MP-ангиография периферических сосудов стала признанным клиническим методом, который теперь уже не ограничивается выборочными исследованиями специфических сосудистых регионов.
TOF-MPA и фазоконтрастная МРА еще не получили широкого распространения. Клиническое применение TOF-MPA для визуализации периферических сосудов ограничивается очень малыми объемами интереса и длинным временем сканирования, так как плоскость среза должна проходить под прямым углом к направлению сосудов зоны интереса. Если сосуд не точно перпендикулярен изображаемым слоям, притекающие в слой спины не будут насыщаться и в результате возникнет потеря сигнала.
В случаях турбулентного кровотока и особенно ускоренного кровотока в постстенотических участках сосудов при высокой степени стеноза расфазировка спинов может привести к ослаблению или даже полной потере интенсивности сигнала. Потерю сигнала можно принять за стеноз или окклюзию. Трехфазный кровоток может также напоминать стеноз.
На основе фазоконтрастной МРА созданы ИП, запускаемые с ЭКГ-сигнала, с варьирующим кодированием скорости, что дает возможность собирать данные в сагиттальной и фронтальной плоскостях.
Этот метод не нашел применения в клинике вследствие его ограниченной диагностической точности и чрезмерно длинного времени сканирования (до 1 ч).
В последние годы наряду с ЦСА и КТА получила признание МРА с контрастированием, временем сбора данных менее 25 с и трехмерным объемом. Техника ступенчатого перемещения стола пациента наиболее часто используется для визуализации сосудов нижних конечностей. Для визуализации сосудов верхних конечностей чаще собирают данные с определенным положением катушки.
а) Подготовка пациента. Пациент не нуждается в специальной подготовке к МРА с контрастированием, кроме подготовки системы для внутривенных инъекций. Если планируется задержка дыхания, пациент должен потренироваться в этом после того, как он дал информированное согласие на исследование и помещен в томограф. Если не было такой тренировки до первого сканирования, могут возникнуть ошибки при субтракции.
После тренировки собирают нативные данные. Это дает возможность применить в последующем субтракцию массива нативных данных из массива данных после контрастирования. Все локализующие (поисковые) изображения должны быть также выполнены по возможности с задержкой дыхания.
Пациент должен быть извещен о начале введения контрастного средства и получить точные инструкции. Начальные срезы получают на уровне туловища (плечевого пояса, таза) на задержке дыхания в состоянии умеренного вдоха. Это дыхательное положение, при котором большинство пациентов может дольше всего задержать дыхание.
Электроды для ЭКГ могут создать затруднения в некоторых случаях, и поэтому запуск сканирования с ЭКГ-сигнала используется только при выполнении фазоконтрастных или TOF-ИП. Проспективный запуск используется только у пациентов с синусовым ритмом сердца.
б) Катушки. Можно использовать любую МР-катушку. Поверхностные катушки (катушки с распределением множественных элементов) позволяют селективный сбор данных с ограниченным FOV, которые складываются в полное изображение. Эти катушки значительно улучшают соотношение С/Ш. Катушка для тела, встроенная в томограф, не должна использоваться из-за плохого соотношения С/Ш.
Доступны и могут применяться для МРА периферических сосудов различные катушки с распределенной фазой. Некоторые производители выпускают специальные катушки для этого исследования. Доступны также гибкие (обертывающие) катушки и катушки для головы и конечностей для селективной визуализации артерий кистей и стоп. Независимо от типа применяемой катушки пациент должен быть удобно уложен для исследования (рис. 1).
Рисунок 1. a-c Псевдостеноз, обусловленный давлением подкладок.
а, b Пациент направлен на интервенционную процедуру по поводу двустороннего стеноза подколенных артерий (стрелки), диагностированного посредством МРА с контрастированием. Приведены реконструкции в двух проекциях. Стенозы оказались обусловленными давлением на подколенные артерии подкладок, расположенных в подколенных ямках.
c При ЦСА отмечается нормальный калибр подколенных артерий.
в) Принципы МРА с контрастированием. МРА с контрастированием основана на использовании парамагнитных контрастных препаратов, укорачивающих Т1. Данные собирают во время первого пассажа контрастного средства по сосудам зоны интереса. В настоящее время с обсуждаемой целью используются низкомолекулярные (0,5 моль) хелаты Gd для экстрацеллюлярного пространства и одномолярные хелаты Gd.
В некоторых странах допущено к применению первое контрастное средство для пула крови, которое создает длительное усиление интраваскулярного сигнала.
Пациентам со сниженной функцией почек (гломерулярной фильтрацией <30-60 мл/мин) должны вводиться только стабильные хелаты Gd.
Использование сверхбыстрой GRE с сильной Т1-взвешенностью создает очень высокий сосудистый контраст. Один из выборов для анализа данных заключается в постобработке только массива данных, полученного после контрастирования. Другой выбор, аналогичный ЦСА, - использование нативных изображений как маски для субтракции. Массив данных может быть подвергнут постобработке со стандартными алгоритмами (МПР, MIP и др.), чтобы получить изображения сосудистого дерева в различных проекциях, включая срезы, отображающие поперечные сечения сосудов.
Нужно подчеркнуть, что исходные данные всегда составляют основу для интерпретации изображений и контроля качества.
г) Сосудистый контраст и k-пространство. Для МРА с контрастированием могут использоваться ИП с линейным фазовым кодированием, обеспечивающим непрерывное (линия за линией) заполнение k-пространства (симметричная выборка), и ИП с асимметричной выборкой k-пространства. Знание схемы заполнения k-пространства важно при планировании исследований.
При симметричной выборке сбор данных начинается с одного края k-пространства, и центральная линия заполняется в середине сбора данных. Затем собираются данные для второй половины линий - от центра до противоположного края. Периферические линии k-пространства содержат высокие частоты и тем самым определяют пространственное разрешение. Центральные линии содержат низкие частоты и определяют контраст изображения.
При асимметричной выборке средний момент времени сбора данных не совпадает с заполнением центральной линии k-пространства. Важно понимать это отличие, так как данные для центра k-пространства должны всегда собираться при максимальной концентрации контрастного средства в сосудах зоны интереса. ИП с эллиптическим заполнением k-пространства выглядят особенно эффективными для асимметричной выборки.
Контрастное средство должно достигать сосудов зоны интереса перед сбором центральных линий k-пространства (примерно 20%). Резкость контуров сосудов и пространственное разрешение зависят от того, движется ли еще контрастное средство по сосуду во время сбора периферических линий k-пространства (высокие частоты) во время первого пассажа контрастного средства. Теоретически высокое качество изображения должно быть получено, когда высокая концентрация контрастного средства в крови имеется на протяжении всего сбора данных.
Однако на практике скорость венозного оттока отличается в разных сосудистых регионах, обусловливая суперпозицию венозного сигнала на артерии (венозное «заражение», венозное перекрытие). Таким образом, высокое временное разрешение (например, время сбора данных 4-8 с на массив данных) может быть получено ценой ухудшения пространственного разрешения (не менее 128x256), или временные параметры болюса могут быть выбраны так, чтобы получить более высокое пространственное разрешение (не менее 256х512).
При симметричной выборке болюс контрастного средства должен достигать сосудов зоны интереса примерно в то время, когда остаются незаполненными 10% линий в центре k-пространства, т.е. когда собраны данные для 40% линий.
Приток венозной крови в изображаемый объем не должен начинаться, пока не заполнено 60% k-пространства. Так как при МРА периферических сосудов нет артефактов от дыхательных и других движений, можно увеличить время сканирования и достигнуть более высокого пространственного разрешения. В дистальных периферических сосудах пределы накладываются более быстрым артериовенозным транзитом крови (см. рис. 2).
Рисунок 2. а, b Значительно выраженный ранний венозный отток в нижнем отделе ноги. При МРА нижних конечностей с контрастированием значительно выраженный венозный отток слева перекрывает и скрадывает изображение артерий. Причиной такого раннего венозного оттока является рожистое воспаление.
д) Параметры сканирования. Параметры ИП должны обеспечивать достаточный охват области интереса (FOV) и разрешение, необходимое для того, чтобы ответить на клинические вопросы. В принципе, TR и ТЕ должны быть возможно более короткими, чтобы сократить время сбора данных (например, для проведения исследования на задержке дыхания) и свести к минимуму артефакты от кровотока и артефакты восприимчивости (вследствие газа в кишечнике и т.д.).
С одной стороны, очень короткое ТЕ препятствует использованию малого FOV, которое позволяет достигнуть лучшего пространственного разрешения (так как короткое ТЕ предполагает более высокую ширину полосы частот). Более высокое разрешение означает большее количество шагов ФК, что в свою очередь требует более длинного времени сбора данных. В то время как желательно самое высокое пространственное разрешение для точного определения степени стеноза, это может привести к ухудшению соотношения С/Ш, что затрудняет детальное определение остаточного просвета при стенозе.
При выборе угла отклонения ограничения не столь значительны: он должен быть от 30 до 50°. Хорошее пространственное разрешение можно получить при матрице изображения 512 в направлении частотного кодирования и более 256 в направлении фазового кодирования, толщине членений <2 мм и коротких TR и ТЕ.
МРА с высоким временным разрешением обеспечивает альтернативный выбор временных параметров сбора данных. Однако МРА всегда сопровождается вынужденным уменьшением пространственного разрешения и детальная визуализация мелких сосудов ухудшается при более коротком сборе данных. Уменьшение разрешения сказывается главным образом в направлении выбора слоя, так как выбирается меньше членений в этом направлении для данной величины матрицы.
Уменьшение количества членений и увеличение их толщины мало влияют на общий вид фронтальных MIP-реконструкций, но в сагиттальной плоскости теряется резкость контуров сосудов и искусственно увеличивается их диаметр. ИП с интерполяцией слоев могут улучшить вид сагиттальных MIP-реконструкций, но фактическое разрешение в направлении выбора слоя еще остается сниженным, затрудняя точную оценку степени стеноза.
Возможно и другое решение - комбинирование данных, собранных при нескольких неподвижных положениях стола («станциях»), особенно нижних конечностей, с высоким временным разрешением, чтобы предотвратить венозное перекрытие.
На современных МР-томографах временное и пространственное разрешение может быть улучшено благодаря параллельной визуализации. Коэффициенты ускорения (при параллельном сборе данных) и соответствующие параметры сканирования должны быть оптимизированы для каждого томографа любого производителя.
е) Сосудистый контраст и геометрия болюса. Укорочение Т1 крови зависит от концентрации контрастного средства при первом его пассаже. Цель МРА с контрастированием -достигнуть максимальной концентрации контрастного средства без эффектов восприимчивости. В идеале контрастное средство для интраваскулярного пространства должно создавать пик усиления артериального сигнала во время сбора центральных и периферических линий k-пространства (второй половины).
Заметные изменения концентрации во время сбора низких частот в центре k-пространства могут ухудшить изображение с появлением «кольцевидных» артефактов по ходу сосудов. Геометрия болюса в сосудах зависит от параметров инъекции (скорости введения, дозы [объема] контрастного средства и объема физиологического раствора). Индивидуальные физиологические и патофизиологические гемодинамические факторы (объем циркулирующей крови, кровоток) также играют важную роль.
Исследования показали, что скорость инъекции 1-3 мл/с дает хорошие результаты. Увеличение объема физиологического раствора (>30 мл) удлиняет интраваскулярный болюс, что позволяет оптимально использовать усиление сигнала, достигаемое контрастированием. При планировании параметров и в том числе длины болюса относительно сбора данных нужно принимать в расчет тот факт, что контрастное средство должно попадать в сосуды зоны интереса в тот момент, когда заполнено 40% линий k-пространства, и сохраняться в них до конца сбора данных.
Если болюс слишком короткий, это неизбежно приведет к потере разрешения в направлении выбора слоя. Это практически эквивалентно использованию слишком толстых членений, что может быть сделано при начальном задании параметров и имеет преимущество сокращения времени сбора данных.
Геометрия болюса контрастного средства должна согласовываться с выбранными параметрами сканирования (время сбора данных и пространственное разрешение), чтобы обеспечить оптимальные использование контрастного средства и качество изображений.
ж) Измерение времени транзита болюса. Время транзита болюса рассчитывается по инъекции тестовой дозы 1-3 мл контрастного средства. Объем промывающего физиологического раствора (20-30 мл) и скорость инъекции (1-3 мл/с) должны быть такими же, как и при последующем сборе данных с контрастным средством. Для сканирования используются ИП 2D-GRE с высоким временным разрешением (например, 2D-FLASH с одним изображением в секунду), данные собираются перпендикулярно объему 3D-изображений в его средней и дистальной третях.
При этом создаются послойные изображения, на которых могут быть распознаны артериальные сосуды.
Для визуализации на уровне таза начальный запуск контрастирования, получение нативного изображения и сбор данных с контрастированием должны быть осуществлены на задержке дыхания в одной и той же фазе дыхательного цикла. Для визуализации периферических сосудов задержка дыхания необязательна.
Строится график интенсивности сигнала в зависимости от времени, чтобы определить момент появления контрастного средства в сосудах зоны интереса. Когда используется линейное фазовое кодирование с симметричной выборкой k-пространства, задержка по времени от начала инъекции контрастного средства до начала сбора данных (задержка сканирования TSD) может быть рассчитана при помощи различных формул, которые дают практически одинаковые результаты. При асимметричной выборке расчеты должны быть адаптированы к конкретной ИП.
Некоторые томографы оснащены автоматическим обнаружением болюса или обнаружением посредством просвечивания (например, CARE bolus, SmartPrep и др.). Здесь приведены два примера формул, используемых для расчета задержки сканирования:
- TSD = ВТ - (1/2 АТ - 10% АТ);
- TSD = ВТ + 5 с - 40% АТ,
где ВТ - время транзита болюса (время циркуляции тестового болюса в области интереса), АТ - время сбора данных.
з) Недостатки метода и ошибки. Пациент должен быть тщательно уложен, а исследование должно так же тщательно планироваться, чтобы визуализировать сосуды зоны интереса с приемлемым сосудистым контрастом. Часто встречаются ошибки при выборе изображаемого объема, в который не включаются задние подвздошные, передние бедренные или задние подколенные артерии, а также ошибки, приводящие к неадекватному контрасту в поле обзора.
Постобработка должна основываться на исходных данных. Ее ошибки могут быть причиной ложноположительных и ложноотрицательных заключений. Такие ошибки обнаруживаются только при обращении к массиву исходных данных.
Нежелательный венозный сигнал в нижних отделах ноги и стопе может затруднять оценку артерий малого калибра (большеберцовых и артерий стоп). Wang и соавт. (2002) показали, что для голени средняя продолжительность артериальной фазы при отсутствии венозного перекрытия составляет 49±8 с, при умеренном венозном перекрытии — 35±9 с и при значительном венозном перекрытии 20±4 с.
Более короткое время транзита чаще отмечалось у пациентов с воспалительными изменениями мягких тканей, например асептическим панникулитом. У пациентов с инфарктом миокарда артериальная фаза была более длинной, а венозное перекрытие менее выраженным, чем у пациентов без инфаркта.
и) Практические рекомендации. Наиболее важные моменты для улучшения качества изображений перечислены ниже:
- для стандартизации параметров инъекции пользоваться автоматическим инъектором;
- точно соблюдать временные параметры болюса контрастного средства;
- использовать адекватную дозу контрастного средства (0,1 ммоль Gd/кг массы тела);
- при определении степени стеноза задавать достаточное пространственное разрешение;
- использовать промывание физиологическим раствором для увеличения концентрации контрастного средства в крови при первом пассаже;
- тренировать пациентов в задержке дыхания, чтобы свести к минимуму артефакты от движения;
- тщательно укладывать пациентов для полного охвата сосудов зоны интереса;
- применять субтракцию массивов данных для нативных изображений и для изображений с контрастированием, что может улучшать контраст и уменьшать венозное перекрытие;
- на бедро накладывать манжетку, раздутую до давления 40-60 мм рт.ст., для уменьшения венозного оттока в нижних отделах ноги;
- дозированная по времени компрессия артерий в верхнем отделе руки может улучшить изображение артерий предплечья и кистей;
- специализированные катушки с распределенной фазой улучшают качество изображений.
к) Перспективы. Периферическая МРА с контрастированием сравнима с ЦСА с точки зрения сосудистого контраста и общего вида изображений, но отличается тем, что не отображает динамику контрастирования и обызвествления. Качество изображений можно значительно улучшить, комбинируя различные наборы катушек с пошаговыми перемещениями стола пациента, используя возможно более высокое пространственное разрешение.
Изображаемый объем может быть растянут до охвата всего тела. Уже сделаны первые шаги в использовании непрерывного перемещения стола пациента аналогично тому, как это происходит при спиральной КТ. В ближайшие несколько лет станут доступными контрастные средства для пула крови, которые создают длительное усиление сигнала от кровотока.
Периферическая МРА с контрастированием все чаще используется при исследовании пациентов с окклюзирующими поражениями периферических артерий, в то время как ЦСА еще используется больше при планировании и проведении интервенционных процедур. В настоящее время входит в практику технология с повышенным временным разрешением и улучшенным пространственным разрешением.
