МРТ-последовательность — DWI и ADC
В создании ДВИ участвуют молекулы, чувствительные к диффузионному измерению. Благодаря этому может быть измерено движение молекул за определенный период времени — b. Использование сильных градиентных импульсов позволяет маркировать каждую молекулу воды в системе и ее положение по отношению к используемому градиенту.
Существенную роль в получении ДВИ играет принцип диффузионной контрастности, в основе которого диффузия молекул воды вдоль градиента поля уменьшает МР-сигнал.
Эта зависимость является экспоненциальной: сигнал = Sо exp (–bD), где D — коэффициент диффузии ткани (здоровая ткань около 10 мм2/с); b — коэффициент диффузионного взвешивания (b-значение, с/мм2).
Чем больше b-значение, тем сильнее диффузионное взвешивание. Область сниженной диффузии показывает отно- сительную гиперинтенсивность сигнала. В клиническом применении интересны области, в которых диффузия уменьшена по отношению к окружающей области, например, в клеточных мембранах. Благодаря сниженной диффузии уменьшение сигнала здесь несколько меньше и соответствующие зоны на изображении представлены более светлыми. Интенсивность сигнала на изображениях зависит от направления диффузион- ного взвешивания. Создаются три проекции одного и того же сечения (при b-значениях > 0). Подобное диффузионное обследование помогает отличить изотропную патологию от анизотропной структуры окружающей ткани.
Создаются следующие типы изобра- жений: ортогональные изображения, ИКД-карты (ADC — Apparent Diffusion Coefficient), следящие изображения (контрастность показывает средний ко- эффициент диффузии во всех направлениях), сравнительные Т2-ВИ в том же положении сечения (b = 0).
Все рассчитанные изображения соз- даются непосредственно после измере- ния. Для каждого положения сечения и b-значения (не равного 0) получают изображения в направлениях диффузионного взвешивания (в направлениях выбора сечений, считывания и фазового кодирования).
Все ДВИ обозначены интенсивно- стью и направлением диффузионного взвешивания. Интенсивность сигнала в ДВИ зависит не только от скорости диффузии, но и от значений времени релаксации Т1-, Т2-ВИ и протонной плотности. Относительный вклад этих факторов зависит от параметров после- довательности (ТE, TR, времени диффузии, напряженности диффузионно- го градиента и т. п.). В связи с этим с целью отделения влияния диффузии от других параметров рассчитываются карты кажущегося коэффициента диффузии.
На ИКД-изображениях, а чаще на- зываемых также ADC-картах, значение серого характеризует (с помощью пикселов) распределение коэффициентов диффузии в обследуемой зоне. Чем меньше степень выраженности диффузии, тем темнее пикселы.
Определяемый ИКД зависит от процессов диффузии в имеющихся раз- личных структурах, внутриклеточных и межуточных пространствах. ИКД- изображения не содержат ни Т1-, ни Т2- составляющих, и считается, что таким образом это исключает наличие артефактов.
ДВИ получают после подачи сильных биполярных импульсов на фоне последовательности спин-эха или градиент- эха с различными параметрами, которые представляют собой фактор b, измеряемый в с/мм2, и силу градиентов диффузии. А новые МР-томографы с более мощными и быстрыми градиентными подсистемами и новыми катушками способствуют повышению соотношения сигнал/шум на получаемых изображениях при использовании значений b в диапазоне от 500 до 1000 с/мм2, что значительно повышает качество изображения.
Клиническое применение:
Источник:
Диффузно-взвешенное изображение
Теоретические основы применения диффузионно-взвешенной последовательности.
Общеизвестно, что молекулы воды при температуре выше абсолютного нуля находятся в состоянии теплового (Броуновского) движения. В тканях человека диффузия молекул воды чаще всего не может осуществляться во всех возможных направлениях (изотропно) по причине наличия множества ограничивающих факторов, к которым относятся гидрофобные фосфолипиды клеточных мембран, внутриклеточные органеллы, клеточное ядро и прочие.
В основе клинического использования ДВИ лежит явление значимого ограничения скорости диффузии в опухолях, тканях в состоянии отека, воспаления. Причины ограничения диффузии могут быть различными.
В частности, цитотоксический отек головного мозга, в отличие от вазогенного, проявляется повышенным сигналом ДВИ, что объясняется различным патогенезом. В случае цитотоксического отека жидкость из межклеточного пространства переходит в клетку, вызывая увеличение ее объема, и приводит к более плотному контакту между клеточными мембранами, что представляется в виде ограниченного сигнала на карте ИКД. При вазогенном отеке, напротив, происходит переход плазмы из сосудистого русла в межклеточное пространство, не вызывая ограничения диффузии.
Ограничение диффузии в тканях опухоли объясняется высоким ядерно-цитоплазматическим соотношением и плотным расположением клеток с высокой плотностью гидрофобных мембран. Применение диффузионно-взвешенной последовательности позволяет выявить данные структуры как зоны повышения интенсивности сигнала.
Наиболее распространенным вариантом диффузионно-взвешенной последовательности является модификация спин-эхо Т2- взвешенного изображения (Т2-ВИ) с подавлением сигнала от жира и наличием двух дополнительных диффузионных градиентов. Сила, продолжительность и амплитуда диффузионного градиента определяются значением b-фактора (b value). Данный параметр задается исследователем и чаще всего находится в диапазоне от 0 с/мм2 до 1500 с/мм2. При значении b фактора, равном 0 с/мм2, будет получено изображение, практически неотличимое от «анатомического» Т2-ВИ с подавлением сигнала от жировой ткани, так как вклад диффузионного компонента в построении изображения будет отсутствовать. На основании ДВИ, полученных с использованием не менее 2-х b факторов, возможно построение карт измеряемого коэффициента диффузии (ИКД). Карты ИКД позволяют количественно оценить величину диффузии в тканях и служат отправной точкой в динамическом наблюдении ряда онкологических заболеваний.
На текущий момент на большинстве МР- томографов с индукцией поля 1,5 Тесла технически возможно выполнение МРТ всего тела от головы до середины бедер (аналогично стандарту выполнения большинства ПЭТ/КТ), включая Т1-ВИ, Т2-ВИ с подавлением сигнала от жировой ткани или STIR, а также ДВИ в течение 40- 50 минут, что вполне приемлемо в рутинной клинической практике.
Где возможно применение МРТ всего тела с протоколом ДВИ?
С точки зрения клинических перспектив, МРТ всего тела в первую очередь выступает в качестве дополнительного метода скрининга отдаленных метастазов. Высокие значения b фактора обеспечивают высокую интенсивность сигнала опухолевой ткани на фоне неизмененных тканей. Интенсивность сигнала на ДВИ и показатели ИКД зависят от особенностей строения клеток, в частности, ядерно-цитоплазматического соотношения, целостности клеточных мембран и прочих факторов, которые в том числе коррелируют со степенью злокачественности опухолей. Согласно данным Padhani et al., значения ИКД в опухоли могут быть использованы как прогностический фактор и служить одним из критериев подбора специфической терапии. Кроме того, как показывает ряд работ, динамика ИКД на фоне полихимиотерапии является достоверным количественным показателем ответа опухоли на лечение. Некоторые производители разрабатывают специализированное программное обеспечение для автоматического расчета объема опухолевой массы при миеломной болезни и оценки колебаний ИКД для динамического наблюдения таких пациентов (рис. 1). Описана возможность использования ДВИ всего тела для диагностики причины лихорадки неясного генеза, а также при поиске первичной опухоли на фоне выявленных метастазов.
Параметры получения изображения.
Основной целью при планировании ДВИ является достижение максимального соотношения «сигнал-шум», что достигается компромиссом между толщиной среза, относительно низким значением матрицы, полем обзора, минимальным значением TE и рядом других показателей. Одной из частых ошибок является приоритет высокого пространственного разрешения перед соотношением «сигнал-шум», что приводит к снижению контрастности патологических очагов и служит причиной разочарования в методике.
В исследованиях всего тела предпочтительным является использование только двух величин b факторов, так как при большем их количестве возрастает время сбора данных. В то же время, применение одного b фактора не рекомендовано, т.к. как говорилось выше, для расчета ИКД требуется минимум два b фактора. Рекомендуется ограничение минимального значения b фактора 50 с/мм2, при котором сохраняется «анатомичность» изображения, и вместе с тем подавляется перфузионный компонент, т.е. обнуляется сигнал от движущейся в сосудах крови. Это особенно актуально при выявлении мелких очаговых изменений паренхиматозных органов (в первую очередь, печени). Выбор максимального b фактора ограничен в первую очередь соотношением «сигнал-шум» и обычно составляет 750-1000 с/мм2).
Как правило, ДВИ не используется для исследования всего тела в качестве единственной последовательности исследования. В дополнение к ДВИ рекомендуется получение STIR или Т2-ВИ с жироподавлением в идентичной плоскости, для улучшения анатомической корреляции. Так как сбор данных обычно проводится в аксиальной плоскости, ряд авторов рекомендует дополнительно получать Т1-ВИ в сагиттальной плоскости, распланированной исключительно на позвоночный столб, для облегчения локализации очагов в осевом скелете.
Рис. 1 Пример полуавтоматической оценки опухолевой массы при миеломной болезни.
— ОСНОВЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДИФФУЗИОННО-ВЗВЕШЕННОЙ ТОМОГРАФИИ ВСЕГО ТЕЛА
МРТ-диффузия
Некоторые пациенты заинтересованы в комплексном обследовании организма. Существуют разные способы диагностики, включая сканирование в режиме МРТ-диффузия, всего тела. В чем суть процедуры, можно узнать из нашей статьи.
МРТ в режиме диффузии, что это?
Пациенты нередко путают данный режим со спектральной магнитно-резонансной томографией. В чем разница между процедурами? В живых клетках и пространстве между ними содержится много воды. Молекулы постоянно перемещаются. Проникают сквозь мембрану в клетку и обратно. Процесс перехода называют диффузией. Нормальный обмен молекулами воды отличается от патологического: при развитии заболеваний порядок нарушается. Клетки отдают воду медленнее, чем получают, в результате набухают и деформируются. Бывает обратная ситуация. Из клетки уходит больше молекул воды, чем поступает. Магнитно-резонансная томография в последовательности DWI фиксирует показатели диффузии в тканях, рентгенолог сравнивает полученные данные с нормой и делает заключение о наличии или отсутствии нарушений.
Области применения технологии:
На МР-снимках в последовательностях DWI (слева) и FLAIR (справа) визуализируется лакунарный ишемический инсульт (указан стрелкой)
Спектральная МРТ определяет биохимические изменения, вызываемые различными патологическими состояниями. Как и DWI, диагностика неинвазивна. Исследование позволяет оценить резонансную частоту протонов, входящих во всевозможные химические соединения внутренних органов и биологических жидкостей.
Что показывает МРТ-диффузия всего тела?
Магнитная томография с использованием данного режима подходит для сканирования отдельных областей (головного мозга, брюшной полости и т.д.) и целого организма. Так называемое “диффузное МРТ” помогает в обнаружении:
Снимок магнитно-резонансной томографии в режиме DWI. Стрелками обозначена обширная зона ишемии в правой теменной доле головного мозга
Дополнительное исследование головного мозга позволит провести дифференциацию инсульта и рассеянного склероза или очагов онкологии. По снимкам можно определить давность острого нарушения кровообращения.
Показания и противопоказания к “диффузному МРТ”
Процедуру назначают для уточнения диагноза при:
У онкологических больных диффузионную томографию применяют на всех этапах лечения:
Противопоказания к использованию данного вида магнитно-резонансной диагностики те же, что и для обычной. Процедуру нельзя проводить при наличии у пациента:
Диффузионную МРТ всего тела не делают беременным женщинам в первом триместре. Сложности с диагностикой на аппарате закрытого типа могут возникнуть при избыточной массе тела человека. Тоннельные томографы рассчитаны на вес не более 120 кг. В ситуациях превышения данного параметра и при клаустрофобии подбирают альтернативные виды исследования.
Как проходит МРТ-диффузия?
Перед процедурой человеку необходимо избавиться от предметов, содержащих металл: украшений, зубного протеза, съемного слухового аппарата, очков и т.д. Электронные устройства и другие личные вещи оставляют в раздевалке. Если у пациента есть эндопротез, надо принести в клинику документ с информацией о материале изделия.
МРТ-диффузия отдельной области или всего тела проходит следующим образом:
Исследование всего тела всегда выполняют не только в диффузионно-взвешенном режиме. Для максимальной информативности изображений рекомендуют сделать фото в идентичной плоскости в последовательностях STIR или Т2 ВИ с подавлением жира.
Инструктаж перед процедурой магнитно-резонансной томографии
Расшифровка снимков МРТ-диффузии
По завершении интерпретации томографических снимков рентгенолог отдает заключение и диск с фотографиями пациенту. Результаты предоставляют доктору, который выписал направление на диффузную МРТ. Если пациент обратился в диагностическую клинику самостоятельно, проводивший сканирование специалист пояснит алгоритм дальнейших действий. При сомнениях в точности расшифровки больной может попросить рассмотреть “диффузные снимки МРТ” другого врача-рентгенолога, это снизит вероятность ошибки.
Многие пациенты пытаются самостоятельно расшифровать изображения магнитно-резонансной томографии. Это сложная задача: для интерпретации фото необходимо не только знать структуры зоны интереса, но и пространственное соотношение анатомических областей. Человек без профильного образования не сумеет рассмотреть все детали и правильно истолковать результаты исследования.
Лечащий врач “прочитает” снимки, ознакомится с заключением рентгенолога, сопоставит данные магнитно-резонансной томографии с другой информацией (анамнезом, лабораторными анализами, итогами прочих методов инструментальной диагностики), определит заболевание и подберет способ терапии.
Томография
МРТ всего тела
МРТ с пластиной в голове
Диффузионно-взвешенные изображения (ДВИ, DWI)
Диффузионно-взвешенные изображения (ДВИ, DWI) – метод визуализации Броуновского «беспорядочного» движения молекул воды в тканях [1].
Отношение гистологического строения ткани и скорости диффузии достаточно сложны, но сводятся к тому, что плотность расположения клеток и уменьшение объема внеклеточного пространства ведут к уменьшению диффузии. Диффузионно-взвешенные изображения особенно полезны в диагностике опухолей и ишемии головного мозга.
Терминология
Существует небольшая путаница в том, как врачи и радиологи понимают ограничение диффузии, причем и те, и другие иногда на самом деле не понимают, о чем они говорят.
Первая проблема заключается в том, что термин «диффузионно-взвешенное изображение» используется для обозначения ряда различных понятий:
Для более аккуратной и точной формулировки «ограничения диффузии», врач должен помнить, что мы имеем дело с фактическими значениями ИКД (в условиях полноценного программно-аппаратного обеспечения рабочей станции врача). Также желательно использовать такие формулировки как: «область демонстрирует патологически низкое значения ИКД (патологическое ограничение диффузии)» или «высокий МР сигнал на изотропных изображениях (ДВИ) подтверждается патологическим ограниченнием диффузии на ИКД картах/изображениях».
Физика
В отличие от свободной диффузии молекул воды в лабораторных условиях, диффузия молекул воды в вокселе ткани мозга, во-первых, ограниченна клеточными мембранами, а кроме того, представляет собой комбинацию диффузий воды в следующих пространствах:
Вклад пространства будет зависеть от ткани и патологического процесса. Например, при остром инсульте головного мозга уменьшение значений ИКД является результатом комбинации:
Схожие механизмы приводят к низким значениям ИКД в опухолях с высокой клеточностью (например, в лимфоме/PNET или глиоме высокой степени злокачественности).
Клиническое применение
Главная роль ДВИ в следующих клинических ситуациях 3:
МРТ последовательность
На изображени справа показана спин-эхо последовательность с диффузионным градиентом. Градиентная катушка для получения диффузии может быть совмещена с градиентом или градиентами, используемыми для пространственного кодирования. Степень диффузионной взвешености зависит от площади диффузионного градиента, интервала между градиентами, эффекта пространственной локализации градиентов и размера вокселя.
Диффузионная МРТ всего тела
Диффузионная МРТ всего тела позволяет изучить все органы и структуры внутри человека одновременно, причем сделать это на клеточном уровне. Методика не обеспечивает настолько высокой точности, как прицельное исследование конкретного участка тела больного, но дает возможность врачам выявить первичные или вторичные (метастатические) процессы в организме человека.
Исследование используется в качестве дополнения к традиционной МРТ. Оно способствует выявлению даже незначительных патологий в органах и структурах, которые анатомически еще не подверглись существенным изменениям (размер, форма). Диффузионная МРТ всего тела также используется для дифференциальной диагностики здоровых и пораженных онкопроцессом лимфатических узлов.
МРТ в «СМ-Клиника» это
Мы создали для таких пациентов доступную медицинскую среду: наше оборудование позволяет проводить обследование пациентов весом до 200 кг.
Цель диффузионной МРТ всего тела
Диффузионная МРТ всего тела – это, в первую очередь, скрининговый метод исследования.
Специалисты «СМ-Клиника» с успехом используют его для поиска возможной онкопатологии разной степени выраженности с последующим назначением соответствующей терапии. Процедура может использоваться даже при отсутствии явных признаков заболевания, но при наличии постоянной тревоги пациента за собственное здоровье.
Благодаря этому методу обследования уже сотни пациентов нашей клиники смогли узнать о серьезных проблемах со здоровьем. Это дало возможность максимально быстро начать качественное и своевременное лечение выявленных патологий.
Показания к диффузионной МРТ всего тела
Как проходит диффузионная МРТ всего тела
Результаты проведения процедуры:
Во время проведения диффузионной МРТ всего тела пациент занимает лежачее положение на удобном столе с валиками вокруг головы.
После объяснения процедуры и проверки готовности человека его помещают в магнит МР-томографа. На момент работы аппарата персонал покидает диагностическую комнату, однако пациент сохраняет полную связь с врачами через микрофоны, расположенные в помещении.
Диагностика предусматривает проведение нескольких циклов, каждый из которых может занять от 10 до 30 минут. Общая длительность обследования не превышает 1,5 часа.
Оборудование
В «СМ-Клиника» результаты диффузионной МРТ всего тела вы получите в течение двух часов (в сложных случаях – в течение суток).
По результатам МРТ вы можете сразу получить направление к узким специалистам и в тот же день записаться на прием.
Подготовка к диффузионной МРТ всего тела
Особой подготовки к исследованию со стороны пациента практически не требуется. Главное – за 24-48 часов до процедуры отказаться от продуктов, повышающих газообразование (сырые овощи и фрукты, бобовые, молочные продукты, хлеб, пирожные, торты, газированные напитки и другие продукты, на которые Вы отмечали избыточное газообразование в кишечнике). Врачи «СМ-Клиника» также рекомендуют приходить на диагностику утром натощак. При проведении УЗИ, рентгенологического обследования организма ранее, стоит взять заключения с собой для сопоставления полученных результатов.
Непосредственно перед процедурой необходимо снять металлические украшения и уведомить врача-рентгенолога о наличии в теле несъемных металлических конструкций и электронных устройств (сосудистые клипсы, штифты, пластины, брекет-системы, стенты, кардиостимулятор, нейростимулятор).
Полезная информация
Абсолютные противопоказания к проведению процедуры:
Относительные противопоказания к проведению процедуры:
На данный момент ведутся дискуссии о характере влияния МРТ на плод во время беременности. Нет достоверной информации о негативных последствиях подобного исследования для ребенка. Несмотря на это, врачи «СМ-Клиника» рекомендуют воздержаться от процедуры в первые три месяца вынашивания малыша для полного исключения риска потенциальных нарушений процессов закладки жизненно важных органов и систем на внутриутробном этапе.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ-КТ) предусматривает введение специфического радионуклида, который откладывается в тканях, пораженных онкологическим процессом. В ходе исследования применяется рентгеновское излучение.
Важными преимуществами диффузионной МРТ всего тела по сравнению с ПЭТ-КТ являются:
На сегодняшний день эта процедура является самой безопасной среди современных высокоинформативных методов визуализации внутренних структур человеческого тела. Она может неоднократно назначаться в качестве скринингового (профилактического) обследования без риска для здоровья пациента. Такой уровень безопасности достигается благодаря особому принципу работы томографа.
В отличие от традиционной КТ, при МРТ отсутствует рентгеновская нагрузка на ткани. Исследование происходит за счет работы магнитного поля, которое не причиняет вреда клеткам организма. Кроме того, в ходе подобного скринингового исследования специалисты «СМ-Клиника» не используют никакие вспомогательные контрастные вещества, что исключает риск развития аллергических или гипертермических реакций.