Nöroradyolojide "Susceptibility Weighted Imaging sekansi" uygulamalari/"Susceptibility Weighted Imaging sequence" applications in neuroradiology

Headnote

ÖZET

Amaç: Klinik uygulamaya yakin zamanda giren Susceptibility Weighted Imaging (SWI) sekansi dokularin manyetik yatkinlik farklarini kullanarak kontrast olusturan, T1, T2, T2* ve proton dansitesinden farkli yeni bir sekanstir. Çalismamizda, nöroradyolojide susceptibility weighted imaging sekansinin kullanilabilirligi ve lezyon saptamadaki duyarliliginin ortaya konmasi amaçlandi.

Yöntemler: Subat 2009- Mayis 2009 tarihleri arasinda S.B. Taksim Egitim ve Arastirma Hastanesinde klinisyen tarafindan magnetik rezonans (MR) istemi yapilmis ortalama 51,6 yasinda (Aralik: 5-86) ,93'ü (%51,7) kadin ve 87'si (%48,3) erkek 180 hasta çalismaya dahil edildi. Tüm hastalara 1,5-T MR cihazi (Magnetom Avanto; Siemens, Erlangen, Almanya) kullanilarak konvansiyonel sekanslara ek olarak aksiyal T2* ve SWI sekanslari ile görüntüler alindi. Hastalar lezyon görülebilirligi ve görünüm özellikleri açisindan konvansiyonel ve T2* sekans ile karsilastirildi.

Bulgular: Çalismamizda 12 hastada travmatik, 10 hastada notravmatik kanama, 17 hastada kitle, 14 hastada mikrokanama odaklari, 18 hastada vasküler malformasyon, 19 hastada iskemik serebral enfarkt, 5 hastada sistemik veya nörodejeneratif hastaliga bagli serebral minereal birikimi, 8 hastada multiple skleroz ve 48 hastada nonpesifik bulgular saptanmistir. Toplam 30 hastada ise herhangi bir patolojik bulgu saptanmamistir.

Sonuç: SWI sekansi, anatomik detay kaybi olmaksizin yavas akimli vasküler lezyonlar, mikro-makro kanamalar, mineral birikimini saptamada, kranial kitlelerin iç yapisini anlamada ve serebral enfarktlarda hemorajik transformasyonu saptamada duyarli yeni bir MR sekansidir.

Anahtar kelimeler: Susceptibility weighted imaging, nöroradyoloji, manyetik rezonans görüntüleme

ABSTRACT

Objective: Susceptibility weighted imaging (SWI) is a novel magnetic resonance technique which uses tissue magnetic susceptibility differences to generate a unique contrast, different from that of spin density, T1, T2, and T2*. The subject of this study is to display the usability and the lesion detection sensitivity of the susceptibility weighted imaging sequence at the various clinic condition in neuroradiology.

Methods: Between February 2009 - May 2009 in Taksim Education and Research Hospital 180 patients, 93 (51.7%) females and 87 (48.3%) males and mean age is 51,6 (range between 5-86), are included to this study. T2* and SWI sequences were applied to all patients additional to conventional magnetic resonance imaging (MRI) sequences by using 1,5 Tesla MRI device (Magnetom Avanto; Siemens, Erlangen, Germany). Patients were compared with conventional and T2 * sequences in terms of visibility and appearance characteristics of lesions.

Results: In our study, we found out that, 12 patients have traumatic and 10 patients have non-traumatic bleeding, 17 patients have mass, 14 patients have micro bleeding spots, 18 patients have vascular malformations, 19 patients have ischemic cerebral infarct, 5 patients have cerebral mineral depositions which is related to systemic or neurodegenerative disorders, 8 patients have multiple sclerosis and 48 patients have nonspecific findings. In 30 patients no pathologic findings have been found.

Conclusion: SWI sequence is a new MRI imaging sequence which is sensitive in detection of pathologies like macro-micro bleeding, mineral depositions, low-flow vascular lesions, internal architecture of the cranial masses, and also showing hemorrhagic transformations in cerebral infarcts without anatomical detail loss.

Key words: Susceptibility weighted imaging, neuroradiology, magnetic resonance imaging

GIRIS

Radyolojik görüntüleme yöntemlerinin hizla gelismekte oldugu günümüzde manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tüm dünyada üzerinde en çok çalisma ve arastirmalarin yapildigi radyolojik inceleme yöntemidir. Klinik uygulamaya yeni giren sekanslardan bir tanesi de Susceptibility Weighted Imaging (SWI) sekansidir. SWI sekansi Haacke ve ark. [1] tarafindan gelistirilen dokularin manyetik yatkinlik farklarini kullanarak kontrast olusturan, T1, T2, T2* ve proton dansitesinden farkli yeni bir sekanstir [2].

SWI sekansta öncelikle ham faz imajlar olusmaktadir. Bu ham imajlardan yüksek ve düsük geçisli filtreler kullanilarak filtrelenmis faz imajlar elde edilir. Faz imajlar orijinal magnifiye imajlardaki kontrasti artirmak için kullanilir. Faz imajlar çogaltilip orijinal magnifiye imajlarla birlestirilerek magnifiye SWI görüntüler elde olunur [1]. Sonrasinda ise minimum intensite projeksiyon (MinIP ≥4 imaj) kullanilarak görüntüler elde edilir.

Çalismamizda, nöroradyolojide SWI sekansinin kullanilabilirligi ve lezyon saptamadaki duyarliligini ortaya koymayi amaçladik.

YÖNTEMLER

Bu çalismaya Subat 2009- Mayis 2009 tarihleri arasinda S.B. Taksim Egitim ve Arastirma Hastanesi'nde çesitli klinik nedenlerle klinisyen tarafindan MR istemi yapilmis 5-86 yaslari arasinda (ortalama 51,6) 180 hasta; 93 (%51,7) kadin ve 87 (%48,3) erkek dahil edildi. Çalismamiz S.B. Taksim Egitim ve Arastirma Hastanesi Etik Kurulu tarafindan onaylanmistir.

MR görüntüleme tetkikleri 1,5 Tesla MR cihazi ile (Magnetom Avanto; Siemens, Erlangen, Almanya) 12 kanalli kafa koili kullanilarak gerçeklestirildi. Çalismada her olgu aksiyel planda T1, T2, FLAIR ve sagital planda T1 agirlikli kranyal rutin MR sekanslarina ek olarak aksiyal T2* ve SWI MR sekanslari ile degerlendirildi. Çalismamizda kullandigimiz sekans parametreleri Tablo 1'de gösterilmistir.

Hastalar lezyon görülebilirligi ve görünüm özellikleri açisindan farkli zamanlarda 2 ayri radyolog tarafindan degerlendirildi. Saptanan lezyonlar konvansiyonel ve T2* sekans ile karsilastirildi. Istatiksel degerlendirmede tanimlayici metot kullanilmistir.

BULGULAR

Çalismamiza dahil edilen 19 hastada iskemik serebral enfarkt, 12 hastada travmatik, 10 hastada nontravmatik kanama, 17 hastada kitle, 14 hastada mikrokanama odaklari, 18 hastada vasküler malformasyon, 5 hastada sistemik veya nörodejeneratif hastaliga bagli serebral minereal birikimi, 8 hastada multiple skleroz ve 48 hastada nonpesifik bulgular saptanmistir. 30 hastada ise patolojik bulgu saptanmamistir.

Iskemik serebrovasküler hastalik

Çalismamizda iskemik serebrovasküler hastalik (SVH) ön tanisi ile MR görüntülemesi yapilan 19 hastanin 8 tanesinde SWI, 6 tanesinde T2* sekans ve 5 tanesinde ise konvansiyonel sekanslarla hemoraji tesbit edildi (Resim 1).

Serebral mikrokanamalar

Çalismamizda 14 hastada SWI ile 13 hastada ise T2* sekansla mikrokanama odaklari tespit edildi. T2* sekansta 13 hastada saptanan kanama odagi sayisi 82, SWI da ise 14 hastada saptanan kanama odagi sayisi 114 idi. SWI sekansi ile 14 hastada T2* sekansa göre %39 daha fazla kanama odagi saptandi (Resim 3).

Vasküler malformasyonlar

SWI sekansi ile 13 hastada vasküler malformasyon saptanmis olup, bu hastalarin 9 tanesinde venöz anjiom ve 4 tanesinde ise kavernom saptandi. SWI sekans ile venöz anjiom saptanan 9 hastanin 6 tanesinde T2* sekansla ve 4 tanesinde ise konvansiyonel sekanslarla (Kontrastsiz) venöz anjiom saptandi. Kavernom saptanan 4 hastada ise SWI sekansi ile 7 odak, T2* sekanla 6 ve konvansiyonel sekanslarla 4 odak saptanabildi (Resim 2).

Travma

12 hastada travmaya bagli kanama saptandi. SWI ile ekstraaksiyal kanama saptanan tüm hastalarda konvansiyonel sekanslarla da kanama tespit edildi (Resim 4).

Siderozis

Bes hastada tekrarlayan kanamalara bagli olarak subpial doku veya kranial sinirler üzerinde makrofajlar içerisinde biriken hemosiderinin neden oldugu siderozis saptanmistir.

Nörodejeneratif ve metabolik hastaliklar

Çalismamizda Parkinson hastaligi nedeniyle tedavi görmekte olan 4 hastanin 3 tanesinde substansia nigranin pars kompaktasinda belirgin demir birikimi izlendi.

Hipoparatiroidizm nedeniyle kalsiyum replasmani yapilan 1 hastada ise konvansiyonel sekanslarla sadece bazal ganglialardaki kalsiyum birikimi saptanirken SWI ile ek olarak parenkimdeki kalsiyum birikimi de saptandi.

Beyin kitleleri

17 hastada beyinde kitle tespit edilmis olup SWI sekansi kitlelerin kalsifiye veya hemorajik komponentini saptamada konvansiyonel ve T2* sekansa oranla daha basarili olmustur.

TARTISMA

Çalismamizda Wycliffe ve ark.[3] çalismasi ile uyumlu olarak SWI sekansi hemorajiyi T2* sekansa oranla %25, konvansiyonel sekanslara oranla ise %37,5 daha iyi saptadi. Ayrica SWI sekansi ile hemorajinin boyutu ve ek odak varligi daha net olarak gösterildi. SWI sekansi yüksek duyarliligi ile hemorajik komponentin tespitini mümkün kilarak iskemik veya hemorajik enfarkt ayrimina yardimci olmaktadir (Resim 1).

Hemorajik transformasyon trombolitik tedavinin en korkulan komplikasyonudur. Nighoghossian ve ark. serebral enfarktli hastalarda eski mikrokanama odaklari sayisinin kanama egilimi ile iliskili oldugunu bulmuslardir [4]. SWI sekansi ile enfarktli hastalardaki mikrokanama odaklarinin sayisina bakilarak trombolitik tedavi öncesi hemorajik transformasyon potansiyeli tahmin edilebilir ve trombolitik tedavi sonrasi ise erken dönem mikrokanamalar tespit edilebilir.

Tromboembolizm arteryel akimi azalttigindan ilgili arterin sulama alaninda deoksijenize kan miktari artmakta ve böylece drenaj venlerinin susceptibility efekti artarak hipoperfüze alandaki venler hipointens izlenmektedir. Çalismamizda da 2 hastada diger sekanslarda izlenmeyen, hipoperfüze alandaki venöz yapilar SWI sekans ile belirgin hipointens olarak izlendi. Bu özelligi ile SWI sekansi, hipoperfüze alanlari göstererek perfüzyon agirlikli görüntüleme gerekliligini azaltmaktadir.

Taze pihti yüksek miktarda deoksihemoglobin içerdiginden SWI'da hipointens görünür. Serebral arterlerin proksimal parçalarindaki stenoz veya trombüs manyetik rezonans anjiografi (MRA) ile iyi bir sekilde gösterilebilirken distal segmentlerinde ayni basari saglanamamaktadir. SWI ise distal dallarda da trombüsü gösterebilmekte ve böylece MRA'ye iyi bir tamamlayici olmaktadir [5].

Venöz anjioma, telenjiektazi ve kavernomlar yavas akimin izlendigi vasküler malformasyonlar olup konvansiyonel MR sekanslari ile saptanabilmekle birlikte lezyon boyutu küçüldükçe konvansiyonel sekanslarin duyarliligi azalmaktadir [6]. Bunun yaninda kanamamis kavernomlar konvansiyonel sekanslarla saptanamayabilir. T2* sekansin duyarliligi konvansiyonel sekanslara göre daha yüksektir ancak SWI sekansi ile T2* sekansla saptanamayan vasküler malformasyonlar da saptanabilmektedir [7].

Reichenbach ve ark. çalismalarinda klinik olarak yavas akimli vasküler malformasyondan süphelenilen olgularda ideal inceleme tekniginin SWI sekansi oldugunu bildirmislerdir [8].

Bizim çalismamizda da SWI sekansi T2* sekansa göre %25 konvansiyonel (kontrastsiz) sekanslara göre ise %50 daha fazla sayida venöz anjiom (Resim 2), T2* sekansa göre %16,6 konvansiyonel (kontrastsiz) sekanslara göre ise %75 daha fazla sayida kavernom saptamistir.

Serebral mikrokanamalar, kronik hipertansiyon, CADASIL (Serebral otozomal dominant arteriopatisubakut enfarkt ve lökoensefalopati), CAA (serebral amiloid anjiopati), vaskülitler, enfektif endokardit ve Binswangers gibi bir çok hastalikta izlenmektedir [6, 9].

T2* sekansi serebral mikrohemorajilerin tesbitinde iyi bir sekans olmasina ragmen CAA tanili hastalarin %25'inde bu sekans ile mikrokanama tesbit edilememektedir [10]. Larsen ve arkadaslari 88 yasinda Alzheimer tanili hastada yaptiklari çalismada SWI sekansi ile T2* sekansa oranla daha fazla sayida mikrohemoraji odagi tesbit etmislerdir [11].

Çalismamizda da literatür ile uyumlu olarak 14 hastada mikrokanama odaklari tesbit edilmis olup SWI sekansi 14 hastada T2* sekansa göre %39 daha fazla sayida kanama odagi saptamistir (Resim 3).

Tong ve ark. [12,13] ile Babikian ve ark. [14] yaptiklari çalismalarda difüz aksonal hasarlanma (DAI) de hemorajik lezyonlarin sayi, boyut ve dagiliminin tesbitinde SWI sekansi T2* sekansa göre 3-6 defa daha sensitif bulmuslardir.

Haacke ve ark. ise SWI'nin sadece parenkimal kanamalarda degil ayni zamanda ekstraaksiyal kanamalarda da bazen bilgisayarli tomografiden de daha sensitif oldugunu göstermislerdir [15].

Çalismamizda SWI ile ekstraaksiyal kanama saptanan tüm hastalarda konvansiyonel sekanslarla da kanama tesbit edildi. Ancak SWI sekansi kanamanin yayilimini, boyutunu ve kontüzyonlari diger sekanslara oranla belirgin sekilde daha iyi gösterdi (Resim 4).

Tekrarlayan kanamalara bagli olarak leptomeninksler, subpial doku, spinal kordda ve kranial sinirler üzerinde reaktif makrofajlar içerisinde hemosiderin birikimleri olusmakta ve bu birikime bagli olarak hastalar isitme kaybi, serebellar disfonksiyon, piramidal trakt bulgulari ve ilerleyici mental yikim ile doktora basvurmaktadirlar. MR'in kullanima girmesinden önce bu tani hemen hemen yalnizca otopside konuluyordu. Çalismamizda 5 hastada siderozis saptanmis olup bu hastalarda SWI sekansi siderozisin yayilimini konvansiyonel sekanslara oranla belirgin T2* sekansa oranla ise daha iyi gösterdi.

Beyin tümörlerinde görüntülemenin amaci tani, evreleme ve tedaviyi yönlendirmektir. Günümüzde görüntüleme yöntemleri bize kitleyi morfojik, metabolik ve fonksiyonel açidan degerlendirme imkâni sunmaktadir. Gliomlarin evrelemesinde kitlenin kalsifikasyon içermesi, hemorajik, nekrotik veya kistik komponentinin olmasi ve kontrastlanmasi gibi morfolojik ve fonksiyonel özellikleri belirleyicidir.

Seghal ve ark. [16] ile Haacke ve ark. [15] yaptiklari çalismalarda SWI sekansinin kitlenin içyapisini gösterme de kontrastli T1 ve diger konvansiyonel sekanslara göre daha basarili oldugunu bulmuslardir.

Yüksek grade gliomlar genellikle hemorajik komponent içerdiginden gliomlarin preoperatif evrelemesinde hemorajinin tesbitinde SWI sekansi oldukça faydalidir. Hemoraji benzer paramanyetik etkisinden dolayi neoplastik venöz vasküler yapilar ile karistirilabilir. Bu durumda pre ve postkontrast SWI imajlari alindiginda venöz yapilarin intensitesi degisirken hemorajinin intensitesi degismez [17].

Kalsifikasyon beyin tümörlerinin tanisinda ve ayirici tansisinda önemli bir göstergedir. Kalsifikasyon konvansiyonel T1ve T2 sekanslarda degisken sinyal intensitesinde olmasi ve T2* sekansta hemoraji gibi hipointens izlenmesi nedeniyle her zaman dogru sekilde taninamayabilir [18-20]. SWI faz imajlarda ise kalsifikasyonun diamanyetik, hemorajinin ise paramanyetik olmasi nedeniyle farkli intensitededirler ve ayrimi yapilabilir [21].

Çalismamizda SWI sekansi kitlelerin kalsifiye veya hemorajik komponentini saptamada konvansiyonel ve T2* sekansa oranla daha basarili olarak ayrici tanida ve ervrelemede katki saglamistir.

Birçok nörodejeneratif hastalikta (Parkinson hastaligi, Huntington hastaligi, Alzheimer hastaligi, multiple skleroz, amyotrofik lateral skleroz ve Hallervorden-Spatz sendromu) ve yasla birlikte bazal ganglialarda demir birikimi olmaktadir [22].

Demirin indükledigi oksidatif stres nöron ölümüne neden olan en sik mekanizmadir [23]. Kalsiyum (diamanyetik) ve demir (paramanyetik) gibi mineraller degisik derecelerde susceptibility etkisine neden olurlar ve bu nedenle SWI mineral birikimini göstermede oldukça sensitiftir. Eger anormal demir birikimi nöron hasarinin primer nedeni ise SWI faz imajlar ile hastalik erken safhada tespit edilebilir ve tedavi takibi yapilabilir. Eger demir birikimi sekonder bir sonuçsa yine SWI faz imajlar hastaligin siddetini belirlemede kullanilabilir.

Çalismamizda da Parkinson hastaligi nedeniyle tedavi görmekte olan 4 hastanin 3 tanesinde substansia nigranin pars kompaktasinda SWI sekansi ile demir birikimi izlendi. Ayrica hipoparatiroidizm nedeniyle kalsiyum replasmani yapilan 1 hastada ise konvansiyonel sekanslarda izlenmeyen parenkimal kalsiyum birikimi saptandi.

Çalismamizin en önemli kisitlamasi, çalisma grubunun heterojenitesi ve her hastalik grubunda yeterli hasta sayisina ulasilamamasi nedeniyle istatistiksel degerlendirme yapilamamasidir.

Sonuç olarak; SWI sekansi, sagladigi ek veriler ile tani, takip ve tedavi modalitesini belirlemede yardimci ve yön gösterici yeni bir MR sekansidir. Bu gün için SWI sekansinin majör endikasyonlari nörovasküler ve nörodejeneratif hastaliklardir. Fakat yakin gelecekte daha fazla endikasyonda kullanilacaktir.

References

KAYNAKLAR

1. Haacke EM, Mittal S, Wu Z, et al. Susceptibility-weighted imaging: technical aspects and clinical applications, Part I. AJNR Am J Neuroradiol. 2009;30:19-30.

2. Reichenbach JR, Haacke EM. High-resolution BOLD venographic imaging: a window into brain function. NMR Biomed 2001;14:453-467.

3. Wycliffe ND, Choe J, Holshouser B, et al. Reliability in detection of hemorrhage in acute stroke by a new three-dimensional gradient recalled echo susceptibility-weighted imaging technique compared to computed tomography: a retrospective study. J Magn Reson Imaging 2004;20:372377.

4. Nighoghossian N, Hermier M, Adeleine P, et al. Old micro-bleeds are a potential risk factor for cerebral bleeding after ischemic stroke: a gradient-echo T2*-weighted brain MRI study. Stroke 2002;33:735-742.

5. Hermier M, Nighoghossian N, Derex L, et al. MRI of acute post-ischemic cerebral hemorrhage in stroke patients: diagnosis with T2*-weighted gradientecho sequences. Neuroradiology 2001;43:809-815.

6. Thomas B, Somasundaram S, Thamburaj K, et al. Clinical applications of susceptibility weighted MR imaging of the brain: a pictorial review. Neuroradiology 2008;50:105-116.

7. Lee BCP, Vo KD, Kido DK et al MR high resolution blood oxygenation level dependent venography of occult (low-flow) vascular lesions. AJNR Am J Neuroradiol 1999;20:1239-1242.

8. Reichenbach JR, Jonetz-Mentzel L, Fitzek C, et al. High resolution blood oxygen level dependent MR venography (HRBV): a new technique. Neuroradiology 2001;43:364369.

9. Won Seo S, Hwa Lee B, Kim EJ, et al. Clinical significance of microbleeds in subcortical vascular dementia. Stroke 2007;38:1949e51.

10. Haacke EM, DelProposto ZS, Chaturvedi S, et al. Imaging cerebral amyloid angiopathy with susceptibility-weighted imaging. AJNR Am J Neuroradiol 2007;28:316-17.

11. Larsen JP, Britt W, Kido D, et al. Susceptibility weighted magnetic resonance imaging in evaluation of dementia. Radiology Case Reports 2007;2:102.

12. Tong KA, Ashwal S, Holshouser BA, et al. Hemorrhagi shearing lesions in children and adolescents with posttraumatic diffuse axonal injury: improved detection and initial results. Radiology 2003;227:332e9.

13. Tong KA, Ashwal S, Holshouser BA, et al. Diffuse axonal injury in children: clinical correlation with hemorrhagic lesions. Ann Neurol 2004;56:36-50.

14. Babikian T, Freier MC, Tong KA, et al. Susceptibility weighted imaging: neuropsychologic outcome and pediatric head injury. Pediatr Neurol 2005; 33:184-194.

15. Haacke EM, Mittal S, Wu Z, et al. Susceptibility-weighted imaging: technical aspects and clinical applications, Part 2. AJNR Am J Neuroradiol. 2009;30:232-252.

16. Seghal V, Delproposto Z, Haacke EM et al Clinical applications of neuroimaging with susceptibility-weighted imaging. J Magn Reson Imaging 2005;22:439-450.

17. Lin W, Mukherjee P, An H et al. Improving high resolution MR bold venographic imaging using a T1 reducing contrast agent. J Magn Reson Imaging 1999;10:118-123.

18. Oot RF, New PF, Pile-Spellman J, et al. The detection of intracranial calcifications by MR. AJNR Am J Neuroradiol 1986;7:801-809.

19. Avrahami E, Cohn DF, Feibel M, et al. MRI demonstration and CT correlation of the brain in patients with idiopathic intracerebral calcification. J Neurol 1994;241:381-384.

20. Tsuchiya K, Makita K, Furui S, et al. MRI appearances of calcified regions within intracranial tumors. Neuroradiology 1993;35:341-344.

21. Wu Z, Mittal S, Kish K, et al. Identification of calcification with magnetic resonance imaging using susceptibility-weighted imaging: a case study. J Magn Reson Imaging 2009;29:177-182.

22. Harder SL, Hopp KM, Ward H, et al. Mineralization of the deep gray matter with age: a retrospective review with susceptibility-weighted MR imaging. AJNR Am J Neuroradiol 2008;29:176-183.

23. Qian ZM, Shen X. Brain iron transport and neurodegeneration. Trends Mol Med 2001;7:103-108.