Risonanza magnetica e miocardio

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Produzione delle immagini e protocollo di acquisizione

In RMC le immagini vengono generate sfruttando le proprietà magnetiche dei nuclei di idrogeno presenti nei tessuti. L'applicazione di impulsi di radiofrequenza (onde radio) determina l'eccitazione dei nuclei di idrogeno in presenza di un intenso campo magnetico esterno e di più deboli campi magnetici fluttuanti nello spazio (gradienti). Alla cessazione dello stimolo rappresentato dall'impulso di radiofrequenza, i protoni recuperano rapidamente lo stato energetico basale con il rilascio effettivo di energia che avviene, di nuovo, in forma di impulso di radiofrequenza. Pertanto, la produzione di immagini in RMC non si basa sull'impiego di radiazioni ionizzanti, ma utilizza onde elettromagnetiche a basso impatto biologico. Attualmente oltre il 90% degli esami di RMC vengono acquisiti impiegando scanner con intensità di campo da 1.5 Tesla (con possibilità di impiegare anche apparecchiature da 1.O Tesla o da 3.0 Tesla).

Per lo studio di pazienti con sospetta cardiopatia ischemica, i protocolli di RMC possono includere diverse tecniche che consentono, nel corso dello stesso esame, la valutazione della funzione sistolica (immagini cine), della perfusione miocardica (immagini post-contrasto di primo passaggio), della composizione tissutale (immagini di enhancement tardivo) e del lume coronarico (angio-RM coronarica). L'acquisizione di ciascuna immagine avviene in maniera sincronizzata con la traccia ECG (vettocardiografica) e durante brevi periodi di a espiratoria (10-15 secondi).
Immagini in movimento delle strutture cardiovascolari nelle di fasi del ciclo cardiaco (immagini cine) sono tipicamente oli utilizzando moderne sequenze gradient-echo multifase. Tali seqi consentono di produrre in pochi secondi immagini caratterizzate da un eccellente contrasto tra la parete del miocardio ventricolare ed il segnale iperintenso endocavitario, permettendo una valutazione molto accurata della funzione sistolica regionale e globale ventricolare. Lo studio della perfusione miocardica si basa invece sull'acquisizione ripetitiva con sequenze gradient-echo rapide T1-pesate) di immagini del ventricolo sinistro durante il passaggio di un bolo di mezzo di contrasto di gadolinio. L'obiettivo è quello di identificare difetti di perfusione corrispondenti ad aree di ischemia miocardica indotta durante stress farmacologico. Nel caso dell'imaging di enhancement tardivo, a di 10-20 minuti dall'iniezione di un bolo di mezzo di contrasto applicate sequenze gradient-echo Tl-pesate e con inversion cioè con l'aggiunta di un impulso in grado di annullare il tissutale miocardico. Le immagini ottenute sono strutturate in manuera da produrre l'annullamento del segnale corrispondente al miocardio normale, che presenta rapida eliminazione del mezzo di contrasto (miocardio nero), mentre le aree miocardiche patologiche con clearance rallentata (necrosi) mostreranno un segnale iperintenso (miocardio chiaro). Le tecniche di angio-RM maggiormente impiegate per lo studio del lume coronarico sono basate sull'utilizzo di rapide sequenze gradient-echo, modificate con l'aggiunta di impulsi preparatori per la soppressione del grasso epicardico e del miocardio circostante i vasi Coronarici. La visualizzazione del lume coronarico sfrutta il contrasto spontaneo intra-luminale o prevede la somministrazione di mezzo di contrasto mentre l'acquisizione, che si prolunga per 10-15 minuti, sfrutta le tecniche di correzione per i movimenti respiratori (navigator). Un esame standard di RMC per lo studio della cardiopatia ischemica ha una durata media di 45 minuti e richiede la collaborazione da parte del paziente nel mantenimento dell'immobilità in posizione supina e delle i livcrse fasi di apnea nel corso delle acquisizioni.

Interpretazioni delle immagini

Nella comune pratica clinica l'interpretazione delle immagini di RMC si basa su approcci di tipo qualitativo o semi-quantitativo, sebbene diversi software di post-processing consentano di ricavare dati quantitativi sui ii i parametri indagati. La valutazione della funzione sistolica regionale avviene con metodologia analoga a quella ecocardiografica. Come raccomandato dall'American Heart Association, il miocardio ventricolare sinistro suddiviso in 16 segmenti (17 se si include l'apice vero) e la cinesi di ciascun segmento viene valutata visivamente attribuendo un punteggio compreso tra 0 e 5 sulla base del grado di compromissione del movimento e dell'ispessimento sistolico.La RMC è comunemente considerata la metodica non invasi riferimento per la valutazione della funzione sistolica globale, roti eccellenti livelli di precisione e riproducibilità nel misurare i valori di volume, gittata e frazione d'eiezione del ventricolo sinistro . I dati vengono ricavati da un volume di immagini'cine acquisite in assi a coprire per intero i ventricoli (dal piano valvolare atrio-ventricolare all'apice). L'impiego di software dedicati consente di operare in maniera semi-automatica tracciando in ciascuna delle singole immagini I bordi endocardici ventricolari nei frame tele-diastolico e tele-sistolico nel riconoscimento della porzione più basale dei due ventricoli e nell'esclusione delle cavità atriali e dell'origine dei grossi vasi. Lo studio della perfusione miocardica con RMC si basa sulla revisione della serie di immagini ottenute durante il primo passaggio di un bolo di mezzo di contrasto attraverso le camere cardiache. Eventuali aree miocardiche con ridotta riserva coronarica |ni",enteranno, nelle immagini ottenute durante stress farmacologico, un 'enhancement di segnale ritardato ed attenuato rispetto al miocardio In ostante (area di ipoperfusione). Fondamentale nell'interpretazione di uno studio di perfusione miocardica durante stress farmacologico è il confronto con le immagini di perfusione ottenute a riposo e con quelle di enhancement tardivo. Ciò consente sia la distinzione tra la presenza di ischemia inducibile e le pregresse aree di necrosi miocardica, che il riconoscimento di eventuali artefatti. Questi ultimi sono rappresentati, più frequentemente, dai così detti "dark-rim artifacts" che tipicamente appaiono come linee scure subendocardiche all'interfaccia tra sangue e miocardio. Svariati fattori come l'effetto volume-parziale (eccessivo spessore di fetta), la suscettibilità magnetica indotta dal gadolinio (eccessiva concentrazione di mezzo di contrasto), il movimento cardiaco (frequenza cardiaca eccessiva o irregolare), ma soprattutto la bassa risoluzione spaziale possono contribuire alla produzione di questi artefatti, che devono essere riconosciuti e distinti dai veri difetti di perfusione. La valutazione delle immagini di enhancement tardivo prevede il riconoscimento e la descrizione di eventuali aree miocardiche di accumulo patologico di mezzo di contrasto in sede ventricolare. La distribuzione delle aree di enhancement tardivo può presentarsi con diversi patterns, generalmente descritti come subendocardico, intramiocardico, subepicardico o transmurale. Tipicamente, la pregressa necrosi ischemica si presenta con una o più aree di enhancement ad interessamento subendocardico/tranmurale distribuite secondo il territorio di distribuzione di uno o più vasi coronarici. In pazienti con cardiopatia ischemica, ciascuno dei segmenti ventricolari viene analizzato descrivendo la presenza e l'estensione delle aree di enhancement tardivo in termini di transmuralità (suddivisione in 4 categorie: 0%; <25%; 26-50%; 51-75%; >75%). Immagini di angio-RM coronarica di qualità diagnostica sono ottenute in maniera incostante nel singolo paziente e, in genere, consentono l'identificazione di evenutali stenosi significative (>50%) limitatamente al tratti prossimali e medi dei vasi coronarici epicardici maggiori.

Valore diagnostico e prognostico

Nella ricerca di ischemia inducibile sia lo studio della funzione sistolica che la valutazione della perfusione miocardica durante stress hanno mostrato di avere livelli di accuratezza diagnostica e fattibilità non inferiori a quelli delle metodiche tradizionali. Il vantaggio principale della RMC nei confronti dell'ecocardiografia è rappresentato dalla mancata dipendenza dalla qualità della finestra di imaging, con ( onseguente impatto positivo sulla fattibilità. Nei confronti della SPECT, invece, la RMC può godere di più elevati valori di risoluzione spaziale (2-3 mm vs. 10 mm). Effettivamente, studi condotti sia in modelli animali che in pazienti con sospetta cardiopatia ischemica hanno documentato la maggiore capacità della RMC con tecnica dell'enhancement tardivo di visualizzare anche piccole aree di necrosi miocardica o pregressi infarti a coinvolgimento subendocardico che invece spesso sfuggono all'imaging con SPECT. Studi basati sull'impiego combinato delle diverse tecniche di RMC, sebbene limitati nelle dimensioni delle popolazioni studiate, mostrano la possibilità di ottenere un'accuratezza diagnostica complessiva prossima al 90% nell'identificare pazienti con malattia coronarica angiograficamente significativa. Una meta-analisi, riguardante 37 studi di RMC con l'inclusione di 2191 pazienti con malattia coronarica nota o sospetta, ha riportato valori di sensibilità e specificità rispettivamente dell'83% e dell'86% considerando la tecnica stress cine e del 91% e 81% con tecnica stress di perfusione. Sulla base di queste informazioni, le più recenti Linee Guida ESC per la rivascolarizzazione miocardica riportano per la RMC da stress un livello di raccomandazione Ila B in pazienti sintomatici e con probabilità pre-test intermedia di malattia coronarica ostruttiva. Più recentemente, sono stati pubblicati ulteriori dati a conferma dell'elevato valore diagnostico della RMC da stress e potenzialmente in grado di portare ad un upgrading dei livelli di raccomandazione indicati. Lo studio MR-IMPACT II è un trial multicentrico e multivendor coinvolgente 515 pazienti sottoposti a RMC da stress con adenosina e successivamente a SPECT ed angiografia coronarica (entro 4 settimane). In questo studio la RMC ha mostrato di essere non inferiore alla SPECT nell'identificare pazienti con stenosi coronariche significative, con livelli superiori di sensibilità ed inferiori di specificità. Recentemente, lo studio CE-MARC ha valutato in maniera prospettica la performance diagnostica della RMC in confronto alla SPECT in un ampio gruppo di pazienti (n = 752) con sospetta cardiopatia ischemica indirizzati a coronarografia invasiva. I dati relativi allo studio di perfusione miocardica durante stress mostrano una performance diagnostica significativamente superiore per la tecnica RMC rispetto alla gated SPECT con 99m-Tc tetrofosmina (area sotto la curva (AUC) ROC 0.89 vs. 0.74, rispettivamente; p<0.0001). è noto che questo genere di studi è in parte limitato dall'impiego dell'angiografia coronarica quantitativa come standard di riferimento. La relazione esistente tra la severità di una stenosi ed il suo significato funzionale è debole. L'impiego della fractional flow reserve (FFR) come indice invasivo funzionale è invece molto più coerente dal punto vista fisiopatologico. La RM da stress è stata già confrontata con la FFR, dimostrando eccellenti risultati in termini di valore predittivo positivo (91%) e volare predittivo negativo (94%) nell'identificazione di stenosi funzionalmente significative. è attualmente in corso un trial multicentrico (MR-INFORM) disegnato allo scopo di confrontare il ruolo della RMC con stress di perfusione con l'approccio invasivo (angiografia + FFR) nell'indirizzare la gestione di pazienti con sintomi anginosi e probabilità inermedia-elevata di malattia coronarica. Molto meno soddisfacenti sono i risultati fin qui ottenuti con l'applicazione di tecniche di angio-RM per lo studio del lume coronarico. I livelli di risoluzione spaziale raggiungibili sono ancora lontani da quelli ormai standard per la Cardio TC coronarica (1.0 mm vs. 0.6 mm) con conseguenti ripercussioni sui valori di accuratezza diagnostica registrati con la angio-RM nell'identificazione di stenosi coronariche significative, ancora inferiori rispetto a quelli della angio-TC coronarica. Conseguentemente, le Linee Guida ESC per la rivascolarizzazione miocardica assegnano una classe di raccomandazione IIIB all'angio-RM coronarica nella valutazione di pazienti sintomatici valutati per malattia coronarica ostruttiva (Tabella) (9). I dati disponibili riguardanti il significato prognostico delle informazioni ricavabili da uno studio di RMC in pazienti con cardiopatia ischemica sono ancora relativamente limitati e prodotti in studi monocentrici. Considerati nel loro complesso, gli studi fin qui pubblicati con RMC da stress sia con tecnica cine che con tecnica di perfusione sembrano indicare un elevato valore predittivo negativo nell'identificare, in caso di studio negativo, pazienti a basso rischio per eventi cardiovascolari avversi. Analogamente, una quantità di dati in rapida crescita sottolinea la rilevanza prognostica dell'enhancement tardivo post-contrasto evidenziato con RMC in differenti scenari clinici, incluso quello della cardiopatia ischemica. Steell e coli, hanno dimostrato che l'enhancement tardivo post-contrasto ha forti implicazioni prognostiche, indipendenti ed additive rispetto a quelle dell'imaging da stress, con livelli particolarmente bassi di eventi osservati nei pazienti con esame negativo sia per difetti di perfusione indicibili che per aree di enhancement tardivo. Recentemente, Bingham e Hachamovitch hanno riscontrato in una popolazione ampia di pazienti tassi annui molto bassi per eventi avversi in presenza di uno studio RMC completamente negativo e strutturato con un protocollo comprendente perfusione da stress, vitalità, flusso aortico e funzione contrattile ventricolare.

Limitazioni e prospettive future

I maggiori limiti all'impiego della RMC per uso clinico sono attualmente rappresentati dalla scarsa disponibilità di scanner e di operatori esperti nell'acquisizione ed elaborazione degli esami. Claustrofobia severa e presenza di impianti ferromagnetici (inclusi clip cerebrali, pacemaker e defibrillatori) costituiscono le controindicazioni principali. Recentemente alcuni produttori hanno commercializzato pacemaker compatibili con l'esecuzione di esami di RMC. Gli agenti di contrasto impiegati in RMC sono costituiti da chelati del gadolinio e, allo scopo di prevenire effetti tossici da accumulo (es. fibrosi sistemica nefrogenica), il loro impiego è attualmente sconsigliato in pazienti con severa riduzione della funzionalità renale (filtrato glomerulare < 30 mL/min).
Nel tentativo di migliorare la fattibilità e la performance diagnostica della RMC nella valutazione dei pazienti cardiologici, una serie di sviluppi sia tecnologici che metodologici sono in fase attiva di introduzione nella pratica clinica. L'impiego di scanner ad elevata intensità di campo (3 Tesla) consente di ottenere immagini con maggiore rapporto contrasto/ rumore e potenzialmente con un più elevato contenuto informativo ai fini diagnostici (19) Tuttavia, l'impiego clinico estensivo di scanner da 3 Tesla per esami di RMC è ancora in parte contenuto dalla necessità di superare una serietdi limiti tecnici principalmente legati ad una maggiore incidenza di artefatti. Utilizzando bobine di superficie multi-elemento, disegnate per studi cardiologici ed algoritmi di accelerazione dell'acquisizione delle immagini (es. k-t SENSE e k-t BLAST), è possibile aumentare in maniera significativa sia la velocità di acquisizione delle immagini che i livelli di risoluzione spaziale Infine, studi recenti hanno verificato la fattibilità dello studio della perfusione miocardica basato sulla valutazione delle variazioni nei livelli di ossigenazione ematica (21 ) Il miocardio ischemico si caratterizza per la presenza di aumentati livelli di desossiemoglobina, la quale possiede proprietà paramagnetiche che ne fanno un ideale mezzo di contrasto endogeno per la RMC. Tali tecniche, promettono di costituire una valida alternativa a quelle basate sull'impiego di mezzi di contrasto a base di gadolinio per la valutazione dell'ischemia miocardica con RMC.

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