BEYİN PERFÜZYON MANYEYİK REZONANS GÖRÜNTÜLEME-Hazırlık Aşamasında





























Manyetik rezonans beyin anatomisinin detaylı olarak gösterilmesinde bilinen en etkili yöntemdir. Günümüzde anatomik detay yanısıra belirli metabolik parametreleri ölçerek beyin fonksiyonlarını inceleyebilmekteyiz.

Bu fonksiyonlardan biri olan perfüzyon, dokunun vasküler yapısı hakkında bilgi içerir.

Perfüzyon: Birim zamanda belirli bir miktar dokudan geçen kan hacmi olarak tanımlanır. Serebral perfüzyon ise kandaki kararlı durumdaki oksijenin kapiller yoluyla serebral dokuya iletimidir.
Dokunun metabolik ihtiyaçları perfüzyon ile sağlandığından perfüzyon inceleme dokunun metabolik aktivitesinin indirekt ölçüsüdür.

Teknik:

Perfüzyon kanın dokudaki transportu ile ilişkili olduğundan beyin dokusuna ait perfüzyonun ölçülebilmesi için beyne giden kanın takip edilmesi esasına dayanan vasküler takipçi “vascular tracer” metodları kullanılmaktadır.

Perfüzyon MRG de kan volümü geçiş zamanı ve kan akımı gibi perfüzyonun değişik parametreleri kalitatif ve kantitatif olarak ölçülebilmektedir.

Serebral kan akımının (parankimal kan akımı: serebral kan volümünün, kanın dokudan geçiş zamanına oranıdır ) ölçülmesinde uygulanan 2 perfüzyon yöntemi vardır. Bunlar ;

1. İntravasküler manyetik suseptibilite değişiklikleri (dinamik kan volum perfüzyon görüntüleme)
  • Eksojen paramenyetik kontrast madde
  • Deoksihemoglobin gibi intrinsik paramenyetik bir molekül (fonksiyonel MR ) kullanılır.
2. İnflow (arteriyel spin labeling) teknikleri kullanılır. Bu teknigin tek avantajı eksojen kontrast madde gerektirmeyen noninvaziv bir yöntem olmasıdır. Arteriyal kandaki hidrojen atomları
spinlerinin bir manyetik alan olusturması esasına dayanır.
Bu MRP teknigi TOF MR anjiyografi ile aynı prensiplere dayanır. Pulsların uygulanması arasında geçen süre uzundur. Böylece görüntüleme süresi uzamaktadır. Bu teknikle elde edilen perfüzyon haritaları, yetersiz sinyal-gürültü oranı, dolayısıyla düsük uzaysal
çözünürlüge sahiptir. Ancak yeni çıkan analiz programları umut vermektedir.

Perfüzyon miktarını ölçebilmek için kan ile birlikte damar içinde transportu mümkün bir takipçiye ihtiyaç vardır. Bu amaçla kullanılan 3 çeşit takipçi ajan mevcuttur.
  • Yayılabilir ajanlar “diffusible”:Vasküler ağ ile dokuya girerek venler yardımıyla dokuyu terk ederler.SPECT, Xenon BT perfüzyon görüntülemede ve bazı pozitron emisyon tomografilerinde kullanılır.
  • İntravasküler kompartmanda kalanlar: Dokuya girmeyip inceleme boyunca vasküler kompartmanda kalırlar.
    Kinematik model olarak da tanımlanan intravasküler ajan enjeksiyonu MR ve BT perfüzyon incelemede kullanılmaktadır.
    Rutinde kinematik model olarak yani intravenöz kompartmanda kalan gadolinyum kullanımı yaygındır.

  • Mikrokürecikler:



Damar içindeki kanın beyin dokuya ulaşmasını ve orada dağılmasını ortaya koyan kanın işaretlenmesi iki ayrı yöntem ile yapılır.

A: Ekzojen takipçi (exogen tracer) metodu:
  • 1.Dinamik görüntüleme
  • 2.Kararlı durum
Kanın intravenöz kontrast ajanla işaretlenmesi eksojen takipçi metodu olarak bilinir.
Eksojen işaretleme ile uygulanan perfüzyon görüntüleme dinamik veya kararlı durum (steady state) formatında uygulanabilir.
Dinamik inceleme en sık kullanılan teknik olup ‘bolus tracking’ veya ‘dinamik susceptibility MRI’ olarak ta biilinir.
Bu teknikle vasküler takipçi olarak kullanılan manyetik kontrast ajanın yani gadolinyumun bolus injeksiyonu sırasında tekrarlayan görüntü alma işlemi uygulanır.
Görüntüler T2 veya T2* ağırlıklıdır.

Kararlı durum yönteminde ise sabit bir infüzyon sonrası kontrastın belirli bir konsantrasyona ulaşmasını takiben görüntü alınır.
Görüntüler T1 ağırlıklıdır.

B: Endojen “ (endogen tracer) : Arteriyel spin işaretleme ‘arterial spin labeling’ (inflow teknik):
  • Daha nadir kullanıllır.
  • Bu yöntemde eksojen kontrast ajana gerek yoktur.
  • Görüntüleme alanına girecek olan arterdeki spinlerin radyofrekans pulsları ile saturasyonu sözkonusu olup sature spinlerin görüntü alanına girdikten sonra oluşturdukları MR intensitesi kullanılır.
  • Manyetik olarak sature edilmiş kan yada başka deyiş ile işaretlenmiş kan intravasküler kompartmandan doku içine dağılan endojen takipçi görevini üstlenir.



MR Perfüzyon Parametreleri:

İntravasküler kompartmandaki kan eksojen olarak ( intravenöz kontrast ajan verilerek) veya endojen olarak yani manyetik saturasyon yoluyla isaretlendikten sonra hedef organa (yani beyne) ulaşıp orada dağılması ortaya konabilir ve ayrıca hedef organda giderek artan tracer konsantrasyonunun aralıklı ölçümü ile ;

TTP(Time to peak, pik zamanı) : Kontrast maddenin verilmesinden maksimum konsantrasyon pikine ulasıncaya kadar geçen zamandır. Böylece kanın hangi bölgeye hangi
zaman farkıyla ulaştıgı, gecikmeli olarak gelip gelmedigi izlenir.

CBV (cerebral blood volume, beyin kan hacmi) : Herhangi bir zamanda belirli bir bölgedeki kan hacmini gösterir.

CBF (cerebral blood flow, beyin kan akımı) : Belirli bir bölgenin birim zamanda geçen kan miktarıdır. Bu parametre; dokudaki kapiller akım ve bölgesel beyin metabolizması hakkında bilgi verir (normalde 50-60ml/100gr/dk dan fazla).

CBF’nin 10-12 ml’nin altına inmesinin hücre membranında yetmezlige ve hücre ölümüne sebep olduguna inanılmaktadır.

MTT(mean transit time, ortalama geçis zamanı) : Kontrast maddenin arterden girisi ile venden çıkısı için gerekli süreyi gösterir.

Matematiksel olarak ortalama geçis zamanı hem CBV hem de CBF ile iliskilidir. Bu iliski asagıdaki sekilde formülize edilir.
MTT = CBV / CBF

CBV haritaları; konsantrasyon – zaman egrilerinin altında kalan alanın matematik integrasyonu ile elde edilir.
Tracer ajanının ortalama geçiş süresi (MTT:mean transit time) ne denir.

Zamana bağımlı birim olan MTT nin pike ulaşma zamanı (MTP: time to peak ) veya
Ortalama kontrastlanma zamanı (MTE: mean time to enhancement) gibi eşdeğerleri de mevcuttur.
TA (time of appearance): kontrast görülme zamanı











DİNAMİK GÖRÜNTÜLEME (dinamik kan volum perfüzyon görüntülenmesi=dynamic contrasr enhanced susceptibility-weigted perfüzyon imagigng=contrast agent IV bolus tracking)
Paramanyetik ajanların hemen hepsi kan beyin bariyerini geçemeyecek kadar büyük olup intra vasküler kompartmanda kalırlar.

Bu durum beyin perfüzyon çalışmalarını permabilitesi yüksek diğer dokulardan ayırır.

Gadolinyum intravasküler kompartmanda kalsa da etkisi ekstravasküler alana da yansır.

Eksitasyon sonrası spinler ‘out of face’ konumuna geçerek total sinyalde düşmeye neden olurlar.

Tüm bu sinyal değişiklikleri zamanın çok kısa birimleri ile ölçülebilecek kadar kısa sürede (2 sn den kısa) gerçekleştiğinden ve zaman içinde değişkenlik gösterdiğinden bunların ortaya konabilmesi için ultra hızlı görüntüleme yöntemlerine ihtiyaç var.

EPI buna olanak sağlayan ultrahızlı bir sekanstır.
Gadolinyum T1A görüntülerde parlaklığa neden olurken T2A ve T2*A görüntülerde sinyal azalması ile sonuçlanır. Bu etkiye T2 duyarlılık etkisi denir.
Tanımlanan sinyal kaybı dokudaki kapillerin sayısına ve bu kapiller içindeki gadolinyum miktarına bağlıdır.
İnjeksiyonu takiben 5-6 sn içinde aralıklı hızlı görüntülemeye başlanır. Amaç gadolinyumun beyinden ilk geçişi sırasında indüklediği lokal manyetik alan değişikliklerini MR sinyali şeklinde kaydetmektir.

ÇEKİM TEKNİĞİ:

Sekans:
EPI ile hem GE hemde SE sekansı kullanılabilmektedir.

GE sekansı :
Orta ve geniş çaplı damarlara duyarlıdır.
Avantajları:
  • Aynı TR zamanında daha fazla sayıda kesit alınmasına dolayısı ile tüm beynin görüntülenmesine olanak sağlar.
  • Kullanılan kontrast madde miktarıda SE sekansına göre azdır.
Dezavantajları:
  • T2* duyarlılık etkisinin çok olması , özelikle büyük vasküler yapılar komşuluğunda ve doku –kemik veya doku-hava interfazları düzeyinde yoğun artefakta neden olmasıdır.
SE:
  • Mikrovasküler yatağa yani kapillere daha duyarlıdır.
  • Küçük arteriyel ve kapiller düzeyle ilişkili iskemik süreçlerde veya tümör anjiogenezinin ortaya konmasında GE dan daha yararlıdır.
  • Artefaktlar daha az görülür.
  • Tüm beyni tarayabilmek için daha fazla zaman gerektirmesi dezavantajıdır.

0,1-0,3 mmol/kg paramanyetik kontrast ajan (gadolinyum (Gd)), (totalde 20 ml) genis bir katater (18-20 gauge) aracılıgıyla, otomatik enjektörle ve saniyede en az 5 ml hızla iv verilir. Damar yolunun durumuna göre bu miktar birkaç ml azaltılabilir. Dozun iki katına çıkarılması (0.2 mmol/kg) sinyal/gürültü oranını artırır. Kontrast madde sonrasında serum fizyolojik enjekte
edilir.

İncelenecek alanı içine alan 15-20 kesit seçilir. Perfüzyon parametrelerinin ölçülebilmesi için IV kontrast öncesi, konrastın uygulanması esnasında ve kontrast sonrası ardısık kesitler alınmalıdır. Kanın kapiller yataktaki seyri esnasında ardısık görüntüler arasındaki zaman aralıgı en az 1-2 saniye olmalıdır. Çekim süresi 1-2dk olarak ayarlanıp kontrast uygulaması esnasında ve sonrasında en az 60 dinamik görüntü alınır. Saniyede 10 görüntü hızlı bir perfüzyon incelemesi için idealdir.

Kesitler arasındaki intervaller arttırılıp temporal rezolüsyon düsürülebilir. Ancak bu durumda zaman-sinyal egrisi daha az kesinlikle elde edilir. Perfüzyon haritaları yaratabilmek için gerekli olan bilgilerin işlenmesi için uygulayıcı, kontrast maddenin ilk ulastıgı görüntü numarası ile kontrast maddenin beyin dokusu içerisindeki ilk geçisinin bittigi görüntü numarasını programa girmelidir. CBF haritalarının yorumlanması da ayrıca arteryel girdi fonksiyonu gibi uygun voksellerin uygulayıcı tarafından seçilmesini gerektirir.

rCBV ve rCBF’yi hesaplarken kullanılan ROI hacmi degiskendir. Düsük ROI ile yapılan ölçümün gürültü, büyük ROI ile yapılan ölçümün ise parsiyel volüm etkisi nedeniyle
dogruluk degeri azalır. Bu nedenle ROI degerini lezyon hacmine göre ayarlamak gerekir. En dogru ölçümü yapmak için lezyon alanından yapılan multipl ölçümlerle en yüksek rCBV degeri saptanmalı ve degerlendirmelerde bu dikkate alınmalıdır.

Hemodinamik parametreler:
  • Kontrast miktarı
  • Veriliş hızı
  • Hastanın total kan volumü,
  • Kardiak autput gibi pek çok değişkenden etkilendiklerinden göreceli rakamlardır ve bu nedenle ‘relative’ kelimenin baş harfi ile ifade edilirler (rCBV,rCBF,rMTT ).
  • Elde edilen sayısal değerleri simetrik taraf ile karşılaştırılarak değerlendirme yapılmalıdır. (bu işlemin dezavantajı simetirk patolojilerde kantitatif değerlerin hatalı sonuç vermesidir)



MR PERFÜZYONDA TUZAK VE SORUNLAR

  • 1. Yöntem yüksek performanslı ve hızlı ekoplanar görüntüleme sekansları gerektirdiğinden donanım maliyeti yüksektir.
  • 2. Teknik suseptibilite ağırlıklı olduğundan manyetik alan homojenitesini bozan kan ürünleri, kalsiyum, melanin ve metallerin varlığında, ayrıca beyin-kemik, kemik-hava arayüzlerine yakın yerleşimli lezyonlarda doğru bir değerlendirme yapmak güçtür.
  • İnhomojeniteyi ve suseptibilite artefaktlarını azaltmanın bir yolu kesit kalınlığını azaltmaktır.
  • 3. Kalp fonksiyonundaki varyasyonlar, vasküler ya da kollateral dolaşımdaki varyasyonlar bu haritaların yorumlanmasını zorlaştırabilir.
  • 4. Majör arteryel oklüzyon kollateral dolaşım CBV ile CBF’nin gerçek değerinin altında hesaplanmasına yol açabilir.
  • 5. Temporal kemiğin ve paranazal sinüslerin sebep olduğu suseptibilite artefaktları ve kan-beyin bariyerinin bozulduğu patolojilerde (glioblastoma multiforme, menengiom vb) damar içi aralıktan olan kontrast sızıntısı hatanın diğer potansiyel kaynaklarıdır. Fakat “postprocessing” işlemi ile sıklıkla düzeltilebilir.


KLİNİK UYGULAMALAR

  • İnme
  • Tm
  • Norodejenerafit hastaklıklar (alzheimer)
  • Migren
  • Epilepsi
  • Dikkat eksikliği, hiperaktivite sendromu
  • Psikiyatrik bozukluklar


İnme;

MRP (manyetik rezonans perfüzyon) nun en sık uygulandığı alandır.

Difüzyon MR ile beraber uygulandığında iskemik dokunun ve varsa iskemi açısından risk altındaki dokunun ortaya konmasında oldukça başarılıdır.

Akut anterior dolaşım iskemisi varlığında ilk 3 saat içinde tanı konursa intravenöz rt-PA(rekombinan doku plazminojen aktivitörü) ile , ilk 6 saat içinde tanı konduğunda ise intraartriyel rt-PA ile tedavi şansı vardır.
Bu değerler arka dolaşım için uzun olarak bilinmektedir.

DWI ile beraber kullanıldığında amaç risk altındaki dokuyu saptayabilmektir.
Risk altındaki doku (penumbra): perfüzyonu azalmış ancak tedavi uygulanırsa perfüzyonu normale dönebilecek yani reversible iskemi gösteren dokudur.


Tümör:
  • Grade
  • Stereotaktik biopsi klavuzluğu
  • Progresive/tedaviye cevap değerlendirilmesi
  • Radyosyon nekrozu rekürens ayırımı
  • Tümöral yapılardaki vaskülarite patofizyolojik karekteri saptar, ödem oluşumu, invazyon derecesi, reküren potansiyeli gibi pek çok potansiyeli belirler.
Konvansiyonel görüntülerdeki kontrastlanma paterni tümörün evresini yansıtmamaktadır.
Yüksek evreli tümörler daima kontrastlanırlar ancak nekroz varlığında ayırıcı tanıda zorluklar olabilir.

Kontrastlanmayan tümörlerde de yüksek evre görülebilir.

Perfüzyon MRG tümör dokusunun evre ile doğru orantılı vaskülaritesini ortaya koyduğundan değerlidir.

Tm evresinin belirlenmesi yanısıra normal dokudan sınırları net ayrılamayan tümörlerin cerrahisinde ve biopsi planlandığın da stereotaktik uygulamaya klavuzluk edebilir.

Radyasyon nekrozu ve rekuren tümörün ayırımında endikedir.

Yüksek evreli tm cerrahisi sonrası hipoperfüze nekroz alanı ile hiperperfüze tm dokusu ayırımı yapılabilir.

Postoperatif dönemde tömör nüksü ve tedaviye cevabın değerlendirilmasinde yararlıdır.

Tüm bunların yapılabilmesi için tm dokusunun hiperperfüze olması şattır.

İzo-hipoperfüze tm de ayırım zordur.

Tümörün preoperatif davranış özelliklerinin bilinmesi şarttır.


Alzheimer hastalığı

Progresif hafıza kaybı ve kognitif zayıflık ile karekterli hastalıktır.
Temporopariatal ve sensorio motor kortekste rCBV değerlerinde azalma bulunmuştur (tanısal duyarlılık temporal lob için %90).

Migren

Vizuel aurası olanlarda oksipital bölgede kan akımının azaldığı bu durumun aurayı takip eden baş ağrısı döneminde de devam ettiğini ortaya konmuştur.

rCBF söz konusu kanlanma azalmasını göstermede rCBV ye göre daha duyarlı olduğu bildirilmektedir.

Şizofreni

Bilateral oksipital korteks, bazal ganglionlar, ve serebellumda rCBV artışı saptanmıştır.



KAYNAKLAR:
1. Nöroradyoloji.Manyetik rezonans uygulamaları. Editor:Prof.Dr. İlhan Erden.Türk Manyetik Dezonans Derneği.2006.
2. Tıbbı Görüntüleme Fiziği. Prof. Dr. Orhan Oyar. 2003.
3.www.mr-tip.com.
4.Aksoy FG, Yerli H. Dinamik kontrastlı beyin perfüzyon görüntüleme: teknik prensipler,
tuzak ve sorunlar. Tanısal ve girisimsel radyoloji dergisi. 2003 .
5. Provenzale JM, Wang GR, Brenner T, Petrella JR, Sorensen AG. Comparison of
Permeability in High-Grade and Low-Grade Brain Tumors Using Dynamic Susceptibility
Contrast MR Imaging. AJR 2002.