심장 자기 공명 영상

Cardiac magnetic resonance imaging
심장 자기 공명 영상
Myxoma CMR.gif
심장 근종(양성종양)[1]의 MRI 시퀀스
ICD-10-PCSB23
ICD-9-CM88.92
OPS-301 코드3-803, 3-824

심혈관 자기공명영상(Cardiac MRI)은 심혈관 시스템의 기능과 구조에 대한 비침습적 평가에 사용되는 자기공명영상(MRI) 기술이다.[2] 그것이 행해지는 조건으로는 선천성 심장병, 심근경색증, 판막성 심장병, 해부, 동맥류 및 인공호흡과 같은 대동맥의 질병, 관상동맥 심장병 등이 있으며 폐정맥을 관찰하는 데 사용될 수 있다.[3]

영구적인 심박조율기 또는 제세동기, 뇌내 클립 또는 폐쇄공포증이 있는 경우 억제된다.[3]

기존의 MRI 시퀀스는 심전도 동기화와 고임시 분해능 프로토콜을 사용하여 심장 영상촬영에 적합하게 조정된다. 심장 MRI의 개발은 활발한 연구 분야로, 새로운 기술과 새로운 기술의 급속한 확장을 계속 목격하고 있다.[2]

사용하다

심혈관 MRI는 심초음파, 심장 CT, 핵의학과 같은 다른 영상 기술을 보완한다. 이 기술은 심혈관 질환의 증거 기반 진단 및 치료 경로에 핵심적인 역할을 한다.[4] 심근 허혈과 생존능력에 대한 평가, 심근병, 심근염, 철과부하, 혈관질환, 선천성 심장병 등이 해당된다.[5] 심장 구조와 기능 평가를 위한 기준으로서 복합 선천성 심장질환의 진단 및 수술 계획에 유용하다.[6][7]

혈관확장기 스트레스와 결합해 후각혈관과 미세혈관에 영향을 미치는 질병으로 인한 심근허혈증을 검출하고 특성화하는 역할을 한다. 후기 가돌리늄 증강(LGE)과 T1 매핑을 통해 심근병증의 특성화 및 생존성 평가를 위해 경색 및 섬유화를 식별할 수 있다.[8] 자기공명 혈관조영술은 조영제를 사용하거나 사용하지 않고 수행할 수 있으며 관상동맥과 대혈관의 선천적 또는 후천적 이상을 평가하는 데 사용된다.[9]

그것의 광범위한 적용에 장애물은 적절한 장비를 갖춘 스캐너에 대한 제한된 접근, 서비스를 운영하는 데 필요한 기술을 가진 기술자와 임상의의 부족, 상대적으로 높은 비용, 그리고 경쟁적인 진단 양식이 포함된다.[4]

위험

주요기사 : 자기공명영상 안전

심장 MRI는 다른 영상 표시에 비해 특별한 위험을 내포하지 않으며, 전리방사선을 피하는 안전한 기법으로 평가된다.[10] 가돌리늄 기반 조영제는 CMR에서 자주 사용되며 주로 신장질환 환자에게서 선형화합물을 사용하며 신혈성 전신섬유화증과 연관되어 왔다. 신경학적 영향은 보고되지 않았지만, 보다 최근에 가돌리늄의 두개내 침전 증거가 나타났다.[11] 심장 MRI의 유전독성 효과는 생체내와 체외에서 보고되었지만,[12][13][14][15] 이러한 연구 결과는 더 최근의 연구에 의해 복제되지 않았으며,[16] 이온화 방사선과 관련된 복잡한 DNA 손상을 일으킬 가능성이 낮다.[17]

물리학

주요 기사: 자기공명영상물리학

CMR은 다른 MRI 기법과 동일한 영상 획득 및 재구성의 기본 원리를 사용한다. 심혈관계 시스템의 영상촬영은 일반적으로 기존의 심전도 기법의 적응을 사용하여 심장 동기화를 수행한다.[18] 심장의 시네 시퀀스는 시간 분해능과 내적 이미지 대조가 좋은 균형 잡힌 정상 상태 자유 사전 처리(bSSFP)를 사용하여 획득된다. T1 가중치 시퀀스는 해부학적 구조를 시각화하고 심장내 지방의 존재를 감지하는 데 사용된다. 확산 심근섬유화 정량화를 위한 T1 매핑도 개발됐다.[19] T2-가중영상(T2-weighted imaging)은 급성심근염이나 경색에서 발생할 수 있는 심근부종을 검출하는 데 주로 사용된다. 위상 대비 영상촬영은 양극성 그라데이션으로 특정 방향으로 속도를 인코딩하고 판막 질환을 평가하고 션트를 정량화하는 데 사용된다.

기술

CMR 연구는 일반적으로 시험의 특정 지표에 맞춘 프로토콜의 시퀀스 집합으로 구성된다.[20] 연구는 이미지 계획을 지원하는 로컬라이저와 표준 방향에서 심실 기능을 평가하기 위한 소급 게이트된 일련의 씨네 시퀀스로 시작한다. 조영제는 심근 관류 및 LGE를 평가하기 위해 정맥 주사로 제공된다. 위상 대비 영상촬영은 판막 레지던트 분율과 분로 부피를 정량화하는 데 사용될 수 있다. 추가 시퀀스에는 T1 및 T2-가중 영상촬영 및 MR 혈관조영술 등이 포함될 수 있다. 예는 다음과 같다.

씨네 이미징을 사용한 심장 기능

기능 및 구조 정보는 bSSFP cine 시퀀스를 사용하여 획득한다. 이것들은 대개 소급 게이트로 되어 있고 상대적으로 높은 T2로 인해 심장 영상촬영에서 본질적으로 높은 대비를 가지고 있다.심근 대비 혈액의 T1 비율 영상은 일반적으로 평가에 사용되는 표준 심장 평면을 달성하기 위해 순차적으로 계획된다. 난류 흐름은 고갈과 신호 손실을 유발하여 판막 질환을 정성적으로 평가할 수 있게 한다. 좌심실 단축 씨인은 염기서열에서 정점까지 획득되며 심근 질량뿐만 아니라 종단-직장 및 종단-증상 부피를 정량화하는 데 사용된다. 태깅 시퀀스는 심장 수축과 함께 변형되는 격자 패턴을 자극하여 스트레인을 평가할 수 있다.

CMR 영상의 예 시퀀스: Coronal localiser, 2개의 챔버 cine, 4개의 챔버 cine, 좌측 심실 단축 cine 및 태그가 지정된 영상. 좌심실 유출관 및 대동맥 판막의 추가 실도 획득할 수 있다.

후기 가돌리늄 강화

가돌리늄 기반 조영제를 정맥에 투여하고 최소 10분 후 지연 영상촬영을 수행하여 정상 심근과 경색 심근 사이의 최적의 대비를 달성한다. 역전 복구(IR) 시퀀스는 정상 심근에서 신호를 무효화하는 데 사용된다. 심근 생존성은 투과력 향상 정도에 의해 평가될 수 있다. 심근 요법, 염증 및 침투성 질병은 또한 비허혈성 LGE의 독특한 패턴을 가지고 있을 수 있다.[21][22]

심근경색. 4-챔버 평면에서 영상촬영 중 왼쪽: 역방향 복구 LGE 시퀀스 오른쪽: 해당 씨네 시퀀스. 이것은 유사점정맥과 투과 흉터가 있는 만성경색을 보여준다. 승모 역행도 존재한다.

관류

주요 기사: 심박 자기 공명 영상 관류

아데노신은 정상2A 관상동맥과 협착된 관상동맥에서 공급되는 심근영역 사이의 관류 차이를 증가시키기 위해 A 수용체를 통해 혈관조영기로 사용된다. 혈류역학적으로 혈관조영 징후가 나타날 때까지 몇 분 동안 지속적인 정맥주사를 투여한 다음, 시간적 분해능이 높은 심장의 포화 회복 영상을 획득하면서 조영제의 볼루스를 투여한다. 유도성 심근관류 결함에서 양성 결과가 나타난다. 비용과 가용성은 중간 사전 검사 확률을 가진 환자에 국한되는 경우가 많지만 가이드라인 주도 진료에 비해 불필요한 혈관조영술을 줄이는 것으로 나타났다.[23][24]

CMR 관류. 하부 벽의 유도성 관류 결함.

4D 흐름 CMR

주요 기사: 위상 대비 자기 공명 영상화

기존의 위상 대비 영상촬영은 심장주기 전체에 걸쳐 3D 볼륨 내에서 3개의 직교 평면에 유량에 민감한 그라데이션(gradient)을 적용하여 확장할 수 있다. 이러한 4D 영상은 볼륨 내 각 복셀에서 흐르는 혈액의 속도를 인코딩하여 유체 역학을 전문 소프트웨어를 사용하여 시각화할 수 있도록 한다. 신청서는 복잡한 선천성 심장질환과 심혈관계 흐름 특성에 대한 연구를 위한 것이지만, 후처리가 복잡하고 획득 시간이 비교적 길기 때문에 일상적인 임상 용도로는 사용되지 않는다.[25]

4D 플로우 모델. 체외 및 체외 흐름은 심장과 훌륭한 혈관을 포괄하는 시간 분해 4D 볼륨으로 시각화된다. 왼쪽: 유속. 중심: 스트림라인. 오른쪽: 흐름 벡터.

어린이와 선천성 심장병

주요 기사: 선천성 심장 결함

선천성 심장 결함은 주요 선천성 결함의 가장 흔한 유형이다. 적절한 치료 계획을 개발하기 위해서는 정확한 진단이 필수적이다. CMR은 엑스레이를 사용하거나 신체에 들어가지 않고도 안전한 방법으로 선천성 심장 결함의 성격에 대한 종합적인 정보를 제공할 수 있다. 선천성 심장질환의 첫 번째 또는 단독 진단검사로 거의 사용되지 않는다.

오히려 다른 진단 기법과 함께 일반적으로 사용된다. 일반적으로 CMR 검사의 임상적 이유는 (1) 심초음파(심박 초음파)가 충분한 진단 정보를 제공할 수 없는 경우, (2) X선 방사선 피폭과 같은 위험을 수반하는 진단 심장 카테터 검사의 대안으로, (3) 진단 정보를 얻기 위한 하나 이상의 범주에 속한다.CMR이 혈류 측정 또는 심장 질량 확인과 같은 고유한 이점을 제공하는 rmation, 그리고 (4) 임상 평가 및 기타 진단 테스트가 일관성이 없을 때. CMR이 자주 사용되는 조건의 예로는 팔로트(Fallot)의 사선학, 대동맥의 전이, 대동맥의 응고, 단심실 심장질환, 폐정맥의 이상, 심방정맥의 이상, 마판증후군과 같은 결합조직질환, 혈관고리, 관상동맥의 비정상적 기원 등이 있다. 심장 종양

Secundum ASD cine.gif

CMR에 의한 우심실 확장에 따른 심방정격 결함

PAPVR.gif

CMR에 의한 부분 변칙 폐정맥 배수

어린이의 CMR 검사는 일반적으로 15분에서 60분 정도 지속된다. 흐릿한 이미지를 피하기 위해, 아이는 검사하는 동안 매우 가만히 있어야 한다. 기관마다 소아 CMR에 대한 프로토콜이 다르지만, 대부분의 7세 이상 아동은 양질의 검진을 위해 충분히 협력할 수 있다. 그 절차에 대한 연령에 맞는 설명을 아이에게 미리 제공하는 것은 성공적인 연구의 가능성을 높일 것이다. 적절한 안전검사가 끝나면 부모가 MRI 스캐너실에 들어가 아이가 검사를 마치도록 도울 수 있다. 일부 센터에서는 아이들이 MRI 호환 전문 시청각 시스템을 통해 음악을 듣거나 영화를 감상할 수 있도록 해 불안감을 줄이고 협동심을 높일 수 있다. 그러나 침착하고, 용기를 북돋우고, 힘이 되어 주는 부모의 존재는 일반적으로 진정작용에 가까운 어떤 산만함이나 오락 전략보다 소아협력의 측면에서 더 좋은 결과를 낳는다. 아이가 충분히 협조할 수 없는 경우 정맥주사 또는 전신마취로 진정제를 투여해야 할 수 있다. 아주 어린 아기들의 경우, 그들이 자연적으로 잠을 자는 동안 검사를 수행하는 것이 가능할 수 있다. 4D 흐름과 같은 새로운 이미지 캡처 기술은 더 짧은 스캔을 필요로 하며 진정제 필요를 줄일 수 있다.

RVpoorfunctiondragcomp.gif

CMR에 의한 Fallot의 4차원적 수리를 받은 환자의 기능이 저하된 확대된 우심실

다양한 심장 가능 자석 유형

CMR의 대부분은 1.5에서 기존의 초전도 MRI 시스템에서 수행된다.T나 3T.[26] 3T 자기장 강도의 영상촬영은 시간적 또는 공간적 분해능 개선을 위해 교환할 수 있는 신호 대 잡음 비를 더 많이 제공하며, 이는 1차 통과 관류 연구에서 가장 큰 효용이다.[27] 그러나, 자본비용의 증가와 비사용성이 이미지 품질에 미치는 영향은 많은 연구가 일상적으로 1.5T에서 수행된다는 것을 의미한다.[28] 7T의 현장 강도로 영상촬영을 하는 것은 연구분야가 커지고 있지만 널리 이용되지는 않는다.[29]

현재 심장마비가 가능한 MRI 스캐너 제조업체로는 필립스, 지멘스, 히타치, 도시바, GE 등이 있다.

역사

주요 기사: 자기공명영상사

핵자기공명(NMR) 현상은 분자보(1938년)와 벌크물질(1946년)에서 처음 설명됐으며, 이후 1952년 공동 노벨상 수상작으로 인정받았다. 추가 조사를 통해 핵분광으로 이어지는 이완 시간의 원리를 밝혀냈다. 1971년 헤이즐우드와 장에 의해 심근의 물과 스핀에코 NMR의 순수한 물의 휴식 시간의 차이에 대한 첫 번째 보고가 있었다.[30] 이 차이는 세포와 세포외액 사이의 이미지 계약의 물리적 기초를 형성한다. 1973년에는 최초의 간단한 NMR 영상이 출판되었고 1977년에는 최초의 의료 영상이 출판되어 1980년대 초 임상계에 진출하였다. 1984년에 NMR 의료 영상촬영은 MRI로 이름이 바뀌었다. 심장의 영상을 촬영하려는 초기 시도는 심전도 동기, 빠른 스캔 기법 및 호흡 유지 영상을 사용하여 해결된 호흡 및 심장 운동으로 인해 혼동되었다. 씨네 영상과 심장 근육을 정상 또는 비정상적인 것으로 특징짓는 기술(지방 침투, 외과성, 철분 장전, 급성 경색 또는 섬유질)을 포함하여 점점 더 정교한 기술이 개발되었다.

MRI가 복잡해지고 심혈관 영상에 대한 적용이 정교해지면서 1999년 학술지 JCMR(JCMR)로 SCMR을 설립(1996)했다. 심장 초음파의 '심초음파' 발달과 유사한 움직임으로 '심장혈관 자기공명(Cardiovolume Magnetic Incommunity, CMR)'이라는 용어가 제안되어 그 분야의 명칭으로 받아들여지고 있다.

CMR은 심장 평가를 위한 정량적 영상 촬영 양식으로 점차 인정받고 있다. CMR 시험의 보고에는 수작업과 시각적 평가가 포함된다. 최근에는 인공지능 기법의 발달로 심장 MRI의 보고와 분석이 자동 딥러닝 도구에 의해 촉진되어 더욱 효율적일 것으로 기대된다. [31]

트레이닝

CMR의 역량 인증은 세 가지 레벨에서 획득할 수 있으며, 각 레벨마다 요건이 다르다. 레벨 3은 50시간의 승인된 과정, 최소 300회의 연구 수행, 필기 시험 및 감독자의 추천을 필요로 한다.[32]

참조

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