MRI - KONTRAST Historikk T1 & T2 verdier i vev - som vi tradisjonelt ikke kan påvirke Paramagnetisk & superparamagnetisk egenskaper Anne-Marie Kira

MR-kontrast: hva er det? Relativ forskjell i signal intensitet evne til å skille vev p.g.a. endret utseende Forhåndsbestemt parametre: relativ antall protoner og proton tetthet i vevet relaksasjons egenskaper i vev (T1 & T2) Andre faktorer: kontrast flow Anne-Marie Kira

PD, T1 og T2 mekanismene Fra: Spinns and resonances, Siemens

Kontrast & TR Signal intensitet Med et kort TR er hvit substans lysere enn grå substans …. & lengre TR gir mørkere bilder dvs. Med lengre TR forandres kontrast fra positiv til negativ. Kort TRs utnytte forskjeller i T1 relaksasjon, som generere kontrast i vev. Lang TRs utnytte forskjeller i T1 relaksasjon, som redusere kontrast i vev. Nycomed, MR Image Expert Repetisjons tid (TR) – ms. Kort TR øke T1 kontrast i vev; Lang TR reduserer T1 kontrast.

SE: 2000/10 SE: 500/10 SE: 8000/10 SE: 4000/10 Nycomed, MR Image Expert

Kontrast & TE Signal intensitet Ekko tid (TE) – ms. Ser på forskjeller mellom CSF & hvit / grå substans i hjernen. Med kort TE er signal intensiteten til CSF lavere enn andre vev, spesielt hvit substans, slik at CSF bli svart. Kryssnings punkt (~65 ms) er det ingen kontrast forskjell. Etter det er CSF hvit fordi den vil har en høyere signal intensitet enn andre omkring liggende vev. Jo lengre TE jo mer T2 vekted er bildet. Ekko tid (TE) – ms. Nycomed, MR Image Expert

SE:2000/10 SE:2000/40 SE:2000/70 SE:2000/100 Nycomed MR Image Expert

Kontrast & Flipp vinkel Signal intensitet (arb. Units) Det er kun GRE sekvenser som har varierende Flipp vinkel. Når flipp vinkel endre seg, endres kontrasten mellom hvit substans og CSF. Med større flipp vinkel (~15 grader) er det grå & hvit substans som er positiv, har høyere signal intensitet. TR, TE, Flipp vinkel gir mange, mange muligheter. Flipp vinkel (grader) Nycomed, MR Image Expert

Spoiled GRE: 400/20/15 400/20/40 400/20/90 400/20/65 Nycomed, MR Image Expert

Andre faktorer TE & TR kombinasjon Inversion Recovery (IR) & suppression teknikk. Magnet felt styrke mindre T1 kontrast med høyere felt. Flow Kontrastmidler Felt styrke har ingen betydning for T2 relaksasjon i vev (utenom fri vann) Lite effekt på T1 & T2 relaksasjon med fri vann.

Kontrastmidler Opprinnelig tanke : unødvendig Nytt behov v/MRI lav spesifisert Kommersielt tilgjengelig i 1988 GdDTPA (Schering) Når MRI var en helt ny imaging modalitet, trudde man kontrast middel var unødvendig, MEN MRI har en lav spesifisitet, slik at man kunne ikke differensierer mellom ulike type vev og patologi - og område rundt patologien var dårlig kartlagt, definert. Til tross for man kunne ser en process kunne man ikke ser om det var odem eller veksten man så. Ser på forskjellige prinsipper for kontrastmidler og effekten den har på vev under ulike forhold. Når vi snakker om kontrast i MR sammenheng, så snakker vi om forskjellen i signalintensitet - det vi ser på skjermen. Hvis vi ønsker å skille 2 prosesser fra hverandre må vi endre utseende i en type vev. Dette gjøre vi med bruk av kontrastmidler - enten det er positiv eller negativ signaler vi ønsker å fremheve. Det finnes forskjellige typer. Innenfor MR kan vi anvender mange forskjellige pulssekvenser, som gi god bildekontrast MEN vi kan oppnår mer informasjon ut av undersøkelsen ved å anvender kontrastmiddel. Det første MR-kontrastmiddel som var kommersielt tilgjengelig var gadolinium-GTPA (GdDTPA) - det var i 1988, produsert av Schering (Magnevist - varemerkenavn) Anne-Marie Kira

Tabell 1. Intravenøs paramagnetiske kontrastmidler Nycomed : Fokus på MRI bruk av kontrastmidler (s.56) Anne-Marie Kira

Paramagnetisk Gadolinium (i.v.) bundet i chelat svært stabile in vitro ; stabile in vivo lav viskositet ikke protein bundet halveringstid i fordelingsfasen ca. 4 min. Anne-Marie Kira

Superparamagnetisk Stort magnetisk moment Negativ kontrastmiddel basert på jern partikkler Negativ kontrastmiddel Påvirker T2 tid felt inhomogenitet NEGATIV KONTRASTMIDLER - påvirker T2 tiden, reduserer signalintensiteten. Hvis T2 tiden skal reduseres må det introduseres inhomogeniteter i magnetfeltet. Dette kan vi får til ved paramagnetiske substanser, men de har virkning på T1. Men superparamagnetiske substanser (dvs. med stort magnetisk moment) har en effekt på T2 tiden. De supramagnetiske substanser vi har tilgjengelig i dag er basert på jern partikler. Når man tenker at disse partikler er egentlig masse atomer med som er interaktiv, da vil summen av det totale magnetiske moment for en partikkel være større enn summen av de individuelle magnetiske momenter fra enkelte jernatom. Anne-Marie Kira

T1-relaksasjonskurve for hvit substans og tumor før og etter kontrastoppladning. Optimal kontrast etter kontrast injeksjon oppnås med en relativt kort TR (ca. 500 ms i dette eksempelet) Relativ signalintensitet Fra: Nycomed, Fokus på MRI og bruk av kontrastmidler Repetisjonstid, TR (ms) Lars Ersland & Sverre Østerhus, MR-labben, Haukeland sykehus

Relativ signalintensitet Fra: Nycomed, Fokus på MRI og bruk av kontrastmidler Kontrastmiddelkonsentrasjon (mM) Lars Ersland & Sverre Østerhus, MR-labben, Haukeland sykehus

Paramagnetic og superparamagnetic kontrastmidler: Påvirkning av signal intensitet Jo, lengre spinn-lattice-relaksasjon, jo mørkere signal intensitet. Paramagnetisk kontrastmidler forkorte T1, og på den måten gjør opptaks område lysere. Jo lengre the spinn-spinn-relaksasjon, jo lysere signal intensitet. Ferromagnetisk og superparamagnetisk kontrast midler forkorte T2, og gjør opptaks område mørkere. Nycomed Imaging AS

Dosering Felleskatalogen: 0,5 mmol/ml enheter 0,1 mmol/kg (voksen) = 0,2 ml/kg høyeste anbefalt dose = 0,3 mmol/kg (trippel dose) Per os: supramagnetisk kontrastmidler Intra-artikkulær (arthrografi) Nacl + omnipaque + MR kontrastmiddel (i.v.) Anne-Marie Kira

Bivirkninger Ekstravaskulært injeksjon Alvorlig reaksjon ioniske & ikke-ioniske Alvorlig reaksjon behandlingskrevende Statistisk forventninger (sammenlignet med rtg. kontrast) BIVIRKNINGER: - antydet at reaksjoner er likt den type reaksjon man kan forventer med rtg. kontrast, men forventet mildere og sjeldnere. Andre faktorer kan være medvirkende til pas. reaksjon f.eks. angst, sykdomsbilde osv. Rekasjoner forventes innen 5 min. etter injeksjon ... men kan kommer opptil 1 time etterpå. Alvorlig reaksjon (behandlingskrevende - sirkulasjons / respirasjons stans) rapportert i litteratur, ingen rapportert tilfelle i Norge. I likhet med rtg. kontrast ekstravaskulær injeksjon er smertefull, og mer så med ionisk midler enn ikke-ionisk. Anne-Marie Kira

Prinsipp med kontrast Objekt med (relativ) middels intensitet virker lys når plassert på mørk bakgrunn (husk fett suppression) Samme objekt plassert på lys bakgrunn virker mørkere.

Buckwater, K. (www. http://www. indyrad. iupui 6

7

8

9

10

Window & Level Avfotografering: piksel intensitet er relativt til hverandre tett svulst kan etterligne en væskefylt cyste.

“CYST” T2 FSE T1 SE Buckwater, K.

CYST? T2 FSE T1 SE

CYST? T2 FSE T2 FSE

Oppsummering Behov for synlig endringer i vevs intensitet. Omkringliggende vev påvirke vår oppfatning av intensitet. Avfotografering er viktig.