CASH ( CAlibration Slice using Hybrid acquisition ), una nuova sequenza per lo studio della First Pass Perfusion miocardica in RM: ottimizzazione e valutazione del SNR e CNR.

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA

Facoltà di Medicina e Chirurgia

Corso di laurea in

“TECNICHE DI RADIOLOGIA MEDICA PER IMMAGINI E RADIOTERAPIA”

Presidente Prof. D. Caramella

Tesi di laurea:

Relatori: Chiar.mo Prof. D. Caramella

TSRM Daniele De Marchi

Candidato: Alessandro Valeri

“ CASH ( CAlibration Slice using Hybrid acquisition ),

una nuova sequenza per lo studio della First Pass Perfusion miocardica in RM:

ottimizzazione e valutazione del SNR e CNR. ”

OBIETTIVI

ü Ottimizzazione delle immagini di First Pass Perfusion

ottenute

attraverso la sequenza CASH.

ü Valutazione del Signal to Noise Ratio e Contrast to Noise Ratio per

le immagini CASH e FGRE-ET.

ü Comparazione della qualità delle immagini ottenute mediante la

sequenza “Work in Progress” CASH e la sequenza standard

FGRE-ET.

FIRST PASS PERFUSION

Lo studio della perfusione miocardica di primo passaggio con MRI è indicato per la valutazione clinica del paziente affetto da cardiopatia ischemica.

Sfrutta l'enhancement del segnale (in immagini T1 pesate) indotto dal primo passaggio di un bolo di Mezzo di Contrasto Paramagnetico Extracellulare attraverso il miocardio.

Ha mostrato una sensibilità ed una specificità molto alte, del 91% e 94% rispettivamente, utilizzando una tecnica che:

ü Non impiega radiazioni ionizzanti;

ü Buona risoluzione spaziale e alto contrasto tissutale; ü Non invasiva;

ü Alta velocità di esecuzione dell’esame ( circa 20’’); ü Multiplanare e Multiparametrica;

ü Possibilità di combinare altri tipi di studio (morfologico, funzione miocardica); ü Analisi Semiquantitativa delle immagini standardizzata e semiautomatizzata.

SEQUENZE DI ACQUISIZIONE

CASH Vs FGRE-ET

La sequenza CASH rispetto alla FGRE-ET:

ü

Acquisizione in Parallel Imaging;

ü

Implementa la Fat Saturation;

ü

Utilizza TR e TE estremamente brevi;

CASH

(CAlibration Slice using Hybrid acquisition)

• Impulso RF di preparazione della magnetizzazione non selettivo con profilo di frequenza Notched seguito da un gradiente dephaser.

• Acquisizione Echo Planare con ETL ridotto.

• Preparazione e Acquisizione avvengono in modalità INTERLEAVED in modo da consentire TI ottimali ( determinati automaticamente in base al bpm del paziente) senza l’inserimento di delays all’interno della sequenza.

La sequenza “Work in Progress” CASH è sviluppata su base FGRE-ET ed ottimizzata per le tecniche di Fast Imaging.

Le sequenze di perfusione miocardica implementano un impulso di preparazione della magnetizzazione IR o SR allo scopo di ridurre il segnale del miocardio basale e massimizzare quindi il contrasto tra tessuto enhanced e non enhanced.

SLICEIN ACQUISIZIONE SATURAZIONE SATURAZIONE

CASH

CAlibration Slice

L’acquisizione FGRE-ET è frequentemente soggetta ad artefatti “Ghost” da errori di codifica di fase. La sequenza CASH implementa una tecnica preliminare di calibrazione della Slice ( Echo Allignment ) che riduce l’incidenza di tali errori.

CASH

(CAlibration Slice using

Hybrid acquisition

Acquisizione FGRE-EPI

Sequenza ibrida Gradient Echo con TR estremamente breve ed una lettura di

tipo Echo Planare con ridotto ETL.

CASH

Array Spatial Sensitivity Encoding Technique

•Bobine Phased Array ( più canali di elaborazione del segnale in parallelo ) •Undersampling del K-Spazio

La sequenza CASH implementa la tecnica ASSET (Parallel Imaging) che consente una drastica riduzione del tempo di acquisizione senza incidere significativamente sulla qualità dell’immagine risultante.

L’acquisizione di un K-spazio ridotto (FOV ridotto), riduce il tempo di acquisizione, ma genera artefatti da wrap-around sull’asse di codifica di fase. Nel parallel imaging tali artefatti sono totalmente compensati sfruttando le mappe di sensibilità di ogni subcoil della bobina PA.

ASSE LUNGO VERTICALE (VLA):

immagine 2 CAMERE SSFP CINE

ASSE LUNGO ORIZZONTALE (HLA):

immagine 4 CAMERE SSFP CINE

ASSE CORTO (SA):

Le scansioni SA sono ottenute secondo un piano perpendicolare all’asse passante per il punto medio del piano valvolare mitralico e l’apice cardiaco, sfruttando come localizer l’immagine telediastolica 2C e 4C.

FIRST PASS PERFUSION

FIRST PASS PERFUSION

APICALE MEDIO BASALE

Acquisizione multifasica (Rest e Stress farmacologico indotto);

60 immagini SA CASH per ognuna delle 3 Slices (Apicale, Medio, Basale) in contemporanea all’iniezione e.v. in bolo di M.d.C. Paramanetico Extracellulare (1,5 ml pro kg bw / 5ml/s / 3s) seguito da 20 ml di soluzione fisiologica ( per limitare la dispersione del bolo ).

FIRST PASS PERFUSION

Analisi Semiquantitativa

In ognuna delle 60 immagini (per le 3 Slices), il miocardio ventricolare sinistro viene segmentato in 6 regioni di interesse:

•Anteriore •Anterosettale •Inferosettale •Inferiore •Inferolaterale •Anterolaterale

Per ogni segmento viene calcolata la curva Intensità di Segnale/Tempo (CURVA DI PERFUSIONE) attraverso la quale possono essere valutati i principali indici di perfusione:

QUALITA’ DELL’IMMAGINE

CASH vs. FGRE-ET

Lo studio è stato condotto analizzando 12 Data Set di First Fast Perfusion:

•

CASH

• 6 acquisiti mediante la sequenza standard FGRE-ET

Per ogni Slice ( 3 per ogni paziente, Apicale, Medio, Basale ) sono state scelte 2 fasi ( 2 immagini da analizzare):

• Fase basale;

• Fase di massimo enhancement contrastografico della parete miocardica.

METODO DI ANALISI e COMPARAZIONE

SNR e CNR

•I_segnale media •Sd

Signal to Noise Ratio

(

Noise

Contrast to Noise Ratio

(I_m a_m.d.c.) – (I_m a_basale) CNRa_c/a_b = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

ANALISI DEI DATI

Il CNR tra la fase basale e la fase di Max Enhancement della parete miocardica è il parametro fondamentale da prendere in considerazione nella valutazione qualitativa dell’immagine di First Pass Perfusion; è indicativo della “Detectability” di lesioni ischemiche.

A parità di dose e molarità del m.d.c. iniettato, l’incremento del CNR è dovuto essenzialmente ad una buona saturazione del tessuto miocardico basale ( ischemico ), grazie a TI ottimali.

(Miocardio ischemico ampiamente ipointenso vs miocardio enhanced iperintenso.)

Come è possibile notare dal grafico i valori di CNR della sequenza CASH sono nettamente superiori alla FGRE-ET per tutti i Data Set analizzati.

CONCLUSIONI

CNR CASH > FGRE-ET

SNR_{al picco di Enhancement} CASH > FGRE-ET

OMOGENEITA’ di SEGNALE _{al picco di enhancement} CASH > FGRE-ET

CASH è una sequenza migliore della FGRE-ET per lo

studio della First Pass Perfusion miocardica.

FGRE-ET CASH

Un ringraziamento particolare al Dr. Massimo Lombardi, direttore del laboratorio di Risonanza Magnetica presso l’ Istituto di Fisiologia Clinica del CNR di Pisa.

Ringrazio ancora i relatori: Prof. Davide Caramella e Daniele De Marchi.

Ringraziamenti