Постинфарктные изменения на ЭКГ: T1- и T2-картирование миокарда

Магнитно-резонансная томография на сегодняшний день незаменима в диагностике широкого спектра заболеваний. Методики количественной МРТ, находящие применение во множестве клинических областей и вытесняющие инвазивные диагностические процедуры, занимают особое место в случае с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. В отличие от классических методов МР-диагностики, основанных на том, что интенсивности сигналов нормальной и патологической ткани различаются, в кардио-МРТ патологические изменения в миокарде (фиброз, отложение амилоида) обладают низкой контрастностью относительно здоровой ткани. Данная особенность заболеваний сердечно-сосудистой системы существенно ограничивает чувствительность и диагностическую точность методов, основанных лишь на визуальной оценке и анализе крови при инфаркте миокарда. В связи с этим для выявления патологии миокарда применяются количественные параметры, позволяющие различить здоровую и патологическую ткань - времена релаксации T1, T2 и T2 и отклонение вектора намагниченности. Исследование этих количественных характеристик для разных типов тканей предполагает определение нормальных значений для здоровых добровольцев, причем статистическая достоверность растет по мере увеличения размера референсной группы. Отклонение любого из вышеперечисленных параметров от нормальных значений может свидетельствовать о патологии (например, инфаркт миокарда, острый миокардит и пр.). 

После выключения РЧ-импульса начинается T1-релаксация – возвращение вектора намагниченности в начальное состояние M0. При этом время T1, которое определяет скорость T1-релаксации, отличается между разными тканями (рис.2); так, в тканях с длинным T1 наблюдается медленное восстановление намагниченности. Для построения T1-карты миокарда в разные моменты времени после отклоняющего РЧ-импульса регистрируется несколько эхо-сигналов. Их интенсивность указывает на изменение значения продольной намагниченности со временем, что позволяет найти время T1-релаксации. 

За счет синхронизации с ЭКГ регистрация каждого эхо-сигнала происходит в один и тот же момент фазы сердечного цикла. Пауза в 3 секунды между первыми 5 и последующими 3 точками сбора данных необходима для полного восстановления продольной намагниченности до своего начального значения, что повышает точность получаемых времен T1. Конечный результат последовательности MOLLI – 8 изображений, отвечающих разным TI (рис.5), а также T1-карта, яркость каждого пикселя которой отражает значение T1. Изображения отсортированы по времени TI.

Времена T1, получаемые с помощью MOLLI, подвержены влиянию времени T2-релаксации тканей, неоднородностей магнитного поля и эффекта переноса намагниченности, что приводит к систематическому занижению значений T1 [1]. Несмотря на это MOLLI нашла широкое применение благодаря высокому качеству T1-карт и хорошей воспроизводимости ее результатов. Были предложены и другие методики, не зависящие от вышеупомянутых факторов, такие как SASHA (SAturation recovery single-SHot Acquisition) и SAPPHIRE (SAturation Pulse Prepared Heart-Rate Independent Inversion REcovery). В случае с SASHA серию изображений с переменным временем насыщения (время между насыщающим РЧ-импульсом и моментом записи данных в центр k-пространства) получают с последовательностью градиентное эхо, за один цикл последовательности собираются все необходимые для построения изображения данные, причем, в отличие от MOLLI, конечная T1-карта не зависит от T2 и эффективности инверсии [2]. SAPPHIRE сочетает в себе принципы, используемые в последовательностях MOLLI и SASHA, и не подвержена влиянию: T2, эффекта переноса намагниченности, а также частоты сердечных сокращений, что важно в случае с пациентами с аритмией [3, 4]. Как SASHA, так и SAPPHIRE позволяют рассчитывать более достоверные, не зависящие от T2, но менее воспроизводимые значения T1. 

Изначально T1-картирование проводилось без контраста, что давало возможность неинвазивно установить факт наличия фиброза, но не оценить степень поражения миокарда. В настоящее время повсеместно используется T1-картирование с контрастированием (гадолиний). Количественная оценка осуществляется путем расчета фракции внеклеточного объема ECV. Разница времен T1 до (T10) и после (T1’) введения гадолиния зависит от его концентрации, что позволяет оценить содержание контрастного агента в крови и внеклеточном матриксе миокарда на основании времен T10 и T1’. При расчете ECV также учитывается значение гематокрита, так как гадолиний может распространяться лишь в объеме крови, не занятым ее форменными элементами:

Для T2*-картирования используют последовательность быстрое полевое эхо с несколькими временами эхо (Multi-echo Fast Field Echo, mFFE), типичные параметры: число эхо - 15, время первого эхо – 1.1 мс, TR – 16 мс. Так как эхо сигнал формируется не 180-градусным РЧ-импульсом, а градиентом магнитного поля, неоднородности магнитного поля дают вклад в интенсивность эхо-сигнала, что позволяет найти T2*. Большое количество эхо в совокупности с ранним первым эхо обуславливают высокую точность определения как коротких, так и длинных времен T2*.

Т1-картирование является относительно новой методикой, которая еще не входит в рутинные протоколы сканирования. Тем не менее, на данный момент опубликовано множество клинических исследований, указывающих на превосходство T1-картирования в диагностике инфаркта миокарда по сравнению с другими методиками. Ниже кратко описаны результаты, полученные пользователями МР-томографов Philips.

Cameron et al. [20] сравнивали T1-картирование и T2-взвешенные изображения для выделения области отека миокарда у 62 пациентов, перенесших инфаркт с подъемом сегмента ST (ST-elevation myocardial infarction, STEMI). С помощью Achieva TX 3 Тл было показано, Что Т1-картирование позволяет дифференцировать зоны отека миокарда лучше, чем Т2-взвешенные изображения (площади под кривой 0.89 и 0.83 соответственно); пороговое значения для отека составило 1241 мс, что хорошо согласуется с полученным Liu et al. [21] значением в 1251 мс.

В работе Ma et al. [22] для диагностики острого инфаркта миокарда применялось T1-картирование в сочетании с текстурным анализом получаемых карт. В методике текстурного анализа оцениваются математические характеристики распределения интенсивности пикселей изображения (среднее, стандартное отклонение, асимметрия распределения и пр.), которые могут быть использованы для более объективной, количественной оценки характеристик изображения. Эффективность T1-картирования в сочетании с текстурным анализом была продемонстрирована, среди прочего, для оценки наличия микрососудистой обструкции (площадь под кривой 0.88) и дифференциации обратимых и необратимых повреждений сегментов миокарда (площадь под кривой 0.84) [22].

Исследование Garg et al. [23] показало, что параметр ECV позволяет определять области, находящиеся в риске инфаркта, а также объем инфаркта с большей точностью, чем T2-взвешенные изображения. В статье использовались МР-томографы Ingenia 1.5 Тл и Achieva TX 3 Тл, согласно результатам, области с ECV>33% являются регионами риска (периинфарктная зона), а значения ECV>46% указывают на инфаркт в этой области.

Амилоидоз - тяжелое прогрессирующее заболевание, сопровождающееся отложением белка-амилоида в различных тканях, в том числе в сердце. Биопсия миокарда находит ограниченное применение в силу большого числа ложно-отрицательных случаев и инвазивности процедуры [27]. Отложения амилоида вызывают резкий рост значений T1, что позволяет применять T1-картирования для ранней диагностики и последующего мониторинга эффективности терапии с высокой точностью (характерное значение площади под кривой - 0.95 [27]). Согласно обзорной статье Pan et al. [28], T1-картирование без введения контраста столь же эффективно как методики, использующие контрастирование, что крайне важно в силу распространенности почечной недостаточности у пациентов с амилоидозом.

В работе Korthals et al. [29], использовавшем МР-томограф Ingenia 1.5 Тл, оценивалась эффективность различных методик для дифференциации 30 пациентов с амилоидозом и 20 пациентов с гипертофической кардиомиопатией; согласно результатам, наиболее точные биомаркеры амилоидоза - повышенные значения T1 и ECV (усредненные по всему миокарду). В исследовании также принимали участие здоровые добровольцы, среднее значение T1 для них составило 983 мс против 1119 мс у пациентов с амилоидозом, что делает возможным дифференциацию этих групп.

В настоящий момент активно ведется разработка методик, позволяющих различать транстиретиновый (ATTR) и амилоидоз легких цепей (AL), так как терапия этих форм заболевания радикально отличаются (пересадка печени в случае ATTR, химиотерапия при AL) [30]. Методики картирования уже показали перспективные результаты - между параметрами T1 и ECV у пациентов с ATTR и пациентов с AL существуют статистически значимые различия [31].