Μαγνητική Μαστογραφία

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΘΗΝΑΣ ΣΧΟΛΗ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΡΟΝΟΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΡΑΔΙΟΛΟΓΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Μαγνητική Μαστογραφία Τεχνικές απεικόνισης και πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στα Ελληνικά νοσοκομεία ΧΑΛΔΑΙΟΥ ΜΕΡΟΠΗ Α.Μ.: 06059 Επιβλέπων: Κουμαριανός Δημήτρης, Καθηγητής Εφαρμογών ΑΘΗΝΑ Απρίλιος 2011

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΩΝ... 6 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 8 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑΣ... 9 1.1 Βασικές αρχές... 9 1.1.1 ομή του ατόμου... 9 1.1.2 Συνιστώμενο άνυσμα της μαγνήτισης... 10 1.1.3 ημιουργία του σήματος... 11 1.2 Χαλάρωση ιστών... 12 1.2.1 Χρόνος χαλάρωσης Τ1... 12 1.2.2 Χρόνος χαλάρωσης Τ2... 14 1.2.3 Χρόνος χαλάρωσης Τ2*... 15 1.3 Εξοπλισμός μαγνητικού τομογράφου... 17 1.3.1 Ο μαγνήτης... 17 1.3.2 Το σύστημα ραδιοσυχνότητας... 18 1.3.3 Τα βαθμιδωτά πηνία... 19 1.3.4 Οι υπολογιστές... 21 1.4 Ακολουθία παλμών Spin-echo... 21 1.4.1 Το διάγραμμα της ακολουθίας Spin-echo... 21 1.4.2 Αντίθεση στην ακολουθία Spin-echo... 22 1.4.3 Πολυτομική απεικόνιση... 24 1.5 Ακολουθίες παλμών Gradient-echo και 3D απεικόνιση... 25 1.5.1 Ακολουθία Gradient-echo (GRE)... 25 [1]

1.5.2 Το διάγραμμα της ακολουθίας GRE... 26 1.5.3 Παραλλαγές της gradient-echo... 27 1.5.4 Η αντίθεση στην GRE... 28 1.5.5 Τρισδιάστατη GRE... 28 1.6 Ακολουθίες παλμών Fast-spin Echo, Echo Planar, Inversion Recovery και παραλλαγές της... 30 1.6.1 Ακολουθία Fast-spin Echo (FSE)... 30 1.6.2 Ακολουθία Echo-planar (EPI)... 32 1.6.3 Ακολουθία Inversion Recovery (IR)... 35 1.6.4 Παραλλαγές της ακολουθίας Inversion Recovery (IR).. 37 1.7 Λόγοι σήματος προς θόρυβο (SNR) και αντίθεσης προς θόρυβο (CNR)... 39 1.7.1 Η έννοια του σήματος... 39 1.7.2 Η έννοια του θορύβου... 40 1.7.3 Παράμετροι του συστήματος που επηρεάζουν το θόρυβο 42 1.7.4 Λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR)... 43 1.7.5 Λόγος αντίθεσης προς θόρυβο (CNR)... 46 1.8 Ασφάλεια στη Μαγνητική Τομογραφία... 47 1.8.1 Επιδράσεις από το στατικό μαγνητικό πεδίο... 48 1.8.2 Επιδράσεις από τα μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία... 50 1.8.3 Επιδράσεις από τα πηνία ραδιοσυχνότητας... 51 1.8.4 Η εγκυμοσύνη ως ζήτημα ασφάλειας στην MRI... 51 1.8.5 Κρυογόνα και απόπνιξη (Quench)... 52 2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΜΑΣΤΟΓΡΑΦΙΑΣ... 54 2.1 Μέσα σκιαγραφικής αντίθεσης στην MRI μαστών... 54 2.1.1 Χαρακτηριστικά των ΜΣΑ... 54 [2]

2.1.2 Μηχανισμός πρόσληψης των ΜΣΑ... 56 2.1.3 οσολογία των ΜΣΑ... 57 2.1.4 Πιθανές αρνητικές επιδράσεις των ΜΣΑ... 58 2.1.5 Ευαισθησία και ειδικότητα των ΜΣΑ στην μαγνητική μαστογραφία 59 2.1.6 Χρονική διακριτική ικανότητα στη μαγνητική μαστογραφία με ΜΣΑ... 61 2.1.7 Ισορροπία μεταξύ χωρικής και χρονικής διακριτικής ικανότητας 63 2.2 Πρωτόκολλα ανάκτησης εικόνων... 65 2.2.1 Τ1W ακολουθία παλμών χωρίς καταστολή του σήματος του λίπους πριν την χορήγηση ΜΣΑ... 66 2.2.2 Τ2W ακολουθία παλμών με καταστολή του σήματος του λίπους πριν την χορήγηση ΜΣΑ... 67 2.2.3 Ακολουθίες παλμών με συνοδό έγχυση ΜΣΑ... 68 2.2.4 Μέτρα εξοικονόμησης χρόνου στην 3D GRE ακολουθία 75 2.2.5 Παραδείγματα πρωτοκόλλων της ακολουθίας 3D GRE που ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της χωρικής και χρονικής διακριτικής ικανότητας 80 2.2.6 Παραδείγματα ελαττωματικών πρωτοκόλλων... 83 2.3 Τεχνικές επεξεργασίας εικόνων... 85 2.3.1 Τεχνική αφαίρεσης και επανακαταχώριση (reregistration) 86 2.3.2 Προβολές μεγίστης έντασης (ΜΙP) δεδομένων αφαίρεσης 88 2.3.3 Πολυεπίπεδες ανακατασκευές εικόνων (ΜPR)... 90 2.3.4 ημιουργία καμπυλών ενίσχυσης (Time-enhancement Curves) για αλλοιώσεις με ενίσχυση που είναι ύποπτες για κακοήθεια 92 2.3.5 ημιουργία χαρτών ενίσχυσης βασισμένους σε ακολουθίες πολλαπλών χρόνων... 93 2.3.6 ιαγνωστικοί σταθμοί εργασίας CAD μαγνητικής μαστογραφίας... 95 [3]

2.4 Τεχνικά σφάλματα και λάθη στη μαγνητική μαστογραφία... 96 2.4.1 Τεχνικά σφάλματα... 96 2.4.2 Άλλα λάθη, του συστήματος ή του χρήστη... 109 2.5 Εξελίξεις στη μαγνητική μαστογραφία... 113 2.5.1 Συστήματα μεγαλύτερης έντασης πεδίου... 113 2.5.2 Νέα συστήματα για την απεικόνιση των μαστών... 114 2.5.3 Απεικόνιση προσανατολισμού διάχυσης (diffusion)... 115 2.5.4 Απεικόνιση διήθησης (perfusion)... 116 2.5.5 Μέγιστο χολίνης στη φασματοσκοπία υδρογόνου... 118 2.5.6 Μελλοντικές απαιτούμενες εξελίξεις... 120 3 ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΜΑΣΤΟΥ ΚΑΙ ΜΑΣΧΑΛΙΑΙΑΣ ΧΩΡΑΣ... 122 3.1 Ανατομία του μαστού... 122 3.1.1 Γενικά... 122 3.1.2 Τοποθεσία και σχήμα... 122 3.1.3 Θηλή και θηλαία άλως... 123 3.1.4 Εσωτερικό του μαζικού αδένα... 123 3.1.5 Αιμάτωση του μαστού... 125 3.1.6 Λεμφική αποχέτευση του μαστού... 125 3.1.7 Νεύρωση του μαστού... 126 3.2 Ανατομία της μασχαλιαίας χώρας... 126 3.2.1 Γενικά... 126 3.2.2 Αιμοφόρα αγγεία... 127 3.2.3 Νεύρα... 128 3.2.4 Μασχαλιαίοι λεμφαδένες... 129 [4]

4 ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ... 131 5 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 133 5.1 Γενικό τμήμα... 134 5.2 Πρωτόκολλο εξέτασης... 144 5.3 Μεταεπεξεργασία εικόνων... 150 6 ΣΥΖΗΤΗΣΗ... 155 7 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 162 8 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ... 163 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι - ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ... 167 [5]

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΩΝ ADC= analog to digital converter AP= anterior-posterior ASSET= array spatial sensitivity encoding technique BIRADS= breast imaging reporting data system CAD= computer aided diagnosis CNR= contrast to noise ratio DCIS= ductal carcinoma in situ EPl= echo planar ETL= echo-train length FDA= food and drug administration FLAIR= fluid attenuated inversion recovery FLASH= fast low-angle shot FOV= field of view FSE= fast spin echo GRAPPA=generalized autocalibrating partially parallel acquisition GRASS=gradient recall steady state GRE= gradient echo HF= head-foot IR= inversion recovery LR= left-right MIP= maximum intensity projection MPR= multiplanar reconstruction NEX= number of excitations NPW= no phase wrap [6]

NSF= nephrogenic systemic fibrosis PD=proton density RODEO= rotating delivery of excitation off-resonance ROI= region of interest SAR= specific absorption rate SE= spin echo SENSE= sensitivity encoding SNR= signal to noise ratio SPGR= spoiled gradient recall steady state STIR= short TI inversion recovery TE= time to echo TI= time to inversion TR= time to repeat VEGF= vascular endothelial growth factor ΕΝΥ= εγκεφαλονωτιαίο υγρό ΜΣ= μαγνητικός συντονισμός ΜΣΑ= μέσο σκιαγραφικής αντίθεσης ΜΤ= μαγνητικός τομογράφος ΣΣ= σπονδυλική στήλη [7]

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η πολλαπλή χρησιμότητα του μαγνητικού συντονισμού και η αφθονία πληροφοριών που παρέχει, τον διαμορφώνουν ως μια πολύτιμη μέθοδο απεικόνισης της σημερινής εποχής. Η παρούσα πτυχιακή εστιάζει στις δυνατότητές του, ως προς την απεικόνιση των μαστών και χωρίζεται σε δυο μέρη, το βιβλιογραφικό και το ερευνητικό. Το βιβλιογραφικό μέρος αποτελείται από 3 κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι βασικές αρχές γενικότερα της μαγνητικής τομογραφίας. Αυτές περιλαμβάνουν, τη διαδικασία δημιουργίας μαγνήτισης, τον εξοπλισμό του μαγνητικού τομογράφου, τα είδη των ακολουθιών παλμών και τους λόγους σήματος προς θόρυβο και αντίθεσης προς θόρυβο. Επίσης, παρουσιάζεται και το θέμα της ασφάλειας στο χώρο του μαγνήτη. Το δεύτερο κεφάλαιο, ασχολείται με τις αρχές, συγκεκριμένα, της μαγνητικής μαστογραφίας. Εδώ, γίνεται λόγος για τα μέσα σκιαγραφικής αντίθεσης, τα πρωτόκολλα ανάκτησης και τις τεχνικές επεξεργασίας των εικόνων, τα πιθανά λάθη και τεχνικά σφάλματα καθώς και για τις πρόσφατες και μελλοντικές εξελίξεις πάνω στον κλάδο. Στο τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο του βιβλιογραφικού μέρους, παρουσιάζεται λεπτομερώς η ανατομία τόσο του κυρίως μαστικού αδένα όσο και της μασχαλιαίας περιοχής. Τονίζονται η αιμάτωση, η νεύρωση και η λεμφική αποχέτευση αυτών. Στη συνέχεια, το θέμα του ερευνητικού μέρους είναι το πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση της μαγνητικής μαστογραφίας στα νοσοκομεία και διαγνωστικά κέντρα της Ελλάδας. Παρουσιάζονται τα υλικά και οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν και τα αποτελέσματα της έρευνας. Ακόμη, πραγματοποιείται σύγκριση με τις διεθνείς οδηγίες και βγαίνουν τα ανάλογα συμπεράσματα. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου Κύριο ημήτριο Κουμαριανό, γιατί σε κάθε βήμα της πτυχιακής μου ήταν δίπλα μου πρόθυμος να με βοηθήσει σε ότι χρειαστώ, τον Νικόλαο Σιρινίδη γιατί χωρίς αυτόν θα ήταν πολύ δύσκολο να φέρω εις πέρας το ερευνητικό μέρος και όλους τους συναδέλφους στην Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη που αφιέρωσαν τον πολύτιμο χρόνο τους για τη συμπλήρωση του ερωτηματολογίου. [8]