Неинвазивная визуализация сосудистой системы вызывает возрастающий клинический интерес, особенно если учитывать нарастающую частоту генерализованных сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз. Сосудистая патология в тех областях тела, со стороны которых выявляются симптомы, часто сопровождается изменениями сосудистой стенки артерий других органов, например венечных, почечных, тазовых и артерий нижних конечностей, а также супрааортальных стволов. В результате весьма желательно для диагностики и планирования лечения сканирование артериальной системы «с головы до пальцев стоп».
Внутриартериальная ЦСА непригодна для визуализации сосудов всего тела вследствие ее инвазивности, применения ионизирующего излучения и высокой дозы интраваскулярного контрастного средства с риском повреждения почечной функции и аллергических реакций. Роль многослойной КТ, несмотря на отличное качество изображения и развитие низкодозной технологии, ограничена из соображений облучения.
Трехмерная МРА с контрастированием уже стала признанным в практике методом. При выполнении на MP-томографах последнего поколения она может обеспечить визуализацию артериальной системы с высоким разрешением (1 мм3) в поле обзора (максимальное поле обзора приблизительно 50 см в зависимости от магнита и типа катушки) и уже во многом заменила внутриартериальную ЦСА. В принципе, МРА всего тела может быть осуществлена посредством серии из 4-5 ангиограмм, используя отдельные инъекции контрастного средства для каждого сканируемого FOV.
Однако в практике нежелательное контрастное усиление органов и вен, которое следует после начальной инъекции контрастного средства, может стать существенным лимитирующим фактором, даже при использовании субтракционной техники. Другой фактор, который должен рассматриваться при этой многофазной технике, - это максимально допустимая доза 0,3 ммоль/кг массы тела для экстрацеллюлярных хелатов гадолиния, так как она ограничивает объем контрастного средства, который может использоваться в каждой из областей интереса.
Автоматизированные перемещения стола пациента, которые уже используются при исследовании артерий таза и нижних конечностей, могут быть применены для неинвазивного сбора данных с целью получения трехмерного массива данных с высоким разрешением и 3 или 4 перекрытиями сканируемых областей во время непрерывной инъекции контрастного средства. Это позволяет сканировать за один проход множественные большие сосудистые территории.
Этот метод, получивший название МРА вдогонку за болюсом (bolus chase MRA), может быть распространен на 4 или 5 последовательных областей тела или FOV (одно FOV может быть равным длине магнита в зависимости от гомогенности магнитного поля) благодаря использованию градиентов высокой производительности на современных MP-томографах и, в принципе, обеспечивает элегантный подход к визуализации сосудов всего тела.
а) Технические положения. Все описанные концепции МРА всего тела основаны на использовании движущегося стола с однофазной или многофазной непрерывной инъекцией контрастного средства в вену локтя, что обеспечивает охват от супрааортальных стволов до голеностопных суставов.
Существуют 4 разные технические концепции МРА всего тела в зависимости от используемого типа системы катушек:
- МРА всего тела с встроенной в гентри катушкой для тела;
- МРА всего тела, при которой катушка для тела комбинируется со специализированными системами катушек;
- МРА всего тела с поверхностными катушками, укрепленными на перекатывающейся платформе стола;
- МРА всего тела с многочисленными поверхностными катушками.
В то время как технически встроенная катушка для тела может использоваться с целью последовательного сбора перекрывающихся трехмерных массивов данных на всех остановках, поверхностные катушки обеспечивают в 2 или 3 раза более высокое соотношение С/Ш, позволяя более точно оценивать небольшие сосудистые территории (супрааортальные сосуды, сосуды трифуркации).
Тем самым МРА всего тела с использованием поверхностных катушек, укрепленных на перекатывающейся платформе стола (AngioSURF, MR Innovation GmbH, Essen, Германия), или набора специализированных катушек, полностью охватывающих территорию интереса (метод «мумии»), особенно важны в обеспечении достаточного для диагностики пространственного разрешения на всех сосудистых территориях.
б) Импульсные последовательности и протоколы инъекции контрастного средства. При всех технологиях МРТ всего тела ИП, используемые для визуализации отдельных сосудистых территорий, должны быть оптимизированы с целью обеспечить пространственное разрешение, необходимое для сосудистых сегментов при каждом FOV, и сократить время исследования, чтобы устранить венозное перекрытие, особенно в более дистальных территориях.
Вначале применяют быстрые трехмерные фазоконтрастные или рефокусированные ИП GRE (сбалансированное быстрое полевое эхо - FFE или true-FISP) для более точного планирования трехмерных объемов аналогично технике периферической МРТ с контрастированием. Первым оценивается наиболее краниально расположенное FOV с точки зрения конфигурации супрааортальных ветвей, затем определяют углы отклонения и размеры трехмерных массивов данных по всему ходу грудной и брюшной аорты, а также подвздошных и бедренных артерий до дистальных сосудов голеней и подошвенных дуг.
1. AngioSURF. При использовании системы AngioSURF пациента помещают на перекатывающуюся платформу, укрепленную на обычном столе томографа. Собирают трехмерный массив данных с высоким разрешением между двумя стационарными поверхностными катушками, расположенными в изоцентре магнита, посредством последовательного ручного перемещения платформы от головы к ногам во время непрерывной инъекции контрастного средства. При МРА всего тела с системой AngioSURF собирают трехмерные массивы данных с перекрытием 3 см на протяжении 5 FOV, охватывающих общую длину 176 см на томографе 1,5 Тл (Sonata, Siemens, Erlangen, Германия).
Начальный пробег для таймирования с введенным вручную тестовым болюсом выполняется на уровне проксимальной трети нисходящей аорты, после чего собираются трехмерные массивы данных для всех 5 FOV при перемещении перекатывающейся платформы вручную (каждое перемещение в течение 3 с). При времени сбора данных 12 с за одну остановку и пространственном разрешении 0,8х0,8х2,0 мм тотальное время сбора данных составляет 72 с. Непрерывная инъекция контрастного средства проводится в соответствии с двухфазным протоколом, основанным на рекомендуемой дозе 0,2 ммоль/кг массы тела (0,5 моль Мультиханс, Bracco, Италия).
Первая половина контрастного средства, разведенная физиологическим раствором до общего объема 60 мл, инъецируется со скоростью 1,3 мл/с. Вторая половина инъецируется со скоростью 0,7 мл/с, после чего вводится болюс физиологического раствора объемом 30 мл (рис. 1). Один ограничивающий фактор при использовании системы AngioSURF заключается в ручном перемещении перекатывающейся платформы, что не позволяет точно воспроизвести позицию пациента при сборе массивов данных без контрастирования и после контрастирования. Поэтому не может быть выполнена субтракция полученных объемов данных.
Рисунок 1. Пациент, уложенный для МРА всего тела. Набор катушек для тела используется для визуализации супрааортальных сосудов и дуги аорты (FOV I), в то время как катушка для таза и ног используется для визуализации дистального отдела грудной аорты, брюшной аорты и подвздошных артерий (FOV II), бедренных артерий (FOV III) и артерий голеней (FOV IV) (1,5 Тл, Giroscan Intera, Philips).
2. Метод «мумии». Метод «мумии» при МРА всего тела основан на использовании набора катушек для тела при визуализации супрааортальных сосудов (FOV I), катушки для таза и ног при визуализации на уровне дистального отдела грудной аорты, брюшной аорты и подвздошных артерий (FOV II), бедренных артерий (FOV III) и артерий голеней (FOV IV). При помощи этого метода можно получить изображение артериальной системы на протяжении 185 см (рис. 2).
Рисунок 2. МРТ всего тела с системой AngioSURF (1,5 Тл, Sonata, Siemens, Германия). Трехмерные массивы данных собраны в общей сложности с 5 FOV при реконструированном пространственном разрешении 0,8x0,8x2,0 мм посредством ручного перемещения перекатывающейся платформы стола (общее время сбора данных 72 с).
Чтобы получить такой охват при стандартном аппаратном обеспечении (Gyroscan Intera, Philips, Нидерланды), необходимо добавить удлинитель к перемещаемой мотором платформе стола (рис. 3). Когда используется техника параллельной визуализации при всех 4 FOV, ИП, оптимизированные для высокого пространственного разрешения, и короткое время сканирования могут обеспечить размеры вокселя:
1,0х1,0х1,8 мм при FOV I (супрааортальные сосуды: SENSE-фактор 2,2, время сбора данных 12,9 с),
0,9х0,9х1,5 мм при FOV II (брюшная аорта: SENSE-фактор 2,2, время сбора данных 8,0 с),
0,9х0,9х 1,5 мм при FOV III (бедренные артерии: SENSE-фактор 2,0, время сбора данных 7,1 с) и
0,9*0,9*0,6 мм при FOV IV (артерии голеней: SENSE-фактор 2,0, время сбора данных 78,3 с) (рис. 4).
Рисунок 3. Удлинитель стола для МРА всего тела. Головной конец стола удлиняется, что обеспечивает охват 185 см на клинически используемых MP-томографах с силой поля 1,5 Тл и стандартным аппаратным обеспечением (1,5 Тл, Giroscan Intera, Philips).
Рисунок 4. МРА всего тела с комбинацией поверхностных катушек и использованием параллельного сбора данных при всех 4 FOV (1,5 Тл, Giroscan Intera, Philips). Реконструированное пространственное разрешение 1,0x1,0x1,8 мм при FOVI (SENSE-фактор 2,2, время сбора данных 12,9 с), 0,9x0,9x1,5 мм при FOV II (SENSE-фактор 2,2, время сбора данных 8,0 с), 0,9x0,9x1,5 мм при FOV III (SENSE-фактор 2,0, время сбора данных 7,1 с) и 0,9x0,9x0,6 мм при FOV IV (SENSE-фактор 2,0, время сбора данных 78,3 с).
Снова рекомендуется двухфазный протокол для непрерывной инъекции контрастного средства: тотальный объем 20 мл с 1 молем неразведенного гадовиста (Bayer); первые 10 миллилитров вводят со скоростью 1,3 мл/с, после этого вводят еще 10 мл со скоростью 0,7 мл/с и затем болюс физиологического раствора со скоростью 1,3 мл/с.
в) Дальнейшее развитие. В то время как описанная выше технология МРА является надежным методом визуализации в повседневной клинической практике, она имеет ограничения по пространственному разрешению, которое ниже, чем разрешение ЦСА, для всех сосудистых сегментов, и по относительно длинному времени сбора данных с риском венозного перекрытия, особенно в нижних конечностях.
1. Компрессия вен на бедре. Компрессия вен манжеткой с высоким давлением (50-70 мм рт.ст.), по-видимому, является выгодным методом по отношению цены к эффективности для предотвращения венозного перекрытия, который может использоваться при любой технологии МРА всего тела. Это давление не влияет на поток артериальной крови, в то же время уменьшая венозный отток во время введения контрастного средства. Начальные результаты свидетельствуют об улучшенной визуализации сосудов голеней.
2. Техника параллельной визуализации. Развитие техник параллельного сбора данных, которые могут сократить время исследования, обеспечивая улучшение пространственного разрешения, внесло значительный вклад в MP-исследование всего тела. Так, метод МРА всего тела с множественными поверхностными катушками уже был оптимизирован, чтобы достигнуть необходимого пространственного разрешения для различных сосудистых территорий с минимальным временем сбора данных, используя технику параллельной визуализации (SENSE).
Появились также первые сообщения об использовании техник параллельного сбора данных (parallel acquisition techniques -РАТ) с системой AngioSURF для того, чтобы улучшить пространственное разрешение без увеличения времени сбора данных. РАТ-протокол по сравнению с обычным SURF-протоколом создает возможность уменьшить объем вокселя в 3 раза для каждого из 5 FOV и обеспечивает улучшенную визуализацию сосудистых сегментов, несмотря на уменьшение соотношения С/Ш.
3. Оптимизация томографов. Последнее поколение MP-томографов уже было оптимизировано для МРА всего тела и МРА с использованием удлиненного стола пациента с интегрированной системой поверхностных катушек, возможностью параллельного сбора данных при всех FOV и автоматизированными алгоритмами постобработки.
4. Последние достижения. Последние достижения при МРА всего тела основаны на использовании технологий сегментированного заполнения к-пространства (техника «замочной скважины», TRICKS) при различных FOV, чтобы обеспечить сбор данных для центральных линий k-пространства, определяющих контраст, во время высокого гомогенного усиления сигнала от артериального кровотока в сосудистых территориях зоны интереса.
Представляют интерес в этом отношении также контрастные средства для пула крови, так как они могут обеспечить стабильно высокий интраваскулярный сигнал после первого пассажа, что позволяет затем собрать данные для периферических линий k-пространства, которые определяют пространственное разрешение.
Многообещающи начальные результаты по сбору данных во время непрерывного движения стола («спиральная МРТ»), который имеет потенциал повышения временного разрешения по сравнению с традиционными концепциями, а также автоматическое координирование скорости перемещения стола с транзитом артериального болюса контрастного средства. МРА всего тела будет выигрывать также от развития высокопольной МРТ, так как амплитуда сигнала при более высокой силе поля больше, чем при 1,5 Тл, что позволяет использовать более высокий фактор параллельного сбора данных и еще больше сократить время исследования и улучшить пространственное разрешение.
г) Резюме. Трехмерная МРА с контрастированием стала признанным методом в повседневной клинической практике. При использовании на MP-томографах последнего поколения она может обеспечить визуализацию артериальной системы с высоким разрешением (менее 1 мм3) в широком диапазоне FOV (максимальное FOV примерно 50 см в зависимости от магнита и типа катушек) и во многом заменила диагностическую интраартериальную ЦСА.
В принципе, визуализация сосудов всего тела посредством МРТ (МРА всего тела) может быть достигнута посредством 4 или 5 перекрывающихся MP-ангиограмм при отдельной инъекции контрастного средства для каждого нового FOV. Однако это может привести к мешающему усилению сигнала от кишечника и вен после начальной инъекции контрастного средства, причем накладывающиеся сигналы не могут быть достаточно полно устранены посредством техники субтракции.
Другая проблема, возникающая при таком мультифазном методе, заключается в том, что максимально допустимая доза экстрацеллюлярных хелатов гадолиния составляет 0,3 ммоль/кг массы тела, что ограничивает количество контрастного средства, которое может быть безопасно введено на каждом уровне.
При градиентах высокой производительности, которые доступны на современных томографах, метод МРА вдогонку за болюсом может быть распространен на 4 или 5 последовательно сканируемых области тела (одно FOV может быть равно длине магнита в зависимости от гомогенности магнитного поля), обеспечивая прекрасное решение для визуализации сосудов всего тела.
Последние усовершенствования МРА всего тела основаны на использовании техники сегментированного заполнения к-пространства (метод «замочной скважины», TRICKS) в различных FOV. Такая техника обеспечивает заполнение центральных, определяющих контраст линий k-пространства во время интенсивного гомогенного усиления артериального сигнала на территориях интереса.
Представляют интерес также контрастные средства пула крови, так как они могут обеспечить стабильно интенсивный сигнал после первого пассажа контрастного средства, что позволяет последующий сбор данных для периферических линий k-пространства, определяющих пространственное разрешение.
