Nel febbraio 1987 numero dell’American Journal of Roentgenology, Sechtem et al. riportato l’eccitante potenziale applicazione dell’imaging cine gradient-echo per la valutazione funzionale delle malattie cardiache. Su uno scanner MR da 1,5 T, la tecnica utilizzava una sequenza di impulsi ECG-gated gradient-echo con TR / TE, 21/12. Le informazioni sul segnale ECG e i dati dell’immagine dello spazio k sono stati acquisiti simultaneamente e trattati retrospettivamente per la ricostruzione di circa 20 immagini per ciclo cardiaco. Ora ampiamente conosciuta come gating retrospettivo, questa tecnica era nuova nella metà-fine degli anni 1980.
Utilizzando questa sequenza di impulsi, la copertura del cuore intero poteva essere ottenuta tramite una pila di 10-12 acquisizioni cine assiali distanziate con incrementi di 10 mm. Tuttavia, con una fase di codifica monofase eseguita durante ogni intervallo R-R, l’imaging era necessariamente lungo ma realizzabile entro mezz’ora. Poiché i dati dello spazio k sono stati acquisiti in modo asincrono con il ciclo cardiaco, è stata necessaria un’interpolazione retrospettiva per riordinare i dati acquisiti in posizioni temporali equidistanti (immagini) all’interno del ciclo cardiaco. L’elaborazione in quel momento è stata eseguita offline e ha richiesto ulteriori 30 minuti (5 minuti per acquisizione cine per le 5-6 acquisizioni necessarie per l’immagine delle 10-12 posizioni). Anche se primitivo per gli standard odierni, questo è stato un risultato significativo al momento dell’articolo. Il significato del Sechtem et al. l’articolo è evidente dalle oltre 180 volte che è stato citato nella letteratura pubblicata secondo una ricerca del database Web ISI Science Citation.
In una serie di 14 volontari sani e 22 pazienti, Sechtem et al. descritto il potenziale dell’utilizzo dell’imaging cine gradient-echo per valutare il movimento della parete regionale, la funzione ventricolare (ad esempio, la frazione di eiezione), la funzione valvolare (per includere la stima delle frazioni rigurgitanti) e gli shunt intracardiaci—applicazioni che ora sono diventate pratica di routine per molte cliniche MR. La tecnica gradient-echo offriva un segnale di sangue luminoso all’interno delle camere cardiache per migliorare il miocardio alla differenziazione del pool di sangue, che gli autori postulavano derivava dalla sensibilità superiore del flusso della sequenza di impulsi per il sangue insaturo (fenomeno del tempo di volo), un’ipotesi che ora è un dogma stabilito. Hanno anche evidenziato la capacità della sequenza di impulsi cine gradient-echo di identificare le regioni di flusso perturbato o turbolento come regioni di perdita di segnale (cioè, getto di flusso) dal dephasing del flusso intravoxel, una caratteristica che continua ad essere uno strumento diagnostico primario nello screening per insufficienza valvolare o stenosi e per confermare la presenza di uno shunt intracardiaco o di una stenosi emodinamicamente significativa .
I principi di base per cine bright-blood imaging descritti da Sechtem et al. sono sopravvissuti al controllo scientifico di quasi 2 decenni e hanno subito diversi miglioramenti pure. Nel 1991, Atkinson ed Edelman descrissero uno schema di acquisizione dati più efficiente e veloce in cui venivano acquisiti più passaggi codificati in fase durante ogni battito cardiaco, ovvero dalla segmentazione dei dati dello spazio k attraverso un minor numero di cicli cardiaci. La segmentazione dello spazio K riduce drasticamente i tempi di acquisizione del cine in modo tale che un’acquisizione di cine a sezione singola possa essere eseguita durante una singola presa di respiro. Sebbene questo sviluppo abbia prodotto un’acquisizione prospettica del movimento ventricolare cardiaco, i miglioramenti nella strumentazione hanno prodotto una vera tecnica segmentata dello spazio k con interpolazione retrospettiva e copertura completa dell’intero intervallo R-R.
Zerhouni et al. e Young e Axel hanno introdotto il metodo più avanzato di tagging del miocardio per il movimento della parete cardiaca posizionando una serie di bande di saturazione a radiofrequenza (o tag) sulle immagini cine prima dell’inizio della sistole. La deformazione delle etichette sopra il ciclo cardiaco, vale a dire la sistole, ha permesso la valutazione della traduzione e della rotazione del miocardio e dei movimenti più complessi associati alla torsione cardiaca. La mancanza di deformazione del tag, inoltre, corrispondeva a un miocardio mal funzionante.
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Fig. 1A-uomo di 68 anni con insufficienza aortica. (Vedi anche Fig. S1E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Su immagini cine a precessione libera allo stato stazionario in vista a tre camere (sistole, A; presto alla diastole tardiva, B-D) un getto di flusso rigurgitante (punta di freccia, B) coerente con insufficienza aortica è visto durante la diastole che emana dalla valvola aortica di nuovo nel ventricolo sinistro. Ao = aorta, LA = atrio sinistro, LV = ventricolo sinistro.
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Fig. 1B-uomo di 68 anni con insufficienza aortica. (Vedi anche Fig. S1E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Su immagini cine a precessione libera allo stato stazionario in vista a tre camere (sistole, A; presto alla diastole tardiva, B-D) un getto di flusso rigurgitante (punta di freccia, B) coerente con insufficienza aortica è visto durante la diastole che emana dalla valvola aortica di nuovo nel ventricolo sinistro. Ao = aorta, LA = atrio sinistro, LV = ventricolo sinistro.
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Fig. 1C-uomo di 68 anni con insufficienza aortica. (Vedi anche Fig. S1E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Su immagini cine a precessione libera allo stato stazionario in vista a tre camere (sistole, A; presto alla diastole tardiva, B-D) un getto di flusso rigurgitante (punta di freccia, B) coerente con insufficienza aortica è visto durante la diastole che emana dalla valvola aortica di nuovo nel ventricolo sinistro. Ao = aorta, LA = atrio sinistro, LV = ventricolo sinistro.
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Fig. 1D-uomo di 68 anni con insufficienza aortica. (Vedi anche Fig. S1E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Su immagini cine a precessione libera allo stato stazionario in vista a tre camere (sistole, A; presto alla diastole tardiva, B-D) un getto di flusso rigurgitante (punta di freccia, B) coerente con insufficienza aortica è visto durante la diastole che emana dalla valvola aortica di nuovo nel ventricolo sinistro. Ao = aorta, LA = atrio sinistro, LV = ventricolo sinistro.
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Più di recente, cine imaging è stata effettuata utilizzando equilibrata libera di steady-state processione, noto anche come vero fast imaging con steady-state di precessione (TrueFISP, Siemens Medical Solutions terminologia), fast imaging impiego di steady-state di acquisizione (FIESTA, GE Healthcare terminologia), equilibrata e veloce campo echo (Bilanciato-FFE, Philips Medical Systems terminologia)—nei quali il primario gradient-echo è combinato con conseguente riorientamento echi di rendimento è aumentato del segnale immagine. Ciò si ottiene mantenendo un momento di gradiente netto zero per tutti e tre gli assi fisici in ciascun intervallo TR .
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Fig. 2A-uomo di 70 anni con cardiomiopatia ipertrofica. (Vedi anche Fig. S2E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) L’ipertrofia focale (asterischi) della parete basale anteriore e anteroseptale del ventricolo sinistro è annotata sull’immagine diastolica di precessione libera (SSFP) dello steady-state dell’asse corto.
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Fig. 2B-uomo di 70 anni con cardiomiopatia ipertrofica. (Vedi anche Fig. S2E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Sulle immagini cine SSFP in vista a tre camere (diastole, B; sistole precoce a metà, C e D), si nota che il miocardio basale ispessito (asterisco, B) è associato a un getto di flusso (punte di freccia, C e D) durante la sistole, coerente con l’ostruzione del tratto di deflusso ventricolare sinistro.
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Fig. 2C-uomo di 70 anni con cardiomiopatia ipertrofica. (Vedi anche Fig. S2E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Sulle immagini cine SSFP in vista a tre camere (diastole, B; sistole precoce a metà, C e D), si nota che il miocardio basale ispessito (asterisco, B) è associato a un getto di flusso (punte di freccia, C e D) durante la sistole, coerente con l’ostruzione del tratto di deflusso ventricolare sinistro.
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Fig. 2D-uomo di 70 anni con cardiomiopatia ipertrofica. (Vedi anche Fig. S2E, video, in dati supplementari a www.ajronline.org) Sulle immagini cine SSFP in vista a tre camere (diastole, B; sistole precoce a metà, C e D), si nota che il miocardio basale ispessito (asterisco, B) è associato a un getto di flusso (punte di freccia, C e D) durante la sistole, coerente con l’ostruzione del tratto di deflusso ventricolare sinistro.
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La sequenza di impulsi a precessione libera (SSFP) allo stato stazionario ha una dipendenza del segnale dal rapporto tessuto T2/T1 ed è quindi meno dipendente dal flusso sanguigno per l’illustrazione vascolare. Ciò consente una migliore visualizzazione dei bordi endocardici ed epicardici sulle immagini SSFP per il movimento della parete e le valutazioni delle dimensioni della camera. Queste nuove sequenze di impulsi hanno anche brevi tempi TR e TE (ad esempio, TR/TE, 2/0.9) che consentono tempi di acquisizione rapidi (ad esempio, 6 secondi) e persino esami di screening in tempo reale. Il metodo SSFP è stato descritto per la prima volta a metà degli anni 1980 ; tuttavia, non è stato fino a recenti miglioramenti tecnici nella strumentazione e nell’hardware gradiente che questa tecnica ha guadagnato un significativo uso clinico di routine (Figs. 1A, 1B, 1C, 1D, 2A, 2B, 2C e 2D e fichi supplementari. S1E e S2E disponibili presso www.ajronline.org). Le sequenze di impulsi SSFP sono caratterizzate da tempi di TR a breve sequenza a causa della sensibilità agli effetti di off-risonanza e che consente tempi di acquisizione cine rapidi. Il limite superiore per TR è determinato dal grado di disomogeneità del campo magnetico locale.
Il contrasto di fase Cine è un’altra tecnica che per molti versi è un derivato dell’imaging cine gradient-echo . Nel contrasto di fase cine, ogni segmento di acquisizione dello spazio k viene sostituito da una coppia di acquisizioni gradiente-eco che alterna la polarità di un gradiente di codifica del flusso. Questo processo viene ripetuto su tutto il ciclo cardiaco come nell’acquisizione cine gradient-echo. Prendendo la differenza di fase tra le due acquisizioni si ottiene un’immagine con una fase che è direttamente proporzionale alla velocità e alla direzione del flusso, consentendo la quantificazione del flusso sanguigno sul ciclo cardiaco. La quantificazione del flusso in tutte e tre le direzioni potrebbe essere determinata da soli quattro esperimenti di codifica del flusso per linea k-space, riducendo così il tempo complessivo di acquisizione utilizzando l’elaborazione a quattro punti . Con l’uso di miglioramenti k-spazio simili, come schemi di acquisizione k-spazio segmentato, contrasto di fase cine può ora essere eseguita anche durante una presa di respiro. Utilizzando l’equazione di Bernoulli modificata, questa tecnica consente anche la stima dei gradienti di pressione del flusso attraverso le regioni di restringimento luminale .
Miglioramenti significativi si sono verificati nei quasi 2 decenni successivi a Sechtem et al. hanno descritto la loro promettente nuova tecnica per la valutazione della funzione cardiaca utilizzando una sequenza di impulsi cine gradient-echo. Cine MRI è una tecnica disponibile in commercio che è uno strumento fondamentale di tutte le pratiche cliniche MR. Sebbene la velocità e la qualità dell’immagine si siano sviluppate rapidamente, l’attuale ciclo di sviluppo si sta affrettando verso quello della valutazione automatizzata dei grandi set di dati cine MR che possono produrre più di 40 immagini per posizione di acquisizione. Sono attualmente disponibili una varietà di strumenti di segmentazione automatizzati, ma la maggior parte richiede ancora almeno una certa interazione umana per fornire misurazioni quantitative accurate per la funzione cardiaca. È ipotizzabile che queste funzioni saranno completamente automatizzate nel prossimo futuro, consentendo l’ulteriore raggiungimento di un potenziale più completo per le valutazioni cinematiche della funzione cardiovascolare.