Diagnostiek van cardiovasculaire aandoeningen met kernspinresonantie-tomografie

Onderzoek
A. de Roos
J. Doornbos
G.L. Guit
X.H. Krauss
J. Rohmer
A.E. van Voorthuisen
Citeer dit artikel als
Ned Tijdschr Geneeskd. 1987;131:1569-73
Abstract
Download PDF

Samenvatting

Kernspinresonantie-tomografie of magnetic resonance imaging (MRI) blijkt een veelbelovende methode te zijn voor de diagnostiek van een aantal cardiovasculaire aandoeningen. De betekenis van MRI voor de diagnostiek van aandoeningen zoals dissectie en coarctatie van de aorta, aneurysmata en myocardinfarct wordt besproken en eveneens de unieke mogelijkheden van MRI voor de diagnostiek van congenitale hartaandoeningen. De methode levert een goede afbeelding van de anatomie van het hart en de grote vaten zonder dat injectie van een contrastmiddel noodzakelijk is. MRI biedt eveneens mogelijkheden om functionele informatie te verkrijgen over stromingssnelheden van het bloed en veranderingen in de hartwand ten gevolge van infarcering. De betekenis van MRI voor de diagnostiek van hartinfarcten dient nog nader bestudeerd te worden.

Inleiding

Inleiding

Kernspinresonantie-tomografie of magnetic resonance imaging (MRI) is een niet-invasieve onderzoekmethode die het mogelijk maakt afbeeldingen van doorsneden van het lichaam te maken in elk gewenst vlak. Eerder werden in dit tijdschrift de basisprincipes van deze methode uiteengezet.12 MRI is gebaseerd op de interactie van radiogolven met protonen of waterstofkernen (o.a. aanwezig in water- en vetmoleculen in de patiënt) in een magnetisch veld. Voor de beeldvorming maakt MRI gebruik van protonen, omdat deze deeltjes een relatief sterk signaal opleveren en in vrijwel alle weefsels en organen in hoge concentratie voorkomen. Protonen gedragen zich min of meer als kompasnaaldjes: ze worden onder invloed van een sterk magnetisch veld evenwijdig gericht, waarna ze met een radiogolfpuls worden ‘aangeslagen’. Het door de protonen teruggezonden signaal wordt met een antenne opgevangen en met behulp van een computer wordt uit deze informatie een beeld samengesteld. Lokalisatie van de afbeeldingsvlakken komt tot stand door het aanbrengen van gradiënten in het magneetveld, waardoor in elk punt van een onderzochte doorsnede een bepaalde veldsterkte kan worden veroorzaakt; dientengevolge zal elk punt slechts een voor dat punt karakteristieke radiosignaalfrequentie uitzenden. De mate waarin de verschillende frequenties voorkomen, wordt omgezet in tinten grijs op de afbeelding. De signaalintensiteit en daardoor het beeldcontrast worden beïnvloed door de relaxatietijden (T1 en T2), het aantal protonen in de onderzochte weefsels en bewegende protonen van bijv. stromend bloed.

MRI van het hart wordt gehinderd door onscherpte van de afbeelding, omdat de opnametijd relatief lang is ten opzichte van de hartactie. Dit probleem wordt ondervangen door gebruik te maken van zgn. ECG-triggering, waardoor de opname gesynchroniseerd wordt met het ECG; op deze wijze kunnen afbeeldingen gemaakt worden in verschillende fasen van de hartcyclus.3 De R-top van het ECG functioneert als ‘triggerpuls’, om de opname in gang te zetten. Door dit een groot aantal malen in dezelfde fase van de hartcyclus te herhalen, kunnen voldoende gegevens verzameld worden om een afbeelding in een gefixeerde fase van de hartactie te vervaardigen (bijv. systolisch of diastolisch).

De signaalintensiteit van stromend bloed is afhankelijk van de stroomsnelheid en van de gebruikte MRI-methode.4 Met de spin-echomethode wordt stromend bloed in het algemeen donker afgebeeld ten opzichte van de omgeving en het geeft dus een natuurlijk contrast. Langzaam stromend bloed kan een verhoogde signaalintensiteit in het lumen veroorzaken. De hoge signaalintensiteit veroorzaakt door langzaam stromend bloed dient onderscheiden te worden van bijvoorbeeld een trombus. Met MRI is het op deze manier mogelijk gedetailleerde beelden te verkrijgen van de hartwand, de intracardiale anatomie en de grote vaten, zonder dat hiervoor injectie van een contrastmiddel noodzakelijk is.

PatiËnten en methode

Wij onderzochten 100 patiënten met diverse cardiovasculaire aandoeningen. Het betrof 65 mannen en 35 vrouwen met een gemiddelde leeftijd van 37 (1 en 79) jaar. De afwijkingen, die voor MRI reeds op andere wijze waren gediagnostiseerd, zijn vermeld in de tabel.

Met een MRI-systeem (Gyroscan van Philips) werkend op een veldsterkte van 0,5 tesla werden ECG-‘getriggerde’ opnamen van het hart en de grote vaten gemaakt. Bij de spin-echomethode werd een repetitietijd gebruikt die gelijk was aan de duur van de hartslag en een korte echotijd. De repetitietijd was dus afhankelijk van de hartfrequentie. Afhankelijk van de af te beelden afwijkingen werden coupes in transversale, frontale, sagittale of schuine vlakken gemaakt. De benodigde tijd voor de opname van 1 doorsnede was sterk afhankelijk van de gekozen instelling van het apparaat; gewoonlijk zijn 1 à 2 minuten nodig per coupe. De duur van een volledig onderzoek (ca. 25 doorsneden, in diverse richtingen) bedroeg ongeveer 1 uur. De patiënt behoeft voor het onderzoek geen bepaalde voorbereiding te ondergaan. Zuigelingen of kleine kinderen kunnen eventueel onder sedatie of narcose worden onderzocht. Wegens het sterke magneetveld kunnen patiënten met een pacemaker of vaatclips in cerebro niet onderzocht worden.

In geselecteerde gevallen werd een zeer snelle afbeeldingsmethode (‘fast field-echo’) toegepast, waarbij 16 tot 32 beelden per hartcyclus kunnen worden gemaakt in ongeveer 4 minuten. Deze methode maakt gebruik van omkering van gradiënten en kleine pulshoeken. In tegenstelling tot de spin-echo levert de fast field-echomethode beelden waarin snel stromend bloed in het algemeen een hoge signaalintensiteit heeft. De beelden kunnen eventueel als een filmopname worden weergegeven, waardoor het mogelijk is hartbewegingen en stromingseffecten in beeld te brengen.

Resultaten

In zes figuren worden achtereenvolgens de MRI-beelden getoond van een myocardinfarct, dextrocardie, congenitaal gecorrigeerde transpositie van de grote vaten, dissectie van het distale deel van de aorta thoracalis, coarctatio aortae en van een aneurysma van de aorta abdominalis.

Beschouwing

Snel stromend bloed veroorzaakt op MRI-beelden een natuurlijk contrast, zonder dat hiervoor injectie van een contrastmiddel nodig is zoals bij angiografie. Andere voordelen van MRI zijn de vrije keuze van afbeeldingsvlakken en het ontbreken van de nadelen van ioniserende stralen. De vrije keuze van het doorsnedevlak is vooral bij het hartonderzoek van groot nut om bijvoorbeeld doorsneden loodrecht op of evenwijdig aan de lengte-as van de linker ventrikel te kunnen maken.

Met MRI-onderzoek kan een hartinfarct gediagnostiseerd worden op basis van lokale verdunning van de hartwand, vertraagde bloedstroom in het gebied van het infarct en abnormale signaalintensiteit van het hartspierweefsel (figuur 1).5 De lokale wandverdunning wordt waarschijnlijk veroorzaakt doordat gedurende de systole dit deel van de hartspier zich niet verdikt, in tegenstelling tot het aangrenzende normale myocard. Verhoogde signaalintensiteit in het lumen van de ventrikel ten gevolge van langzame bloedstroom is een aspecifieke bevinding en kan ook in afbeeldingen van het hart van vrijwilligers optreden. De verhoogde signaalintensiteit in de hartwand op basis van myocardinfarct dient onderscheiden te worden van gelijksoortige gebieden in de hartwand die bij patiënten zonder symptomen kunnen worden aangetroffen. Nader onderzoek om criteria voor de beoordeling van myocardinfarcten te ontwikkelen is dus noodzakelijk. Technische ontwikkelingen en aanpassingen in pulssequenties zullen hierin een belangrijke rol spelen. Het gebruik van zgn. multipele echobeelden – verschillen in T2 tussen het gezonde en het aangetaste weefsel krijgen hierin de nadruk – maakt het mogelijk de infarctzone beter te definiëren en te onderscheiden van trage bloedstroom. Met MRI kunnen tevens veranderingen in de uitbreiding van het hartinfarct worden gevolgd, bijvoorbeeld tijdens behandeling met streptokinase.

Voor de diagnostiek van aangeboren hartafwijkingen is MRI van groot nut gebleken.6 Het ontbreken van stralingsgevaar is vooral bij kinderen en jonge mensen een belangrijk voordeel ten opzichte van conventionele onderzoeken waarbij röntgenstraling gebruikt wordt. Ten opzichte van echocardiografie biedt MRI het voordeel dat een beter overzicht van het hart en de grote vaten verkregen wordt. Op grond van morfologische kenmerken kan met MRI de plaats van atria, ventrikels en grote vaten worden geanalyseerd. Uit onze ervaring is gebleken dat zowel situsafwijkingen (figuur 2), intracardiale defecten, als de relatie van de hartcompartimenten tot de grote vaten betrouwbaar zijn vast te stellen (figuur 3).

De mogelijkheid om de intimaflap bij een dissectie van de aorta te diagnostiseren, is afgebeeld in figuur 4. Ook uit de literatuur is duidelijk dat MRI voor de diagnostiek van dissecties van de aorta een goede methode is.7 Bij een coarctatie of aneurysma van de aorta kunnen de veranderingen in de diameter van het lumen en de relatie met de aftakkende vaten worden vastgesteld (figuur 5). MRI maakt het mogelijk langzame bloedstroming (met verhoogde signaalintensiteit) te onderscheiden van wandveranderingen zoals bij trombusvorming (figuur 6).

Het blijkt mogelijk om met een zeer snelle MRI-techniek (fast field-echo) verschillende stromingspatronen vast te stellen in de verschillende lumina bij een dissectie van de aorta, zoals is geïllustreerd in figuur 4d; hier zijn het ware en het valse lumen duidelijk te onderscheiden doordat het bloed hierin met verschillende snelheden stroomt. De relatieve signaalintensiteit in het lumen is afhankelijk van de stroomsnelheid. Tijdens de snelste fase van de stroom gedurende de hartcyclus ontstaan er kenmerkende veranderingen in de signaalintensiteit van het bloed, zodanig dat de snelheidsgradiënten (dat wil zeggen lokale veranderingen in stroomsnelheid) in de desbetreffende doorsnede van het vat in het MRI-beeld tot uitdrukking komen. Grote snelheidsgradiënten veroorzaken een verlies van signaalintensiteit. De grootste snelheidsgradiënten worden langs de vaatwanden gevonden, hetgeen tot uitdrukking komt als donkere ringen in dwarsdoorsneden van de grote vaten. In tegenstelling tot deze donkere ringen heeft het snel stromende bloed meer centraal in de vaten een hoge signaalintensiteit. Ook is het mogelijk regurgitatie ten gevolge van bijvoorbeeld aorta-insufficiëntie in beeld te brengen. Het antegraad stromende bloed heeft een hoge signaalintensiteit, in tegenstelling tot het regurgiterende bloed, dat als een donker gebied zichtbaar wordt. Deze snelle afbeeldingsmethode biedt eveneens de mogelijkheid bewegingspatronen van de hartwand te bestuderen. Een hartinfarct is hiermee zichtbaar als een gebied in de hartspier dat niet meedoet aan de normale verdikking van de wand tijdens contractie.

Conclusie

Kernspinresonantie-tomografie is voor de diagnostiek van myocardinfarct bruikbaar, maar de doelmatigheid van MRI voor deze toepassing is nog onvoldoende onderzocht. Bij congenitale hartaandoeningen is deze beeldvormende methode van grote waarde als aanvulling op en wellicht vervanging van angiocardiografie, indien het alleen om morfologische diagnostiek gaat. In de toekomst zal MRI ook meer functionele informatie verschaffen over stromingseffecten en bewegingspatronen van hart en grote vaten. Ten aanzien van aneurysmata, dissectie van de aorta en coarctatie is MRI waardevol als aanvulling op of vervanging van de meer gebruikelijke methoden als echocardiografie, angiografie en computertomografie. Het optimale toepassingsgebied van MRI voor cardiovasculaire aandoeningen moet echter nog verder uitkristalliseren.

Literatuur
  1. Peperzeel HA van, Bakker CJG. Nucleaire magnetischeresonantie (NMR)-tomografie in de geneeskunde.Ned Tijdschr Geneeskd 1983; 127:1195-9.

  2. Echteld CJA van, Meijler FL. Nucleaire magnetischeresonantie-spectroscopie in de geneeskunde: biochemie van het intacteweefsel. Ned Tijdschr Geneeskd1986; 130: 1595-602.

  3. Dijk P van. Direct cardiac NMR imaging of heart wall andblood flow velocity. J Comput Assist Tomogr 1984; 8: 588-93.

  4. Axel L. Blood flow effects in magnetic resonance imaging.AJR 1984; 143: 1157-66.

  5. Filipchuk NG, Peshock RM, Craig RM, et al. Detection andlocalization of recent myocardial infarction by magnetic resonance imaging.Am J Cardiol 1986; 58: 214-9.

  6. Guit GL, Blümm R, Rohmer J, et al. Levotranspositionof the aorta: Identification of segmental cardiac anatomy using MR imaging.Radiology 1986; 161: 673-9.

  7. Amparo IG, Higgins CB, Hricak H, et al. Aortic dissection:magnetic resonance imaging. Radiology 1985; 155:399-406.

Auteursinformatie

Academisch Ziekenhuis, Postbus 9600, 2300 RC Leiden.

Afd. Radiodiagnostiek: dr.A.de Roos en G.L.Guit, radiodiagnosten; dr.J.Doornbos, chemicus; prof.dr.A.E.van Voorthuisen, radioloog.

Afd. Cardiologie: X.H.Krauss, cardioloog.

Afd. Kindercardiologie: prof.dr.J.Rohmer, kindercardioloog.

Contact dr.A.de Roos

Gerelateerde artikelen

Reacties