11_RM Cardio

Protocollo Cardio RM
OSPEDALI RIUNITI di ANCONA
Dipartimento di Scienze Radiologiche
Dott. TSRM Luigi Imperiale
Protocollo Cardio RM
Il cuore è un organo muscolare cavo, posto nella parte mediana della
cavità toracica.
Ha la forma di un cono con la base superiore e l’asse obliquo in avanti,
in basso e a sinistra.
L’orientamento del cuore all’interno della gabbia toracica assume una
posizione ed un orientamento che dipende dalla conformazione fisica
del soggetto. Un soggetto longilineo avrà infatti, rispetto ad un
soggetto brevilineo, un cuore più “allungato” sull’asse longitudinale.
Protocollo Cardio RM
Nello studio del cuore in RM per avere una corretta morfologia, le
immagini devono essere acquisite secondo piani che non sono quelli
sagittali, coronali ed assiali convenzionali ma sono piani obliqui lungo
gli assi principali del cuore, così come viene raccomandato
dall’American Heart Association (AHA).
Essi sono:
l’asse corto (SA, short axis),
l’asse lungo verticale (2CV, 2camere
verticale)
l’asse lungo orizzontale (4Ch, 4camere),
che sono orientati nello spazio a circa
90° fra loro.
Questi piani corrispondono ai piani di
studio dell’ecocardiografia.
ASSE CORTO
A
S
S
E
L
U
N
G
O
Protocollo Cardio RM
Per localizzare correttamente i piani cardiaci potrebbe essere utile un
brevetto di volo in quanto le obliquità che bisogna seguire sono simili ai
comandi di un aeroplano.
Il corretto utilizzo della “cloche” ci permetterà di ottenere delle
immagini dei piani cardiaci corrette, quindi sovrapponibili, anche se
eseguite da diversi operatori in momenti diversi e inoltre anche se
eseguite con metodiche diverse (RM o Ecocardio).
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Nell’imaging cardiaco oltre ad utilizzare sequenze veloci è necessario
fare in modo che in quel breve tempo di acquisizione il cuore sia “fermo”,
altrimenti avremo la formazione di artefatti da movimento:
-ghost, quelli che si propagano lungo la direzione della codifica di fase
-blurring, una sorta di sfuocatura nella direzione della codifica di
frequenza.
Per evitare gli artefatti da
movimento respiratorio, le
sequenze sono effettuate in
apnea
respiratoria,
generalmente
in
espirio
mentre per evitare gli
artefatti determinati dal
movimento
cardiaco,
è
necessario sincronizzare la
sequenza
con
l’elettrocardiogramma (ECG).
Protocollo Cardio RM
Lo studio del cuore con RM è forse l’applicazione clinica più
difficoltosa di questa metodica. In MR cardiaca è di fondamentale
importanza minimizzare gli artefatti da movimento ed acquisire i dati
a medesimi istanti temporali del ciclo cardiaco.
Il Gating Cardiaco rappresenta la strumentazione hardware e
software attraverso la quale è possibile il sincronismo tra acquisizione
dei dati ed ECG del paziente.
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GATING CARDIACO
Il gating cardiaco consente di
acquisire dati di imaging in momenti
definiti del ciclo cardiaco.
La sincronizzazione avviene tra
l’impulso di RF e il picco dell’onda R,
l’impulso viene dato dopo un certo
tempo di ritardo, successivamente
viene rilevato il segnale che verrà
acquisito sempre nella stessa fase
del ciclo cardiaco.
Per il gating cardiaco vengono
utilizzati i dispositivi VCG ed ECG.
Protocollo Cardio RM
ECG
È necessario individuare, una proiezione dell'ECG con ampiezza massima del picco R
e artefatti minimi. Il segnale viene elaborato da algoritmi filtro e da un algoritmo
di rilevamento QRS.
Artefatti (ad esempio, rumore dei gradienti) si sovrappongono all'uscita del segnale
ECG. Se l'ampiezza dell'artefatto ricade nel range di ampiezza QRS o è superiore
ad esso, l'algoritmo trigger non è in grado di distinguere tra picco R e artefatto
quindi il segnale rilevato non avverrà più nella stessa fase cardiaca determinando
una degradazione della qualità dell’esame e a volte alla impossibilità di eseguire
l’esame.
VCG
Con la tecnica VCG, l'attività elettrica cardiaca è modellata come un vettore.
Durante il ciclo cardiaco, la grandezza e l'orientamento di questo vettore cambiano.
La proiezione del vettore su un piano fornisce una traccia spaziale dell'attività
elettrica cardiaca.
Collegando le punte del vettore in momenti differenti, si generano loop che
descrivono i diversi cicli dell'attività elettrica cardiaca: i loop P, QRS e T.
Pertanto, utilizzando le informazioni spaziali dell'ECG è possibile distinguere il loop
QRS dai loop degli artefatti evitando quindi l’inconveniente descritto prima.
Protocollo Cardio RM
E’ auspicabile eseguire l’esame in un paziente con ritmo sinusale
regolare, è più difficile ottenere buone immagini in pazienti con
aritmie (extrasistolie frequenti) perchè la macchina potrebbe
riconoscere un falso picco R ed andare in acquisizione nel momento
sbagliato; in caso di aritmia si può ricorrere alla premedicazione
farmacologica del paziente per cercare di ridurre al minimo gli
episodi aritmici.
Bianco: attivo 2 (traccia inferiore)
Verde: attivo comune
Rosso: attivo 1 (traccia superiore)
Nero: terra comune
Protocollo Cardio RM
Negli studi cardiaci per poter impostare un corretto protocollo
d’esame è fondamentale la conoscenza del quesito clinico.
Un protocollo cosiddetto standard del cuore prevede lo studio
anatomo-morfologico e lo studio della funzione cardiaca
mediante sequenze eseguite nei piani cardiaci SA (short axis)
2CV (2 camere verticale) e 4Ch (4 camere).
Le sequenze utilizzate sono:
•Double-IR (Black-Blood)
•Triple-IR (Black-Blood)
•Cine-FIESTA 2D
•2D e 3D mode DE (Delayed Enhancement)
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SEQUENZE Black Blood Double-IR e Triple -IR
Questa sequenza, che è una FSE o TSE utilizza un primo impulso di
inversione, non associato a sezioni specifiche ma su un intero volume, che
inverte l’orientamento degli spin, compresi quelli del sangue.
Immediatamente dopo viene fornito un secondo impulso di inversione
questa volta associato a specifiche sezioni che inverte il segnale degli spin
della sezione d’immagine.
Ora, la magnetizzazione all’interno della sezione è pressochè inalterata
rispetto allo stato degli spin prima dell’impulso IR iniziale al volume intero.
A questo punto, se vado a leggere il segnale dopo un certo ritardo (BSP-TI
≈650ms), che permette, durante la fase sistolica del ciclo cardiaco,
l’ingresso del sangue con il segnale annullato mentre il sangue che aveva
recuperato magnetizzazione dopo il secondo IR esce dalla sezione, avrò
ottenuto un’immagine dove il miocardio mi darà un proprio segnale mentre il
sangue apparirà ipointenso perché privo di magnetizzazione.
La Triple-IR è esattamente uguale alla Double-IR ad eccezione del fatto
che ha un terzo impulso di soppressione del segnale del tessuto adiposo che
ad 1,5T è circa 150ms.
Protocollo Cardio RM
2° IR
1° IR
Double-IR
BSP TI
Triple -IR
1° IR
2° IR
3° IR
Protocollo Cardio RM
Double-IR e Triple -IR
Le sequenze Double-IR e Triple-IR consentono la visualizzazione
dell’anatomia cardiaca, le masse delle pareti del miocardio, le cuspidi delle
valvole e il sangue “nero”.
Valvola aortica
Dato che l’acquisizione è cardiosincronizzata, per
aumentare la pesatura T1 di queste sequenze, si può
utilizzare un solo intervallo R-R per limitare il TR.
Short axis
2CV
4Ch
Protocollo Cardio RM
Cine-Fiesta 2D
La sequenza Fiesta (Fast Imaging Employing Steadystate Acquisition)della famiglia delle gradient echo, è
una sequenza di impulsi di acquisizione coerente a
steady-state completamente bilanciata, progettata per
produrre immagini con un alto rapporto segnale rumore
con tempi di ripetizione (TR) molto brevi.
E’ una sequenza a gating ECG/VCG rapido con spazio K
segmentato che permette l’acquisizione rapidissima di
un certo numero di immagini durante un intero ciclo
cardiaco (20-30 fasi)
L’intensità del segnale derivante dipende dal TR ed è
correlata ad un rapporto T2/T1.
Il contrasto del tessuto viene generato dal rapporto
T2/T1 quindi il contrasto dei tessuti con rapporti
T2/T1 alti viene accentuato (liquor cerebro spinale,
acqua e tessuto adiposo) mentre viene soppresso il
segnale dei tessuti con rapporti T2/T1 particolarmente
bassi (muscolo e miocardio).
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2D e 3D mode DE (Delayed Enhancement)
La Delayed Enhancement è una 2D Fast Gradient Eco Inversion Recovery
che serve per studiare principalmente aree fibrotiche o necrotiche dopo
l’iniezione di Mdc paramagnetico a base di Gadolinio.
L’effetto del M.d.c. in RM è indiretto in quanto ogni singolo ione Gd
influenza la magnetizzazione di milioni di protoni H circostanti ( in un
raggio di 100 nm circa), ma non concorre direttamente alla formazione
dell’immagine RM.
L’enhancement contrastografico è quindi indirettamente visualizzato
attraverso la variazione della magnetizzazione dei protoni H nel tessuto,
che si traduce in una alterazione dei tempi di rilassamento T1 e T2*.
Nel miocardio sano il m.d.c. sarà distribuito uniformemente e seguirà un
“wash in” ( tempo di arrivo) ed un “wash out” ( tempo di fuga) regolari.
Protocollo Cardio RM
2D e 3D mode DE (Delayed Enhancement)
Il miocardio ischemico o necrotico presenterà un enhancement ridotto o
nullo e tempi di “wash in” e “wash out” completamente irregolari ( wash in
ritardato o nullo, wash out lungo).
Protocollo Cardio RM
2D e 3D mode DE (Delayed Enhancement)
È importante sottolineare che lo studio RM del cuore non può prescindere
dalla fase morfologica, e presuppone un'accurata pianificazione tecnica,
soprattutto per quanto riguarda l'applicazione della sequenza postcontrasto. Risulta infatti indispensabile stabilire con precisione i suoi
parametri tecnici, fra cui soprattutto il Tempo di Inversione TI
Soltanto utilizzando un TI ottimale si riesce ad annullare il segnale dato dal
miocardio sano e ad identificare di conseguenza il tessuto patologico.
Usando infatti l'ottimale TI, la
zona infartuata risulta restare
stabile per un lungo intervallo di
tempo trascorso dopo l'iniezione
del contrasto, pari a 42 minuti,
mentre se si effettua la
Delayed Enhancement con un TI
casuale (ad esempio 300 msec)
l'estensione dell'area patologica
viene sottostimata a partire da
21 minuti dopo l'iniezione del
m.d.c.
Protocollo Cardio RM
Preparazione del paziente
Dopo aver verificato che non esistono controindicazioni all’esecuzione
dell’esame, il paziente viene invitato a spogliarsi a torso nudo, gli viene dato
un camice che deve essere allacciato sul davanti per consentire un agevole
posizionamento degli elettrodi per collegare il gating cardiaco.
Viene posizionato il mantice per il trigger respiratorio per consentire un
controllo della respirazione del paziente da parte dell’operatore e viene fatto
stendere sul lettino in posizione supina.
Viene collegato un accesso venoso, generalmente vena antecubitale, ad un
iniettore automatico per consentire l’iniezione del Mdc qualora il quesito
clinico lo richieda.
Viene utilizzata una bobina Phase Array preferibilmente una bobina dedicata
Cardiaca; le caratteristiche delle sequenze utilizzate pongono dei requisiti
minimi di performance dei gradienti che dovrebbero essere elevati nell’ordine
dei 30-50 mT/m con uno slew rate di 150 mT/m/s.
Protocollo Cardio RM
Esecuzione dell’esame
Viene eseguito un localizer o survey sui tre piani con una sequenza veloce.
Sulle immagini assiali, viene posizionata una singola fetta in Fiesta sul piano
sagittale obliquo passante dall’apice del ventricolo sinistro e il punto
mediano del piano valvolare atrio ventricolare sinistro ottenendo una 2CV
camere verticale.
Axial localizer
2CV
Protocollo Cardio RM
Sull’immagine Fiesta del 2CV viene programmata la 4Ch, (4 camere) che però
potrebbe non risultare perfetta, viene quindi definita ‘’approssimata’’
2CV
4Ch approssimata
Protocollo Cardio RM
Per correggere la proiezione 4Ch viene prima eseguita una fetta secondo
l’asse corto cardiaco (short axis).
4Ch approssimata
Short axis
Protocollo Cardio RM
……..poi per correggere la proiezione 4Ch viene modificato il
posizionamento sull’immagine dell’asse corto
4Ch
Protocollo Cardio RM
In asse corto si effettuano le sequenze:
•
•
•
•
Double-IR per lo studio morfologico
Triple-IR per lo studio morfologico
Fiesta per lo studio funzionale
2D Delayed enhancement dopo Mdc
Short axis
Protocollo Cardio RM
In 4Ch si effettuano le sequenze:
• Double-IR per lo studio morfologico
• Fiesta per lo studio funzionale
• 2D Delayed enhancement dopo Mdc
4Ch
Protocollo Cardio RM
Protocollo Cardio RM
Lo studio della funzione cardiaca viene svolto attraverso la
visualizzazione delle sequenze cine che mettono in mostra delle
eventuali acinesie riferibili a patologie.
Viene inoltre utilizzato un software dedicato per la
segmentazione delle immagini cine e l’elaborazione di alcuni dati e
parametri caratteristici della funzionalità cardiaca.
Protocollo Cardio RM
Mass Analysis +
Mass Analisis+ è il software (GE) che viene utilizzato per lo studio di
parametri importanti come la frazione di eiezione, la gittata cardiaca e i
volumi diastolici e sistolici del ventricolo Sx.
Protocollo Cardio RM
Questo è il quadro quasi completo dei
parametri che vengono calcolati con la
segmentazione, oltre a questi si possono
calcolare il Wall thickness, e il bull eye.
Protocollo Cardio RM
Lo stesso software permette inoltre in base alle immagini contornate
della segmentazione di ricostruire punto per punto un medello
dinamico del ventricolo Sx.