Magnetisk resonansangiografi

Innstrømnings-MRA

Dette er en MRA-teknikk som gir hvite blodårer mot en mørk bakgrunn fordi blod stadig strømmer inn i det snittet (eller volumet) som avbildes. Teknikken er kanskje bedre kjent under sitt engelske navn, time-of-flight (TOF) MRA (2). For å forstå hvordan innstrømning av blod kan gi angiografiske bilder, må vi ta utgangspunkt i de basale prinsippene for MR.

Ved MR-avbildning (magnetic resonance imaging, MRI) blir pasienten plassert i et meget kraftig magnetfelt, hvilket fører til at alt vev, også blod i blodårene, blir magnetisk. Denne vevsmagnetismen er basert på hydrogenkjernenes (protonenes) kjernemagnetisme (1). Vevsmagnetismen er en vektor med en viss størrelse og retning, og denne magnetiske vektoren kan settes i rotasjon av spesielle radiobølgepulser og dermed indusere strøm i en mottakerspole (1). Man kan selektivt påvirke magnetismen bare i en smal vevsskive og dermed få induserte strømsignaler bare fra denne skiven. Fordelingen av magnetisme i denne skiven kan fremstilles som et todimensjonalt bilde der hvert bildeelement (piksel) får en gråtone bestemt av magnetismens styrke på tilsvarende sted i vevsskiven (1).

For å få nok data til å rekonstruere et bilde kreves mange induserte strømsignaler og derfor transmisjon av mange kortvarige radiobølgepulser. Hver radiobølgepuls svekker den magnetiske vektoren i vevet, men denne bygger seg opp igjen i tidsrommet frem til neste radiobølgepuls. Er dette tidsrommet (også kalt repetisjonstiden) langvarig, er den magnetiske vektoren blitt stor når neste puls sendes, og det påfølgende induserte strømsignal blir kraftig. Er tidsrommet svært kortvarig, er den magnetiske vektoren fortsatt liten når neste puls sendes, og det påfølgende signalet blir svakt. Ved innstrømnings-MRA benyttes svært korte repetisjonstider, og signalene fra stasjonært vev blir derfor svake. For blod som beveger seg, er imidlertid situasjonen en annen. Det avmagnetiserte blodet flytter seg ut av vevsskiven i løpet av repetisjonstiden og blir erstattet av friskt, fullmagnetisert blod utenfra skiven (fig 1). Dette gir bilder med kraftig signal fra blod (hvitt blod) og svakt signal fra omgivende stasjonært vev. Selektiv fremstilling av arterier eller vener kan oppnås ved å ødelegge vevsmagnetismen på den ene siden av skiven (fig 1). Blod som strømmer inn i skiven fra denne siden er umagnetisk og kan derfor ikke avgi signal, mens blod som strømmer inn fra motsatt kant, har maksimal magnetisme og avgir kraftig signal.

Bildeopptaket kan gjøres med to- eller tredimensjonal teknikk (henholdsvis 2D- eller 3D-innstrømnings-MRA). Ved 2D-teknikken registreres de induserte strømsignalene fra en tynn skive om gangen, og i løpet av et bildeopptak dekkes den aktuelle anatomien av mange skiver kant i kant eller med en viss overlapping. Denne teknikken er sensitiv for langsom (venøs) blodstrøm fordi det i hvert snitt bare er en kort blodsøyle som behøver å erstattes av friskt blod utenfra (fig 2). Ved 3D-teknikken registreres signalene fra et større, avgrenset volum, og teknikken er derfor avhengig av høyere (arteriell) blodstrømshastighet for å fornye blodet i de dype deler av volumet. 3D-innstrømnings-MRA gir best romoppløsning og er mer egnet enn 2D-teknikken til å vise slyngede kar (fig 3).

Fasekontrast-MRA

Fasekontrast-MRA (2D eller 3D) gir i likhet med innstrømnings-MRA «hvite» blodårer fordi blodet beveger seg. De to teknikkene er likevel prinsipielt svært forskjellige. Ved innstrømnings-MRA er gråtonen i bildene bestemt av styrken til det induserte strømsignalet. Ved fasekontrast-MRA er gråtonen i hvert bildeelement (piksel) bestemt av signalenes fase (4). Det er mulig å gjøre bildeopptakene på en slik måte at signalene fra alt stasjonært vev får én felles fase, mens alt blod som beveger seg, får en avvikende fasevinkel. På den måten kan man selektivt fremstille blodårene, og bare dem. Stasjonært vev gis ingen gråtone og blir helt svart i bildet, mens blod som strømmer, får en gråtone eller hvithet bestemt av blodstrømshastigheten (fig 4). Avhengig av opptaksteknikken vil en viss blodstrømshastighet gi maksimal hvithet, mens både lavere og høyere blodstrømshastigheter vil fremstilles med svakere intensitet. For å få optimal fremstilling av blodårene med fasekontrast-MRA, må man derfor på forhånd kjenne til den omtrentlige blodstrømshastigheten i de aktuelle blodårene. Fasekontrastteknikken kan også benyttes til å måle blodstrømmens hastighet.

Kontrastforsterket MRA

Denne MRA-metoden baserer seg helt og holdent på bruk av kontrastmiddel. Det gis en rask bolusinjeksjon av kontrastmidlet intravenøst, og når kontrastmidlet er fremme i de aktuelle blodårene første gang, gjøres et raskt 3D-bildeopptak av den aktuelle regionen (5, 6). Kontrastmidlet er paramagnetisk (hvilket betyr at det blir magnetisk når det bringes inn i et magnetfelt), og den høye konsentrasjonen av kontrastmidlet i blod fører til en meget kraftig forkorting av T1 i blod (1). Kort T1 betyr at magnetismen gjenvinnes raskt. Til tross for svært kort repetisjonstid gjenvinnes magnetismen i blod fullstendig mellom hver radiobølgepuls. Som ved innstrømnings-MRA, er gråtonene i bildet bestemt av de induserte strømsignalenes styrke. Kontrastholdig blod blir derfor hvitt, mens bakgrunnen blir relativt mørk (fig 5). Dette er den nyeste MRA-teknikken, og den krever moderne og rask apparatur. Ikke minst for MRA av kar i thorax og abdomen er det viktig at bildeopptaket er så hurtig at pasienten kan holde pusten under hele opptaket (15 – 25 sekunder). Hurtige opptak gjør det også mulig å avbilde kontrastmidlet både i arteriell og venøs fase. Kvaliteten på opptaket er helt avhengig av at det gjøres på riktig tidspunkt i forhold til kontrastinjeksjonen. Man pleier derfor å sette en liten prøvedose på forhånd for å finne ut hvor lang tid kontrastmidlet bruker fra injeksjonsstedet og frem til de aktuelle blodårene.

Intrakraniale kar

Kontrastforsterket MRA har foreløpig for dårlig romoppløsning for intrakranialt bruk. Den MRA-metoden som er best egnet for fremstilling av intrakraniale arterier, er 3D-innstrømnings-MRA (fig 3). Ved hjelp av denne metoden kan man påvise stenoser og okklusjoner av de større arteriene. Både MRA og CT-angiografi kan fremstille intrakraniale aneurismer med diameter på 5 mm eller mer med stor nøyaktighet (10, 11), for mindre aneurismer synes CT-angiografi å være noe bedre enn MRA. De ikke-invasive metodene kan bidra ved planlegging av behandling av aneurismer (kirurgisk eller radiologisk intervensjon), men metodene har ennå ikke kunnet erstatte kateterangiografi (12). Ved intrakraniale arteriovenøse malformasjoner er MR-snittbilder den metoden som best viser den anatomiske lokaliseringen av nidus (13). MRA kan gi en bedre anatomisk oversikt over hele malformasjonen, særlig om man benytter fasekontrast-MRA, som gir best fremstilling av både arterie- og venesiden. Både kirurgi og endovaskulær embolisering krever imidlertid en detaljfremstilling som bare kan gis av kateterangiografi.

Cervikobrakiale kar

Intratorakale kar

Kontrastforsterket MRA er de andre MRA-metodene helt overlegen for fremstilling av de store intratorakale arterier. Ved riktig tidsberegning av opptaket i forhold til kontrastinjeksjonen kan man få angiografisk fremstilling enten av lungearteriene eller av aorta med sidegrener. (To av de viktigste sidegrenene, koronararteriene, lar seg imidlertid ikke fremstille adekvat med MRA.) Den største ikke-invasive konkurrenten til MRA er kontrastforsterket CT, ev. supplert med CT-angiografi. CT er fortsatt den foretrukne metoden ved spørsmål om lungeemboli, ikke minst pga. tilgjengelighet, men MRA har utvilsomt et stort potensial, og vil kanskje etter hvert bli førstevalg, ikke minst pga. mindre risiko for pasienten.

Ved medfødte aortabueanomalier inkludert coarctatio aortae vil MR med MRA kunne gi all nødvendig informasjon og erstatte kateterangiografi. Ikke minst ved mistanke om koarktasjon burde MR være førstevalg. MRA gir en fullgod anatomisk oversikt over hele torakalaorta (fig 6), og måling av blodstrømshastighet i det stenotiske området kan brukes til å beregne trykkgradienten over stenosen.

Ved aortadisseksjon er CT og MR likeverdige når det gjelder å påvise disseksjonen, men MR med kontrastforsterket MRA gir en bedre angiografisk oversikt og kan lettere fremstille det falske lumens kommunikasjon med det ekte lumen. Kontrastforsterket MRA kan med fordel utføres som to opptak med et kort tidsintervall. Det første opptaket vil kunne fremstille tidlig kontrastfylling av det ekte lumen, mens det forsinkede opptaket vil kunne vise forsinket kontrastfylling av det falske lumen.

Aortaaneurismer fremstilles som regel adekvat med både CT og MR. Kontrastforsterket MRA har den svakhet (i likhet med kateterangiografi) i forhold til CT at bare karlumen og ikke trombemassene vises. Konvensjonell MR kan imidlertid vise trombene (fig 7).

Intraabdominale kar

Kontrastforsterket MRA representerer et betydelig fremskritt for MR-diagnostikken av intraabdominal karanatomi. Metoden har potensial til å overta mye av kateterangiografiens diagnostiske rolle i dette kargebetet. I diagnostikk av signifikant nyrearteriestenose har metoden sensitivitet og spesifisitet på godt over 90 % ved sammenlikning med kateterangiografi (16 – 18). MRA vil kunne utelukke signifikant stenose i de største nyrearteriene, men metoden gir fortsatt for dårlig fremstilling av de intrarenale grener. Ved hypertensjon hos yngre personer der man kan mistenke fibromuskulær dysplasi, bør det derfor fortsatt gjøres kateterangiografi. Kontrastforsterket MRA har ikke minst vist seg nyttig hos nyre- og levertransplanterte pasienter (19). Ved mistanke om arteriestenose vil metoden kunne selektere de pasienter som bør utredes videre med kateterangiografi før ev. ballongdilatasjon av stenosen (fig 8). Ved å gjøre flere MRA-opptak etter samme kontrastmiddelbolus kan både arteriefase og venefase fremstilles separat, noe som er særlig nyttig ved utredning av levertransplantater (fig 9). Den gode fremstillingen av sentrale arterier og vener gjør metoden også egnet ved vurdering av tumoroperabilitet i lever og pancreas.

Perifere kar

En av de vanligste indikasjonene for kateterangiografi er arteriosklerotisk sykdom i underekstremitetsarteriene. Stenoser vil kunne behandles i samme seanse med perkutan transluminal angioplastikk (PTA). MRA gir ikke mulighet for behandling, men metoden har et stort diagnostisk potensial. Hittil har man mest benyttet 2D-innstrømnings-MRA for fremstilling av arteriene i underekstremitetene. Metoden er tidkrevende (ca. 40 minutter for å dekke området fra distale aorta til ankler med tynne tverrsnitt) og gir ofte overestimering av stenosegrad og lengden av okklusjoner. Metoden er et særlig godt supplement når kateterangiografi er umulig eller inadekvat pga. utbredte karokklusjoner. 2D-innstrømnings-MRA er svært sensitiv for langsom blodstrøm, og vil f.eks. kunne påvise åpne perifere arterier ved uttalte proksimale okklusjoner. Den beste MRA-metoden er likevel kontrastforsterket MRA, forutsatt ny og rask MR-apparatur med mulighet for å flytte pasientbordet under bildeopptaket. Denne metoden gjør det mulig å undersøke bekken- og underekstremiteter i løpet av én kontrastbolusinjeksjon, og kvaliteten på disse opptakene er nesten identisk med den som oppnås med kateterangiografi (20). Utviklingen går mot at man velger MRA til den diagnostiske angiografiske utredningen, mens kateterangiografi reserveres de tilfellene der intervensjonsbehandling er aktuelt.

Arteriosklerotisk sykdom i halsarteriene er en av de vanligste indikasjonene for MRA. Ultralydundersøkelse (med fargedoppler og spektraldoppler) er et godt ikke-invasivt alternativ, og for stenoser i carotisbifurkaturen synes denne metoden å være nokså likeverdig med MRA (14). Ultralydundersøkelsens svakhet i forhold til MRA er begrenset anatomisk dekning, verken den intrakraniale del av halsarteriene eller avgangen fra aortabuen kan fremstilles adekvat. Fremstillingen av vertebralisarteriene blir også ufullstendig. Inntil nylig har innstrømnings-MRA vært den foretrukne MRA-metoden for fremstilling av carotis- og vertebralisarteriene, men den er i ferd med å bli erstattet av kontrastforsterket MRA. Sistnevnte metode er mindre ømfintlig enn innstrømnings-MRA for ulike artefakter, som bl.a. kan føre til overestimering av stenosegrad, og den kontrastforsterkede varianten gir også en mye bedre fremstilling av arterieavgangene fra aorta (fig 5). MR med innstrømnings-MRA kan erstatte kateterangiografi ved mistanke om carotisdisseksjon (15), det er foreløpig liten erfaring med kontrastforsterket MRA ved denne indikasjonen. Kontrastforsterket MRA gir en god fremstilling av a. subclavia og er et godt alternativ ved spørsmål om stenose i skalenusporten. To kontrastinjeksjoner med redusert dose gjør det mulig å undersøke arterien med både løftet og senket arm i samme seanse. Halsvenene kan fremstilles med 2D-innstrømnings-MRA eller med kontrastforsterket MRA, men der det er spørsmål om trombosering eller venens relasjon til en tumor, vil ofte ultralydundersøkelse være tilstrekkelig. MRA gir imidlertid en bedre anatomisk oversikt og er også mer reproduserbar. 2D-innstrømnings-MRA er også