1

Prof. dr hab.med. Jerzy Walecki

Zakład Diagnostyki Radiologicznej CMKP Warszawa

(CSK MSWiA w Warszawie)

Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego,

od struktury do funkcji.

Rezonans Magnetyczny jest najbardziej dynamicznie rozwijającą się i uniwersalną techniką

obrazowania głównie ze względu na fizyczne możliwości metody. Uzyskanie sygnału z

różnych związków chemicznych zawierających wodór i możliwość obrazowania gęstości

protonowej przekłada się na swoiste obrazowanie poszczególnych tkanek. Nie ma techniki

obrazowania, która w sposób tak precyzyjny różnicuje tkankę o różnej zawartości lipidów,

płyn o różnej zawartości białka, czy też krwiak w każdej fazie hemolizy.

Poza wysoką rozdzielczością kontrastową i liniową technika MR znajduje coraz szersze

zastosowanie w metodach funkcjonalnych, czynnościowych oraz w obrazowaniu

molekularnym Przykładem jest tu badanie serca , gdzie w opcji czynnościowej oceniamy

zaburzenia kurczliwości ściany i przepływ krwi w poszczególnych jamach (warunki

hemodynamiczne); stosując zaś technikę ”pierwszego przejścia” oceniamy perfuzję mięśnia

sercowego i opóźnione wzmocnienie w strefie niedokrwienia.(patrz ryc. 13)

Równie spektakularnym badaniem jest MR mózgowia pozwalające na ocenę rozległości

zmiany patologicznej, stosunek do szlaków nerwowych, propagację obrzęku i pośrednie

cechy angiogenezy; u tego samego chorego w badaniu spektroskopii MR jesteśmy w stanie

ocenić skład chemiczny badanej tkanki z dużą poprawnością rozpoznając charakter zmiany.

Krokiem milowym, jakim jest dla tomografii komputerowej zastosowanie wielu rzędów

detektorów, dla rezonansu magnetycznego stało się wprowadzenie aparatów

wysokoteslowych, odpowiednich konstrukcji cewek nadawczo-odbiorczych, obrazowania

równoległego ( m.in. dzięki odpowiedniej akwizycji obrazu).

Na ostatnim kongresie RSNA w Chicago gdzie prezentowano najnowsze osiągnięcia

radiologii światowej (grudzień 2007) przedstawiono obrazy z badań klinicznych systemów 3 i

7-teslowych, używanych jak dotąd głównie w badaniach doświadczalnych. Systemy o tak

wysokich gradientach pozwalają na zastosowanie szeregu nowych aplikacji, szczególnie

umożliwiają obrazowanie molekularne; głównymi zaletami systemów wysokoteslowych są :

zwiększenie rozdzielczości czasowej, liniowej i przestrzennej, skrócenie czasu akwizycji,

2

zwiększenie matrycy obrazu, zmniejszenie grubości warstw lub liczby powtórzeń, co wpływa

na poprawę stosunku sygnału do szumu (SNR).

Neuroradiologia

W każdym z działów obrazowania OUN dokonuje się wyraźny zwrot od oceny zmian

strukturalnych do czynnościowych; ma to głębokie uzasadnienie, bowiem leczenie zmian

wykrytych na poziomie zaburzeń metabolicznych, neurotransmisji, czy mikrokrążenia jest

nieporównywalnie bardziej skuteczne niż w przypadku zmian strukturalnych; w minionym

roku trzem technikom neuroradiologicznym poświęcono najwięcej uwagi: spektroskopii MR

w onkologii i chorobach zwyrodnieniowych, obrazowaniu czynnościowemu MR, oraz

technikom dyfuzyjnym, zwłaszcza tensorowi dyfuzji, traktografii, a także jednej z metod

pochodnych, tzn. anizotropii frakcjonowanej (Ryc. 1a, b, 2 a, b, c, d, e).

Ryc. 1 a

Ryc. 1 b

Ryc. 1 a, b.

Gwiaździak (IIº). Chory, lat 48, od roku napady padaczki. MR, sekw. SE, obrazy T1-zależne:

hipointensywny obszar o nieostrych granicach w bocznej części prawego płata skroniowego a)
Spektroskopia protonowa MR (

1

H MRS) PRESS, zlokalizowana voxel 8 cm

3

; w centralnej części zmiany

obniżenie intensywności pasma Naa oraz podwyższenie wartości wskaźników : Cho/ Cr, mI/Cr , Glx/Cr ,
Cho/sumy metabolitów b)obraz typowy dla guza o utkaniu glejaka o niskiej złośliwości

3

2 a

2 b

2 c

2 d

2 e

Ryc 2 a, b, c, d, e. 58-letnia pacjentka badana w okresie nadostrym (2 godziny od wystąpienia
objawów lewostronnego niedowładu, niedoczulicy). Obrazy w sekwencji: a/ SE, T1, b) TSE,
T2, c) FLAIR negatywne. Udar w okolicy jąder podkorowych po stronie prawej widoczny w
(d) obrazach dyfuzyjnych w postaci ogniska o podwyższonym sygnale DWI oraz w ADC jako
obszar hipointensywny.

Zastosowanie systemów wysokoteslowych oznacza nie tylko poprawę rozdzielczości

wpływającą na wartość diagnostyczną badań strukturalnych mózgu lecz także możliwość

4

rozwoju badań czynnościowych stanowiących alternatywę dla badań inwazyjnych. Za jedną

z metod diagnostycznych o dużych możliwościach klinicznych można uznać wspomniany już

czynnościowy rezonans magnetyczny (fMRI); według przewodniczącego Sekcji

Neuroradiologicznej RSNA Roberta M. Quencera, stanie się on głównym kierunkiem

rozwoju w tej dziedzinie;doświadczenia kliniczne wielu ośrodków europejskich w tym także

polskich potwierdzają tę opinię. Badanie fMRI opiera się na zjawisku zwiększonego

przepływu krwi przez obszary bezpośrednio zaangażowane w daną czynność (projekcja ruchu

w korze bądź zaangażowanie kory w czynności wyższe). fMRI pozwala na tworzenie map

ośrodków korowych, do pobudzenia których dochodzi w czasie wykonywania przez badaną

osobę określonych zadań. Ma to obecnie zastosowanie kliniczne przede wszystkim w procesie

planowania zabiegów neurochirurgicznych, w celu oszczędzenia ważnych ośrodków

korowych (np. mowy). (Ryc. 3 a, b).

a b

Ryc. 3 a, b. Guz lewego płata skroniowego – przed operacją usunięcia
- ośrodek mowy zlokalizowany obustronnie ze znaczną przewagą strony lewej w bardzo
bliskim sąsiedztwie guza. (Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

Przeprowadzone w ostatnim czasie badania potwierdzają użyteczność fMR w diagnostyce

zaburzeń rozwoju oraz trudności w nauce pisania i czytania wynikających z osłabionej

lateralizacji półkul.

fMRI znajduje również zastosowanie w padaczce – podkreśla się znaczenie jąder

podkorowych, aktywację określonych części tych struktur i ich rolę w rozprzestrzenianiu się

wyładowań patologicznych.

W zespołach otępiennych, w badaniach czynnościowych obserwuje się obniżenie aktywności

w określonych okolicach mózgowia podczas wykonywania pewnych zadań (np. testy

neuropsychologiczne) Pozwala to na różnicowanie typu demencji.

5

Jako metoda doświadczalna, fMR pozwala na lokalizowanie mózgowych ośrodków

węchowych, ośrodków odpowiedzialnych za odczuwanie pobudzenia seksualnego czy

wrogości. Jako bardzo interesującą aplikację można przytoczyć wykorzystanie fMR w ocenie

testu na prawdomówność (w wykrywaczu kłamstw).

DTI (obrazowanie tensora dyfuzji) jest metodą MR używaną do analizy dyfuzyjnej

anizotropii centralnego układu nerwowego i może obrazować subtelną anatomię istoty białej

mózgu. W szczególności, traktografia jest unikalnym narzędziem umożliwiającym

nieinwazyjny wgląd w anatomię szlaków istoty białej (Ryc. 4, 5, 6 a, b, c, d).

Ryc.4 Mapa FA. Strefa obniżenia anizotropii w ognisku zawału w lewej okolicy czołowo-
skroniowej.

Ryc. 5. Badanie tensora dyfuzji (DTI) – traktografia; obraz prawidłowy włókien
projekcyjnych.

6

a

b

c d

Ryc 6 .a, b, c, d. W wykonanej traktografi wyraźnie widać przerwanie ciągłości i
przemieszczenie włókien nerwowych w miejscu zmiany patologicznej. Guz prawej okolicy
ciemieniowej. (Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

W 2006r. pojawiły się pierwsze publikacje dotyczące znaczenia DTI w obrazowaniu zmian w

anizotropii mózgu pacjentów ze schizofrenią, alkoholizmie, depresji czy w chorobach

otępiennych, ukazujące destrukcję szlaków kojarzeniowych i projekcyjnych. Wzrasta więc

rola MR w obrazowaniu schorzeń neuropsychiatrycznych.

Spektroskopia MR jest badaniem, dzięki któremu możemy nieinwazyjnie badać skład

chemiczny tkanek (wybranych metabolitów). Ma ona szerokie zastosowanie nie tylko w

diagnostyce neuroradiologicznej, ale także coraz szersze w onkologii ogólnej i kardiologii (o

czym w dalszej części artykułu).

W minionym roku pojawiło się więcej prac na temat markerów choroby zwyrodnieniowej

mózgu ocenianych za pomocą spektroskopii MR, których ekspresja pozwala na rozpoznanie i

ocenę dynamiki otępienia – np. glutaminiany w chorobie Alzheimera.

7

Badania MR w położnictwie i ginekologii

Według licznych publikacji, rak przewodowy in situ (DCIS) u młodych kobiet z dodatnim

wywiadem rodzinnym w kierunku ca mammae lub u nosicielek zmutowanych genów BRCA1

lub BRCA2, może zostać wykryty jeszcze w stadium przed klinicznym lub przedinwazyjnym.

W styczniu 2005 na konferencji w Berlinie poświęconej rezonansowi magnetycznemu,

przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na grupie 530 kobiet z obciążonym

wywiadem rodzinnym w kierunku raka piersi. W ciągu pięcioletniej obserwacji obejmującej

serie trzech badań - mammografii, ultrasonografii i rezonansu magnetycznego, rak

wewnątrzprzewodowy został wykryty u 19 kobiet. Wszystkie przypadki były klinicznie

bezobjawowe. Żaden z guzów nie został uwidoczniony przy pomocy USG. Czułość

mammografii została oszacowana na 33%, a rezonansu magnetycznego na 89%. Podobnie

przedstawiały się wyniki przeprowadzonego w Wielkiej Brytanii na podobnej grupie

pacjentek wieloośrodkowego badania MARIBS, gdzie czułość MRI po podaniu środka

kontrastowego wynosiła 77% vs 40% w przypadku mammografii.

W 2007r opublikowane zostały również prace potwierdzające wartość tej metody nie tylko w

wykrywaniu, ale także w określeniu charakteru zmiany, min. przy pomocy spektroskopii

rezonansu magnetycznego. Pojawiły się również doniesienia o wysokiej wartości badania

MSCT w ocenie guzów sutka. Godnym podkreślenia jest fakt, że wiele firm

ubezpieczeniowych w USA obecnie opłaca badania skriningowe MR gruczołów sutkowych u

nosicielek wspomnianych genów.

Wrasta również zainteresowanie obrazowaniem MR w onkologii ginekologicznej. Dość dużą

uwagę poświęca się obecnie badaniom w ocenie zaawansowania i różnicowaniu min. guzów

jajnika (w tym także spektroskopii).

Poszerza się również pole diagnostyczne MR w położnictwie. Diagnostyka ultrasonograficzna

pozostaje metodą pierwszego rzutu w obrazowaniu płodu, istnieją jednak sytuacje, w których

nie dostarcza ona pełnych informacji i tu swoje zastosowanie ma MR. Swoim spektrum

diagnostycznym obejmuje on zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym (wady OUN, guzy

mózgu, zmiany niedotlenieniowo - niedokrwienne, ocena dojrzałości mózgu, ocena

kręgosłupa i kanału kręgowego), wad narządowych oraz pozwala na obrazowanie serca płodu.

Na Kongresie ECR w Wiedniu (2007) podkreślano rolę metody cine-MR w obserwacji

ruchów płodu, a tym samym oceny jego dobrostanu. Według autorów prezentacji badanie to

umożliwia w czasie rzeczywistym ocenę dyskretnych ruchów kończyn, połykania, zwracania

głowy oraz perystaltyki układu pokarmowego i moczowego płodu.

8

Technika ta posiada lepszą rozdzielczość kontrastową od ultrasonografii oraz możliwość

wykonania spektroskopii. Jedną z nowych jej aplikacji jest pomiar zawartości w płynie

owodniowym i płucach płodu choliny - głównego składnika surfaktantu, a tym samym ocena

dojrzałości płuc. Ponadto, spektroskopia może być stosowana w ocenie zaburzeń

rozwojowych OUN i bardzo rzadkich przypadkach guzów mózgu płodu . W Polsce, w

ośrodkach warszawskim i białostockim prowadzone były niezwykle interesujące badania na

temat spektroskopii zmian niedokrwiennych mózgu płodu.

Badania Serca

Rezonans magnetyczny ma już ustaloną pozycję w ocenie funkcjonalnej (kurczliwości) i wad

zastawkowych, szczególnie w przypadkach złożonych wad serca. Wysoko cenione są również

możliwości oceny żywotności mięśnia sercowego po zawale i oceny kardiomiopatii

(szczególnie arytmogennej dysplazji prawej komory). W 2006r pojawiły się również pierwsze

doniesienia mówiące o możliwości obrazowania całego układu naczyń wieńcowych

(wcześniej mówiono jedynie o odcinkach proksymalnych) dzięki wyrafinowanym metodom

objętościowej akwizycji danych i nawigacji oddechowej (free breathing) - w czasie ok.18min.

Według licznych badaczy środki kontrastowe (np. USPIO) znajdą zastosowanie w oznaczaniu

niestabilnych blaszek miażdżycowych. Szerokie stosowanie tej metody w ocenie naczyń

wieńcowych ograniczone jest jak na razie przez zbyt niską rozdzielczość przestrzenną.

Ryc. 7. Angiografia MR tętnic wieńcowych w projekcji 3D. Zmiany miażdżycowe w LAD.
(Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed” Katowice)

9

Ryc. 8. Badanie MR perfuzji mięśnia serca (technika first pass), oś krótka; rozległy zawał
podwsierdziowy lewej komory. (Badanie z archiwum dr med. M.Konopki, „Helimed”
Katowice)

Inne zastosowania

Enterokliza MR z opcją fluoroskopii może być cenną metodą w ocenie guzów jelita również

cienkiego, zaburzeń czynnościowych, a także niedrożności. Ciekawe wydaje się m.in.

zastosowanie enteroklizy MR w obserwacji dynamiki (zdiagnozowanych przy pomocy innych

metod) chorób zapalnych jelita – gł. choroby Leśniowskiego-Crohna.

Wśród metod które znalazły powszechne zastosowanie kliniczne znalazła się m.in.

cholangiopankreatografia MR ,technika będąca na wyposażeniu wszystkich oferowanych

obecnie systemów MR (ryc 9).

Ryc. 9.

Badanie MR raka przewodu żółciowego w odcinku PWW . Sekwencja FSE , obraz

T2 zależny i cholangiopankreatografia MR(MRCP) a/znaczne poszerzenie PWW , powyżej
protezy założonej do PZW.b/ MRCP – znacznie poszerzone drogi żółciowe
wewnątrzwątrobowe i odcinek PWW powyżej nacieku .

10

Również sekwencja STIR oraz obrazowanie dyfuzyjne całego ciała(whole body DWI )

okazały się niezwykle użyteczne w ocenie węzłów w niedrobnokomórkowym raku płuca,

według niektórych autorów jest metodą alternatywną (w tej patologii ) doPET – CT.

W biegłym roku na RSNA przedstawiono pierwsze wyniki wieloośrodkowego badania

IMAPS (An International Multi-Centre Assessment of Prostate MR Spectroscopy),

oceniającego przydatność spektroskopii MR w wykrywaniu raka prostaty (Ryc. 10). Liczne

prace na ten temat pozwalają sądzić, że MR stanie się istotną metodą obrazową zarówno w

diagnostyce przesiewowej jak i monitorowaniu leczenia tej, niestety, coraz częściej

występującej choroby.

Ryc.10. Typowe widmo spektroskopii H1MRS z aparatu 1,5T, u chorego z łagodnym
przerostem gruczołu krokowego. Widoczne są pasma choliny (Cho), kreatyny (Cr) i
cytrynianów (Ci). Badanie przy użyciu cewki endorektalnej. (Z archiwum Pani Doc. Barbary
Bobek-Billewicz).

11

Zapotrzebowanie na badanie MR rośnie rok rocznie; wg opracowań Amerykańskiego

Stowarzyszenia Radiologów w Stanach Zjednoczonych wykonuje się każdego roku od 20 do

30% badań więcej; implikuje to oczywiście wyższe koszty, bowiem średnia cena aparatu to

4-5 mln USD, pieniądze te jednak przy dobrym wykorzystaniu sprzętu zwracają się w okresie

do 5 lat; niewątpliwie najbardziej „trafione” ekonomicznie instalacje to takie, gdzie istnieje

możliwość badań wysoko specjalistycznych jak np.: diagnostyka serca, czy też

zaawansowane programy neuroradiologiczne. Oceniając rynek MR pod kątem rentowności

należy podkreślić, iż zapotrzebowanie na te badania rośnie gwałtownie czego jednym z wielu

przykładów jest fakt całkowitej niemalże eliminacji diagnostycznych badań DSA naczyń

mózgu przez angiografię MR (lub angiografię TK), czy też wykorzystywanie MR jako

metody referencyjnej w większości dużych programów klinicznych z obszaru neurologii,

psychiatrii, onkologii, kardiologii.

Autor dziękuje serdecznie kolegom radiologom z Centrum Diagnostycznego Helimed

za udostępnienie wyników badań, których część przedstawiono w tym artykule.