Klinische Bedeutung der Myokard-T2-Kartierung und Texturanalyse

Späte Gadolinium-Verstärkung(LGE)Magnetresonanztomographie(MRT) ist für die Diagnose und Beurteilung des Schweregrads verschiedener Myokarderkrankungen wertvoll, da es die Möglichkeit bietet, Myokardnarben sichtbar zu machen. Die T1-Kartierung ergänzt die LGE, da sie den Grad der Myokardfibrose oder des Myokardödems quantifizieren kann. Daher tragen T1--gewichtete Bildgebungstechniken, einschließlich LGE mit einer Inversion-Recovery-Sequenz, zur Herz-MRT bei. Die T2-gewichtete Bildgebung wird häufig zur Charakterisierung des Gewebes vieler Organe eingesetzt. Die T2--gewichtete Bildgebung wird in der Herz-MRT verwendet, um Myokardödeme im Zusammenhang mit Brustschmerzen zu identifizieren.akute Herzmuskelerkrankungen, oderschwere Myokardverletzungen. Aufgrund des geringen Kontrasts zwischen normalem und erkranktem Myokard und Bildartefakten T2-gewichteter Bilder sowie des Fehlens einer etablierten Methode zur Quantifizierung der Bilder ist es jedoch schwierig, das Vorhandensein und Ausmaß eines Myokardödems zu bestimmen. Das T2-Mapping quantifiziert die T2-Werte des Myokards und hilft bei der Identifizierung von Myokardödemen. Die T2-Werte stehen in signifikantem Zusammenhang mit den klinischen Symptomen oder dem Schweregrad einer nicht-ischämischen Kardiomyopathie. Die Texturanalyse ist eine Nachbearbeitungsmethode zur Quantifizierung von Gewebeveränderungen, die sich in den T2--gewichteten Bildern widerspiegeln. Die Texturanalyse liefert eine Vielzahl von Parametern, wie z. B. Schiefe,Entropie, UndUngleichmäßigkeit der Graustufen, ohne dass zusätzliche Sequenzen erforderlich sind. Deranormale Signalintensitätauf T2-gewichteten Bildern oder T2-Werten können nicht nur einem Myokardödem, sondern auch anderen Gewebeveränderungen entsprechen. In dieser Übersicht werden die Techniken der kardialen T2-Kartierung und Texturanalyse und ihre klinische Relevanz beschrieben.

Schlüsselwörter:Herz-MRT, T2-gewichtete Bildgebung, Myokard, T2-Mapping, Texturanalyse

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Einführung

Späte Gadolinium-Verstärkung(LGE) Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist für die Diagnose und Beurteilung des Schweregrads verschiedener Myokarderkrankungen wertvoll, da sie Myokardnarben sichtbar machen kann.1–3 Die LGE-MRT liefert einen binären Kontrast zwischen vernarbtem und nicht vernarbtem Gewebe, während dies bei der T1-Kartierung der Fall ist komplementär zur LGE, da sie den Grad der Myokardfibrose oder des Myokardödems quantifizieren kann.4–6 Daher tragen T1--gewichtete Bildgebungstechniken, einschließlich LGE unter Verwendung einer Inversion-Recovery-Sequenz, zur kardialen MRT bei. Umgekehrt wird die T2--gewichtete Bildgebung häufig zur Identifizierung des pathologischen Status in vielen Organen verwendet, da T2-Werte mit Ödemen, Zellproliferation und Gefäßdichten korrelieren.7,8 Weil das Narbengewebe oder die Fibrose stärker hervortreten als Neubildungen undentzündliche ErkrankungenIm Myokard ist die T1-gewichtete Bildgebung im Bereich der Herz-MRT beliebter als die T2-gewichtete Bildgebung. Kürzlich wurde die T2--gewichtete Bildgebung verwendet, um Myokardödeme im Zusammenhang mit Brustschmerzen zu identifizieren.akute Herzmuskelerkrankungen, oderschwere Myokardverletzungen.9–13 Aufgrund des geringen Kontrasts zwischen normalem und erkranktem Myokard, Bildartefakten und dem Fehlen einer etablierten Methode zur Quantifizierung der T2--gewichteten Bilder ist es jedoch schwierig, das Vorhandensein und Ausmaß eines Myokardödems zu beurteilen ; Daher sind einige quantitative Methoden des Myokard-T2 erforderlich, um Myokardödeme oder -verletzungen zu bewerten. Das T2-Mapping quantifiziert die T2-Werte des Myokards und hilft bei der Identifizierung von Myokardödemen.14,15 Die Texturanalyse ist eine Nachbearbeitungsmethode zur Quantifizierung der Gewebeveränderungen, die sich in jedem medizinischen Bild widerspiegeln. Die Texturanalyse liefert viele Parameter wie Schiefe, Entropie und Graustufenungleichmäßigkeit, ohne dass zusätzliche Sequenzen erforderlich sind.16–18 Die Texturanalyse wurde auf kardiale T2--gewichtete Bilder angewendet, die diffuse Bilder identifizieren Myokardgewebeanomalien im Zusammenhang mit hypertropher Kardiomyopathie.16 Diese MRT- und Nachbearbeitungswerkzeuge können für die Beurteilung von Myokarderkrankungen in der klinischen Praxis wertvoll sein. In dieser Übersicht werden die T2--gewichteten kardialen MRT-Techniken, die kardiale T2-Kartierung und die Texturanalyse sowie ihre klinische Relevanz für verschiedene Myokarderkrankungen beschrieben. Wir zeigten T2-gewichtete Bilder, T2-Mapping oder andere Bilder, die mit einem 1,5T-Imager (Ingenia, Philips Healthcare, Best, Niederlande) aufgenommen wurden.

Bildgebende Verfahren, die bei der kardialen T2-gewichteten MRT verwendet werden

T2-gewichtete Bildgebung wird häufig zur Gewebecharakterisierung und Identifizierung von Pathologien in vielen Organen verwendet, aber Herz- und Atembewegungen, hohe Intensität des Perikardfetts und des intraventrikulären Bluts sowie Blutflussartefakte verhindern die Identifizierung von Myokardverletzungen.19 Daher sind für die kardiale T2-gewichtete MRT ein Elektrokardiogramm (EKG)-Gating und eine Black-Blood-Technik mit doppelter Inversionswiederherstellung (IR), chemischer Verschiebungsunterdrückung oder IR mit kurzer Inversionszeit (STIR oder dreifache IR) und Atemanhalten erforderlich Bilder mit ausreichender Bildqualität.19–22 Atemanhalten wird verwendet, um Atemartefakte zu eliminieren, und Turbo-Spin-Echo- und parallele Bildgebungstechniken werden verwendet, um die Atemanhaltezeit zu verkürzen.19,22–24 Schwarzblut-Bildgebungstechnik kombiniert mit EKG-Gating reduziert die Blutsignale, Flussartefakte und Herzbewegungen.20 Der stagnierende Blutfluss neben dem hypoxietischen Myokard kann eine hohe Intensität aufweisen (Abb. 1a), und die Änderungen in der HF-Dicke des IR-Impulses können die Signale reduzieren unsere Erfahrung. Die spektral selektive Fettunterdrückung kann in der T2--gewichteten Bildgebung ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis als Dreifach-IR liefern, ist jedoch empfindlicher gegenüber magnetischer Inhomogenität.21 Daher kann jede Technik je nach Magnetfeldstärke angewendet werden , MR-Bilder und Shimming-Methoden werden verwendet, um Fettsignale vom Perikard und der Brustwand zu reduzieren. Die Fettunterdrückung verbessert die Dynamikbereichserkennung von Myokardödemen.

Quantitative Techniken zur Messung des myokardialen T2-Signalverhältnisses auf T2--gewichteten Bildern

Die Messung des Signalverhältnisses zwischen Myokard und Skelettmuskel ist hilfreichErkennung von MyokardÖdeme im Zusammenhang mit akuter Myokarditis.10,25 Diese quantitative Methode ist in der klinischen Praxis einfach und schnell. Zur Messung der Signalintensitäten des Myokards und der Skelettmuskulatur wurde eine Gantry-Spule verwendet, um den geometrischen Faktor oder die Signalkorrektur zu vermeiden, die mit der Verwendung einer Mehrkanal-Empfängerspule und den damit verbundenen parallelen Bildgebungstechniken verbunden sind. Allerdings wird die Mehrkanalspule häufig zur Verbesserung der Bildqualität und des Durchsatzes kardialer MRT-Untersuchungen eingesetzt. Skelettmyositis kann mit Myokarditis einhergehen.26 Da andere quantitative Methoden, einschließlich T2-Mapping und Texturanalyse, aufkommen, wird die Messung des Signalverhältnisses obsolet.

T2-Mapping

T2-Mapping ist eine quantitative Methode zur Identifizierung undAbschätzung von Myokardverletzungen. Für die T2-Kartierung werden T2-präparierte Steady-State-freie Präzessions- oder Multi-Echo-Gradienten- und Spin-Echo-Bildgebungssequenzen verwendet.27–29 EKG-Gating, Fett- und Blutsignalunterdrückung sowie schnelle Datenerfassungstechniken werden häufig angewendet zum T2-Mapping, um myokardiale T2-Werte während eines einzelnen Atemanhaltens genau zu messen.16,27–29 Ansonsten wird Navigator-Gating verwendet, um respiratorische Artefakte zu minimieren.5 Die Vorteile des T2-Mappings gegenüber dem T1-Mapping sind die geringere Auswahl an MRT-Sequenzen verringerte Variabilität der myokardialen T2-Werte (d. h. 45–55 ms) trotz Magnetfeldstärke, Bildgebungssequenzen und MRT-Geräteanbietern, hohe Empfindlichkeit gegenüber Myokardödemen und die Möglichkeit eines visuellen Vergleichs zwischen T2-Mapping und T2- gewichtete Bilder.29 Diese ermöglichen es uns, auf frühere Berichte über die Myokard-T2-Kartierung zu verweisen, obwohl der Bereich normaler Myokard-T2-Werte in jeder Einrichtung bestimmt werden sollte.30 Wir sind auch in der Lage, die Bildebenen der T2-Kartierung entsprechend anhand von Verweisen zu bestimmen zu den T2-gewichteten Bildern. Im Gegensatz dazu werden die T1-Werte des Myokards stark von der Magnetfeldstärke beeinflusst, und es wurden viele T1-Mapping-Sequenzen berichtet.4,30 Es wurde kein Vergleich zwischen T1-Mapping und nicht kontrastverstärkten T1--gewichteten Bildern durchgeführt. Eine Einschränkung der T2-Kartierung besteht darin, dass sie keine Myokardfibrose quantifizieren kann, eine häufige Pathologie, die mit verschiedenen Myokarderkrankungen einhergeht.

Abb. 1 Myokardinfarkt. Die T2-gewichtete Bildgebung visualisiert nur einen akuten Myokardinfarkt (a, Pfeil), während sowohl der akute (Pfeil) als auch der chronische Infarkt (Pfeilspitze) eine späte Gadoliniumanreicherung zeigen (b). Der gepunktete Pfeil zeigt das stagnierende Flussartefakt neben einem chronischen Myokardinfarkt (a).

Texturanalyse

Die Texturanalyse ist eine quantitative Nachbearbeitungsmethode, die auf statistischen Analysen basiert.17,18 Das Histogramm ist eine bekannte quantitative Analyse, die den Grauwert jedes Pixels angibt. Aus dem Histogramm werden der Mittelwert, die Varianz, die Schiefe und das 90 %-Perzentil eines bestimmten Bereichs abgeleitet, die das Signalintensitätsmuster des Bereichs charakterisieren können, der die entsprechenden Gewebe im Körper widerspiegelt. Die räumliche Variation und Korrelation zwischen dem Grauwert eines Pixels und dem seines Nachbarn kann die Textur von Geweben widerspiegeln.17,18 Die benachbarten Pixel können in den medizinischen Bildern in jede Richtung definiert werden. Wenn beispielsweise viele Pixel in einer bestimmten Richtung den gleichen Grauwert aufweisen, kann der interessierende Bereich aus einheitlichen biologischen Geweben bestehen. Der Grad der Graustufenänderungen, der Zufälligkeit oder der Inhomogenität der Pixelverteilung kann berechnet werden, und diese Texturmerkmale können die Degeneration, Nekrose und Vermischung mehrerer Gewebe in der Pathologie widerspiegeln. Daher liefert die Texturanalyse eine Vielzahl von Parametern, wie z. B. Entropie und Graustufenungleichmäßigkeit, und kann auf jede Bildgebungsmodalität, Sequenz und Pathologie angewendet werden (Abb. 2).17,18,31,32 Die Texturanalyse wurde durchgeführt Wird bereits im Bereich der Herz-MRT eingesetzt und ermöglicht die Identifizierung von Myokardgewebeveränderungen.16,31,32 Eine Kombination aus T2-Kartierung und Texturanalyse wurde ebenfalls durchgeführt, um Myokarditis mit akut einsetzenden Symptomen zu bewerten.33 In diesem Fall Textur Die Analyse wird auf die Graustufe angewendet, die die myokardialen T2-Werte widerspiegelt. Die Vorteile der Texturanalyse sind ihre zahlreichen Parameter, die fehlende Notwendigkeit zusätzlicher Bildsequenzen, was eine retrospektive Analyse vergangener Bildserien ermöglicht, und die Existenz von Open-Access-Software.17,18 Die Texturanalyse hat möglicherweise einen Nachteil : Zu viele Parameter sind in der klinischen Routine schwer zu verwenden und können zu einer Überanpassung der quantitativen Daten führen. Daher sollten wir mehrere Parameter aus mehr als 200 Parametern auswählen, die durch Texturanalyse mit künstlicher Intelligenz oder empirisch bereitgestellt werden.32 Es ist auch schwierig, pathologische Veränderungen des Myokards zu bestimmen, die mit abnormalen Variablen der Texturanalyse übereinstimmen.

Klinische Anwendung und Relevanz des quantitativen myokardialen T2-Myokardinfarkts

Die T2-gewichtete Herz-MRT eignet sich zur Unterscheidung zwischen akutem und chronischem Myokardinfarkt, da sie das Potenzial hat, „akute“ Myokardschäden und Myokardödeme zu identifizieren (Abb. 1).9 Die Diskrepanz zwischen T2- Die gewichtete und LGE-Bildgebung zeigt den gefährdeten Bereich an, der durch eine Intervention gerettet werden kann, obwohl es einige Kontroversen über die Fähigkeit der Herz-MRT gibt, den gefährdeten Bereich zu identifizieren.34 Darüber hinaus kann ein Myokardödem bei einem akuten Myokardinfarkt auf eine schlechte Prognose hinweisen Patienten auch ohne Myokardnarben.35 T2-Mapping und Texturanalyse wurden verwendet, um einen akuten Myokardinfarkt zu identifizieren und zwischen akutem und chronischem Infarkt zu unterscheiden (Abb. 3).31,36 Diese Techniken ermöglichen eine quantitative und präzise Identifizierung des damit verbundenen Myokardödems koronare Herzkrankheiten (Abb. 4).