьми, чем любая стратегия отвлечения или развлечения, за исключением седации. Если ребенок не может достаточно сотрудничать, может потребоваться седация с внутривенными препаратами или общая анестезия. У очень маленьких детей может быть возможно провести обследование во время естественного сна. Новые методы получения изображений, такие как 4D Flow, требуют более короткого сканирования и могут привести к снижению потребности в седации.
Увеличенный правый желудочек с плохой функцией у пациента с восстановленной тетрадой Фалло с помощью МРТ сердца
Большинство CMR выполняется на обычных сверхпроводящих системах МРТ при 1,5 Т или 3 Т. [27] Визуализация при напряженности поля 3 Т обеспечивает большее отношение сигнал/шум , которое можно обменять на улучшенное временное или пространственное разрешение, что имеет наибольшую полезность в исследованиях перфузии первого прохода. [28] Однако большие капитальные затраты и влияние артефактов вне резонанса на качество изображения означают, что многие исследования обычно выполняются при 1,5 Т. [29] Визуализация при напряженности поля 7 Т является растущей областью исследований, но не является широкодоступной. [30]
В настоящее время производителями МРТ-сканеров для исследования сердца являются Philips, Siemens, Hitachi, Toshiba, GE.
Явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) было впервые описано в молекулярных пучках (1938) и объемном веществе (1946), работа позже была признана присуждением совместной Нобелевской премии в 1952 году. Дальнейшие исследования изложили принципы времени релаксации, приведшие к ядерной спектроскопии . В 1971 году был опубликован первый отчет о разнице времени релаксации для воды в миокарде и чистой воды в спин-эхо ЯМР Хазлвудом и Чангом . [31] Это различие формирует физическую основу контраста изображения между клетками и внеклеточной жидкостью. В 1973 году было опубликовано первое простое изображение ЯМР, а в 1977 году — первая медицинская визуализация, вошедшая в клиническую практику в начале 1980-х годов. В 1984 году медицинская визуализация ЯМР была переименована в МРТ. Первоначальные попытки визуализации сердца были затруднены дыхательными и сердечными движениями, которые были решены с помощью стробирования сердечной ЭКГ, более быстрых методов сканирования и визуализации задержки дыхания. Разрабатывались все более сложные методы, включая киновизуализацию и методы, позволяющие охарактеризовать сердечную мышцу как нормальную или патологическую (жировая инфильтрация, отек, перегруженность железом, острый инфаркт или фиброз).
По мере того, как МРТ становилась все более сложной, а ее применение в визуализации сердечно-сосудистой системы становилось все более совершенным, в 1996 году было создано Общество кардиоваскулярного магнитного резонанса (SCMR), а в 1999 году — академический журнал Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance (JCMR). Аналогичным образом, как и при разработке « эхокардиографии » на основе ультразвукового исследования сердца, был предложен термин «кардиоваскулярный магнитный резонанс» (CMR), который получил признание в качестве названия для этой области.
CMR все чаще признается как количественный метод визуализации для оценки сердца. Отчетность по результатам CMR-исследований включает ручную работу и визуальную оценку. В последние годы, с развитием методов искусственного интеллекта , ожидается, что отчетность и анализ сердечной МРТ станут более эффективными, чему будут способствовать автоматические инструменты глубокого обучения . [32]
Сертификацию компетентности в CMR можно получить на трех уровнях, с различными требованиями для каждого. Уровень 3 требует 50 часов одобренных курсов, не менее 300 выполненных исследований, сдачи письменного экзамена и рекомендации руководителя. [33]