Можливості магнітно-резонансної томографії в діагностиці серцево-судинних хвороб

Серцево-судинні захворювання (ССЗ) протягом десятиліть виступають провідною причиною захворюваності та смертності населення України та світу. Вони спричиняють близько третини всіх смертей у світі, що становить 17,9 млн випадків щорічно (Teo K.K., Dokainish H., 2016). Поширеність ССЗ і смертність від них є найвищими в країнах із низьким і середнім рівнями достатку (GBD 2015 Mortality and Causes of Death Collaborators, 2016; Yusuf S. et al., 2014).

Повноцінне лікування ССЗ не можливе без точної діагностики патофізіологічних змін у серцево-судинній системі. Крім традиційних діагностичних методів – електрокардіографії й ехокардіографії (ЕхоКГ), широкого розповсюдження набувають променеві візуалізаційні методи обстеження серця та судин, зокрема магнітно-резонансна томографія (МРТ).

У порівнянні з двовимірною ЕхоКГ, МРТ серця (МРТС) забезпечує менш залежне від об’ємів камер серця вимірювання його структурних параметрів і дає змогу уникнути переоцінки маси міокарда лівого шлуночка (ЛШ), що можлива внаслідок його гіпертрофії та змін геометрії (Mark P. B. et al., 2007). Технічні протоколи МРТС можна умовно поділити на три основні групи: анатомо-морфологічні, функціональні (для вивчення скоротливої функції міокарда: кінематографія, тензорні), перфузійні (для визначення життєздатності міокарда: контрастні).

Цей огляд охоплює дані сучасної літератури на тему застосування й інформативності методу МРТ у діагностиці патологічних станів кардіоваскулярної системи.

МРТС надає точну інформацію стосовно анатомічних даних серця, що робить цей діагностичний метод золотим стандартом оцінювання об’ємів порожнин серця та його систолічної функції (Stuber M. et al., 2002). У наш час МРТС – це не лише виявлення постінфарктних рубців у міокарді й оцінювання скоротливості, а й ретельне оцінювання властивостей атеросклеротичних бляшок у коронарних артеріях, взаєморозташування волокон міокарда й навіть метаболічної активності серцевого м’яза. МРТС дає змогу глибоко зрозуміти патофізіологію хвороб серця та допомагає обрати найкращу терапевтичну тактику. Хоча методу МРТ властиві деякі обмеження, передусім висока вартість і значна тривалість виконання, нещодавній прогрес у створенні відповідного обладнання та програмного забезпечення робить цей метод більш багатонадійним (Lee S.-E. et al., 2019).

Для виявлення патофізіологічних змін міокарда застосовують такі техніки МРТ, як пізнє підсилення гадолінієм (ППГ), T₁-, T₂- та Т₂*-картування (Kramer C. E. et al., 2013; Schulz-Menger J. et al., 2013). Впровадження 3T МРТ дало змогу покращити роздільну здатність і діагностичну точність МРТС в оцінюванні стану міокарда та вінцевих судин (Stuber M. et al., 2002; Plein S. et al., 2007; Cheng A. S. et al., 2007). Існує також так зване мультизадачне МРТ, у ході якого одночасно виконують кілька видів картування, що дає змогу значно скоротити загальний час проведення дослідження (Christodoulou A. G. et al., 2018).

T₁-картування виконується без гадолінієвого контрасту, тому може застосовуватися у хворих із порушенням функції нирок (Haaf P. et al., 2016). Безконтрастне Т₁-картування дає можливість виявити дифузний інтерстиційний фіброз, набряк міокарда, відкладення білків, ліпідів та заліза (Mavrogeni S. et al., 2017). Додаткове застосування контрастування гадолінієм дає змогу чіткіше визначити фіброз і рубці (Haaf P. et al., 2016). Дослідження демонструють, що безконтрастне Т₁-картування є важливим предиктором клінічних наслідків у пацієнтів з ішемічною хворобою серця – ІХС (Puntmann V. O. et al., 2018; Kammerlander A. A. et al., 2016) і способом чітко відрізнити гіпертрофічну кардіоміопатію (КМП) від гіпертензивного ураження серця (Hinojar R. et al., 2015).

Т₂-картування дає можливість точно та надійно виявляти ділянки набряку міокарда – показника гострого запалення (Messroghli D. R. et al., 2017; Dweck M. R. et al., 2016) і тому успішно застосовується при гострих інфарктах міокарда (Verhaert D. et al., 2011), міокардитах (Thavendiranathan P. et al., 2012), стресовій КМП (Thavendiranathan P. et al., 2012), реакції відторгнення трансплантата при пересадці серця (Usman A. A. et al., 2012). Показники, отриманні при T₂-картуванні в пацієнтів із хронічною серцевою недостатністю (СН) відображають декомпенсацію та покращення після курсу лікування (Verbrugge F. H. et al., 2017), у зв’язку з чим можуть виступати показниками динаміки захворювання. У нещодавньому дослідженні було показано, що T₂-картування є точнішим, аніж T₁-картування, у виявленні міокардиту в пацієнтів із СН, яка нещодавно виникла, зі зниженою фракцією викиду (Bohnen S. et al., 2015).

Технологія ППГ, у разі застосування якої вивчаються патерн і швидкість розповсюдження й накопичення гадолінієво-хелатного контрастного агента в позаклітинному компартменті міокарда, є одним із найбільш вивчених методів МРТ (Kramer C. M. et al., 2013; Hundley W. G. et al., 2010), що дає змогу виявити та визначити розмір, розташування й інші характеристики ділянок ураження й інфільтрації міокарда при різних хворобах серця. ППГ є золотим стандартом у виявленні рубців міокарда. Патерн змін, виявлених при МРТС із ППГ, дає змогу встановити етіологію патологічного процесу, передусім СН. Наприклад, при ІХС ураження спершу виникає в субендокардіальних ділянках і в міру посилення ішемії прогресує до трансмурального (Dweck M. R. et al., 2016), тоді як в умовах дилатаційної КМП спостерігається лінійний патерн ППГ у середині міжшлуночкової перетинки (Dweck M. R. et al., 2016; McCrohon J.A. et al., 2003).

Техніка ППГ є цінним діагностичним методом при міокардиті (Biesbroek P. S. et al., 2018), амілоїдозі (Baroni M. et al., 2018), КМП такоцубо, невеликих апікальних тромбах, саркоїдозі (Greulich S. et al., 2013). Окрім того, цей метод використовується для стратифікації ризику (Wong T. C. et al., 2013) та прогнозування перебігу ССЗ (Kuruvilla S. et al., 2014; Pontone G. et al., 2017).

Слід зазначити, що наявність і ступінь ППГ є прогностичними індикаторами підвищеного ризику кардіоваскулярних катастроф у майбутньому незалежно від етіології процесу чи патерну фіброзування (Kwong R. Y. et al., 2006; Schelbert E. B. et al., 2012; Kim R. J. et al., 2000). Окрім того, оскільки ППГ дає змогу визначити життєздатність міокарда при ССЗ ішемічного та неішемічного генезу, цей метод здатен впливати на прийняття клінічних рішень (Kim R. J. et al., 2000; Gutberlet M. et al., 2005; Leong D. P. et al., 2012; Bodi V. et al., 2005). Головним обмеженням застосування ППГ є те, що цей метод визначає незворотний замісний фіброз – фінальну патофізіологічну стадію всіх хвороб серця, натомість є обмеженим у виявленні ранніх фаз ССЗ (Iles L. M. et al., 2015; Kim R. J. et al., 1999).

МРТС дає можливість безпосередньо візуалізувати архітектуру міокардіальних волокон за допомогою дифузійної тензорної методики (ДТМ) (Garrido L. et al., 1994; Mekkaoui C. et al., 2017). Доклінічні дослідження встановили, що техніка ДТМ здатна оцінювати відповідь мікроструктури міокарда на лікування стовбуровими клітинами чи хірургічні втручання (Sosnovik D. E. et al., 2014; Walker J. C. et al., 2005; Chen Y. et al., 2015; Lombardi R. et al., 2009; Nguyen C. T. et al., 2018). Нещодавній технічний прогрес зробив можливим отримання таких зображень in vivo (Nielles-Vallespin S. et al., 2013; Nguyen C. et al., 2014). Ця техніка найбільш вивчена при гіпертрофічній КМП та інфаркті міокарда (Nguyen C. et al., 2015; Sosnovik D. E. et al., 2014).

Підтримка безперервної скоротливої діяльності серця потребує значних об’ємів продукції й утилізації аденозину трифосфату (Doenst T. et al., 2013), зниження кількості якого асоціюється з дисфункцією серця (Reibel D. K. et al., 1978; Garlid K. D. et al., 2003). У зв’язку з цим оцінювання метаболізму серця може бути цінним інструментом виявлення прогресування хвороби та розуміння її патофізіології (Doenst T. et al., 2013).

Техніка хімічного обмінного переносу насичення (chemical exchange saturation transfer, CEST) дає змогу чисельно визначити вміст макромолекул та інших речовин у тканинах (Zhou J. et al., 2003; Gilad A. A. et al., 2007; Cai K. et al., 2012). У нещодавньому дослідженні на тваринній моделі було показано, що CEST дає можливість картувати розповсюдження креатину в міокарді з метою оцінювання його метаболічної активності (Haris M. et al., 2014). Порівняння методу CEST із ППГ як референтним методом показало, що отримані результати добре корелюють, а сигнал креатину за CEST істотно знижується в ділянках інфаркту в порівнянні з віддаленим від зони некрозу здоровим міокардом у тварин і людей (Zhou Z. et al., 2017).

Чисельна оцінка скоротливості міокарда за допомогою визначення регіональної деформації, що в англомовній літературі має назву strain, у наш час викликає значну зацікавленість кардіологів і лікарів функціональної діагностики. З цією метою зазвичай використовується спекл-трекінг-ЕхоКГ, але МРТС також дає таку можливість. Раніше застосовувані методики МРТС дозволяли точно визначити регіональну деформацію міокарда, але потребували отримання додаткових зображень і складної їх обробки, що обмежувало застосування цього методу в рутинній клінічній практиці (Salerno M. et al., 2018). Нещодавно впроваджена технологія МРТС – функціональний трекінг (ФТ) – дає можливість одночасно оцінювати фракцію викиду ЛШ і регіональну деформацію за допомогою стандартних зображень (Vo H. Q. et al., 2018; Ogawa R. et al., 2017). У метааналізах референтних значень норми регіональної деформації за МРТ-ФТ було виявлено значну різноманітність, яку не можна пояснити технічними чи фізіологічними факторами (Vo H. Q. et al., 2018). Цей факт акцентує на потребі в зниженні варіабельності референтних значень різних виробників приладів для МРТ і створенні стандартизованої методології отримання, обробки й опису результатів МРТС-ФТ (Salerno M., 2018).

Методом вибору оцінювання стану коронарних артерій нині є інвазивна коронарна ангіографія, що передусім застосовується для оцінювання стану стінок судин і люмінального стенозу. Перевагою МРТС є неінвазивність, однак застосування цього методу в цьому разі ускладнено порівняно невеликим розміром вінцевих судин та їх складною руховою активністю. У зв’язку з цим перевагу зазвичай надають комп’ютерній ангіографії. Проте МРТС властива низка переваг над останньою, серед яких краща контрастність зображення м’яких тканин, що забезпечує точнішу характеризацію бляшок високого ризику, а також відсутність дії випромінення. Крім того, оскільки при МРТ не спостерігається кальцієвого блумінг-ефекту (ефект кальцієвого розтікання, calcium blooming effect), за допомого цього методу можна оцінювати внутрішню поверхню судин у пацієнтів із сильною кальцифікацією. Перелічені переваги, а також створення повністю цифрових систем, багатоканальних ресиверних котушок, паралельної візуалізації та високопільних технологій покращили якість сучасної МРТС і зробили коронарну магнітно-резонансну ангіографію (МРА) важливим методом діагностики ІХС (Hundley W. G. et al., 2010).

Точність МРА вінцевих судин у діагностиці стенозів і чисельного визначення атеросклеротичного тягаря (кількість і розмір бляшок) вивчалася в багатьох дослідженнях (Kim W. Y. et al., 2001; Schuetz G. M. et al., 2010; Jahnke C. et al., 2005; Di Leo G. et al., 2016; Yonezawa M. et al., 2014). У метааналізах цей метод продемонстрував загальну діагностичну точність у межах 72-79%, чутливість – 87-89% і специфічність – 70-72% (Schuetz G. M. et al., 2010; Di Leo G. et al., 2016).

Наразі стандартним методом коронарної МРА виступає 2D‑вимірювання параметрів атеросклеротичної бляшки (Desai M. Y. et al., 2005). Точність коронарної МРА в чисельній оцінці товщини стінки вінцевої артерії була валідована в порівнянні з вимірами, отриманими при внутрішньосудинній сонографії (Gerretsen S. et al., 2013; He Y. et al., 2012). Було встановлено, що потовщена стінка судини та наявність бляшки, виявленої за допомогою коронарної МРА в асимптоматичних пацієнтів, підтверджували наявність субклінічного коронарного атеросклерозу (Miao C. et al., 2009). МРТС дає змогу виявити характеристики так званих бляшок високого ризику, а саме: позитивне ремоделювання, тонку фіброзну покришку, внутрішньобляшечний крововилив, мікрокальцифікацію, велике некротичне ядро (Puchner S. B. et al., 2014; Naghavi M. et al., 2003; Kolodgie F. D. et al., 2003; Lee S.-E. et al., 2019). За допомогою МРТС можна також проводити неінвазивне вимірювання градієнтів тиску та непряме визначення жорсткості аорти за швидкістю пульсової хвилі (Graham-Brown M.P.M. et al., 2018; Lee S.-E. et al., 2019).

Отже, візуалізація різних ділянок кардіоваскулярної системи за допомогою МРТС полегшує діагностику ССЗ, надаючи важливу інформацію стосовно анатомічно-функціональних параметрів серця, перфузії, наявності та типу фіброзу, стану судин.

Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 6 (451), березень 2019 р.