6 курс / Кардиология / Джон_Кэмм_Болезни_сердца_и_сосудов_2011
.pdf38.Baumgartner H., Khan S., DeRobertis M. et al. Discrepancies between Doppler and catheter gradients in aortic prosthetic valves in vitro. A manifestation of localized gradients and pressure recovery // Circulation. - 1990. - Vol. 82. - P. 1467-1475.
39.Baumgartner H., Schima H., Kühn P. Effect of prosthetic valve malfunction on the Doppler-catheter gradient relation for bileaflet aortic valve prostheses // Circulation. - 1993. - Vol. 87. - P. 1320-1327.
40.Flachskampf F.A., Guerrero J.L., O’Shea J.P. et al. Patterns of normal transvalvular regurgitation in mechanical valve prostheses // J. Am. Coll. Cardiol. - 1991. - Vol. 18. - P. 1493-1498.
41.Wachtell K., Dahlöf B., Rokkedal J. et al. Change of left ventricular geometric pattern after 1 year of antihypertensive treatment: the Losartan Intervention For Endpoint reduction in hypertension (LIFE) study // Am. Heart J. - 2002. - Vol. 144. - P. 1057-1064.
42.De Backer J., Matthys D., Gillebert T.C. et al. The use of tissue Doppler imaging for the assessment of changes in myocardial structure and function in inherited cardiomyopathies // Eur. J. Echocardiogr. - 2005. - Vol. 6. - P. 243-250.
43.Nagueh S.F., McFalls J., Meyer D. et al. Tissue Doppler imaging predicts the development of hypertrophic cardiomyopathy in subjects with subclinical disease // Circulation. - 2003. - Vol. 108. - P. 395-398.
44.Ho C.Y., Sweitzer N.K., McDonough B. et al. Assessment of diastolic function with Doppler tissue imaging to predict genotype in preclinical hypertrophic cardiomyopathy // Circulation. - 2002. - Vol. 105. - P. 2992-2997.
45.Kato T.S., Noda A., Izawa H. et al. Discrimination of nonobstructive hypertrophic cardiomyopathy from hypertensive left ventricular hypertrophy on the basis of strain rate imaging by tissue Doppler ultrasonography // Circulation. - 2004. - Vol. 110. - P. 3808-3814.
46.Faber L., Seggewiss H., Gleichmann U. Percutaneous transluminal septal myocardial ablation in hypertrophic obstructive cardiomyopathy: results with respect to intraprocedural myocard contrast echocardiography // Circulation. - 1998. - Vol. 22. - P. 2415-2421.
47.Pieroni M., Chimenti C., Ricci R. et al. Early detection of Fabry cardiomyopathy by tissue Doppler imaging // Circulation. - 2003. - Vol. 107. - P. 1978-1984.
48.Weidemann F., Breunig F., Beer M. et al. Improvement of cardiac function during enzyme replacement therapy in patients with Fabry disease: a prospective strain rate imaging study // Circulation. - 2003. - Vol. 108. - P. 1299-1301.
49.Oechslin E., Jenni R. Isolated left ventricular non-compaction: increasing recognition of this distinct, yet "unclassified" cardiomyopathy // Eur. J. Echocardiogr. - 2002. - Vol. 3. - P. 250-251.
50.Dickstein K., Cohen-Solal A., Filippatos G. et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure 2008: the Task Force for the Diagnosis and Treatment of Acute and Chronic Heart Failure 2008 of the European Society of Cardiology. Developed in collaboration with the Heart Failure Association of the ESC (HFA) and endorsed by the European Society of Intensive Care Medicine (ESICM) // Eur. Heart J. - 2008. - Vol. 29. - P. 2388-2442.
51.Bax J.J., Ansalone G., Breithardt O.A. et al. Echocardiographic evaluation of cardiac resynchronization therapy: ready for routine clinical use? A critical appraisal // J. Am. Coll. Cardiol. - 2004. - Vol. 44. - P. 1-9.
52.Hatle L., Angelsen B. Doppler ultrasound in cardiology. Physical principles and clinical applications, 2nd edn. - Philadelphia, PA: Lea & Febiger, 1985.
53.Rosenhek R., Binder T., Maurer G. et al. Normal values for Doppler echocardiographic assessment of heart valve prostheses // J. Am. Soc. Echocardiogr. - 2003. - Vol. 16. - P. 1116-1127.
54.Flachskampf F.A. Kursbuch Echokardiographie, 4th edn. - Stuttgart: Thieme, 2008. 55.Henein M., Lindqvist P., Francis D. et al. Tissue Doppler analysis
of age-dependency in diastolic ventricular behaviour and filling: a cross-sectional study of healthy hearts (the Umeå General Population Heart Study) // Eur. Heart J. - 2002. - Vol. 23. - P. 162-171.
56.De Sutter J., De Backer J., Van de Veire N. et al. Effects of age, gender, and left ventricular mass on septal mitral annulus velocity (E’) and the ratio of transmitral early peak velocity to E’ (E/E’) // Am. J.
Cardiol. - 2005. - Vol. 95. - P. 1020-1023.
ГЛАВА 05. МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ СЕРДЦА
Dudley J. Pennell, Udo P. Sechtem, Sanjay Prasad
и Frank E. Rademakers
РЕЗЮМЕ
В главе описана роль МРТ сердечно-сосудистой системы в современной клинической кардиологии, а также широко применяющиеся для обследования сердечно-сосудистой системы методы. Благодаря последним проводят исследования анатомического строения и функции органов сердечно-сосудистой системы, кровообращения, объема и массы желудочков, патологии миокарда и реакции их на нагрузку.
Изначально МРТ использовалась для оценки анатомического строения сердечно-сосудистой системы, в том числе для изучения крупных сосудов, врожденных пороков сердца, структуры перикарда и миокарда, но позднее появилась необходимость исследования для выявления заболеваний миокарда. Это открыло новые направления в изучении возникновения ИМ и прогноза для жизни при ИБС, а также фенотипирования при кардиомиопатии с различным распределением очагов поражения. Сейчас при помощи данной технологии исследуется прогностическое значение фиброза миокарда. По сравнению с вентрикулографией с нагрузкой МРТ становится все чаще используемым методом для оценки ишемии. Особенно привлекательной является визуализация перфузии миокарда, обладающая высокой разрешающей способностью при отсутствии рентгеновской нагрузки на пациента. МРТ в настоящее время идеально подходит и для визуализации сосудов сердца, даже при коронаротромбозах. Исследования при ОКС с использованием новых методов диагностики позволяют оценить зоны риска при визуализации ранних изменений стенок сосудов на начальных стадиях атеросклероза. Применение МРТ нашло свое применение и в кардиохирургии. Но вопрос о том, может ли МРТ заменить рутинные рентгенологические методы, остается открытым.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
Целью этого обзора является упрощение понимания использования МРТ в кардиологии. Магнитный резонанс зависит от взаимодействия между некоторыми атомами и радиоволнами в присутствии магнитного поля. В клинической практике визуализация практически выполняется только при использовании водорода-1, в изобилии находящегося в воде и жирах. Небольшое избыточное количество атомов водорода выравнивается в магнитном поле и может быть возбуждено резонансной частотой радиоволн (63 МГц с анализатором на 1,5 Тесла). После импульса возбуждения упорядоченная структура намагничивания распадается (релаксация) и выделяется энергия как радиосигнал (эхо-сигнал). Сложное оборудование преобразовывает этот эхо-сигнал в изображения, которые представляют собой схему проекций радиосигналов. Контрастность ткани зависит от времени задержки от периода возбуждения до считывания сигнала (время эхо-сигнала; TE) и времени между импульсом радиоволн (время повтора; TR). Встречаются два типа релаксации, известные как T1 и T2. Они сильно различаются между разными тканями. У анализатора МРТ имеется магнит, обладающий сверхпроводимостью, градиенты проводящие электрические импульсы и обеспечивающие дополнительные непостоянные магнитные поля, радиочастотный передатчик и приемник, связанные с радио катушками для передачи и получения радиосигналов, а также компьютер. Изображения сформированы с использованием ЭКГ как пускового механизма.
Сканер на основе координированных действий множественных индивидуальных процессов создает изображения и управляет этим "оркестром" с получением последовательности просмотра. Компоненты последовательности включают подготовительный импульс (оценивает контрастность между тканями), импульс возбуждения (ограничивает область возбуждения), градиент и импульс намагниченности (формирование эхо-отображения) и считывание сигнала (сбор данных). Последовательности спин-эхо дают анатомические изображения с венозной кровью, а последовательности градиент-эхо дают повторы изображения. Предимпульс восстановления инверсии ценен для диагностики инфаркта, так как имеет высокоинтенсивный сигнал на T1. Считывание сигнала при МРТ обычно достаточно быстрое для того, чтобы получить изображение при задержке дыхания, а также более быстрые методы включают резкое падение угла сканирования (FLASH), устойчивое состояние со свободной прецессией (SSFP), спиралью и эхопланарным отображением (EPI). Скорость записи отображает каждый пиксель в изображении именно как скорость, а не как величину сигнала. Это используется для измерения скорости и потока путем внедрения продукта в течение долгого времени при средней скорости в сосуде и его поперечного сечения. Для коронарной МРТ эхонавигатор используется, чтобы исправить
артефакты от движения диафрагмы при дыхании во время исследования. МРТ-ангиография визуализирует полость сосуда после в/в инъекции, основанной на введении гадолиния как контрастного вещества. Последовательность, названная сечением и измеряющая сокращение миокарда, визуализируется в диастоле.
Безопасность МРТ превосходит и выгодно отличается в сравнении с рентгеновскими методами исследования. Однако при МРТ могут встречаться свои проблемы. Так, предметы, являющиеся ферромагнетиками, могут притягиваться к магниту, становясь движущимися снарядами, и, следовательно, быть потенциально опасными для пациента. Проблемными предметами являются ножницы, шприцы и кислородные баллоны. Поэтому правила безопасности должны быть строго соблюдены. Второй проблемой являются медицинские имплантаты и электронные устройства. Большинство металлических имплантатов реагируют на магнитное поле, включая все протезы клапанов сердца и коронарные стенты, а также ортопедические имплантаты. Могут вызывать проблемы и некоторые цереброваскулярные зажимы, поэтому для этих пациентов требуется совет специалиста по неврологии о возможности проведения МРТ. Высокое магнитное поле может воздействовать на устройства электроники, такие как кардиостимуляторы. Кроме того, стимулирующие провода могут взаимодействовать с радиочастотными волнами и значительно нагреваться. Наличие этих приборов является противопоказанием для проведения МРТ. Хотя недавно проведенные исследования показали, что у больных с кардиостимуляторами при особых обстоятельствах МРТ может быть безопасной. Также были одобрены совместимые с МРТ кардиостимуляторы, которые прошли клиническое испытание.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
МРТ является высокоточным методом в определении параметров, используемых для характеристики кардиальных функций миокарда (таких как объемы желудочков, фракции выброса), массы желудочков и диаметра крупных сосудов. МРТ независима от акустических интервалов, которые могут ограничить ЭхоКГ, и получает изображения в параллельных плоскостях, осуществляющих анализ последовательности данных, свободных от ошибок, вызванных наложением плоскостей, что является источником многих неточностей при перекрестной ЭхоКГ. Возможность последовательного повторения МРТ выше, чем у ЭхоКГ. Это делает ее идеальным инструментом для динамического обследования пациентов в течение длительного времени, минимизирует время при исследовании эффектов применения препаратов, влияющих на функции сердца при СН или артериальной гипертензии.
Хотя определить объемы желудочков при помощи МРТ и 2D-методики, применяемой в ЭхоКГ, возможно, предпочтительно использовать 3D-метод, при котором нет необходимости делать геометрические предположения. Из-за образования последовательности визуализации изображений коротких осей, объемы и масса ЛЖ измерены для каждой части и суммированы для всего желудочка (правило Симпсона; рис. 5.1). Доступны полу-автоматические методы, минимизирующие время анализа и автоматически коррелирующие плоскость вершины сигнала клапана между диастолой и систолой. Поскольку количественная информация относительно функциональной способности обоих желудочков необходима практически для всех пациентов, в большинстве центров МРТ обычно используется вертикальная осевая плоскость, покрывающая оба желудочка в единой форме отображения. Поскольку ПЖ более неправильной формы, чем ЛЖ, единственным обоснованным подходом для того, чтобы количественно определить объемы ПЖ, является использование дополнения к методу Симпсона. У пациентов заболевания часто вовлекают ПЖ, поэтому МРТ оказывается очень полезным.
Рис. 5.1. Методика МРТ для измерения объемов желудочков. А - используется горизонтальная длинно-осевая плоскость для снятия серии смежных короткоосевых срезов, начинающихся у оснований ЛЖ и ПЖ с 1-го среза. При этом рутинном исследовании необходимы 9 срезов, чтобы просмотреть желудочки до верхушки. Б - показаны срезы по короткой оси ЛЖ у пациента с хронической регургитацией крови при недостаточности аортального клапана. Выполнены 11 срезов в конце диастолы (КД), чтобы просмотреть желудочки. Показана планиметрия эпикардиальных, эндокардиальных контуров в КД и эндокардиальных контуров в конце систолы (КС). Контуры добавлены, чтобы получить объемы. Объем КД (КДО) получен из эндокардиальных контуров в КД и аналогично для объема КС (КСО). Миокардиальный объем получен из различия в КД эпикардиальных и эндокардиальных контуров, умноженных на плотность миокарда (1,05 г/см2), и преобразован в массу ЛЖ. Ударный объем (УО) вычислен как КДО - КСО. (ФВ) вычислена как КСО/КДО. Результаты расчетов показывают наличие у пациента более высоких объемов (справа показаны нормальные объемы) и низкого уровня ФВ с гипертрофией ЛЖ. В - показаны контуры, использованные для вычисления объемов ПЖ.
Высокая точность МРТ для измерений объемов желудочков позволяет корректировать и несердечные факторы, влияющие на обычные объемы измерений. Они включают площадь поверхности тела (влияющая в самом простом приближении на вычисления отклонения массы тела), пол и возраст. Нормальные объемы и графики были изданы для ЛЖ (рис. 5.2) и ПЖ (рис. 5.3) [6, 7]. Они показывают значительные воздействия всех трех некардиальных переменных для сердечных объемов и функции, за исключением фракции изгнания, у которой нет никакой значимой зависимости от площади поверхности тела. Это, по-видимому, потому, что эффекты тела обследуемых уравновешены эффектами воздействия на КДО и КСО. Нормальные показатели для сердечных объемов и функций оказались особенно полезными в исследовании
ранних стадий кардиомиопатии и плановых обследований пациентов с СН для того, чтобы оценить динамику эффективность лечения.
Рис. 5.2. Нормальные показатели для ЛЖ - объем, масса и функция при МРТ. А - таблица, показывающая нормальные объемы для мужчин. Б - таблица, показывающая нормальные объемы для женщин. В - графики, показывающие нормальные внесенные в указатель объемы для ЛЖ параметров с линиями регресса (средние и верхние/более низкие 95% ДИ)
для мужчин. Г - графики, показывающие нормальные внесенные в указатель объемы для ЛЖ параметров с линиями регрессии (средние и верхние/более низкие 95% ДИ) для женщин.
Источник: Maceira A.M., Prasad S.K., Khan M. et al. Normalized left ventricular systolic and diastolic function by steady state free precession cardiovascular magnetic resonance // J. Cardiovasc. Magn. Reson. - 2006. - Vol. 8. - P. 417-426.
Рис. 5.3. Нормальные объемы ПЖ, массы и функции, полученные при МРТ. А - таблица, показывающая нормальные объемы в децильном возрасте для мужчин. Б - таблица, показывающая нормальные объемы в децильном возрасте для женщин. В - графики, показывающие нормальные объемы для параметров ПЖ с линиями регресса (средние и верхние/более низкие 95% ДИ) для мужчин. Г - графики, показывающие нормальные объемы для параметров ПЖ с линиями регресса (средние и верхние/более низкие 95% ДИ)
для женщин. Источник: Maceira A.M., Prasad S.K., Khan M. et al. Reference right ventricular
systolic and diastolic function normalized to age, gender and body surface area from steady-state free precession cardiovascular magnetic resonance // Eur. Heart J. - 2006. - Vol. 27. - P. 2879-2888.
Исследование регионального движения стенки сильно облегчено высококачественной визуализацией, полученной у большинства пациентов при использовании киноповтора устойчивого состояния со свободной прецессией. Расстройства движения стенки лучше заметны, и оценить их можно с большей точностью по сравнению с ЭхоКГ. Могут быть получены важные параметры, такие как регионарная толщина и утолщение стенки. Однако качество изображения зависит от способности пациента задерживать дыхание и нарушений сердечного ритма. Использованием миокардиальных методов маркировки, деформации маркировочной сети обеспечивается оценка сердечного напряжения, ротации и растяжения (рис. 5.4). Полагают, что для различия нормального миокарда и миокарда с нарушенной функцией применение 2D-анализа даже лучше, чем измерение утолщения стенки. Хотя миокардиальная маркировка обеспечивает новые возможности изучения сердечной физиологии, она в настоящее время редко используется в клинической практике. Исследование при МРТ функции миокарда должно применяться тогда, когда качество ЭхоКГ снижается из-за факторов, связанных с пациентом. Кроме того, МРТ с высоким качеством изображения должна использоваться при несоответствии между клиническими данными и эхокардиограммой.
Рис. 5.4. Маркировка МРТ. Сетка магнитных линий наложена на изображение в конце диастолы, которые выглядят темными линиями. Неподвижная ткань не показывает деформации линий, но в сердце линии изменяются в течение кардиального цикла с максимумом в конце систолы. Напряжение миокарда можно вычислить и использовать как объективный показатель сократимости методом измерения изменения точки на пересечениях линий.
ИНФАРКТ МИОКАРДА
ЗОНА НЕКРОЗА
ИМ (см. главу 16) может быть обнаружен с очень высокой чувствительностью при использовании метода МРТ с поздним накоплением содержания гадолиния (Gd) (рис. 5.5). ИМ может быть выявлен через 10 мин или больше после в/в инъекции гадолиния как контрастного вещества при МРТ. Контрастное вещество поступает во внеклеточное пространство и, из-за кинетического эффекта и эффектов разделения, концентрируется в омертвевшем миокарде после инъекции, где внеклеточное место расширено из-за некроза ткани (острый инфаркт) или фиброзной замены (хронический инфаркт) [10]. При использовании последовательности восстановления инверсии интенсивность сигнала от нормального миокарда стимулируют до нуля, регулируя время инверсии. Это приводит к получению высокоинтенсивного сигнала в зонах некроза, которые обладают более коротким T1 из-за накопления гадолиния. Таким образом, МРТ дает картины миокардиального поражения в живом организме, близкие к гистологическим изображениям (рис. 5.6). Зоны в области окклюзированной венечной артерии, которые являются недостаточно кровоснабжаемыми, но не являются некротическими, не усиливают МРТ-сигнал.
В некоторых случаях острых инфарктов есть центральная некротическая зона в области накопления Gd, которая представляет капиллярную обструкцию с очень медленным проникновением гадолиния из-за ограничения диффузии (рис. 5.7). Инфаркты с капиллярной обструкцией имеют более плохой прогноз, так как независимый показатель выше фракции изгнания [11]. Область капиллярной обструкции медленно уменьшается в течение недели и не наблюдается при образовании хронических инфарктов. Область накопления Gd (зона инфаркта) также существенно уменьшается в течение длительного времени и в объеме, и в трансмуральном направлении. Уменьшение зоны инфаркта происходит с формированием инволюции или гипертрофии смежных отделов миокарда. Поскольку МРТ обеспечивает высокое пространственное разрешение, используют повторные исследования. Принимая во внимание атравматичность метода, МРТ является идеальным инструментом для изучения образования острого инфаркта и его заживления у живых людей. В хронической стадии ИМ рубец хорошо видно накопление Gd, хотя интенсивность сигнала уменьшена из-за более низкого внеклеточного пространства, чем во время острой фазы. Метод с накоплением Gd МРТ значительно более чувствителен для обнаружения инфаркта, чем перфузия SPECT (рис. 5.8) [12].
Рис. 5.5. Использование в/в введения гадолиния при МРТ для обнаружения патологии зависит от времени, прошедшего после инъекции. Болюс гадолиния введен в пункте времени 0, а красная линия указывает концентрацию гадолиния в крови (отброшено для ясности рециркуляции). После короткой задержки гадолиний поступает в венечные артерии, которые питают миокард (синяя линия). При этом для измерения миокардиальной перфузии можно использовать сверхбыстрый МРТ (фаза 1). Спустя 1-3 мин получают первые изображения с усилением от гадолиния: в это время самая низкая концентрация