A mágneses rezonancia angiográfia (MRA) klinikai alkalmazásai gyorsan bővülnek, mivel a technológiai fejlődés mind a hardver, mind a képalkotó technikák terén legyőzi a korábbi korlátokat, és az intravénás kontrasztanyagok és az ismételt ionizáló sugárterhelés kockázatai egyre inkább előtérbe kerülnek a klinikus és a beteg számára. A mágneses rezonanciás képalkotás (MRI) előnye, hogy a testszövetek és a vér saját mágneses tulajdonságaira támaszkodva, külső mágneses térben, ionizáló sugárzás vagy nefrotoxikus kontrasztanyagok nélkül készít képet. A 3,0 Tesla (T) mágnesek – amelyek 2002-ben kapták meg az FDA engedélyét – és az optimalizált impulzusszekvenciák egyre szélesebb körű elérhetőségével és használatával kiváló térbeli felbontású, kiváló minőségű képek készíthetők rövidebb vizsgálati idő alatt, kevesebb kontrasztanyag beadása mellett vagy kontrasztanyag beadása nélkül. Ebben a kéziratban áttekintjük a legújabb fejleményeket (1) az MRA 3,0T-n történő elvégzése terén, beleértve az “alacsony dózisú” kontrasztanyaggal megerősített (CE) MRA-t, és (2) az új, nem CE (NCE) MRA technikákat.
MRA 3,0T-n
3,0T-n kétszer annyi proton igazodik a mágneses mezőhöz, mint 1,5T-n, ami elméletileg kétszeres jel-zaj arányt (SNR) eredményez. Ezt az SNR-növekedést ki lehet használni a térbeli felbontás növelésére, az akvizíciós idő csökkentésére vagy a kettő kombinációjára, hogy kevesebb idő alatt elérjük az 1,5T-vel azonos SNR-jellemzőket. A megnövelt térbeli felbontás lehetővé teszi az elváltozások jobb láthatóságát, a gyorsabb akvizíciós idő pedig segít csökkenteni a mozgási artefaktumokat és a légzés-visszatartási követelményeket . Ezenkívül a gadolínium (Gd) ér-háttér kontrasztnövelő hatása 3,0T-nél még kifejezettebb, ami nagyobb kontrasztú képeket eredményez, és ezért kisebb dózisú Gd-alapú szereket igényel az alacsonyabb térerősségnél tapasztalt hasonló képminőség eléréséhez (1. ábra) .
CE MRA 1,5 T-n és 3,0 T-n. 56 éves férfi cöliákia (zárt nyíl) és arteria mesenterica superior (nyitott nyíl) disszekcióval. A CE MRA 1,5 T-n (A) alacsonyabb térbeli felbontással és kontraszt-zaj aránnyal rendelkezik, mint 3,0 T-n (B).
A CE-MRA technikákat jellemzően gyakrabban alkalmazzák, mint az NCE-MRA technikákat. A CE-MRA előnyei más MRA-technikákhoz képest, mint például a repülési idő (TOF) és a fáziskontraszt (PC), a rövidebb akvizíciós idő, a jobb anatómiai lefedettség és a véráramlás és pulzálhatóság okozta artefaktumokra való kisebb érzékenység. A kombinált artériás és vénás fokozódás elkerülése érdekében rövidebb akvizíciós időre van szükség a tisztán “artériás” fázisú képek készítéséhez. Ez párhuzamos képalkotással vagy időfelbontásos technikával végzett felvételek segítségével valósítható meg. A 3,0T-nél az SNR növekedése lehetővé teheti a nagyobb gyorsítási faktorok alkalmazását a párhuzamos képalkotás során, hogy a vizsgálati idők csökkenjenek és a térbeli felbontás még tovább javuljon .
Míg a 3,0T számos lehetőséget nyit az MRA jövője előtt, új klinikai és technológiai problémákat is magával hoz, amelyeket meg kell oldani, mielőtt széles körben elterjedne. Az 1,5T-re optimalizált impulzusszekvenciákat esetleg módosítani kell a 3,0T alkalmazásokhoz. Ezenkívül a nagy mágneses térerősség növeli az energia lerakódását a betegben és a mező inhomogenitását, amint azt alább tárgyaljuk.
Kontraszterősített MRA 3.0T-n
Bár a gadolínium alapú szerek kiváló biztonsági adatokkal rendelkeznek, a gadolíniumot nefrogén szisztémás fibrózissal kapcsolatba hozó jelentések újból felkeltették az érdeklődést az “alacsony dózisú” CE-MRA és NCE-MRA iránt. Ezenkívül az alacsony dózisú kontrasztanyag segít csökkenteni a CE-MRA elvégzésének költségeit is. A gadolínium-kelátok paramágneses vegyületek, amelyek a spin-rács, illetve a spin-spin kölcsönhatások megszakításával lerövidítik a T1 és T2 relaxációs időt. A Gd-nek a testszövetekre gyakorolt ezen hatásait a megnövelt mágneses térerősség viszonylag kevéssé befolyásolja. Így, bár a testszövetek T1 relaxációs ideje 3,0T-nél megnő, a Gd-kontrasztanyagok T1 relaxációs ideje nagyobb mágneses térerősségnél viszonylag változatlan marad. Ez a vérkészlet-háttér kontraszt-zaj arány (CNR) észrevehető növekedését eredményezi az 1,5T-hez képest. A CNR növekedése 3,0T-nél arra használható, hogy azonos mennyiségű kontrasztanyag felhasználásával javítsuk a képminőséget, vagy csökkentsük a beadott IV-kontrasztanyag mennyiségét az 1,5T-n végzett hasonló vizsgálathoz képest (2. ábra) . Tomasian és munkatársai nemrégiben kimutatták, hogy a supraaorta artériák 3,0T MRA-jánál a kontrasztdózis 0,15-ről 0,05 mmol/kg-ra történő csökkentése nem rontotta a képminőséget, az akvizíciós sebességet vagy a térbeli felbontást . Az artériás elzáródásos betegséget a két olvasó szinte egyformán észlelte, az artériadefiníció pontszámai között nem volt szignifikáns különbség.
Kis dózisú CE MRA. Kontraszterősített vese MRA 3,0T-en 0,1 mmol/kg gadobenát-dimeglumin alkalmazásával. A képminőség és az erek szembetűnősége még viszonylag alacsony dózisú intravénás kontrasztanyaggal is kiváló.
A CE-MRA a hagyományos angiográfia nem invazív alternatívájaként bizonyult a perifériás érbetegségek értékelésében, és a CTA alternatívája lehet az akut tüdőembólia diagnózisában . Az alsó végtagi MRA jellemzően az összes MR-képalkotó technika közül a legmagasabb kontrasztanyag-dózisú protokollokkal jár, gyakran dupla adag (0,2 mmol/kg) vagy annál több Gd-kontrasztanyag beadását igényli . Kimutatták, hogy az alsó végtagok MRA vizsgálatához 3,0T-nál szükséges Gd-kontrasztanyag mennyisége az 1,5T-nél használt mennyiség egyharmadára csökkenthető (azaz 0,3 mmol/kg-ról 0,1 mmol/kg-ra). Az alacsonyabb kontrasztanyag-dózisok mellett készült felvételek jobb artériadefiníciót mutattak, mint a nagy dózisú felvételek, feltehetően a kezdeti kontrasztanyag-injekcióból származó kisebb maradék háttérjelnek és a kisebb vénás szennyeződésnek köszönhetően.
A 3,0T-n végzett vénás CE-MRA minőségét is értékelték alacsony dózisú Gd-vel. Attenberger és munkatársai azonos képminőséget mutattak ki a veseartériák értékelésénél, összehasonlítva 0,1 mmol/kg gadobenát-dimeglumin 3,0T-n 0,2 mmol/kg gadobutrolt 1,5T-n . Kramer és munkatársai alacsony dózisú (0,1 mmol/kg) gadopentetát-dimeglumint hasonlítottak össze 3,0T-n a hagyományos digitális szubtrakciós angiográfiával (DSA) a veseartéria-szűkület értékelésére 29 betegnél, és jó vagy kiváló minőségű képeket kaptak 94%-os érzékenységgel és 96%-os specificitással . Ezek az eredmények arra utalnak, hogy 3,0T-n a jelenlegi gyakorlatban a kontrasztanyag-dózis valószínűleg magasabb a szükségesnél, és csökkenthető a térbeli felbontás vagy az általános képminőség negatív befolyásolása nélkül.
A hagyományos Gd-kontrasztanyagokat használó jelenlegi CE-MRA technikákat korlátozza, hogy a kontrasztanyagnak az érdeklődésre számot tartó ereken való első áthaladása során viszonylag gyorsan kell képeket készíteni. Az újabb, intravaszkuláris Gd-alapú kontrasztanyagok segíthetnek leküzdeni ezeket a korlátokat. A Gadofosveset trinátrium, egy fehérjéhez kötődő intravaszkuláris kontrasztanyag, amely a közelmúltban kapta meg az FDA engedélyét az aorto-iliákus szegmensek CE-MRA-jában való használatra, abban különbözik a többi gadolínium alapú kontrasztanyagtól, hogy lényegesen hosszabb intravaszkuláris élettartammal és nagyobb relaxivitással rendelkezik. A Gadofosveset kisebb összmennyiségű kontrasztanyagot igényel (3. ábra), és a képalkotási ablakokat akár 60 percre vagy még tovább is meghosszabbítja. A képek így az intravénás kontrasztanyag beadását követő steady-state fázisban készíthetők, ami hosszabb vizsgálati időt tesz lehetővé a nagyon nagy térbeli felbontású CE-MRA-felvételek készítéséhez. Klessen és munkatársai tanulmánya kimutatta, hogy 10 ml Gadofosveset trinátrium minőségileg jobb képeket eredményezett nagyobb artériás kontraszt mellett, mint 30 ml gadopentetát-dimeglumin. Az injekciós protokoll további optimalizálása feltehetően tovább javíthatja az ebben a vizsgálatban talált eredményeket.
CE MRA intravaszkuláris kontrasztanyaggal. (A) First-pass és (B) steady-state multiplanáris újraformázott képek 0,03 mmol/kg gadofoszveset-triszódiummal végzett kontrasztanyag-erősített MRA-ról egy 25 éves férfi esetében, akinek jobb alsó lebenyben szegmentális tüdőembóliája volt (nyíl). Még az állandósult állapot alatt is jelentős intravaszkuláris jel áll rendelkezésre a tüdőembólia pontos diagnosztizálásához.
Párhuzamos képalkotás 3,0T-n
A párhuzamos képalkotás tovább fokozza a 3,0T előnyeit azáltal, hogy a nagyobb képfelvételi sebességért cserébe alulmintavételezi az érdekes területet. A párhuzamos képalkotást a CE-MRA-nál alkalmazták a vizsgálati idő csökkentése és a térbeli felbontás javítása érdekében az anatómiai lefedettség javítása és az aliasing artifact eltávolítása révén többcsatornás tekercsek használatával (4. ábra) . Az egyes tekercsek, amelyek különböző térbeli érzékenységgel rendelkeznek, egyetlen rádiófrekvenciás (RF) impulzust követő MR-jel egyidejű vételére szolgálnak. Ez gyorsabb képfelvételt tesz lehetővé, kevesebb mozgási artefaktummal, kevesebb RF gerjesztő impulzussal és a páciens kisebb energiaterhelésével, de az alulmintavételezés következtében hiányzó k-téri adatok miatt némi aliasing jelen van. Fenchel és munkatársai tanulmányában kimutatták, hogy az integrált párhuzamos akvizíciós technikával (iPAT2) és egyetlen kontrasztanyag-injekcióval végzett CE-MRA kiváló minőségű képet készít a teljes artériás érrendszerről, elfogadható SNR- és CNR-értékekkel, egész testre vonatkozó alkalmazásokhoz, kevesebb mint 60 másodperc alatt. A párhuzamos képalkotás az anatómiai lefedettséget is növelheti. Lum és munkatársai nemrégiben bemutatták a kétdimenziós autokalibráló párhuzamos képalkotási technika (2D-ARC) alkalmazását a hasi CE-MRA lefedettségének növelésére. A szubjektív képminőséget és az erek szembetűnőségét egészséges önkéntesek és feltehetően renovaszkuláris betegségben szenvedő betegek esetében osztályozták 2D-ARC-vel és anélkül végzett MRA esetében. Az eredmények egyenértékű képminőséget mutattak mindkét módszer esetében, a 2D-ARC MRA esetében pedig a képalkotó térfogat 3,5-szeres növekedését és a teljes hasi lefedettséget ugyanazon akvizíciós idő alatt. Ugyanezzel a technikával rövidebb idő alatt nagy felbontású, teljes mellkasi MRA is végezhető, ami fontos a tüdőembóliára gyanús vagy légszomjas betegek értékelésében (5., 6. ábra).
Nagy látómezőjű CE MRA párhuzamos képalkotással. Párhuzamos képalkotást és 32 csatornás tekercset használtak a teljes aorta letapogatására az aorta gyökerétől a bifurkáción túlra ennél a 49 éves férfinál, akinek korábbi felszálló aorta disszekciójának helyreállítása (nyílhegyek) és maradék disszekció a leszálló aortában (nyitott nyilak = valódi lumen; zárt nyilak = részben trombózisos hamis lumen).
Párhuzamos képalkotással végzett gyors teljes mellkasi CE MRA. Kontraszterősített pulmonális MRA 47 éves férfi pulmonális artériás hipertóniában és pulmonális arteriovenosus malformációban (nyíl) szenvedő betegnél. A kétdimenziós párhuzamos képalkotás alkalmazása lehetővé teszi a vizsgálati idő 16 másodpercre való csökkentését a teljes mellkasi lefedettség fenntartása mellett. A 3,0T-n történő képalkotás növeli a kontraszt-zaj arányt, még akkor is, ha csak 15 ml gadobenát-dimegluminátot használunk, mint ebben az esetben.
Gyors egész mellkasi CE MRA párhuzamos képalkotással. A párhuzamos képalkotás alkalmazása a vizsgálati idő csökkentése érdekében különösen fontos olyan betegeknél, akik nehezen tartják vissza a lélegzetüket. Ez a kontrasztanyaggal megerősített pulmonális MRA egy 42 éves, primer pulmonális artériás hipertóniában szenvedő, oxigénhasználatra szoruló nőnél készült. Ebben az esetben a vizsgálat ideje 16 másodperc volt.
A 3,0T-n végzett CE-MRA korlátai és biztonsági aggályai
A 3,0T-nél erősebb mágneses tér jelentős kihívásokat és korlátozásokat eredményez, amelyeket még nem sikerült teljesen leküzdeni. Az RF-mező inhomogenitásából adódó konstruktív és destruktív interferencia és a megnövekedett fajlagos abszorpciós ráta (SAR) a 3,0T-n történő képalkotás során komoly aggodalomra ad okot.
A RF-mező inhomogenitása interferenciás területeket és a teljes anatómiai lefedettség elvesztését eredményezheti a képmezőn belül. 3,0T-nél a protonok rezonanciafrekvenciája a vízben 128 MHz, ami kétszerese az 1,5T-s rendszerben mért értéknek, ami azt jelenti, hogy a rádiófrekvenciás hullámhossz 52 cm-ről 26 cm-re csökken a felére. Ez a rövidített hullámhossz átfoghatja a látómező méreteit a hasi és kismedencei képalkotásnál, ami gyakrabban fordul elő nagy testalkatú személyeknél . Mivel két RF-hullám átfedésben van a képalkotó mezőben, a konstruktív vagy destruktív interferencia világosodó, illetve sötétedő területeket eredményezhet. Hasonló artefaktum fordulhat elő olyan személyeknél, akiknek a hasában nagy mennyiségű folyadék van (pl. ascites vagy terhesség). A folyadékban elektromos áram kering az erős mágneses tér alatt, és interferál az RF-mező impulzusokkal, ami interferenciát eredményez. A tekercsek tervezésében elért előrelépések, mint például a több tekercsből álló átvivő testtekercsek, elnyomhatják az örvényáramokat és javíthatják az RF-mező homogenitását nagyobb térerősségnél. A jobb tekercstervezés mellett az új impulzusszekvenciák, például a háromdimenziós testre szabott RF-impulzusok bizonyítottan javítják a rádiófrekvenciás gerjesztés homogenitását.
A RF-impulzusok energiát adnak át a betegben lévő protonoknak, és végül az energia felszabadulásának melléktermékeként hőt termelnek. A páciensben keletkező hőnek káros élettani hatásai lehetnek, ezért a képalkotó környezetben gondosan ellenőrzik, és az FDA a teljes test felmelegedésének jelenlegi határértékét 4 W/kg-ban határozta meg az egész testre vonatkozóan 15 perc alatt. A SAR érték az RF-impulzus által a szövetben lerakódott energia becslését adja meg, és a rezonanciafrekvencia négyzetével növekszik. A 3,0T-nél a rezonanciafrekvencia kétszerese az 1,5T-s rendszerének, így a SAR négyszeresére nő. Módosított impulzusszekvenciákat, adatgyűjtési technikákat és hardverterveket dolgoznak ki, hogy segítsék a megnövekedett SAR értékek kezelését a nagyobb mezőkön. A párhuzamos képalkotás alkalmazása szintén fontos megoldást jelent erre a problémára, mivel a nagyobb anatómiai régió egyidejű leképezéséhez használt több detektortekercs csökkenti az akvizíciós időt és a képfelvételhez szükséges RF-impulzusok számát.
Non Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Angiography (NCE-MRA)
Az NCE-MRA széles körű alkalmazását a CE-MRA-nak kedvező hosszabb akvizíciós idő és a mozgásartifakták korlátozzák. Azonban több tényező is hozzájárult az NCE-MRA módszerek iránti megújult érdeklődéshez, beleértve az MR hardver és szoftver fejlesztését és a gadolínium alapú kontrasztanyag biztonságosságával kapcsolatos aggodalmakat a magas kockázatú betegcsoportokban. Ez utóbbi különösen aggasztó, mivel a mérsékelt vagy súlyos veseelégtelenségben és érrendszeri vagy anyagcserezavarokban szenvedő betegeknél fennáll a nefrogén szisztémás fibrózis (NSF) legyengítő és esetleg életveszélyes betegség kialakulásának kockázata. Agarwal és munkatársai nemrégiben végzett metaanalízise szerint a gadolíniumnak kitett krónikus vesebetegségben szenvedő betegeknél (N = 79/1393, 5,7%) 27-szer nagyobb volt az NSF kialakulásának esélye, mint a krónikus vesebetegségben szenvedő, gadolíniumot nem kapó kontrollszemélyeknél (N = 3/2953, 0,1%). Ez jelentős képalkotási kihívást jelent, mivel a metabolikus szindróma, a cukorbetegség és a vesebetegség évről évre a lakosság egyre nagyobb százalékát érinti. Előfordulhatnak olyan helyzetek is, amikor a nehéz intravénás hozzáférés vagy az intravénás kontrasztanyag ellenjavallata miatt az NCE-MRA-t részesítik előnyben. A nagy felbontású CE-MRA általában nagy furatú intravénás katétert igényel, amelyet nehéz lehet elhelyezni elhízott vagy rossz vénás betegeknél, és az állatkísérletekben megfigyelt teratogén hatások miatt az intravénás kontrasztanyagokat általában nem adják terhesség alatt.
A NCE-MRA az MR-képalkotás kezdete óta rendelkezésre áll, és rutinszerűen használják intrakraniális képalkotásra. A koronária-, mellkasi, vese- és perifériás érbetegségekben való használatra is validálták . Egy nemrégiben készült áttekintésben Provenzale és munkatársai hasonló diagnosztikai minőséget találtak az MRA-val kombinált MRI-ben, mint a CTA-ban a carotis és a vertebralis disszekció esetében, anélkül, hogy bármelyik módszer egyértelműen jobb lenne. A TOF MRA-t a komputertomográfiás angiográfiával (CTA) és a digitális szubtrakciós angiográfiával (DSA) is összehasonlították a kezelt agyi aneurizmák követésében, és nagy érzékenységgel rendelkezik az aneurizmán belüli maradék áramlás kimutatásában .
A koszorúér MRA-t elsősorban 1,5T-n validálták, de klinikai alkalmazását korlátozzák a distalis szegmens és a kis ágak betegségének megjelenítésében jelentkező korlátok és a koszorúér CTA széles körű bevezetése. A koronária MRA-nak azonban még mindig van szerepe az anomális koszorúér-eredet értékelésében (7. ábra), különösen a gyermekbetegeknél. Ezenkívül a koronária MRA-nak szerepe lehet a mérsékelten vagy súlyosan meszesedett koszorúér-szegmensekben jelentős szűkületben szenvedő betegek értékelésében, mivel a magas meszesedési pontszámmal rendelkező betegeknél a CTA-val a szűkületet fokozott műhiba és nehéz láthatóvá tenni. Ezenkívül 3,0T-n a jobb SNR növelheti a distalis koszorúér-szegmensek láthatóságát, és a rövidebb képalkotási idő javíthatja a kép élességét . Az SSFP szekvenciáknál 3,0T-nél tapasztalt megnövekedett artefaktumok miatt a kontraszthatású koronária MRA módszereket újragondolták, ígéretes kezdeti eredményekkel .
Koronária MRA 3D steady-state free precessionnal. A bal fő koszorúér (nyitott nyíl) a jobb koszorúérből (zárt nyíl) ered és a tüdőartéria és az aorta között halad (inzert). LV = bal kamra; RV = jobb kamra; PA = tüdőartéria; Ao = aorta.
Time-of-Flight MRA
A Time-of-Flight (TOF) a leggyakrabban alkalmazott NCE MRA technika, különösen perifériás és intrakraniális alkalmazásokban. A TOF a háttérjel elnyomására támaszkodik gyors szeletszelektív rádiófrekvenciás gerjesztő impulzusokkal, amelyek telítik az álló szövetből származó jelet, ami elnyomott háttérjelet eredményez . Mivel a vénás jel potenciálisan elfedheti a szomszédos artériák láthatóságát, a vénás áramlást általában szelektíven elnyomják egy telítési sáv alkalmazásával a képalkotó szelet vénás oldalán, hogy a képalkotó szeletbe belépő jelet nullázzák. Ugyanez az elv alkalmazható a rekeszizomra a légzés és a szívre a szívciklus alatt. A nagy áramlási sebességű szöveti síkokban a beáramló vér mentes lesz a gerjesztő impulzustól, amely telíti a háttérszöveteket, ami erős jelintenzitást eredményez. A lassú véráramlás vagy pangás, a retrográd töltés, a kanyargós erek vagy a képszelet síkjában lévő erek a véráramlás telítődését eredményezik a képtérfogatban és az erek gyenge vizualizációját.
A TOF-vételeket 2D vagy 3D mintavételezéssel lehet végezni, a 3D TOF-et leggyakrabban az intrakraniális érrendszerben használják az artériafa kanyargós jellege, a képalkotó síkon belüli áramlásra való hajlam és a nagy térbeli felbontás iránti igény miatt . A 2D TOF angiográfiát klinikailag gyakrabban használják a nyaki artériák (8. ábra) és a perifériás érrendszer (9. ábra) értékelésére, amely a képalkotó síkkal merőlegesen tájékozódik . Bár a TOF legnagyobb korlátja a protonok telítődése a síkban lévő erekben, ez kiküszöbölhető a lapon keresztül fokozatosan növekvő flipszögek alkalmazásával, hogy kompenzálják a lapba áramló vér telítődését , a többszörös átfedő vékony lapos felvétel (MOTSA), amely a képtérfogatot több vékony 3D lapként rögzíti, és kisebb a jel telítődése, mint az egy térfogatú 3D felvételeknél .
2D time-of-flight MRA a nyaki verőerekről. (A) Axiális forráskép kiváló érjelzéssel a carotis (nyilak) és a vertebralis (nyílhegyek) artériákban. (B) Maximális intenzitású vetületi kép a bal carotis (nyilak) és a vertebralis (nyílhegyek) artériákról.
2D time-of-flight MRA lefutás. A kismedence, a combok és a vádli 2D repülési idejű MRA-ja egy olyan betegnél, akinek kétoldali alsó végtagi sántítása a felszíni combartériák kétoldali elzáródása miatt alakult ki. A vádliban lévő lefutó erek (ellipszisek) áramlása a combokban lévő, a profunda femoris artériákból eredő kollaterális artériákon (nyitott nyilak) keresztül történik.
Az EKG-gatinget sikeresen alkalmazták a mellkasi aorta CE-MRA technikáiban, ahol a szív mozgása az érfal elmosódását eredményezheti az aorta felszálló szakaszában . A perifériás artériák képalkotásához, ahol a véráramlás a szívciklus fázisától függ, a szisztolés kapuzás a képfelvétel csúcsvéráramlás idejére időzíthető. Lanzman és munkatársai nemrégiben írták le egy ígéretes új, EKG-kapcsolt 3D NCE-MRA technika alkalmazását perifériás artériás betegségben szenvedő betegeknél, amely megfelelő képminőséget és az alsó végtagok jelentős artériaszűkületének felfedését mutatja exogén kontrasztanyag nélkül.
Steady-state free precession MRA
A kiegyensúlyozott steady-state free precession (SSFP) technikák népszerűek az NCE MRA-hoz, mivel a kép kontrasztját a T2/T1 arányok határozzák meg, ami eredendően világos vérképekhez vezet, amelyek kevéssé függenek a vér beáramlásától . SSFP MRA esetén mind az artériák, mind a vénák fényes jelet mutatnak, ami alkalmassá teszi ezt a technikát a mellkasi MRA alkalmazásokhoz (10. ábra), ahol az erek nagyobbak, és ahol mind az artériás, mind a vénás struktúrák értékelése fontos (pl. veleszületett szívbetegségek esetén). Olyan klinikai forgatókönyvekben, ahol a vénás jel zavarhatja az MRA értelmezését (pl. vese MRA), a vénás beáramlás elnyomási technikákat lehet alkalmazni az SSFP MRA technikákhoz, hogy tisztán artériás MRA-képeket kapjunk.
SSFP mellkasi MRA. Nem kontrasztbővített SSFP MRA egy sacculáris aortaív aneurizmával (nyíl) rendelkező betegnél.
A François és munkatársai által végzett retrospektív elemzésben 23 betegnél, akiknél a mellkasi aorta CE-MRA és 3D SSFP vizsgálatát egyaránt elvégezték, az aorta átmérőjének mérése lényegében azonos volt a két módszer között, az aorta gyökerének jelentősen jobb vizualizációja a 3D SSFP használatával. Egy külön vizsgálatban a CE-MRA-t a 3D SSFP-vel hasonlították össze a pulmonális vénák (PV) rádiófrekvenciás ablációs műtét előtti értékelésére, és a 3D SSFP-képek pontos PV-átmérő-mérést mutattak, jobb SNR és CNR mellett. A Krishnam és munkatársai által végzett vizsgálat kimutatta, hogy a mellkasi aorta szabad légzéses EKG-kapcsolt SSFP MRA-jának diagnosztikai érzékenysége és specificitása megegyezik a CE-MRA-éval 50, mellkasi aorta betegségre gyanús betegnél. A független kvalitatív és kvantitatív képelemzés azt mutatta, hogy mindkét technika kiváló láthatósági fokozatot biztosít az összes aorta-szegmensről. Az SSFP-MRA az aorta gyökerének jobb láthatóságát mutatta, és minden szegmens esetében magasabb SNR- és CNR-értékeket mutatott, miközben a beteg szabadon lélegezhetett a képalkotás során.
3D SSFP-MRA-t alkalmaztak a veseartériák értékelésére is. Maki, és munkatársai 40 betegnél hasonlították össze a 3D SSFP MRA-t a CE-MRA-val 1,5T-n, és kimutatták, hogy a 3D SSFP MRA érzékenysége 100%-os, specificitása pedig 84%-os volt. Hasonlóképpen, Wyttenbach, és munkatársai 53 veseartéria-szűkületre gyanús beteget vizsgáltak 3D SSFP és CE-MRA segítségével 1,5T-n. A 3D SSFP MRA érzékenysége és specifikussága 100% és 84% volt. Lanzman és munkatársai tanulmányában összehasonlították a veseartériák képminőségét és láthatóságát 1,5T-n és 3,0T-n, és az SNR és CNR jelentős, 13-16%-os, illetve 16-23%-os javulását mutatták ki 3,0T-n, az átlagos képminőség legnagyobb javulásával a szegmentális artériaágaknál. A nyereség, bár jelentős, kisebb, mint amit a 3,0T-n elvárt SNR elméleti megduplázódása várna, mivel az SSFP a T2/T1 arány kontrasztjára támaszkodik.
Az artériás spinjelölés (ASL) olyan technika, amely az SSFP-vel kombinálva javítja a képminőséget a háttérszövet jobb elnyomása révén. A képalkotó mezőt megelőző protonokat inverziós impulzussal “megjelölik”, hogy kontrasztot biztosítsanak. A háttérszövet elnyomható a címkézetlen kép kivonásával a címkézett vérképből két felvétellel, vagy a teljes képalkotó mező térben nem szelektív címkézési impulzusának alkalmazásával az érdeklődésre számot tartó artériákra alkalmazott címkézési impulzus mellett egyetlen felvétellel . Az ASL SSFP-vel fényes vér, vénamentes képeket biztosít magas SNR-rel, amelyek különösen alkalmasak a karotisz- és veseartériák képalkotására (11. ábra) az áramlási artefaktumokra való csökkent érzékenység miatt . Az aorta összetett érrendszerét a veseartériákhoz képest jól láthatóvá teszi ez a technika, és a kezdeti klinikai tapasztalatok a CE-MRA-hoz hasonló eredményeket mutattak mind egészséges önkéntesek, mind veseartéria-szűkületben szenvedő betegek esetében (12. ábra) . Ezt a fajta szekvenciát 67 veseartéria-szűkületre gyanús betegnél alkalmazva Glockner és munkatársai megállapították, hogy az SSFP a legtöbb esetben diagnosztikus képet szolgáltatott, de a CE-MRA-hoz képest magasabb volt a hamis pozitív és negatív eredmények előfordulása.
SSFP vese-MRA. (A) Kontrasztanyaggal nem bővített, beáramlásra előkészített, inverziós visszanyeréses SSFP MRA és (B) kontrasztanyaggal bővített MRA egy betegnél, akinek két jobb oldali veseartériája van (zárt nyíl = fő veseartéria; nyitott nyíl = járulékos veseartéria). Érdekes módon a szegmentális veseartéria-ágak (nyílhegyek) jobban láthatók az SSFP MRA-n, mint a kontrasztanyag-erősített MRA-n.
SSFP veseátültetési MRA. (A) Kontrasztanyaggal nem bővített, beáramlásra előkészített, inverziós visszanyeréses SSFP MRA, (B) kontrasztanyaggal bővített MRA és (C) digitális szubtrakciós angiográfia egy vesetranszplantációs artériaszűkületben szenvedő betegnél (zárt nyíl). A közös csípőartériában is jelen van egy szűkület (nyitott nyíl).
Az ASL-t korlátozza, hogy az artériák sebességére támaszkodva a képalkotó síkban lévő vért megjelölt vérrel helyettesíti. A lassabb áramlású perifériás artériákban a jelölt vér beáramlása megközelítheti a környező szövetek T1-jét, így a jelölési hatás megszűnik. Ez részben kiküszöbölhető a többszörös, vékonyabb lemezes felvétellel, de a hosszabb képalkotási idő rovására.
Fázis-kontraszt MRA
A fázis-kontraszt (PC) MRA úgy hoz létre képet, hogy az impulzusszekvencia során kétszer ellentétes irányban kétpólusú sebességkódoló gradienst alkalmaz, ami az álló szövetekben nulla nettó fázisváltozást eredményez, míg a mozgó vérben fázisváltozást alkalmaz, jelet produkálva. A jel erőssége arányos a mozgó vér sebességével és a bipoláris áramláskódoló gradiens erősségével, amelyet a Velocity Encoding (Venc) érték beállításával írunk elő. A Venc azt a maximális sebességet írja le, amely pontosan kódolható aliasing nélkül, hasonlóan a Doppler sebességméréshez. Így a fázis-kontraszt MRA a hemodinamikai adatok mellett az áramlásról is anatómiai képet ad az erekről, ellentétben a TOF és a CE-MRA technikákkal. A 3D PC MRA-n a hemodinamikailag jelentős szűkületnél és annak disztális részén (13. ábra) az intravoxel fázisdiszperziónak köszönhető, amely a turbulens áramláshoz kapcsolódik, és felhasználható a szűkületek hemodinamikai jelentőségének becslésére . A PC MRA használható az áramlás irányának és sebességének azonosítására, és a TOF-hez képest jobb háttérelnyomással rendelkezik. Használatát korlátozza a hosszabb képfelvételi idő és a véráramlás sebességében és nagyságában a szívciklus során bekövetkező változásokra való nagyobb érzékenység . A 3,0T-n, bár az 1,5T-hez képest nem nagyobb az áramlásmérés pontossága, nagyobb jel és kevesebb zaj mérhető egy adott VENC mellett. Ez lehetővé teszi a VENC növelését, csökkentve az aliasing artifaktákat a nagyobb áramlású régiókban anélkül, hogy a teljes képzaj elfogadhatatlan szintre emelkedne .
3D fáziskontraszt MRA. (A) Kontraszterősített MRA, (B) 3D fáziskontrasztos (PC) MRA és (C) digitális szubtrakciós angiográfia egy jobb veseartéria-szűkületben szenvedő betegnél (nyíl). A 3D PC MRA-n látható jelhiány azt jelzi, hogy a szűkület hemodinamikailag jelentős. A katéteres angiográfiánál a nyomásgradiens a szűkületen 18 mmHg volt.
Tradicionálisan a PC MRA-t háromirányú sebességkódolással, időbeli információ nélkül végezték, hogy “komplex-különbségű” MR-angiogramot kapjanak. Ezzel a megközelítéssel minden egyes akvizíciót háromszor ismételtek meg különböző sebesség-kompenzációs irányokkal és egyszer áramlás-kompenzáció nélkül. Mivel a 3D PC MRA-hoz négy felvételre van szükség, a beolvasási idők hosszúak és a képalkotó térfogat korlátozott. Párhuzamos képalkotási technikákat és 3D radiális alulmintavételezést vagy Vastly undersampled Isotropic Projection Reconstruction (VIPR) alkalmaztak a vizsgálati idő csökkentésére a lefedettség vagy a felbontás veszélyeztetése nélkül. Ezenkívül ezek a képfelvételt gyorsító technikák lehetővé tették az időbeli információk felvételét a standard 3D PC MRA felvétel mellett, ami négydimenziós (4D = háromdimenziós térbeli kódolás, háromirányú sebességkódolás és idő) PC MRA-t eredményezett a különböző érrendszeri alkalmazásokhoz. Bár ezek az újabb 4D PC MRA szekvenciák használhatók az NCE MRA-hoz, e technikák jövőbeli iránya a biztosított további hemodinamikai információkban rejlik. A hagyományos kétdimenziós (2D) PC MRA-val ellentétben, ahol az érdeklődésre számot tartó érnek a vizsgálat előtt ismertnek kell lennie, és a képsíkot a vizsgálat során a szkennerben kell meghatározni, a 4D PC MRA technikák lehetővé teszik a képalkotó térfogaton belüli bármely ér áramlási sebességének utólagos értékelését ugyanabból a felvételből. Ezenkívül a 4D PC MRA technikák felhasználhatók a szív- és érrendszeren belüli összetett áramlási minták kvalitatív értékelésére (14. ábra) és különböző hemodinamikai paraméterek nem invazív módon történő kiszámítására, beleértve a nyomásgradienseket , a falnyírófeszültséget és az oszcillációs feszültségindexet. E technikák klinikai rutinba történő bevezetését jelenleg az korlátozza, hogy képesek vagyunk feldolgozni és értelmezni az e szekvenciák által generált nagy mennyiségű adatot.
4D flow MRA. A 4D áramlási MRA (PC VIPR) részecskenyomai ugyanannál a betegnél, mint az 1. ábrán. A valódi lumenben lamináris áramlás (zárt nyíl), a hamis lumenben pedig helikális áramlás (nyitott nyíl) látható.