15 Cardiovasculaire MRI

141

15 Cardiovasculaire MRI A.C. van Rossum

Inhoud 15.1 15.2 15.3 15.4

Inleiding 141 Achtergrond 141 Huidige inzichten 143 Conclusie 148 Kernpunten 148 Literatuur 148

15.1 Inleiding Wanneer kernspinresonantietomografie, meestal aangeduid met de Angelsaksische term ‘magnetic resonance imaging’ (MRI), wordt toegepast om afbeeldingen te maken van hart en vaten, spreekt men ook wel van ‘cardiovascular magnetic resonance’ (CMR). Hiermee wordt aangegeven dat de techniek specifieke aanpassingen vereist om tegemoet te komen aan de pulsatiele beweging van hart en vaten. CMR werd ongeveer 25 jaar geleden geïntroduceerd voor toepassing in de kliniek, en heeft sindsdien technisch gezien een stormachtige ontwikkeling doorgemaakt. Dit heeft geleid tot een grote stroom klinische onderzoeken, maar het gebruik van CMR in de dagelijkse praktijk is bescheiden gebleven, voornamelijk wegens de relatief hoge kosten en het gebrek aan beschikbare apparatuur en expertise. De laatste jaren is in de cardiologie echter een duidelijke kentering waarneembaar, die samenhangt met de toegenomen mogelijkheden om CMR toe te passen bij de diagnostiek van ischemisch en niet-ischemisch hartfalen. CMR is een niet-invasieve beeldvormende techniek die berust op gebruik van radiogolven in een sterk magnetisch veld. De gebruikte radiofrequente straling is biologisch niet schadelijk, waarmee CMR zich onderscheidt van röntgenangiografie, (multislice-)CT en nucleaire technieken. Klinisch is dit vooral belangrijk wanneer beeldvormend onderzoek moet worden uitgevoerd bij jonge patiënten, vrouwen in de reproductieve levensfase en bij herhaald gebruik voor het vervolgen van een ziektebeeld. Beelden kunnen in willekeurige oriëntaties door de thorax worden verkregen, zonder belemmering van tussenliggende weefsels of structuren, hetgeen een voordeel is ten opzichte van echocardiografie, die afhankelijk is van akoestische vensters. Dus wanneer een echocardiografisch onderzoek vanuit diagnostisch oogpunt kwalitatief onvoldoende is, zal CMR meestal uitkomst bieden. In algemene termen is CMR van waarde bij de beoordeling van:

– structurele afwijkingen, dankzij het hoog oplossend vermogen en het driedimensionale karakter van de beelden; – functionele afwijkingen, dankzij de mogelijkheden om op reproduceerbare wijze functieparameters te kwantificeren (voor ventrikelfunctie, klepfunctie, doorbloeding van grote vaten en perfusie van microvasculatuur); – afwijkingen in weefselsamenstelling, dankzij het vermogen om magnetische karakteristieken van het weefsel te meten. Vooral de mogelijkheid tot weefselkarakterisering, al of niet met behulp van toediening van contrastmiddelen, is een belangrijke uitbreiding van het diagnostisch proces, waarmee CMR zich onderscheidt van de overige beeldvormende technieken. Met CMR wordt als het ware een vorm van ‘in-vivohistologie’ verkregen. De mogelijkheid om tijdens één onderzoek zowel structurele en functionele als weefselkarakterologische informatie te verkrijgen (‘one-stop-shop’-onderzoek) is patiëntvriendelijk en relativeert het kostenaspect van CMR.

15.2 Achtergrond 15.2.1 Basisprincipes De basisprincipes van MRI berusten op de detectie van het resonantiesignaal van de kernen van waterstofatomen (protonen). Een proton kan, mits het zich in een magnetisch veld bevindt, tot resonantie worden gebracht met radiogolven van een specifieke frequentie. Bij een veldsterkte van 1,5 tesla is deze frequentie 63 Mhz, hetgeen laagenergetisch en niet-ioniserend is. Het proton raakt in een hogere energietoestand en zal, nadat de radiogolf is uitgeschakeld, weer tot zijn oorspronkelijke energieniveau terugkeren, waarbij resonantiestraling wordt uitgezonden. De ruimtelijke verdeling van de uitgezonden resonantiestraling wordt gedetecteerd door ontvangstspoelen rondom de thorax en wordt omgezet in een beeld. De signaalgrootte wordt bepaald door de magnetische veldsterkte en een aantal weefselspecifieke factoren zoals de protonendichtheid, de magnetische relaxatietijden T1 en T2, en de instroom van ‘verse’ protonen als gevolg van de bloedstroming. Bij weefsels met uiteenlopende samenstelling verschillen deze factoren, waardoor in het beeld contrast tussen de weefsels wordt verkregen. Heterogeniteit van het magneetveld en de beweging degraderen het signaal. Door de duur en frequentie van de pulsgewijs toegediende radiogolven te variëren, kunnen de weefselspecifieke eigenschappen afzonderlijk worden benadrukt; men spreekt dan van T1-, T2- of protondichtheid-gewogen beelden. Het beeld kan door de

142

DEEL B DIAGNOSTISCH ONDERZOEK

Figuur 15.1 Gesteelde tumor uitgaande van de vrije wand van het rechter atrium (pijl), waarbij echocardiografisch het vermoeden bestond op een myxoom. a Spinechotechniek waardoor vet met een hoge signaalintensiteit wordt afgebeeld (wit). b Spinechotechniek met vetsuppressie, de tumor is ‘verdwenen’. Derhalve is er sprake van een lipoom en niet van een myxoom.

a

b

onderzoeker dus actief worden ‘gemanipuleerd’, met als doel bepaalde weefselkarakteristieken meer of minder tot uiting te laten komen (zie voor uitleg met illustraties www.simplyphysics. com/MRIntro.html). Zo kan bijvoorbeeld oedeem ten gevolge van infarcering of ontsteking met een hoge helderheid worden afgebeeld, of kan het signaal van vethoudend weefsel worden onderdrukt (figuur 15.1). Daarnaast kan het contrast worden beïnvloed door toediening van een MRI-contrastmiddel zoals gadolinium-DTPA, dat via interactie met watermoleculen de relaxatietijden T1 en T2 verkort. Het gebruik van contrastmiddelen is klinisch belangrijk bij MR-angiografie (MRA). Contrastmiddelen worden ook in toenemende mate gebruikt voor het meten van de myocardperfusie en het detecteren van avitaal littekenweefsel in het myocard. Voor de werking van een MRI-apparaat zijn drie basisgrootheden van belang: het stationaire magneetveld, de veldgradiënten en het radiofrequente (RF-)veld. CMR wordt gewoonlijk uitgevoerd bij een veldsterkte van 1,5 tesla. Sinds kort zijn er ook apparaten met een veldsterkte van 3 tesla beschikbaar, maar vooralsnog ontbreekt voldoende klinische ervaring met cardiovasculaire toepassingen. Hogere veldsterkten leveren een betere signaal-ruisverhouding op, maar gaan ook gepaard met meer artefacten die specifieke aanpassingen vereisen. De veldgradiënten brengen ruimtelijke variaties aan in het stationaire magneetveld, waardoor het resonantiesignaal kan worden gelokaliseerd. De technische specificaties van de veldgradiënten bepalen in belangrijke mate de mogelijkheid tot snelle beeldvorming, hetgeen van belang is bij het meten van myocardperfusie met behulp van contrastmiddelen, MRA en realtime MRI van het hart.

15.2.2 Contra-indicaties Veiligheidsaspecten hangen samen met de genoemde grootheden. Potentiële problemen kunnen ontstaan doordat het statische magneetveld aantrekkingskracht uitoefent op ferromagnetisch materiaal binnen of buiten de patiënt, doordat de snel aan- en uitgeschakelde veldgradiënten elektrische stroom induceren in weefsels, of door opwarmingseffecten geïnduceerd door de RFpulsen. Als absolute contra-indicaties voor MRI gelden de aanwezigheid van vaatclips of metaaldeeltjes wanneer die zich nabij kwetsbare structuren bevinden (intracerebraal, ruggen-

merg, oog), en pacemakers of AICD’s (automatische inwendige cardioverter-defibrillatoren). Sternumhechtingen, klepprothesen, intracoronaire stents en clips die worden gebruikt bij coronaire bypasschirurgie voor het prepareren van de arteria mammaria interna, vormen geen contra-indicatie voor MRI, maar veroorzaken lokaal artefacten in het beeld. MRI-compatibiliteit van geïmplanteerde prothesen of apparaten en adviezen over te nemen voorzorgsmaatregelen zijn te vinden op www.mrisafety.com. Claustrofobie is een relatieve contra-indicatie voor MRI; sedativa kunnen behulpzaam zijn indien men de procedure toch noodzakelijk acht. Ten slotte moet men zich ervan vergewissen dat de patiënt voldoende coöperatief en niet te onrustig is, in staat is plat te liggen gedurende de te verwachten onderzoekstijd (afhankelijk van de vraagstelling variërend van 15 tot 45 minuten), en niet te dik is om in de MRI-tunnel te passen. Ritmebewaking tijdens de imaging-procedure gebeurt telemetrisch. Daarnaast zijn onbloedige bloeddrukregistratie, oximetrie en continue intraveneuze infusie mogelijk. Beademing vergt aangepaste apparatuur.

15.2.3 Technieken (tabel 15.1) Omdat de acquisitie van MRI-data relatief traag verloopt, wordt deze meestal gespreid over verscheidene hartcycli om geen vertroebeling van het beeld te krijgen door de cyclische beweging van het hart. Beelden worden ‘gesegmenteerd’ opgebouwd over bijvoorbeeld zes tot vijftien hartcycli, afhankelijk van het gewenste oplossend vermogen in plaats en tijd. Hierdoor is opname mogelijk binnen één ademinhouding en kan de negatieve invloed van de ademhalingsbeweging worden beperkt. Synchronisatie van de stapsgewijze beeldopbouw met de hartcyclus wordt verkregen aan de hand van een gelijktijdig geregistreerd ECG (cardiac gating). Het gevolg van de synchronisatieprocedure is dat een sterk onregelmatig hartritme, zoals atriumfibrilleren, de kwaliteit van de beelden nadelig kan beïnvloeden. Technische vooruitgang, zoals het sneller schakelen van de magnetische gradiëntvelden en het reconstrueren van beelden op basis van meerdere parallel geschakelde ontvangstspoelen, heeft de opnameduur aanzienlijk bekort. Daardoor kunnen beelden worden gemaakt in de diastolische fase van één hartslag (single-shot) of zelfs geheel realtime. In het algemeen geldt dat een snellere opname ten koste gaat van beeldkwaliteit en/of detail.

15

143

CARDIOVASCULAIRE MRI

Tabel 15.1 CMR-technieken.

15.3 Huidige inzichten

– ‘still-frame’ beeldvorming voor bestudering van morfologie met ‘bright blood’- en ‘dark blood’-technieken – cinebeeldvorming (gesegmenteerd en realtime) voor bepaling van ventrikelfunctie en visuele beoordeling van bloedstroming in grote vaten – contrast-MR-angiografie (MRA) voor luminografie van grote vaten, perifere vaten, coronaire bypasses en aberrante coronairvaten – contrast-‘late enhancement’ voor visualisering van (sub)acuut infarct, fibrotisch litteken na infarct (non-vitaal myocard), trombus en overige interstitiële pathologie van het myocard – contrast-‘first-pass’ voor bepaling van myocardperfusie – ‘phase-velocity mapping’ voor kwantificering van bloedstroomsnelheid, volumestroom, stenose, regurgitatie, shuntgrootte – ‘myocardial tagging’ voor meting van regionale intramyocardiale vervorming

De indicaties voor CMR zijn beschreven in een ‘consensus panel report’ uit 2004, maar door de snelle ontwikkelingen zijn deze alweer deels achterhaald. Belangrijke aspecten waarop CMR zich onderscheidt van andere niet-invasieve beeldvormende technieken zijn: – de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid voor het meten van linkerventrikelvolume, ejectiefractie, myocardmassa en wandbewegingsstoornissen; – de beoordeling van structurele en functionele rechterventrikelpathologie; – de afbeelding van littekenweefsel na een doorgemaakt myocardinfarct; – de herkenning van abnormale structuur, functie en weefselsamenstelling bij het vermoeden van cardiomyopathie.

Door gebruik te maken van opnametechnieken die variëren in de wijze waarop de radiogolven worden toegediend, kunnen contrasten in het beeld zodanig worden beïnvloed dat stromend bloed ófwel zwart ófwel helderwit wordt afgebeeld (zogenoemde ‘dark blood’- en ‘bright blood’-pulssequenties). Spinechopulssequenties zijn ‘dark blood’-technieken die vooral geschikt zijn voor het gedetailleerd vastleggen van morfologie, waarbij spier- en bindweefsel grijs en vethoudend weefsel wit wordt afgebeeld. Spinechotechnieken zijn ook geschikt voor het maken van T2-gewogen beelden waarmee oedeem ten gevolge van een hartinfarct of actieve myocarditis kan worden afgebeeld. Gradiëntechografie en de tegenwoordig veelgebruikte variant met ‘steady-state free-precession’ (kortweg TrueFISP of balanced FFE genoemd, afhankelijk van de fabrikant), zijn ‘bright blood’-technieken die het mogelijk maken de bloedstroom te visualiseren. Een turbulente bloedstroom, die onder meer optreedt bij klepvitia en septumdefecten, veroorzaakt verlies van signaalintensiteit en wordt daardoor zichtbaar als een donkere jet in het heldere bloed. Gradiëntechobeelden kunnen in één vlak worden gemaakt van achtereenvolgende fases van de hartcyclus, zodat ze bij sequentieel afspelen een dynamische weergave vormen van de ‘gemiddelde’ hart- of vaatbeweging (cine-MRI). De techniek wordt vooral gebruikt voor functiemetingen van het hart, waaronder meting van globale en regionale linker- en rechterventrikelfunctie, beoordeling van klepinsufficiënties en intracardiale shunts, en differentiatie tussen bloedstroom en trombusmassa. Specifieke varianten van gradiëntechografie (phase-velocity mapping of phase-contrast imaging) maken het mogelijk de bloedstroming kwantitatief te meten, myocardperfusie en hartinfarcten of andere pathologische processen in het myocard zichtbaar te maken na toediening van een contrastmiddel (met behulp van respectievelijk gadolinium‘first-pass’ en ‘late enhancement’-CMR), en het myocard magnetisch te markeren met zwarte lijnen waardoor de intramurale vervorming van de hartwand kan worden gemeten (myocardial tagging).

Tabel 15.2 bevat een opsomming van de belangrijkste toepassingsmogelijkheden, waarna een korte beschrijving volgt. Hoewel in Nederland de meeste ziekenhuizen thans over MRI-faciliteiten beschikken, heeft slechts een beperkt aantal voldoende expertise met CMR. Bij verwijzing van een patiënt voor CMR moet men zich hiervan tevoren vergewissen en nagaan of er contra-indicaties voor het onderzoek bestaan (zie paragraaf 15.2). Tabel 15.2 Indicaties voor CMR.

– meten van linker- en rechterventrikelvolumina, -massa en systolische functie – beoordelen van vitaliteit van myocard bij hartfalen – meten van hartinfarctgrootte – detecteren van ischemie op basis van stressgeïnduceerde wandbewegingsstoornissen met behulp van dobutamine – beoordelen van niet-ischemische cardiomyopathie en myocarditis – beoordelen van (chirurgisch gecorrigeerde) complexe aangeboren afwijkingen – beoordelen van afwijkingen van aorta en arteria pulmonalis – beoordelen van pericarddikte bij vermoeden van pericarditis constrictiva – beoordelen van intra- en extracardiale tumoren – meten en vervolgen van klepvitia (secundair aan echocardiografie) – beoordelen op aanwezigheid van aberrante oorsprong coronaire arterie toepassingen in ontwikkeling – detecteren van ischemie op basis van stressgeïnduceerde myocardperfusiedefecten met behulp van adenosine – CMR-coronaire angiografie – beoordelen van grootte en samenstelling van atherosclerotische plaques

144

15.3.1 Ventrikelvolumina, -massa, systolische functie CMR wordt momentaal beschouwd als de klinische standaard voor het meten van linker- en rechterventrikelvolume, ejectiefractie en myocardmassa. Met ‘bright blood’-cinetechnieken worden aansluitende korte-astomogrammen gemaakt die het gehele linker en rechter ventrikel beslaan. Met behulp van analyseprogramma’s is automatische contourdetectie van endocard en epicard mogelijk in verschillende fases van de hartcyclus, gevolgd door een volumeberekening per tomogram van bloedcompartiment en myocardwand. Door summatie van de aansluitende tomografische volumina (Simpson’s rule) kunnen het einddiastolische en eindsystolische ventrikelvolume en myocardvolume worden berekend, zonder afhankelijk te zijn van geometrische aannamen. Hieruit worden vervolgens het slagvolume en de ejectiefractie berekend. De massa wordt berekend door het myocardvolume te vermenigvuldigen met de soortelijke massa van myocardweefsel (1,05 g/cm3). Deze methode is nauwkeuriger dan algoritmen die gebruikmaken van een beperkt aantal afbeeldingen van het hart, zoals bij echocardiografie en nucleaire technieken. Met CMR verkregen volumina zijn niet alleen nauwkeurig maar ook in hoge mate reproduceerbaar. Daardoor leent de techniek zich uitstekend voor het vervolgen van de ventrikelfunctie op individuele klinische basis, zoals bij klepgebreken of na (farmacologische) interventies. ‘Clinical trials’ waarin gebruik wordt gemaakt van CMR om een verandering van een functionele parameter na een interventie aan te tonen, kunnen volstaan met relatief kleine onderzoekspopulaties, omdat de statistisch noodzakelijke grootte van zo’n populatie evenredig is met de variabiliteit van de seriële metingen. Naast metingen van globale functieparameters kunnen ook regionale veranderingen van de functie van de myocardwand worden beoordeeld. De bewegende beelden van de cineopnamen kunnen subjectief worden beoordeeld op abnormale wandbewegingen of wandverdikking, maar ook kwantitatief met automatische analyseprogramma’s. Met behulp van ‘myocardial tagging’ kan nauwkeurig de regionale intramyocardiale vervorming van de hartwand worden vastgesteld.

15.3.2 Myocardvitaliteit bij hartfalen Ischemisch hartlijden is een belangrijke oorzaak van hartfalen. De verminderde linkerventrikelfunctie die leidt tot hartfalen wordt echter niet alleen veroorzaakt door littekenweefsel dat is ontstaan na een hartinfarct, maar kan ook het gevolg zijn van (herhaalde) episoden van ischemie zonder infarcering. Verminderde contractiliteit van het niet-geïnfarceerde deel van het myocard kan zich voordoen kort na een doorgemaakt acuut hartinfarct met succesvolle reperfusie van de infarctgerelateerde coronaire arterie, maar zal zich meestal binnen enkele dagen tot weken spontaan herstellen (‘myocardial stunning’). Verminderde contractiliteit zonder littekenvorming kan echter ook het gevolg zijn van een chronisch verminderde perfusie op basis van een hooggradige vernauwing van een coronaire arterie (‘myo-

DEEL B DIAGNOSTISCH ONDERZOEK

cardial hibernation’). Afgenomen contractiliteit als gevolg van ‘hibernation’ herstelt zich na revascularisatie in de vorm van PTCA of een coronaire bypassoperatie. Het is klinisch dus van belang een irreversibele functievermindering op basis van littekenweefsel (avitaal myocard) te kunnen onderscheiden van een reversibele functievermindering op basis van ‘stunning’ of ‘hibernation’ (vitaal myocard). Immers, de functievermindering van vitaal myocard is potentieel in staat zich na revascularisatie te herstellen. Door met een sterk T1-gewogen techniek CMR te verrichten ongeveer tien minuten na intraveneuze injectie van een MRcontrastmiddel zoals gadolinium-DTPA, kan van een acuut infarct op directe wijze de necrose en het oedeem zichtbaar worden gemaakt, en van een oud infarct het fibrotische litteken. Dit avitale myocard wordt na tien minuten wit en helder afgebeeld (bright is dead) doordat het contrastmiddel zich ophoopt als gevolg van een hoge concentratie en verminderde uitwas binnen de toegenomen interstitiële ruimten. Daarentegen ziet men bij vitaal myocard een snelle uitwas en een lage concentratie van het contrastmiddel. Vitaal myocard wordt dan ook met een geringe intensiteit afgebeeld waardoor het sterk contrasteert met het avitale myocard. Deze techniek, waarmee avitaal van vitaal myocard kan worden gedifferentieerd, wordt aangeduid met contrast-‘late enhancement’-CMR. De nauwkeurigheid ervan is zowel in dierexperimenten als in vergelijkende klinische onderzoeken met PET aangetoond. Vrijwel zonder uitzondering gaan de patronen waarmee de infarcten worden afgebeeld uit van het subendocard en kunnen ze transmurale uitbreiding vertonen. De mate van transmurale uitbreiding van het infarct, meetbaar dankzij het hoge oplossende vermogen van de techniek, is voorspellend voor functieherstel: disfunctioneel myocard met < 50% transmurale uitbreiding heeft een grote kans op herstel, terwijl > 75% weinig kans maakt op herstel na revascularisatie (figuur 15.2). Voorts is ‘late enhancement’-CMR nauwkeuriger in de detectie van kleine subendocardiale infarcten (< 10% van het myocard) dan SPECT. Het functieherstel kan ook worden ingeschat zonder gebruik te maken van contrastmiddelen. Disfunctionele myocardsegmenten met een einddiastolische wanddikte < 5,5 mm hebben een sterk afgenomen restmetabolisme en hebben weinig kans op functieherstel na revascularisatie. Analoog aan echocardiografie kan de contractiele reserve van disfunctioneel myocard worden bepaald met behulp van een lage dosis dobutamine (10 μg/ kg/min). De kans op functieherstel na revascularisatie is groot wanneer de systolische wandverdikking tijdens de dobutaminetest ≥ 2 mm bedraagt.

15.3.3 Ischemiedetectie Met CMR kan inspanningsgebonden ischemie op twee manieren worden gedetecteerd. Eén methode, vergelijkbaar met echocardiografie, berust op detectie van segmentale wandbewegingsstoornissen die optreden bij toediening van oplopende doseringen dobutamine. De andere methode berust op detectie van myocardperfusiedefecten die optreden na injectie met ga-

15

a

145

CARDIOVASCULAIRE MRI

b

c

Figuur 15.2 a Contrast-’late enhancement’ bij een patiënt met een doorgemaakt posterolateraal myocardinfarct (pijlen). Op de korte-asopname ziet men een overwegend transmuraal infarctlitteken (avitaal) met geringe subendocardiale uitbreiding aan de bovenzijde. b Dezelfde patiënt heeft eveneens een voorwandinfarct doorgemaakt. De tweekameropname toont een infarctlitteken dat zich beperkt tot het subendocardiale gedeelte van de myocardwand (< 50% van wanddikte). Daarbuiten is een rand van zwart myocard zichtbaar dat nog vitaal is. c Patiënt met hypertrofische cardiomyopathie. De vlekkerige haarden van ‘late enhancement’ bevinden zich overwegend centraal in de myocardwand.

doliniumhoudende contrastmiddelen tijdens toediening van een vaatverwijder zoals adenosine. De laatste methode heeft overeenkomsten met SPECT. CMR in combinatie met dobutaminestress in oplopende doseringen tot 40 μg/kg/min – zo nodig aangevuld met atropine – is veilig, mits goede bewaking van hartritme en bloeddruk en personeel geoefend in reanimatie voorhanden zijn. De bijwerkingen zijn vergelijkbaar met die bij andere onderzoeksmethoden zoals de dobutaminestresstest in combinatie met echocardiografie. De sensitiviteit en de specificiteit voor het detecteren van angiografische coronaire stenosen > 50% liggen rond 86%. De sensitiviteit kan nog verder worden verhoogd door gebruik te maken van ‘myocardial tagging’. CMR is een goed alternatief voor de dobutaminestresstest bij echocardiografie wanneer de beeldkwaliteit van de laatstgenoemde methode onvoldoende is voor een betrouwbare beoordeling. Een negatieve dobutaminestresstest bij CMR is een goede voorspeller voor overleving zonder cardiovasculaire complicaties. De myocardperfusie wordt gemeten door de passage van een intraveneuze bolus van een gadoliniumhoudend contrastmiddel in het myocard te vervolgen. Dit vereist een snelle T1-gewogen opnametechniek waarbij direct in aansluiting aan de contrastinjectie meerdere opnamen (meestal drie tot vijf) per hartslag worden verkregen. Dit wordt ‘first-pass enhancement’ genoemd, en is de tegenhanger van de ‘late enhancement’-techniek die wordt gebruikt voor het afbeelden van myocardinfarcten. De dosering is lager dan bij ‘late enhancement’ omdat anders het lineaire verband tussen signaalintensiteittoename en perfusie verloren gaat. In gebieden van het myocard met een verminderde perfusie tijdens de adenosinestresstest zal de signaalintensiteit achterblijven bij die in gebieden met een normale perfusie. Dit kan men visueel beoordelen of semikwantitatief meten met behulp van perfusie-indices. Hoewel data van klinische onderzoeken nog slechts in beperkte mate voorhanden zijn, wijzen de reeds beschikbare resultaten op een nauwkeurigheid die minstens zo goed is als van nucleaire technieken. Tijdens één CMR-onder-

zoek van 35 à 45 minuten kan men de linkerventrikelfunctie, de myocardperfusie tijdens de adenosinestresstest en in rust, alsmede de vitaliteit van het myocard beoordelen. Voor de beoordeling van ischemische hartziekten is CMR een zeer snelle en patiëntvriendelijke methode zonder stralingsbelasting, die de nucleaire technieken kan gaan vervangen wanneer de klinische ervaring toeneemt.

15.3.4 Cardiomyopathieën De cardiomyopathieën worden gekenmerkt door een verscheidenheid aan structurele en functionele afwijkingen. De klassieke indeling berust op de meest kenmerkende pathofysiologie en etiologie en omvat de gedilateerde cardiomyopathie, de hypertrofische cardiomyopathie al of niet in combinatie met een uitstroombaanobstructie van het linker ventrikel, en de restrictieve cardiomyopathie al of niet in combinatie met infiltratieve afwijkingen. De specifieke rol van CMR in de diagnostiek van cardiomyopathieën berust op meting van de linker- en rechterventrikelfunctie in combinatie met een nauwkeurige afbeelding van de structuur en de abnormale samenstelling van het myocard die het gevolg is van lokale intramyocardiale processen zoals fibrosevorming, ontsteking en infiltratie van eiwitten. Deze intramyocardiale processen vertonen frequent ‘late enhancement’-patronen die verschillen van infarctlittekens. Wanneer de dilatatie en de functievermindering in de vorm van een afname van de ejectiefractie van het linker ventrikel berusten op uitgebreid coronairlijden, dan spreekt men van ischemische cardiomyopathie. Het is belangrijk deze vorm te onderscheiden van de niet-ischemische cardiomyopathie omdat dit therapeutische consequenties heeft. De definitieve diagnose berust op het verrichten van coronairangiografie, waarbij de niet-ischemische cardiomyopathie wordt gekenmerkt door afwezigheid van belangrijk coronairlijden. CMR is een effectieve methode om op niet-invasieve manier onderscheid te maken

146

DEEL B DIAGNOSTISCH ONDERZOEK

tussen deze twee vormen van gedilateerde cardiomyopathie. Bij de ischemische cardiomyopathie ziet men doorgaans een regionale wandverdunning en contrast-‘late enhancement’ die uitgaat van het subendocard en zich al of niet volledig uitbreidt door de wand heen. Bij de niet-ischemische cardiomyopathie ziet men geen of slechts geringe ‘late enhancement’ in het midden van de ventrikelwand. Een eerder doorgemaakte myocarditis kan aanleiding zijn tot het ontstaan van een gedilateerde cardiomyopathie. Wanneer de acute fase van de myocarditis niet is onderkend, kan CMR behulpzaam zijn om achteraf de diagnose te stellen. Men ziet fibrotische restafwijkingen in het myocard op basis van contrast-‘late enhancement’ uitgaande van het epicard, waarschijnlijk omdat het ontstekingsproces zich voortzet vanuit het ontstoken pericard naar het epicard (figuur 15.3). In de acute fase van een myocarditis kan ook het oedeem dat geassocieerd is met het onstekingsproces zichtbaar worden gemaakt met contrast-‘late enhancement’, of zonder contrast met T2-gewogen opnametechnieken. Een biopsie, genomen op geleide van de CMR-afwijkingen, heeft een hogere trefkans voor het aantonen van virusmateriaal. Andere oorzaken van gedilateerde cardiomyopathie, zoals de familiair voorkomende non-compactie van de linkerventrikelwand, worden vaker dan vroeger herkend dankzij de gedetailleerde beeldvorming met CMR. Een specifieke cardiomyopathie die vooral het rechter ventrikel betreft en waarbij een deel van het myocard dysplastisch is met infiltratie van vet en fibrose hetgeen aanleiding geeft tot ritmestoornissen, is de aritmogene rechterventrikelcardiomyopathie. CMR kan helpen de diagnose te onderbouwen doordat rechterventrikeldilatatie en regionale wandbewegingsstoornissen (microaneurysmata) kunnen worden aangetoond, en soms ook fibrotische afwijkingen en vet in de ventrikelwand. Hypertrofische cardiomyopathie wordt met behulp van CMR gediagnosticeerd doordat de mate en de verdeling van de hypertrofie worden afgebeeld, alsmede de hemodynamische consequenties daarvan (dynamische uitstroombaanobstructie van het linker ventrikel en mitralisinsufficiëntie). Bovendien kunnen frequent haarden van ‘late-enhancement’ worden gevonden die mogelijk betekenis hebben voor het ontstaan van ritmestoornissen, en die een associatie vertonen met de bekende risicofactoren voor plotse dood bij hypertrofische cardiomyopathie (zie figuur 15.3). Bij dragers van de genetische afwijking voor hypertrofische cardiomyopathie die nog geen hypertrofie hebben ontwik-

keld, ziet men structurele afwijkingen van het myocard die overeenkomsten vertonen met non-compactie-cardiomyopathie. Restrictieve cardiomyopathie wordt gekenmerkt door een diastolische disfunctie die gepaard gaat met linkerventrikelhypertrofie en atriumdilatatie. De laatstgenoemde kenmerken zijn met CMR eenvoudig vast te stellen. Daarnaast kan met behulp van contrast-‘late enhancement’ afzetting van amyloïd en sarcoïd worden gevonden. Door de veranderde magnetische eigenschappen van het myocard kan men met zogenoemde T2*-technieken ook ijzerstapeling als gevolg van hemochromatose of frequente transfusies aantonen.

15.3.5 Klepafwijkingen Voor de beoordeling van klepafwijkingen is CMR complementair aan echocardiografie wanneer de transthoracale akoestische vensters slecht zijn, transoesofageale echocardiografie niet mogelijk of gewenst is, of wanneer de resultaten van echocardiografie en hartkatheterisatie tegenstrijdig zijn. Kleine mobiele klepvegetaties kunnen met CMR worden gemist, daarom heeft (transoesofageale) echocardiografie de voorkeur bij een vermoeden van endocarditis. Wel kan abcesvorming in de sinus aortae worden aangetoond. Cinetechnieken lenen zich goed voor de beoordeling van de klepdikte en de klepbeweging, en voor planimetrie van de klepopening. Verkalkingen kunnen leiden tot overschatting van de klepopening. Klepinsufficiënties en stenosen leiden tot signaalverlies door een turbulente bloedstroom en worden zichtbaar als een donkere jet in het helder afgebeelde bloed. Daardoor is een visuele inschatting van de ernst van de klepafwijking mogelijk, maar die wordt beïnvloed door de ingestelde techniekparameters. De ernst van klepinsufficiënties en stenosen kan kwantitatief worden bepaald met behulp van metingen van de stroomsnelheid (phase-velocity mapping). Zoals bij echodopplertechnieken kan uit deze metingen de drukgradiënt over een vernauwde klep worden afgeleid met behulp van de gemodificeerde bernoulliformule (ΔP mmHg = 4 × pieksnelheid2). Het meten van ventrikelvolumina, systolische functie en myocardmassa met CMR is een betrouwbare methode om klepafwijkingen in de tijd te vervolgen en om het tijdstip van klepchirurgie te bepalen. Patiënten met kunstkleppen kunnen veilig CMR ondergaan, maar door metalen bestanddelen zal het beeld ter plaatse van de kunstklep artefacten vertonen. Figuur 15.3 Een patiënt met myocarditis. Inferior en posterolateraal is na contrasttoediening ‘late enhancement’ zichtbaar, uitgaande van pericard en epicard. Driekameropname (a) en korte-asopname (b).

a

b

15

147

CARDIOVASCULAIRE MRI

15.3.6 Aangeboren hartafwijkingen CMR leent zich uitstekend voor de beoordeling van patiënten met complexe aangeboren hartafwijkingen. De specifieke waarde bestaat uit het grote gezichtsveld en de driedimensionale informatie, waardoor de anatomische relatie tussen hart- en vaatstructuren goed kan worden bestudeerd. De beoordeling van morfologie en functie van het rechter ventrikel speelt bij aangeboren hartafwijkingen een belangrijke rol, en is met CMR beter mogelijk dan met echocardiografie. Aanvullend kunnen de bloedstroming over kleppen en abnormale verbindingen tussen vaten en hartcompartimenten worden bepaald met behulp van metingen van de bloedstroomsnelheid en zijn berekeningen van shuntgrootte mogelijk. Het ontbreken van stralingsbelasting is belangrijk omdat vaak vervolgonderzoek nodig is in een relatief jonge populatie. Voor CMR van neonaten en jonge kinderen is sedatie met bewaking noodzakelijk; in deze groep is echocardiografie dan ook eerste keuze. In latere levensfases, en vooral na chirurgische behandeling wanneer de akoestische vensters niet meer optimaal zijn, heeft CMR de voorkeur.

Atherosclerose is een ziekte van de vaatwand; afwijkingen van het vaatlumen vormen er slechts een afspiegeling van. Met CMR kan men met een hoog oplossend vermogen het directe ziekteproces in de vaatwand en de samenstelling van de atherosclerotische plaque afbeelden. Hiervoor wordt onder meer gebruikgemaakt van specifieke contrastmiddelen die door de macrofagen in de plaque worden gefagocyteerd. Detectie van plaques en plaquesamenstelling in aorta en carotiden, en zelfs in de veel kleinere coronaire arteriën, is onderwerp van intensief onderzoek. MRA van coronaire arteriën en coronaire bypasses is mogelijk. De betrouwbaarheid van de detectie van stenosen is echter nog onvoldoende voor gebruik in de klinische praktijk. MultisliceCT is in dergelijke gevallen verder gevorderd, maar heeft als nadelen een hoge stralingsbelasting en het gebruik van jodiumhoudende contrastmiddelen. CMR is een goede techniek voor de detectie van en screening op de aanwezigheid van aberrante coronaire arteriën, bijvoorbeeld bij jonge mensen met onbegrepen syncope of borstklachten.

15.3.8 Pericard en tumor 15.3.7 Afwijkingen van grote vaten en coronaire arteriën Thoracale en abdominale aneurysmata, aortadissecties, coarctaties en aangeboren vaatanomalieën kunnen nauwkeurig tweedimensionaal worden afgebeeld met ‘bright blood’- en ‘black blood’-technieken, en driedimensionaal met contrast-MRA. De samenhang met aftakkende coronaire arteriën, boogvaten en nierarteriën is goed te beoordelen. CMR is in potentie geschikt om bij het acute aortasyndroom te differentiëren tussen dissectie, intramuraal hematoom en penetrerend ulcus. Bovendien kan een bijkomende aortaklepinsufficiëntie, pericardeffusie of pleuravocht worden aangetoond. In de meeste ziekenhuizen is CMR echter niet instantaan beschikbaar, zodat in de acute fase meestal een beroep wordt gedaan op multislice-CT of transoesofageale echocardiografie. CMR is vooral geschikt voor het vervolgen van aortapathologie zoals een conservatief behandelde type-B-dissectie, een operatief behandelde type-A-dissectie of een patiënt met het marfansyndroom.

a

b

Het normale pericard wordt met T1-gewogen CMR-technieken afgebeeld als een signaalarme (zwarte) lijn, gelegen tussen het heldere signaal van epi- en pericardiaal vet (figuur 15.4). Een pericarddikte > 4 mm is abnormaal en heeft, wanneer het pericard gefibroseerd is, een intermediaire grijswaarde. Dit kan een belangrijk hulpmiddel zijn om te differentiëren tussen een pericarditis constrictiva en een restrictieve cardiomyopathie, omdat het aspect van het pericard bij een restrictieve cardiomyopathie normaal is. Abnormale bloedstroompatronen gemeten in de vena cava en in de venae pulmonales kunnen eveneens behulpzaam zijn bij het diagnosticeren van een pericarditis constrictiva. Pericardverkalkingen kunnen het best worden aangetoond met een X-thorax of CT-scan. Pericardcysten en pericardeffusie zijn eenvoudig aan te tonen en in beperkte mate ook de samenstelling van het pericardvocht (transsudaat, exsudaat of bloed).

Figuur 15.4 Een patiënt met een verdikt pericard bij pericarditis constrictiva. a Coronale opname met ‘dark blood’-techniek (spinecho). Het pericard is verdikt (grijs), de vena cava inferior is verwijd en in de linker long ziet men een pathologisch proces. b Vierkameropname met ‘bright blood’-techniek (SSFP-gradiëntecho). Aan de laterale zijde van de linkerventrikelwand is het verdikte pericard zichtbaar (donkergrijs), gelegen tussen een dun laagje epicardiaal en pericardiaal vet (wit). Er is pleuravocht aan de dorsale zijde van de rechter long.

148

Voor de detectie van intracardiale ruimte-innemende processen is echocardiografie de aangewezen methode. Bij een echocardiografisch vermoeden van tumor is CMR een complementaire methode om de diagnose te bevestigen, doorgroei van extracardiale oorsprong vast te stellen (bijvoorbeeld vanuit de longhilus door het pericard) en weefselkarakteristieken van de tumor te typeren. Zo kan een lipoom worden gedifferentieerd van een myxoom (zie figuur 15.1). Bij sterk gevasculariseerde tumoren zoals een hemangioom en een angiosarcoom ziet men een snelle opname van gadoliniumhoudende contrastmiddelen. Trombi nemen geen contrast op en zijn daardoor goed te onderscheiden van een geïnfarceerde linkerventrikelwand die ‘late enhancement’ vertoont.

DEEL B DIAGNOSTISCH ONDERZOEK

gen. Het ontbreken van voldoende expertise voor het verrichten van CMR en een tekort aan beschikbaarheid voor cardiaal gebruik zijn op dit moment de belangrijkste belemmeringen voor een brede toepassing.

15.4 Conclusie CMR is de meest complexe en dynamische van alle technieken die worden gebruikt om het cardiovasculaire systeem in beeld te brengen. De mogelijkheid om op basis van weefselkarakteristieken te differentiëren tussen normaal en pathologisch myocard is een belangrijke aanwinst voor het diagnostisch arsenaal van de cardioloog, vooral wanneer dit in hetzelfde onderzoek wordt gecombineerd met hoogwaardige informatie over structuur en functie van het hart. In de afgelopen jaren heeft CMR een omslag ondergaan van een techniek die voornamelijk in academische centra werd gebruikt voor onderzoek, tot een instrument voor de dagelijkse praktijk. Uitbreiding van de diagnostische mogelijkheden op het gebied van ischemische hartziekten en cardiomyopathieën heeft hiertoe in belangrijke mate bijgedra-

Kernpunten • ‘Cardiovascular magnetic resonance’, zo nodig in combinatie met contrastmiddelen, onderscheidt zich van de overige beeldvormende technieken door de mogelijkheid tot weefselkarakterisering en is daarmee een belangrijke uitbreiding van de cardiale diagnostiek (histologie in vivo). • Contrast-‘late enhancement’ is een geschikte techniek om vitaal van avitaal myocard te onderscheiden en om pathologische processen in het myocard op te sporen. Daarmee levert ‘cardiovascular magnetic resonance’ een belangrijke bijdrage aan de diagnostiek van ischemisch en nietischemisch hartfalen. • De mogelijkheid om in één onderzoek zowel structurele en functionele als weefselkarakteristieke informatie te verkrijgen (‘one-stop-shop’-onderzoek) is patiëntvriendelijk en relativeert het kostenaspect van ‘cardiovascular magnetic resonance’. • Wanneer een echocardiografisch onderzoek vanuit diagnostisch oogpunt kwalitatief onvoldoende is, zal ‘cardiovascular magnetic resonance’ meestal uitkomst kunnen bieden.

Literatuur Basisprincipes van MRI: www.simplyphysics.com/MRIntro.html. Veiligheid en voorzorgsmaatregelen van MRI: www.mrisafety.com. Grothues F, Smith GC, Moon JC, et al. Comparison of interstudy reproducibility of cardiovascular magnetic resonance with two-dimensional echocardiography in normal subjects and in patients with heart failure or left ventricular hypertrophy. Am J Cardiol. 2002;90:29-34. Kim R, Wu E, Rafael A, et al. The use of contrast-enhanced magnetic resonance imaging to identify reversible myocardial dysfunction. N Engl J Med. 2000;343:1445-53. Klem I, Heitner JF, Shah DJ, et al. Improved detection of coronary artery disease by stress perfusion cardiovascular magnetic resonance with the use of delayed enhancement infarction imaging. J Am Coll Cardiol. 2006;47:1630-8. Mahrholdt H, Wagner A, Judd RM, et al. Assessment of myocardial viability by cardiovascular magnetic resonance imaging. Eur Heart J. 2002;23:602-19. Mahrholdt H, WagnerA, Judd RM, et al. Delayed enhancement cardiovascular magnetic resonance assessment of non-ischaemic cardiomyopathies. Eur Heart J. 2005;26:1461-74. McCrohon JA, Moon JC, Prasad SK, et al. Differentiation of heart failure related to dilated cardiomyopathy and coronary artery disease using gadolinium-enhanced cardiovascular magnetic resonance. Circulation. 2003;108:54-9. Nagel E, Klein C, Paetsch I, et al. Magnetic resonance perfusion measurements for the noninvasive detection of coronary artery disease. Circulation. 2003;108:432-7. Pennell DJ, Sechtem UP, Higgins CB, et al. Clinical indications for cardiovascular magnetic resonance (CMR): consensus panel report. Eur Heart J. 2004;25:1940-65. Schwitter J, Nanz D, Kneifel S, et al. Assessment of myocardial perfusion in coronary artery disease by magnetic resonance: a comparison with positron emission tomography and coronary angiography Circulation. 2001;103:2230-5. Wahl A, Paetsch I, Gollesch A, et al. Safety and feasibility of high-dose dobutamine-atropine stress cardiovascular magnetic resonance for diagnosis of myocardial ischemia: experience in 1,000 consecutive cases. Eur Heart J. 2004;25:1-7.