הדמיית תהודה מגנטית לבבית

דימות תהודה מגנטית היא טכניקה המנצלת את המאפיינים הפרמגנטיים של הרקמה כדי לדמיין ניגודיות רקמות רכות. השעמום של מכונת MRI עטוף באופן קונבנציונלי באמצעות סליל סולנואיד המספק שדה מגנטי הומוגני קבוע (B 0 ) כאשר מוחל_זרםחשמלי. בהדמיית מורינה שדה גבוהה שהוצגה, נעשה שימוש בעוצמת שדה מגנטי 7 טסלה (T), שהיא בערך פי 140,000 מזו של השדה המגנטי של כדור הארץ ויותר מכפול מעוצמות השדה הקליניות הנפוצות של 3T ו-1.5T. השדה המגנטי ההומוגני הזה גורם לפרוטונים המימן הטבועים כמעט בכל הרקמות החיות ליישר את צירי הסיבוב שלהם. לאחר מכן ניתן "להטות" ספינים אלה באמצעות גלי תדר רדיו (RF) לזווית מסוימת ביחס לציר הסיבוב (כלומר, זווית ההיפוך). כאשר הפרוטונים מנסים להירגע בחזרה לכיוון המקורי שלהם, רכיב הסיבוב שלהם בניצב לציר הראשי שלהם מעורר אות חשמלי שניתן להבחין בו.

יתר על כן, ניתן ליישם שיפועים מגנטיים המעוררים את השדה המגנטי הראשי ומאפשרים עירור RF מבודד מרחבי כדי למקם את האות שהתקבל. ספציפי לשיטות המתוארות כאן, רצף FLASH משתמש בעירורי זווית היפוך נמוכה חוזרים ונשנים כדי לגרום לתבנית מצב יציב בתנועת הפרוטון. פרדיגמה זו מאפשרת לרקמות דינמיות מטבען, כגון במערכת הלב וכלי הדם, להידהפליא במהירות ולהשיג תמונות יציבות יחסית בתוך מחזור הלב. באמצעות הפעלת רצף FLASH עם אותות פיזיולוגיים, ניתן לרכוש תמונות של מערכת לב וכלי דם המדגישות הן את תנועת הלב, כלי הדם והן את תנועת הנשימה.

איור 1 מציג לולאת סין של מבט קצר-ציר של החדר השמאלי, המאונך ישירות לציר הבסיס-פסגות של הלב ובמיקום הכולל את שרירי הפפילרי.

איור 1: הדמיית סין דם בהירה של לב עכבר עם 14 תצלומי בזק לטווח קצר לאורך מחזור הלב, כולל דיאסטולה בקצה (t = 8) וסיסטולה שיא (t = 13). אזורי אות הנשירה בתוך הלומן של החדר השמאלי מצביעים על זרימת דם מהירה, אשר במקור היה מחוץ למישור ולא מתויג על ידי עירור גל RF.

התמונה הייצוגית השנייה מציגה מבט של 4 תאים על הלב עם זרימת דם בהיר דרך השסתומים המיטרליים והמשולשים, אשר לאחר מכן זורם החוצה דרך שסתומי אבי העורקים והריאות, בהתאמה.

איור 2: הדמיית דם בהירה של לב עכבר עם נוף בן ארבעה תאים המציג דיאסטולה בקצה (משמאל) וסיסטולה שיא (מימין). אזורי אות הנשירה בתוך הלומן של החדר השמאלי מצביעים על זרימת דם מהירה, אשר במקור היה מחוץ למישור ולא מתויג על ידי עירור גל RF.

לבסוף, תוצאה מייצגת שלישית היא הקרנה בעוצמה מקסימלית (MIP) המציגה כיצד ניתן לשלב את הפרוסות המרובות באופן מרחבי כדי לדמיין את מערכת הלב וכלי הדם של כל גוף העכבר.

איור 3: הקרנה בעוצמה מרבית של ערימה תלת-ממדית של תמונות דם דו-ממדיות דו-ממדיות המסונכרנות בזמן, המציגות את אזורי בית החזה והבטן של עכבר. ניתן לראות את הלב, הוועד הנפילה הנחות והמפרצת הקטנה של אב העורקים בבטן (עיגול אדום) מנקודת מבט זו.

כאן, MRI לב משמש בשילוב עם לב- ונשימה-gating כדי לרכוש נתוני לולאת cine של הלב מורין. בעוד הלב היה המוקד של הדגמה, אזורים נוספים של מערכת הלב וכלי הדם ניתן לדמיין בעקבות אותה מתודולוגיה. למרות MRI אינו סובל מאותם חפצים בדרך כלל לראות עם שיטות הדמיה אחרות, יש החלפה מורגש עם רזולוציה מרחבית מושגת לכל משך הרכישה. החלפה זו מעוררת דאגה כאשר העכבר אינו יכול לעמוד במשך זמן רב יותר של הרדמה, כגון במודלים של מחלות קשות. ובכל זאת, MRI יש את היתרון של הדמיית הרקמה הבסיסית ללא הסיכון של נזק קרינה מייננת הטבוע מיקרו-CT. באמצעות טכניקות MRI, הערכת in vivo של הלב וכלי הדם ניתן לבצע, הנחת הבסיס למחקרים אורכיים של התקדמות המחלה ותגובה טיפולית הקשורה במודלים בעלי חיים קטנים.

כהרחבה של הטכניקה המתוארת, ניתן להשתמש בטכנולוגיה זו כדי להשוות את הקינטיקה של לבבות בריאים לעומת חולים. מודלים מורינים של תפקוד לקוי של הלב יכול להיות הרבה יותר מבוקר מאשר אלה שנמצאו במרפאה, המאפשר לחוקרים לזהות גורמים ספציפיים התורמים למחלות לב, כמו גם ללמוד את תהליך השיפוץ לאחר פגיעה מכנית. יתר על כן, מאמץ מחקר דומה יכול להתבצע עם מיקוד כלי דם כגון זה עם מפרצת אב העורקים בבטן (AAA) היווצרות. בהתחשב בכך שהדם נותן אות בעוצמה גבוהה תחת השיטות המתוארות, ניתן לנצל את הניגוד כדי להעריך את התרחבות ה- AAA ולמדוד שינויים בתכונות הביומכניות של הכלי. לבסוף, מחקרים הבוחנים כלי דם של המוח יכולים להתבצע כדי להשוות תגובות אנגיוגניות לפגיעה מוחית טראומטית או שבץ. באופן אידיאלי, כמו ברוב ההדמיה הקדם קלינית, טכניקות כגון MRI לב וכלי דם בשדה גבוה יכולות לקדם את הבנתנו בתהליכי מחלות אנושיות, כמו גם להצית חדשנות לקראת הדור הבא של טכנולוגיית האבחון.