Zastosowanie rezonansu magnetycznego w obrazowaniu serca i naczyń Korzystajac z okazji chcialam podziekowac pp Grajkowi i wszystkim pozostalym osobom za stworzenie mozliwosci wykonywania badan przy pomocy rezonansu magnetyczngo .Metody obrazowania , szybko się rozwijającej, z która wiążą się duze nadzieje nie tylko w chorobach serca i naczyn ale w całejj diagnostyce medycznej. Małgorzata Pyda Pracownia Rezonansu Magnetycznego Katedra i I Klinika Kardiologii

Metoda rezonansu magnetycznego Badanie serca Chorego umieszcza się w silnym polu magnetycznym wytworzonym przez aparat MR badanie bramkowane ekg akwizycja obrazu często na bezdechu zastosowanie kontrastu gadolinium czas trwania badania ok. 40 min

URZĄDZENIA BEZPIECZNE W POLU MAGNETYCZNYM Sercowe druty w mostku protezy zastawkowe stenty wieńcowe stenty naczyniowe, filtry ,zatyczki okludery cewniki (bez prowadników) Inne implanty ortopedyczne wkładki domaciczne implanty stomat. Wywołują artefakty i zanik sygnału

STYMULATORY W SYTUACJI WYJĄTKOWEJ Zasada ogólna – przeciwskazane!!!! Statyczne pole magnetyczne Gradienty pola Fale radiowe

Nieinwazyjne obrazowanie w kardiologii Spośród czterech ninwazyjnych metod obrazowania w kardiologii najczęściej stosowanymi są echo i badania izotopowe. W 2008 r w USA wykonano ok. 22 mln badań echo i 15 mln b. izotpowych. (większośc z nich wykonywana jest poza szpitalem) Ilośc KT i CMR jest stosunkowo niska , wykonuje się około 500 tys rocznie, co jednak dziesięciokrotnie przekracza liczbe b. wykonywanych w Polsce. Koszty sprzętu sa wielokrotnie wyższe Of the four major noninvasive imaging modalities, echocardiography and nuclear cardiology are dominant with regard to the number of clinical scans performed annually. In 2006, it was estimated that over 22 million echocardiograms were performed in the United States. Stress echocardiography has shown the most growth over the last decade. In comparison, over 15 million cardiac nuclear images are performed annually, with a majority now performed outside of the hospital setting. In contrast, cardiac CT (CCT) and cardiovascular magnetic resonance (CMR) are quite small, with approximately 500,000 scans annually. Referenc

Rezonans magnetyczny serca (CMR) Badanie nieinwazyjne Brak promieniowania jonizującego Niska nefrotoksyczność środków kontrastowych Jakość badania serca niezależna od; budowy klatki piersiowej, struktur kostnych chorób płuc Wskazania rozszerzane wraz z rozwojem technologii rezonansu magnetycznego Przeciwwskazania związane z obecnością przedmiotów ferromagnetycznych.

Zastosowanie kliniczne CMR Choroba niedokrwienna serca Ocena globalnej i odc. kurczliwości Ocena niedokrwienia (testy obciążeniowe) Ocena lokalizacji i wielkości zawału Niewydolność serca Różnicowanie kardiomiopatii Diagnostyka zapalenia m. sercowego Zabiegi elektrofizjologiczne Lokalizacja ujść żył płucnych Obserwacja po zabiegach ablacji Przewidywanie skuteczności CRT Nabyte zastawkowe wady serca Ocena budowy i czynności zastawek Wrodzone wady serca Topografia, morfologia, Guzy i inne choroby serca AF= atrial fibrillation PV = pulmonary vein CRT = Cardiac resnchronization therapy

Protokół badania CMR - morfologia serca Precyzyjne i powtarzalne obrazy, Brak problemów z oknem akustycznym, Wysoki kontrast między tkankami, Obrazowanie PK jest równie dobre jak LK, Prawdziwa ocena trójwymiarowa (3D). RVIT Wtej technice siatka linii znacznikowych jest w sposób magnetyczny umieszczana na sercu w cz. Rozkurczu, deformacja lini znacznikowej może by RVOT

Protokół badania CMR – ocena funkcji serca Technika znacznikowa (myocardial tagging), Deformacja linii znacznikowych umieszczonych w sposób magnetyczny, Możliwość analizy w każdym kierunku, włącznie z oceną okrężną, Możliwość porównania czynności wsierdzia i nasierdzia. Wtej technice siatka linii znacznikowych jest w sposób magnetyczny umieszczana na sercu w cz. Rozkurczu, deformacja lini znacznikowej może by

Pomiar przepływu metodą „phase contrast imaging”

Trójwymiarowa rekonstrukcja lewej i prawej komory

charakterystyka tkanki Protokół badania CMR – charakterystyka tkanki AGH AGH AGH Późne wzmocnienie pokontrastowe po gadolinium uwidacznia obszary ze zwiększoną ilością przestrzeni śródmiąższowej (włóknienie, martwica, naciek).

Późne wzmocnienie pokontrastowe ”late enhancement” Kontrasty gadolinowe nie przenikają przez prawidłowe błony komórkowe i wypełniają przestrzenie zewnątrzkomórkowe z których są szybko wypłukiwane do przestrzeni śródnaczyniowej. W zdrowym miokardium przestrzeń zewnątrzkomórkowa zajmuje ok. 20% tkanki i nie dochodzi do przedłuzonego zalegania kontrastu. Uwidocznienie LGE bazuje na dłuższym zaleganiu kontrastu w uszkodzonej tkance. W ostrym zawale dochodzi do uszkodzenia błon komórkowych i wnikania kontrastu do uszkodzonych komórek z których jest usuwany wolniej niż z przestrzni pozakomórkowej. W strefie przebytego zawału dochodzi natomiast do zwiększenia substancji pozakomórkowej (w postaci włokien kolagenowych tworzących bliznę) Tym samym zwiększa się znacznie objętośc dystrybucji kontrastu i dochodzi do przedłużonego zalegania w porównaniu z niuuszkodzonymi kardiomiocytami. Zjawisko to umożliwaia uwidocznienie róznic intesnsywności sygnału (kontrast gadolinowy skraca czas relaksacji T1) w sekwncjach T1 zaleznych z zastosowaniem pulsów inwersyjnych w 10-15 min. Czas inwersji dobiera się tak aby wytłumic sygnał zdrowego miokardium.Nieuszkodzony mięsień błona komórkowa bez uszkodzenia Ostre niedokrwienie- brak ciagłosci błony komórkowej Blizna -włókna kolagenowe ostre niedokrwienie mięsień nieuszkodzony zwłóknienie

Podwsierdziowa lokalizacja zwłóknienia Zawał mięśnia sercowego Figures 5a to 5c. LGE in a patient with subendocardial myocardial infarction (arrows). Note tSPECT - u 13% nie wykazuje zawału (Wagner i wsp. Lancet 2003) PET - 55% sementów uznaje za prawidłowe (Klein i wsp Circulation 2002) he remaining viable myocardium in the epicardium. a) Typical pat

Pełnościenna lokalizacja zwłóknienia LGE in a patient with transmural myocardial infarction (black arrows). There is pericardial thickening overlying the infarct zone (small white arrows). a) Typical pattern. b) Short axis. c) Long axis. Zawał mięśnia sercowego Wykrywanie niemego zawału u 10% badanych z czynnikami ryzyka i u 30% badanych z cukrzycą. (Meijs i wsp. Heart 2009)

Śródścienna lokalizacja zwłóknienia Figures 7a to 7c. LGE in a patient with dilated cardiomyopathy and a streaky midwall LGE in the septum, the so-called midwall sign (arrows). a) Typical pattern. Kardiomiopatia rozstrzeniowa Różnicowanie między etiologią niedokrwienną i nieniedokrwienną

Ogniskowa lokalizacja zwłóknienia Kardiomiopatia przerostowa Stratyfikacja ryzyka nagłego zgonu in a patient with hypertrophic cardiomyopathy. Note the patchy LGE at the junction of the right ventricle and the interventricular septum (Kwon i wsp. In J Card Imaging 2008)

Podnasierdziowa lokalizacja zwłóknienia Figures 9a to 9c. LGE in a patient with acute myocarditis proven by endomyocardial biopsy. Note the epicardial LGE in the inferolateral wall (arrows). a) Typical pattern. b) Short axis. c) Long axis. Zapalenie mięśnia sercowego

Rozlana lokalizacja zwłóknienia LGE obtained early (5 min) after contrast application in a patient with cardiac amyloidosis proven by endomyocardial biopsy (arrows). a) Typical pattern. b) Short axis. c) Long axis. Abbildungen 10a bis 10c. LGE bei einem Patienten mit histologisch nachgewiesener Amyloidoza serca

CMR zalecenia klasy I (ESC 2004) Ocena globalnej i regionalnej funkcji mięśnia sercowego Ocena żywotności mięśnia sercowego Identyfikacja obszarów martwicy mięśnia sercowego Ocena złożonych wrodzonych wad serca u dorosłych Różnicowanie niewieńcowych przyczyn niewydolności serca Rozpoznawanie kardiomiopatii przerostowej koniuszkowej Rozpoznawanie arytmogennej dysplazji prawej komory Rozpoznawanie i charakterystyka guzów Ocena morfologiczna i czynnościowa aorty, pnia płucnego Ocena morfologiczna i czynnościowa spływu żylnego prawego i lewego serca

Choroba niedokrwienna serca

Wskazania do CMR w chorobie wieńcowej (ESC 2004) Ocena funkcji i masy lewej i prawej komory klasa I Ocena odcinkowych zaburzeń kurczliwości klasa II Ocena perfuzji mięśnia sercowego klasa II Ocena tętnic wieńcowych klasa III Ocena anomalii tt wieńcowych klasa I Ocena rozległości przebytego zawału serca klasa I Ocena żywotności mięśnia sercowego klasa I Ocena pozawałowego VSD klasa III Ocena niedomykalności mitralnej klasa III Ocena skrzeplin wewnątrzsercowych klasa II

CMR jako „złoty standard” w ocenie strefy zawału - zawał podwsierdziowy Porównanie obrazowania zawału podwsierdziowego w badaniu: CMR, izotopowym pośmiertnym Wysoka rozdzielczość tkankowa w badaniu CMR pozwala wykryć mniej niż 1g blizny zawałowe, w SPECT 10g Rozdzielczośc przestrzenna 60 krotnie większa objętośc woksela 1000mmm3 w CMR LEGE 16mmm3 Subendocardial myocardial infarction depicted by cardiovascular magnetic resonance (CMR) imaging versus single-photon emission computed tomography (SPECT). Partial volume effect is responsible for false-negative scans using SPECT imaging for small, subendocardial infarctions. In this canine model, all three SPECT images appear normal, whereas the CMR images (with late gadolinium enhancement [LGE]) demonstrate small areas (arrows) of subendocardial hyperenhancement that correlate very well with histologic triphenyltetrazolium chloride staining. LGE CMR is a highly sensitive technique that has been shown to be able to detect less than 1 g of infarct tissue. (From Wagner et al. [19]; with permission.) Późne kontrastowanie po podaniu gadolinium Riccardi Circulation 2001

Ocena perfuzji metodą pierwszego przejścia „first pass perfusion” Nijveldt i wsp. JACC 2008 PET CMR Czułość 91% 87% Swoistość 94% 85% Schwitter i wsp.Circulation 2001

Obrazowanie obrzęku w sekwencjach T2 zależnych CMR jako „złoty standard” w ocenie strefy zawału - Ostra faza zawału serca W ostrej fazie zawału można uwidocznić strefę obrzęku i zapalenia przekraczającą strefę martwicy („ischemic area at risk”) Przydatne do oceny wyników technik reperfuzyjnych T2-weighted images and myocardial edema. A, Acute myocardial infarction (MI) produces a heterogeneous environment with components of necrosis, inflammation, and edema. On a microscopic view of myocardial edema following MI, myocardial edema (arrow) extends beyond the area of necrosis and encompasses ischemic tissue that is viable [20]. Using T2-weighted imaging (without exogenous contrast), cardiovascular magnetic resonance (CMR) can detect and quantify this area of edema. The edematous tissue is represented by high-signal (bright) myocardium (arrow). B, Quantification of myocardial edema. Quantification of myocardial edema on T2-weighted CMR can be determined visually (aided by visual references outside of the heart [eg, liver, spleen] for relative signal), or the signal intensity (SI) can be measured directly with comparison to normal, remote myocardial regions using thresholding techniques. The most common thresholds are either 2 SD above the mean SI of normal myocardium or half the maximum. These allow more reproducible quantification of edematous tissue. On this image, the red area depicts positive edema by half maximum threshold. The amount of edematous tissue is routinely quoted in either grams or milliliters and often is related to left ventricular (LV) volume (similar to infarct size), quoted as percent LV edema. It has also been shown that T2-weighted CMR assessment of myocardial edema correlates well with the true ischemic area at risk. This metric may be beneficial in estimating the degree of myocardial salvage for a given reperfusion strategy. (From Stork et al. [20]; with permission.) Obrazowanie obrzęku w sekwencjach T2 zależnych

Zjawisko No –Reflow lub uszkodzenie mikrokrążenia (MV0) zawał mięśnia sercowego Figures 4a to 4d. The “no-reflow” phenomenon demonstrated by LGE in repeated images, acquired at the same location over time (from left to right). The bottom labels refer to the time after contrast administration. The “no-reflow” zone often originates from the subendocardium, initially appears black surrounded by larger regions of LGE (black arrow, a), and slowly takes up contrast over time (white arrows, b to d). This can be explained by microvascular damage originating from the subendocardium (wavefront phenomenon), which impedes penetration of the contrast into this area of the infarct (adapted by permission, [30]). Abbildungen 4a bis 4d. „No-reflow“-Phänomen, dargestellt im zeitlichen - MVO u 20-60% chorych z OZW, - utrzymywanie dłużej niż tydzień świadczy o większym uszkodzeniu miokardium (Orn S i wsp. Eur Heart J 2009)

Obszar martwicy w ścianie LK a poprawa funkcji skurczowej po rewaskularyzacji 78 % Prawdopodobieństwo poprawy funkcji rozkurczowej maleje wraz ze wzrostem rozległości martwicy i wynosi 78% w przypadku całkowicie zachowanej żywotności (brak LGE) oraz < 2% w segmentach z martwicą zbliżoną do pełnościennej. Najmniejsze wątpliwości budzą wyniki skrajne a obszar LGE <25% grubości ściany świadczy o zachowanej w przeważającej części żywotności i dużym prawdopodobieństwem poprawy kurczliwości w danym segmencie po PCI lub CABG. Z drugiej strony obszar LGE >75% grubości ściany świadczy o zbliżonej do pełnościennej martwicy i małych lub zerowych szansach poprawy funkcji. Problemy z interpretacja wyniku sprawia natomiast głównie kategoria o średniej rozległości. Analiza LGE charakteryzuje się wysoką czułóścią 84% ale stosunkowo niską swoistością 63% w ocenie poprawy funkcji po rewaskularyzacji. Oznzza to, ze wiekszośc dysfunkcyjnych ale zhibernowanych segmentów których kurczliwośc ulegnie poprawie zostanie prawidłowo rozpoznana jako żywotna. Z drugiej strony metoda ta charakteryzuje się pewną trudnością w identyfikacji segmentów nieżywotnych a wiele segmentów zdefiniowanych jako żywotne nie poprawi swojej funkcji (dużo wyników fałszywie dodatnich) Wykazano że można zwiększyć swoistośc oceny dla poprawy funkcji po rewaskularyzacji (zwłaszcza w grupie z graniczną rozległóśćia LGE) poprzez uzupełnienie analizy LGE o próbę dobutaminową w obrazowaniu CMR (5-10 mikr/kg/min) . Złe rokowanie u pacjentów nie rewaskularyzowanych z zachowaną żywotnością sprawai że niewielkie przeszacowanie żywotności jest korzystniejsz. Segmenty z LGE zajmującym 25-50% grubości ściany powinny być za tem traktowane jako żywotne. Dotyczy to jednak niewielkiego odsetka segmentów. Przy punkcie odcięcia LGE>. 50% wartośc predykcyjna wyniku negatywnego wynosi 92%. Można zatem przyjąć z dużym prawdopodobieństwem brak poprawy funkcji w tej grupie chorych. Czułość - 84% Swoistość - 63% 2 % Kim RJ i wsp. N Engl J Med. 2000

Obrazowanie tętnic wieńcowych „whole heart” ESC klasa III

Nieinwazyjna koronarografia w diagnostyce choroby wieńcowej Metoda badania Tomografia komputerowa Rezonans magnetyczny Czułość 97,2 % 87,1% Swistość 87,4 % 70.3% Metaanaliza 89 badań CT ( n=7516 ), 20 badań CMR ( n=989 ) ESC klasa III Schuez G.M. Ann Intern Med. 2010;152:167-177

Różnicowanie Tako -Tsubo z zawałem History (A): 65 ♀ presented with an apparent acute MI following emotional stress. Unremarkable coronary angiography (A2). History (B): 40 ♀ presented with an apparent acute MI. Angiography demonstrated acute LAD lesion (B2). CMR: Apical hyopkinesis is seen in both cases (A1, B1). CE-IR delayed enhancement present in case 2 only (B3). Comment A: Absence of scar after stress suggests tako-tsubo cardiomyopathy. Comment B: CE-IR images confirm myocardial infarction. Perspective: The absence or minimal presence of myocardial necrosis in tako-tsubo can be confirmed on CE-IR MRI with delayed imaging. Reference: Am Heart J. 2002 Mar;143(3):448-55. ESC klasa I

Zapalenie mięśnia sercowego ESC klasa I History: A 42 year-old ♂ admitted with 3 days of chest pain and diarrhoea ECG/enzymes: Inferior ST-elevation, CK 597IU, Troponin I 13.65ng/ml Angiography: Normal CMR: Increased intensity on STIR (Inversion recovery sequence with short TI) not shown. Patchy enhancement after Gadolinium. Immunology: ↑antibodies against Campylobacter jejunii Treatment: Full resolution after 7 days antibiotics Follow-up: At 6 months STIR normalized, late

Wady zastawkowe serca Przewaga TEE nad CMR w ocenie morfologii zastawek (szczególnie niewielkich, szybko poruszających się wegetacji) Jako badanie dodatkowe w przypadku słabego okna echokardiograficznego, gdy TEE nie jest rozważane Badania kontrolne w niedomykalności zastawek (szczególnie zastawki aortalnej i pnia płucnego) ESC klasa III

Wskazania CMR w wadach zastawkowych wg ESC 1. Morfologia zastawek Dwupłatkowa zastawka aortalna II Inne zastawki III Wegetacje NIE 2. Anatomia i funkcja jam serca I 3. Kwantyfikacja niedomykalności 4. Kwantyfikacja stenozy 5. Wykrywanie ropni okołozastawkowych 6. Ocena protez zastawkowych

Nabyte zastawkowe wady serca ocena budowy i czynności zastawek Niedomykalność zastawki mitralnej Złożona wada aortalna Badanie u pacjentów ze złym oknem echokardiogrficznym oraz ocena zastoju w płucach lub tętniczego nadciśnienia płucnego

Wady wrodzone- wskazania do CMR Badanie przed zabiegiem chirurgicznym bądź cewnikowaniem serca Dokładna ocena anatomii, krążenia obocznego, przepływów Obserwacja po zabiegach kardiochirurgicznych Dokładna ocena ilościowa przepływu przez ubytki międzykomorowe i międzyprzedsionkowe ESC klasa I

Wada wrodzona - TGA

Guzy serca Zazwyczaj rozpoznawane za pomocą echokardiografii W przypadku niekompletnej diagnozy: Infiltracja mięśnia sercowego/śródpiersia Różnicowanie guzów pierwotnych i przerzutowych Różnicowanie skrzeplin, tłuszczaków, włókniaków ESC klasa I

Charakterystyka sygnału tkanek w MR T1 fatsat T2 Perfuzja LGE Tłuszcz Wysoki Brak Słaba Świeża skrzeplina Pośredni Stara skrzeplina Niski Torbiel płynna Zmienny Torbiel krwista Guz Zmienna Tak obecne niejednorodna

Śluzak lewego przedsionka History: An 80 year old men presented with dyspnea. Echo showed a LA mass. Cine CMR (left) showed a large (7x7x4cm) tumor attached to the fossa ovalis, prolapsing through the mitral valve. Signal intensities: low T1 and high T2 (middle, top and bottom) were also compatible with myxoma, subsequently confirmed at surgery (right). The patient was discharged 6 days after surgery. Conclusion: CMR can confirm precise morphology and attachments of cardiac masses. Tissue characterisation helps suggest the underlying histology.

Skrzeplina w lewym przedsionku Case from: Antonis Pantazis, Mark Westwood, The Heart Hospital, London, England History: An 84 year old women presented breathless. Earlier in the year, she had undergone coronary artery bypass from which she had made a full recovery. Echocardiography demonstrated a left atrial mass, of uncertain aetiology. Cine CMR, left, confirmed the large mass. Perfusion imaging, middle, at rest demonstrated no first pass perfusion within the mass. Early imaging, right (inversion recovery, long fixed TI of 480ms) confirmed avascularity. Conclusion: Contrast MRI aids the diagnosis of thrombus and avascularity. Here, the ESC klasa II

Różnicowanie kardiomiopatii

Koniuszkowa kardiomiopatia przerostowa ESC klasa I

Amyloidoza serca Cine CMR: Marked biventricular long axis reduction with preserved radial function. Mild concentric LVH. Contrast CMR: Remarkable, extensive LGE in a non-ischemic pattern, most prominent subendocardially CMR diagnosis: Likely cardiac amyloidosis

Zaciskające zapalenie osierdzia ESC klasa II i III

Obrazowanie drogi odpływu lewej komory Jednoczasowe wymiary aorty w pierścieniu zastawki, zatoce Valsalvy, łuku aorty oraz aorcie wstępującej i zstępującej. ESC klasa I

Tętniak i rozwarstwienie aorty Lokalizacja, kształt, rozmiar i zasięg tętniaka Zmiany zastawki aortalnej i opuszki aorty Przepływ, obecność skrzepliny Umiejscowienie i charakter rozwarstwienia Wysięk osierdziowy Owrzodzenie aorty wstępującej ESC klasa I Ostre rozwarstwienie aorty zstępującej (ESC klasa II)

Zabiegi elektrofizjologiczne Lokalizacja ujść żył płucnych Obserwacja po zabiegach ablacji ESC klasa I

Zatorowość płucna Angiografia metodą rezonansu magnetycz-nego po podaniu kontrastu uwidacznia naczynia płucne Wykonywana u chorych z przeciwwskazaniami do CT (ciąża, uczulenie na kontrast). ESC klasa III

Przydatność nieinwazyjnych metod obrazowania serca RTG ECHO SPECT CT CMR Morfologia Wielkość jam ++ +++ ++++ Masa LK i PK + Zastawki Osierdzie TT. wieńcowe Funkcja Lewa komora Prawa komora Przecieki Próby obciążeniowe Żywotność

Rezonans magnetyczny serca i naczyń Podsumowanie - Rezonans magnetyczny serca i naczyń W sposób bezpieczny ,nieinwazyjny i kompleksowy dostarcza cennych informacji o budowie i czynności układu sercowo-naczyniowego; bez promieniowania jonizującego z użyciem środków kontrastowych o niskiej nefrotoksyczności. 2. Może być zastosowany u chorych z protezami zastawek serca, metalowymi szwami na mostku, protezami stawów elektrodami nasierdziowymi stentami wieńcowymi. 3. Rezonans magnetyczny serca nie zastąpi echokardiografii !!!

Dziękuję za uwagę

Prawa komora w echo 3D i CMR Leibundgut i wsp. J Am Soc Echocardiogr 2010