MR-DIAGNOSZTIKA
Eredeti közlemény
A gyomor-bél rendszer MR-vizsgálatában alkalmazható szekvenciák in vitro optimalizálása egyes kontrasztanyagokkal összefüggésben Babos Magor, Palkó András, Kardos Lilla, Csernay László In vitro optimization of sequences applicable for the MR examination of the gastrointestinal tract with respect to certain contrast materials CÉLKITÛZÉS – A gyomor-bél rendszer MR-vizsgálatában alkalmazható gastrointestinalis kontrasztanyagok megjelenítésére kiválasztott gradiensechó- és spinechó-szekvenciák optimalizálása 1 tesla térerôsségen. ANYAG ÉS MÓDSZER – A szerzôk négy különbözô lehetséges gastrointestinalis kontrasztanyag [csipkebogyószörp, feketeribiszke-kivonat, vas(III)-desferrioxamin, kakaó] optimális megjelenését vizsgálták különbözô spinechó- és gradiensechó-szekvenciákkal, egyszerû modell segítségével. A választott szekvenciák paramétereit változtatva igyekeztek megtalálni az optimális megoldást, minden esetben figyelemmel kísérve a jel-zaj viszony, a kontraszt, a felbontás, illetve a mûtermékek alakulását és a kontrasztanyagok jelintenzitását. EREDMÉNYEK – A gradiensechó-szekvenciák jól alkalmazhatók a bél MR-vizsgálatában. A túl rövid echóidô kerülendô a fokozott mûtermékképzôdés miatt. Zsírelnyomással sok mûtermék kiküszöbölhetô. A T2*-súlyozott gradiensechó-szekvencia optimális megjelenést nyújt a kakaó számára. A háromdimenziós gradiensechó-szekvencia is megfelelô kontrasztot biztosít. A szekvenciális gradiensechó-mérések használata, gyenge jel-zaj arányuk miatt, csak a legkevésbé kooperatív betegeknél ajánlatos. A vas(III)-desferrioxamin oldat, a csipkebogyószörp és feketeribiszke-kivonat pozitív kontrasztanyagként lenne alkalmazható T1-súlyozott szekvenciákon. A single-shot fast spinechó (SSFSE) szekvencia ideális a negatív kontrasztanyagként ábrázolódó csipkebogyószörp és feketeribiszke-kivonat számára. KÖVETKEZTETÉSEK – Modellkísérleteik során a szerzôknek sikerült kiválasztaniuk és optimalizálniuk a kontrasztanyagoknak megfelelô és a bél vizsgálatában eredményes szekvenciákat. Mivel a szerzôk által használt anyagok orális alkalmazása egészségügyi szempontból semmilyen akadályba nem ütközik, a megfelelô adalékanyagok kiválasztása maradt az egyetlen feladat in vivo használatuk elôtt.
gyomor-bél traktus, MR-vizsgálat
236
PURPOSE – Optimization of gradient-echo and spin-echo sequences in order to visualize oral contrast media for magnetic resonance imaging (MRI) of the small bowel using a 1-T unit. MATERIAL AND METHODS – Authors investigated the optimal appearance of four different potential oral contrast media (rosehip syrup, blackcurrant extract, iron(III)-desferrioxamine, cocoa) with different spin-echo and gradientecho sequences using a simple plastic model. They were searching the optimal solution by changing the parameters of the chosen sequences keeping an eye in every case on the signal-to-noise ratio, the contrast, the resolution, the artifacts and the signal intensity of the contrast materials. RESULTS – The gradient-echo sequences are suitable for imaging of the small bowel. Too short echo time should be avoided because of the increased formation of artifacts. A lot of artifacts can be eliminated using fat saturation. T2*weighted gradient-echo sequences provide good appearance for the cocoa drink, as well as the three-dimensional gradient-echo sequence. The use of sequential gradientecho acquisition methods is advisable only in non-cooperating patients, because of their low signal-to-noise ratio. The iron(III)-desferrioxamine solution, the rosehip syrup and the blackcurrant extract are potential positive contrast agents on T1-weighted sequences. On the single-shot fast spin-echo (SSFSE) sequence the rosehip syrup and the blackcurrant extract appear as negative contrast materials. CONCLUSIONS – Authors could select and optimize the sequences suitable for each contrast material and effective in small bowel MRI. The substances used in their experimental model are not harmful for humans when administered orally, so determination of additives is the only problem remained before their use in the clinical practice.
gastrointestinal tract, MR examination
Érkezett: 2004. április 2. Elfogadva: 2004. május 10.
BABOS MAGOR (levelezô szerzô/correspondent): Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Doktori Iskola; Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Radiológiai Klinika/University of Szeged, Faculty of Medicine, Department of Radiology; H-6720 Szeged, Korányi fasor 8. E-mail:
[email protected] DR. PALKÓ ANDRÁS: Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Radiológiai Klinika/University of Szeged, Faculty of Medicine, Department of Radiology, Szeged DR. KARDOS LILLA, DR. CSERNAY LÁSZLÓ: Nemzetközi Egészségügyi Központ, Szeged/International Medical Centre; Szeged
gyomor-bél rendszer MR-vizsgálatában a legfôbb nehézséget a mozgások jelenléte okozza: a légzés, a szívmozgás, az aorta pulzációja, a gyomor és bél perisztaltikus mozgása1, 2. A legzavaróbb talán a légzômozgás, amelynek kiküszöbölésére vagy csökkentésére három lehetôség kínálkozik: légzésvisszatartás, légzéskompenzálás, légzéskapuzás, amelyek mind a beteg komoly együttmûködését igénylik. A leggyorsabb szekvenciák a légzés-visszatartásos opcióval érhetôk el, azonban ezek a jel-zaj arány jelentôs romlásával járnak. Emellett a gyomor-bél rendszer vizsgálatában fontos szerepet játszanak a bélizomzat ellazulását elôidézô gyógyszerek, amelyek a perisztaltikus mozgásokat csökkentik. További segítséget nyújt a mozgások kiküszöbölésében a szeletenkénti adatgyûjtés, amelynek során egy szelet minden sorát kiolvassa a gép, mielôtt a következôhöz hozzáfogna (egyszeletes szekvenciák). Egy szelet adatainak begyûjtése 2-4 másodpercet igényel, és a perisztaltikus mozgás keltette mûtermékek szinte teljes kiküszöbölését érjük el. Így fontos szerepet játszanak a gyomor-bél rendszer vizsgálatában, hiszen nem igényelnek nagyfokú kooperálást a beteg részérôl, és akár a bélizomzat mozgásainak csökkentése nélkül is jó eredményeket kapunk. Ez a lehetôség megoldható a spinechó- és a gradiensechó-impulzussorozattal is, ilyenek az SSFSE (single shot fast spin-echo, GE; HASTE, Siemens), illetve a FIESTA (fast imaging in steady state acquisition, GE; TrueFISP, Siemens). Ez utóbbi erôsen T2-súlyozott gradiensechó-impulzussorozat, amely az irodalom szerint a gyomor-bél rendszer MR-vizsgálatának egyik alapvetô módszere3–8, azonban berendezésünkön nem érhetô el. E szekvencia hiányában más gradiensechó-szekvenciákkal próbálkoztunk, amelyeknek – bár távolról sem nyújtják azt a minôséget – alkalmazása mégis ajánlott az említett elônyök miatt. Ilyenek például az SPGR (spoiled gradient-recalled, GE; FLASH, Siemens), az FSPGR (fast SPGR, GE; Turbo FLASH,
A
MAGYAR RADIOLÓGIA 2004;78(5):236–243.
Siemens), az FGR (FGRASS: fast gradient-recalled acquisition in the steady state, GE; Turbo FLASH, Siemens) vagy az FGR- és az FSPGR IRprep (FGRés FSPGR Inversion Recovery prepared, GE). Az SPGR- (és FSPGR-) szekvencia egy „spoiler” impulzust használ a reziduális transzverzális mágnesesség elfojtására, így ez kimondottan T1-súlyozott. Az FGR-szekvencia súlyozottságában a reziduális transzverzális mágnesesség is szerepet játszik, és azt a T2*/T1 arány határozza meg. A T1-súlyozottság növelésére fejlesztették ki az IRprep (Inversion Recovery prepared) opciót, amely egy 180 fokos impulzus után kezdi az adatgyûjtést9. Egy levegôvétel alatt (20-30 s) lehetôség van háromdimenziós adatgyûjtésre is, amelynek elônye, hogy hosszirányban (Z irányban) is jó felbontást biztosít (szeletvastagság: 2-3 mm, a szeletek közt nincs szünet). A háromdimenziós gradiensechó (3D FSPGR, GE; 3D FLASH, Siemens) a gyomorbél rendszer vizsgálatának egyik alapszekvenciája3–6.
ESZKÖZÖK
ÉS
MÓDSZEREK
Modell Az elôzô cikkünkben10 leírt egyszerû modellünket használtuk jelenlegi kísérleteinkben is. Egy mûanyag edénybe állati zsiradékot tettünk, amelybe hat mûanyag poharat helyeztünk. A poharak a különbözô kontrasztanyagokat tartalmazták. A modell lehetôséget nyújtott az oedemás, valamint az intravénás kontrasztanyagot halmozó bélfal szimulálására is oly módon, hogy két poharat csúsztattunk egymásba, közéjük pedig vizet, illetve megfelelô koncentrációjú intravénás kontrasztanyagot (Magnevist) töltöttünk. Az in phase-out of phase effektusok jobb megítélhetôségére az egyik pohárba zsírt is, vizet is tettünk, függôlegesen elválasztva azokat egy nem áteresztô membrán
237
segítségével. Az elválasztó vonal párhuzamos volt a frekvencia irányával, így a kémiai eltolódás nem zavarta az említett effektusok helyes megítélését, ugyanakkor a két félkör elcsúszása egymáshoz képest pontosan a kémiai eltolódást jellemezte. A modell segítségével tanulmányozni lehetett a különbözô szekvenciákat paramétereik függvényében, valamint a zsír-bélfal-béllumen hármas kontraszt lehetôségeit is.
Kontrasztanyagok A korábbi vizsgálataink során10 kiválasztott kontrasztanyagokat használtuk: csipkebogyószörp, feketeribiszke-kivonat, kakaó és vas(III)-desferrioxamin oldat. Az üzletekben hozzáférhetô csipkebogyószörp 12% gyümölcsöt tartalmaz. A feketeribiszke-kivonat természetes gyümölcskoncentrátum adalékanyag nélkül, amelyet a vashiányos vérszegénység gyógyszereként szabadalmaztattak. Vizsgáltuk továbbá a házilag elôállított 50 g/l kakaópormennyiséget tartalmazó tejes kakaót. A vas(III)desferrioxamin 2,71 g/l 50%-os FeCl3 oldat (280 mg/l Fe3+), 10 ampulla 500 mg Desferal injekció 1000 mg-ig desztillált vízzel hígítva. Az említett négy anyag mellé összehasonlításként a vizet és az 1 mmol-os Magnevist® kontrasztanyagot választottuk, amely a Magnevist Enteral® gastrointestinalis kontrasztanyag szerinti koncentrációnak felel meg.
RÖVIDÍTÉSEK Szekvenciák FMPSGR: fast multiplanar spoiled gradient-recalled MPGR: multiplanar gradient-recalled SPGR: spoiled gradient-recalled FSPGR: fast spoiled gradient-recalled FGR = FGRASS: fast gradient-recalled acquisition in the steady state FGR- és a FSPGR IRprep: FGR- és FSPGR Inversion Recovery prepared SSFSE: single shot fast spin-echo FRFSE-XL: fast recovery fast spin-echo – accelerated Paraméterek TR: repetition time TE: echo time (Fr – fractional, Ef – effective) TI: inversion time ETL: echo train length BW: bandwidth FOV: field of view NEX: number of excitation FA: flip-angle
tünk. A szekvenciák egyes paramétereit úgy igyekeztünk optimalizálni, hogy – a többi paraméter változatlanul hagyása mellett – az adott paramétert változtatva készítettünk méréseket. Minden esetben figyelemmel kísértük a jel-zaj viszony, a kontraszt, a felbontás, a mûtermékek alakulását és a kontrasztanyagok jelintenzitását.
Vizsgálati szekvenciák Képelemzés és statisztikai értékelés A szükséges méréseket 1 tesla térerôsségû mágnesesrezonancia-berendezésen végeztük (GE Medical Systems, Signa Horizon Lx 9.1), a Dualflex nevû phased array vevôtekercset használva. A szekvenciákat az irodalomban talált bél-MRvizsgálati protokollok3–8 és további elméleti meggondolások alapján választottuk, és paramétereiket oly módon változtattuk, hogy azok az általunk használt 1 tesla térerôsségû berendezésen optimális megjelenést, valamint a kiválasztott kontrasztanyagokkal megfelelô kontrasztot biztosítsanak. Leginkább gyors gradiensechó-szekvenciákat tanulmányoztunk, mivel a bél vizsgálata csakis lélegzet-visszatartásos (20-30 másodperc) szekvenciákkal vitelezhetô ki. Kétdimenziós, többszeletes (multiplanar vagy interleaved) és szekvenciális, illetve háromdimenziós gradiensechó-szekvenciákkal mér-
238
Mennyiségi elemzést végeztünk ROI (region-of-interest) méréseket használva. A ROI területe a lehetô legnagyobb volt, amellyel a poharak tartalmának, a tartályban levô zsírnak és a háttérzajnak az átlagos jelintenzitását (SI) és standard deviációját (±SD) mértük. A poharak esetében a ROI-t 674 mm2-re állítottuk, amely kisebb volt, mint a pohár keresztmetszete, hogy elkerüljük a Fourier-transzformáció tulajdonságaiból adódó, élek mentén kialakuló jelintenzitás-hullámzást (Gibbs-ringing), amely a mérés pontatlanságához vezethetett volna. Az in vitro kísérletekkel pontos méréseket végezhettünk a mozgásokból származó mûtermékek és a parciálisvolumen-effektus hiányának köszönhetôen. Néhány esetben kiszámoltuk az egyes anyagok közti kontraszt-zaj arány értékét [CNR=(SI1–SI2)/ SDháttér].
B a b o s M a g o r : A g y o m o r- b é l re n d s z e r M R - v i z s g á l a t á b a n a l k a l m a z h a t ó s z e k v e n c i á k
1. táblázat. Az 1. a, 1. b, 1. d, 4., 5. és 6. a ábrán mért jelintenzitások és standard deviációk
Háttér Zsír Víz
1. a
1. b
1. d
4.
5.
6. a
24±16
23±10
23±10
5±3
22±10
19±9
1442±32
1153±21
1088±24
25±6
469±16
306±15
452±40
452±25
444±22
60±5
650±22
126±17
Magnevist
2168±37
2127±26
2075±31
407±7
1102±20
536±16
Vas(III)-desferrioxamin
2775±38
2685±25
2603±28
545±7
1172±19
756±17
Kakaó
1294±61
998±46
637±48
189±11
323±24
231±18
Csipkebogyó
2576±41
2060±21
1140±24
390±13
869±18
626±17
Feketeribiszke
2687±37
2156±22
1820±20
489±6
1161±18
787±15
EREDMÉNYEK A has MR-vizsgálatában gyakran használt FMPSPGR (fast multiplanar spoiled gradient-recalled) T1súlyozott szekvencia négy lehetséges echóidejét vizsgáltuk (minimum, min full, in phase, out of phase) (1. ábra). A leggyorsabb adatgyûjtést és a legjobb T1-súlyozottságot természetesen a legrövidebb echóidôvel érhetjük el, viszont zavaró a mûtermékek jelenléte és a jel-zaj arány jelentôs csökkenése (1. a ábra). Az in phase echóidô esetén (6,3 ms) a kakaó, illetve a csipkebogyószörp intenzitása jelentôsen alacsonyabb, 64%-a, illetve 55%-a annak, amit a minimális teljes echó (3,1 ms) esetén mértünk (1. d ábra) (1. táblázat). A minimális echóidôvel készített felvételeken a mûtermékeket két esetben sikerült csökkenteni: ha 512-es felbontást választottunk a frekvencia irányában, vagy ha zsírelnyomást alkalmaztunk (2. a és b ábra). A repetíciós idô (TR) és a dôlésszög (flip-angle, FA) beállításával szabályozhatjuk a T1-súlyozottságot. A szekvencia jelintenzitását megadó képlet szerint két szövet közti kontraszt növelhetô a dôlésszög növelésével, azonban rövidebb repetíciós idô esetén a szaturációs jelenségek miatt érdemes kisebb szöget használni. A 2. táblázatban feltüntetett értékek megfelelô kontrasztot és minôséget biztosítottak méréseink során. 2. táblázat. Az FMPSGR-szekvencia optimális repetíciósidô- és dôlésszögértékei Repetíciós idô (ms) Dôlésszög (fok)
100
150
200
70
80
90
MAGYAR RADIOLÓGIA 2004;78(5):236–243.
a
b
c
d
1. ábra. FMPSPGR (TR: 150 ms, flip: 80). Anyagok: fent, balról jobbra: víz/zsír, Magnevist, vas(III)-desferrioxamin; lent, balról jobbra: kakaó (Magnevistkontúr), csipkebogyószörp, feketeribiszke-kivonat. a) TE=1,5 ms/Fr (minimum). b) TE=3,1 ms (min full). c) TE=2,7 ms/Fr (out of phase). d) TE=6,3 ms (in phase)
Ha csupán 50%-os vagy 75%-os gerjesztést alkalmazunk (number of excitation: NEX = 0,5 vagy 0,75), az adatok beolvasásakor hasonló mûtermékek jelentkeznek, mint a minimális echó esetén (3. a és b ábra). A különbség csupán az, hogy ebben az esetben a fázisirányban láthatjuk azokat (esetünkben balról jobbra). A háromdimenziós gradiensechó- (3D FSPGR) szekvencia esetében 10-20 fokos dôlésszöget érdemes választani, nagyobb szögeknél ugyanis jelentôs
239
a
b
2. ábra. FMPSPGR (TR: 150 ms, flip: 80, TE: 1,5 ms/Fr). Anyagok: lásd 1. ábra. a) Matrix: 512×192. b) Zsírelnyomással (Fat Sat)
a
b
3. ábra. FMPSPGR (TR: 150 ms, flip: 80, TE: 3,1 ms). Anyagok: lásd 1. ábra. a) NEX=0,5. b) NEX=0,75
4. ábra. 3D FSPGR (TR: 6,3 ms, flip: 15, TE: 2,8 ms). Anyagok: lásd 1. ábra
5. ábra. FGR (TR: 7,3 ms, flip: 70, TE: 3,1 ms). Anyagok: lásd 1. ábra
a szaturáció. A teljes echó beolvasása ebben az esetben is elônyösebb. A kakaó jelintenzitása a rövid echóidô ellenére sem túl magas (1. táblázat), így zsírelnyomás és intravénás kontrasztanyag alkalmazása mellett ez a szekvencia nyújthatja az optimális T1-súlyozott mérést a zsír-bélfal-béllumen hármas kontraszt számára (4. ábra). A vas(III)-desferrioxamin oldatnak van a legmagasabb jelintenzitása. Natív és zsírelnyomás nélküli méréssel ebben az esetben is optimális a hármas kontraszt.
240
Habár nagyon elônyösek a mozgási mûtermékek kiküszöbölésében, a szekvenciális gradiensechómérések gyenge képminôsége már a modellkísérletekben is szembetûnô. Ezek csupán abban az esetben használhatók, amennyiben a légzés-visszatartásos vagy légzéskapuzással mért szekvenciák a mozgási mûtermékek miatt nem értékelhetôk. Az FGR-szekvencia 70 fokos dôlésszög mellett nyújtja a legjobb minôséget. Ebben az esetben sem ajánlatos a legrövidebb echóidô használata, viszont a minimális teljes echó (min full) választásakor az említett „black-boundary” effektussal kell számolni (5. ábra). Az FSPGR- és SPGR-szekvenciák esetében a 30 fokos dôlésszög bizonyult jónak (6. a és b ábra). Habár elônyös, hogy erôsen T1-súlyozottak, a jel-zaj arány még alacsonyabb, mint az elôbbi szekvencia esetében (1. táblázat). Az FGR IRprep megôrzi a jó T1-kontrasztot és a képminôség is elfogadhatóbb. A TI = 300–500 ms felkészülési idôt (prep time) és 60 fokos dôlésszöget találtuk jónak (6. c ábra). A TOF FSPGR IRprep (FIRM) szekvencia már TI = 100 ms felkészülési idô mellett is ugyanazt a minôséget biztosítja, a TI növelésével a kép minôsége és kontrasztja érdemben nem változik (6. d ábra). Az MPGR (multiplanar gradient-recalled) szekvencia esetében T2*-súlyozottságot is elérhetünk, amely elônyös számunkra a kakaóról feltételezett lokális inhomogenitások miatt. Minden más paramétertôl függetlenül a 13 ms echóidô elégségesnek bizonyul ahhoz, hogy a kakaó feltûnôen alacsony jelintenzitással jelenjen meg (3. táblázat). Az intravénás kontrasztanyag érvényesülése és a víz nem túl alacsony jelintenzitása érdekében 40 fokos flipszöget választunk, amely még 13 ms echóidônél is magas jelintenzitást biztosít az említett kontrasztanyag számára (7. a ábra). Ilyen értékek mellett a kakaó és a víz közötti kontraszt is megfelelô, CNR=66,3. Kilencvenfokos flipszög esetén ez a kontraszt elenyészô, CNR=11,1 (7. b ábra). Az SSFSE T2-súlyozott szekvenciális mérés egyetlen hátránya az elmosódottság, amely az adatgyûjtés tulajdonságaiból adódik és csak kismértékben csökkenthetô a paraméterek változtatásával. A mintavételezési sávszélesség (bandwidth) növelésével érhetjük el a legjobb eredményeket az említett mûtermék csökkentésében, viszont ez a jel-zaj arány jelentôs romlásához vezet (8. ábra, 3. táblázat). Az új fejlesztések lehetôvé tették az echók közti idô (echo spacing) rövidítését, amely az említett mûtermék jelentôs csökkenéséhez vezetett. Az FRFSE-XL (fast recovery fast spin-echo –
B a b o s M a g o r : A g y o m o r- b é l re n d s z e r M R - v i z s g á l a t á b a n a l k a l m a z h a t ó s z e k v e n c i á k
accelerated) T2-súlyozott multiplanáris szekvencia jól alkalmazható a bél MR-vizsgálatában. A repetíciós idô végén alkalmazott impulzusok (egy 180 fokos és egy –90 fokos impulzus) hatására a spinek visszaállnak a longitudinális irányba (kezdeti egyensúlyi állapot), így rövidebb TR alatt is jó T2súlyozottságot érhetünk el, amely gyorsabb adatgyûjtést biztosít. A kép élességének javítására dolgozták ki a blurring cancellation opciót, azonban felvételeinken csak az élesség látszatát kelti, az élek pontos megjelenítése továbbra sem megoldott (9. ábra, 3. táblázat).
MEGBESZÉLÉS A gradiensechó-szekvenciákkal kapcsolatos vizsgálataink során néhány általánosan érvényes tulajdonságot észleltünk: – A kémiai eltolódás mûtermékcsökkentése és a gyorsabb adatgyûjtés érdekében érdemes szélesebb frekvenciasávot (band-width) használni, azonban a jel-zaj arány fokozatos romlása miatt minden esetben mérlegelni kell az említett szempontok fontosságának függvényében. Általában egy 20-30 kHz-es frekvenciasáv jelenti a helyes kompromisszumot. Zsírelnyomással keskenyebb frekvenciasávot is használhatunk, mert ebben az esetben a kémiai eltolódás-mûtermék nem érvényesül. – Rövidebb akvizíciós idôt érhetünk el az adatok részleges beolvasása esetén: 50%-os adatgyûjtéskor a felvételek minôségét jelentôsen rontja a mûtermékek megjelenése; 75% esetén ez nem annyira zavaró, ezt szükség esetén használhatjuk [az alacsonyabb jel-zaj arányt kompenzálhatjuk egy keskenyebb frekvenciasávval, nagyobb szeletvastagsággal vagy látótérrel (FOV)]. A megoldás nem csak a mé-
a
b
c
d
6. ábra. Anyagok: lásd 1. ábra. (TR/flip/TE/TI): a) FSPGR (8,3/30/3,7), b) SPGR (12/30/5,5), c) FGR IRprep (7,3/60/3,1/300), d) TOF FSPGR IRprep (9,3/60/4,2/100)
rési idô rövidítésére alkalmas. Jobb eredményt érünk el például, ha a részleges echó (minimum) helyett a minimális teljes echót (min full) választjuk zsírelnyomással, keskenyebb frekvenciasávval, a repetíciós idôt megnöveljük (hogy ugyanannyi szeletet mérhessünk egy akvizíción belül), és 0,75 NEX-t használunk (1. a és 3. b ábra). – A gyors gradiensechó-szekvenciák kontrasztját és minôségét jelentôsen befolyásolja az echóidô. A minimum és out of phase érték minden esetben mûtermékeket okoz, amely a részleges echó (fractional or partial echo) tulajdonságaiból adódik. Ugyanis a teljes echó csupán 60%-os beolvasásakor egyrészt a jel-zaj arány csökkenésével kell számolni, másrészt a kémiai eltolódás lesz nagyobb a keskenyebb frekvenciasáv miatt, amelyet automatikusan választ ki a gép a romlott jel-zaj arány kompen-
3. táblázat. A 7. a, 7. b, 8. a és 9. a ábrán mért jelintenzitások és standard deviációk 7. a
7. b
8. a
9. a
21±9
20±9
20±12
20±9
Zsír
355±25
644±16
632±26
614±18
Víz
849±19
346±23
2041±33
2323±68
Magnevist
1544±22
2054±37
1822±38
1791±25
Vas(III)-desferrioxamin
Háttér
1517±22
2194±34
1295±46
1325±19
Kakaó
252±36
246±18
623±37
614±29
Csipkebogyó
787±20
1312±31
191±22
200±19
Feketeribiszke
791±18
1699±25
92±25
66±17
MAGYAR RADIOLÓGIA 2004;78(5):236–243.
241
a
b
7. ábra. MPGR (TR: 200 ms, TE: 13 ms). a) Flip: 40 fok. Anyagok: lásd 1. ábra. b) Flip: 90 fok. Anyagok: lásd 1. ábra, kivétel: bal oldalt fent: víz és lent: kakaó a
b
8. ábra. SSFSE (TR végtelen, TE=90 ms/Ef). Anyagok: lásd 1. ábra, kivétel: kakaó körül vízkontúr. a) BW=±20,8 kHz. b) BW=±62,5 kHz a
b
9. ábra. FRFSE-XL (TR=2000 ms, ETL=13). Anyagok: lásd 1. ábra. a) blurring cancellation opció nélkül (TE=74,1 ms/Ef). b) blurring cancellation opcióval (TE=111 ms/Ef)
zálása céljából (variable bandwidth). Valószínûleg a Gibbs-ringing (a jelintenzitás hullámzása az élek mentén) következményeként létrejövô mûtermék is felerôsödik a rövidebb mintavételezés miatt, amelyet viszont csökkenteni lehet egy nagyobb felbontás kiválasztásával (frekvencia irányában 512 pixel). Ez azonban gyorsabb adatgyûjtést igényel a rövid echó megtartása végett, amely csakis a frekvenciasáv kiszélesítésével oldható meg, így a kémiai eltolódás is csökken (2. a ábra). A min full (3-4 ms) valamivel hosszabb echóidôt eredményez az elôbbinél, viszont zsírelnyomással az egyik legjobb minôséget szolgáltatja. Zsírelnyomás nélkül a „blackboundary” mûtermékkel kell számolni, mert az echóidô az out of phase értékhez közel esik. Az in phase (6,3 ms) már nem annyira T1-súlyozott, mint az
242
elôbbiek a hosszabb echóidô miatt, és kevesebb szeletet enged egy repetíciós idôn belül. Az echóidô növelésével a szuszceptibilitási artefaktum lehetôsége is nô11. A víz és a kakaó kivételével a használt anyagok a T1súlyozott méréseken pozitív kontrasztanyagként ábrázolódnak. A legígéretesebb talán a vas(III)-desferrioxamin oldat, ugyanis ismereteink szerint ez a komplex a legstabilabb a gastrointestinalis traktusban, és ennek orális alkalmazásáról tudunk a legtöbbet12, 13. Az in phase echóidô (6,3 ms) esetében a csipkebogyószörp már alacsonyabb jelintenzitású. A T2súlyozott spinechó-felvételeken a feketeribiszke-kivonat és a csipkebogyószörp kifejezetten jelszegények. A rövid T2-relaxációs idôk a gyümölcslevek magas fémtartalmának köszönhetôk10, hiszen a paramágneses anyagok koncentrációjának növelésével az 1/T1- és 1/T2-relaxációs sebességek (relaxation rates) lineárisan növekednek14. A kakaó közepes jelintenzitása (SNR≈50) T2súlyozott (TE=90 ms) spinechófelvételeken (8., 9. ábra) és ugyanakkor alacsonyabb jelintenzitása (SNR≈27) T2*-súlyozott (TE=13 ms) gradiensechóméréseken (7. ábra) világosan mutatja, hogy T2*relaxációs hatása kifejezettebb, mint T2-relaxációs hatása. A gradiensechó-szekvencia érzékeny úgy a mágneses tér inhomogenitásaira (a mágnes tökéletlensége és a szövet szuszceptibilitási inhomogenitása), mint a diffúzió hatásaira (a tér lokális inhomogenitásai között diffundáló protonok fázisvesztése)11, így mindkét esetben a jel csökkenéséhez vezet az egy voxelen belüli spinek fáziskoherenciájának megszûnése miatt. A kakaóporszemcsék okozzák esetünkben a mágneses tér inhomogenitását10, amely a gradiensechó-mérés során jelveszteséget eredményez (T2*-relaxáció). A spinechó-szekvencia egy 180 fokos impulzust használ, így a különbözô Larmor-frekvenciájú protonok az echó idején újra fázisba rendezôdnek, tehát a mágneses tér inhomogenitása közvetlenül nem befolyásolja az MR-jelet. A diffúzió okozta fázisvesztés, amely a T2-relaxációt is serkentené15, úgy tûnik, nem elég erôteljes. A T2 jellegû kontrasztanyagokkal ellentétben a kakaóban a kakaóporszemcsék kisebb mérete és nagyobb mobilitása lehet a kedvezôtlen tényezô. A tejben található lipidek, illetve proteinek jelenléte már kedvezôbb a T2-relaxáció szempontjából10, amely a PRE (proton relaxation enhancement) effektussal magyarázható14. Ez az effektus akkor jelentkezik, amikor egy fémion vagy egy kelát egy makromolekulához kapcsolódik. Ebben az esetben jelentôsen megnô a τR értéke (rota-
B a b o s M a g o r : A g y o m o r- b é l re n d s z e r M R - v i z s g á l a t á b a n a l k a l m a z h a t ó s z e k v e n c i á k
tional tumbling time), amely a relaxivitás növelésének egyik legfontosabb forrása14. Az MPGR-szekvencia, habár jól elkülöníti a kakaót minden más anyagtól (7. a ábra), a hosszú echóidô miatt valószínûleg mégsem lesz alkalmazható humán vizsgálatokban. A gradiensechó-szekvenciák esetében hosszú echóidôknél ugyanis jelentôsen megnô a mozgási és szuszceptibilitási artefaktumok lehetôsége11, ami nagy hátrány a gyomorbél rendszer vizsgálatában. Rövidebb echóidôket (6-9 ms) viszont már használtak, és még nagyobb térerôsségen (1,5 tesla, GE) sem írtak jelentôs szuszceptibilitási mûtermékekrôl16. Az echóidô ezen értékei mellett is viszonylag alacsony a kakaó jelintenzitása (1. d ábra). Az egyik legjobb megoldást nyújtja a zsírelnyomásos háromdimenziós gradiensechó-szekvencia (3D FSPGR). A kakaó ezúttal is jól elkülönül más anyagoktól (CNR >50 minden esetben), közepes jelintenzitása enyhe T1-relaxációs hatását igazolja. A rövid echó, az erôs gradiensek és a vékony szeletek csökkentik a szuszceptibilitási artefaktum lehetôségét11. Jobb a jel-zaj arány, mint a szekvenciális mérésekkel, de a hosszabb adatgyûjtés miatt nagyobb a lehetôsége a mozgási mûtermékeknek. Ezek csökkentése érdekében az elliptic view ordering opciót is lehet használni, amely viszont inkompatibilis a zsírelnyomással. Ez a lehetôség a kevésbé kooperatív betegeknél igazán hasznos a hatéko-
nyabb adatgyûjtés folytán (elôbb a képalkotáshoz szükséges legfontosabb információ kerül begyûjtésre, majd a részletek, így rövidebb az az idô, amíg a mozgások jelentôsen rontják a kép minôségét). A kakaó a modellkísérletekben tapasztalt viselkedése alapján megfelelô gastrointestinalis kontrasztanyagnak ígérkezik. T2*-súlyozott (TE > 6 ms) gradiensechó, illetve T2-súlyozott (TE = 90 ms) spinechó-szekvenciákon meglehetôsen jó, valamint T1-súlyozott gradiensechó-szekvenciákon elég jó kontrasztot biztosíthat a béllumen és környezete számára. Néhány adalékanyagra természetesen szükség lesz in vivo használata során, ugyanis hasonló megjelenést csak akkor érhetünk el, ha az anyag összetételét meg tudjuk ôrizni a gyomor-bél traktusban is. A bolti kakaóitalban található stabilizátorok meggátolják a kakaópor leülepedését, még abban az esetben is, ha többletkakaóport keverünk hozzá (a kakaóital 2%-os kakaóportartalma kevésnek bizonyult). Azonban a tej emésztése a gyomorban azonnal elkezdôdik, így ez nem alkalmazható. A kakaópor valamilyen szuszpenziója eredményezheti a megfelelô megoldást. Modellkísérleteink eredményeit a közeljövôben szeretnénk a gyakorlatba átültetni, s mivel az általunk használt anyagok orális alkalmazása egészségügyi szempontból semmilyen akadályba nem ütközik, a megfelelô adalékanyagok kiválasztása maradt az egyetlen feladat.
Irodalom 1. Paley MR, Ros PR. MRI of the gastrointestinal tract. Eur Radiol 1997;7:1387-97. 2. Giovagnoni A, Fabbri A, Maccioni F. Oral contrast agents in MRI of the gastrointestinal tract. Abdom Imaging 2002; 4:367-75. 3. Borthne AS, Dormagen JB, Gjesdal KI, et al. Bowel MR imaging with oral Gastrografin: an experimental study with healthy volunteers. Eur Radiol 2003;13:100-6. 4. Gourtsoyiannis N, Papanikolaou N, Grammatikakis J, et al. MR enteroclysis protocoll optimization: comparison between 3D FLASH with fat saturation after intravenous gadolinium injection and TrueFISP sequences. Eur Radiol 2001;11:908-13. 5. Gourtsoyiannis N, Papanikolaou N, Grammatikakis J, et al. MR enteroclysis: technical considerations and clinical applications. Eur Radiol 2002;12:2651-8. 6. Papanikolaou N, Prassopoulos P, Grammatikakis J, et al. Optimization of a contrast medium suitable for conventional enteroclysis, MR enteroclysis and virtual MR enteroscopy. Abdom Imaging 2002;27:517-22. 7. Kim AY, Han JK, Kim TK, Park SJ, Choi BI. MR imaging of advanced gastric cancer: comparison of various MR pulse sequences using water and gadopentetate dimeglumine as oral contrast agents. Abdom Imaging 2000;25:7-13. 8. Lauenstein TC, Schneemann H, Vogt FM, et al. Optimization
MAGYAR RADIOLÓGIA 2004;78(5):236–243.
9.
10.
11. 12. 13. 14.
15.
16.
of oral contrast agents for MR imaging of the small bowel. Radiology 2003;228:279-83. Martin JF, Edelman RR. Fast MR imaging. In: Edelman RR, Hesselink JR (eds.). Clinical magnetic resonance imaging. Philadelphia: W.B. Saunders Company; 1990. p. 183-220. Babos M, Palkó A, Kardos L, Csernay L. Modellkísérlet a gyomor-bél rendszer MR-vizsgálatában alkalmazható endoluminalis kontrasztanyagok összehasonlítására. Magyar Radiológia 2003;77(6):276-83. Ludeke KM, Roschmann A, Tischler R. Susceptibility artifacts in NMR imaging. Magn Reson Imaging 1985;3:329-43. Callender ST, Weatherall DJ. Iron chelation with oral desferrioxamine. Lancet 1980;ii:689. Jacobs A, Chang Ting W. Iron chelation with oral desferrioxamine. Lancet 1980;ii:794. Lauffer RB. Paramagnetic metal complexes as water proton relaxation agents for NMR imaging: Theory and design. Chem Rev 1987;87:901-27. Rozenman Y, Zou Y, Kantor HL. Signal loss induced by superparamagnetic iron oxide particles in NMR spin-echo images. The role of diffusion. Mag Reson Med 1990;14:31-9. Ito K, Mitchell DG, Gabata T. Hepatocellular carcinoma: Association with increased iron deposition in the cirrhotic liver at MR imaging. Radiology 1999;212:235-40.
243
