La risonanza magnetica:
una nuova tecnica di imaging per la cardiologia

Introduzione

Fig. 1: prototipo di uno scanner dedicato agli esami cardiovascolari

Fig. 2: componente anteriore di una bobina di superficie tipo phased-array utilizzata per gli studi cardiaci

Negli ultimi anni si è assistito ad un progressivo avvicinamento dei cardiologi alla Risonanza Magnetica per Immagini (MRI). Questo non sorprende data la intrinseca potenzialità che tale metodica di imaging contiene ed in considerazione del grande impegno in termini di risorse umane ed industriali che viene finalizzato a colmare la distanza esistente tra le necessità cliniche della cardiologia moderna ed una tecnica nata per altri scopi e fin qui utilizzata soprattutto dalla radiologia. Negli ultimi due anni sono state introdotte sul mercato nuove apparecchiature costruite e sviluppate in collaborazione con i cardiologi o con radiologi con preparazione culturale cardiologica e tenendo presente i peculiari problemi che le patologie cardiovascolari pongono da un punto di vista tecnico (fig. 1). Queste apparecchiature, più potenti e veloci di quelle sino a qui utilizzate in campo cardiovascolare, corredate da bobine riceventi di superficie basate su tecnologia phased-array molto sofisticata (fig. 2) consentono mediamente una qualità di immagine di altissimo livello, con tempi di acquisizione progressivamente ridottisi a pochi secondi. Se negli anni '80-'90 la MRI ha affrontato tematiche di tipo morfologico (fig. 3), in virtù delle innovazioni tecnologiche suddette è ora possibile studiare le varie cardiopatie con un approccio più dinamico (es. la valutazione delle velocità dei flussi intracavitari o della funzione ventricolare regionale). I primi risultati paiono confermare le previsioni più ottimistiche dal momento che la MRI offre, unica nel panorama delle tecnologie di imaging disponibili, la possibilità di studiare il cardiopatico in tutti gli aspetti più importanti: l'anatomia e la funzione delle cavità cardiache, l'anatomia e la funzione coronarica, la perfusione miocardica, l'anatomia e la funzione dei principali vasi che dal cuore si dipartono.

Il laboratorio di Risonanza Magnetica dell'Istituto di Fisiologia Clinica del CNR è attualmente impegnato nella validazione e nello sviluppo di tale tecnologia assieme alla General Electric Milwaukee (USA) e ad una ventina di altre istituzioni internazionali. A tal fine è stato impiantato, primo nel suo genere in Italia e quarto in Europa, un Laboratorio di Risonanza Magnetica per Immagini Cardiovascolare collocato in una Cardiologia e completamente dedicato alle patologie cardiovascolari.

Fig. 3: caso di aplasia tricuspidale con ventricolo unico, già sottoposto ad intervento di Fontan

Fig. 4: aneurisma apicale in un paziente con storia clinica positiva per pregresso infarto anteriore esteso

L'anatomia e la funzione delle cavità cardiache

La possibilità di ottenere immagini morfologiche estremamente dettagliate e di costante alta qualità in qualsivoglia piano dello spazio, senza limiti di "finestra", rende ragione del numero crescente di pazienti cardiopatici inviati per un esame di MRI. Una caratterizzazione pre-chirurgica dei vizi congeniti non può prescindere da una misurazione dei volumi ventricolari, come delle portate (in ml/min) delle sezioni destre e sinistre. Una delle innovazioni che il Laboratorio ha introdotto è quella di coinvolgere in prima persona un cardiologo pediatra (quindi uno specialista dei vizi congeniti) nella programmazione, esecuzione e refertazione di esami MRI in questi pazienti (spesso clinicamente instabili e spesso bambini). L'età e le dimensioni corporee dei pazienti studiati presso il laboratorio si è progressivamente ridotta (attualmente vengono studiati bambini con peso corporeo minimo di circa 20 kg e di età non inferiore ai sei anni). Nel frattempo il Laboratorio si è dotato delle attrezzature e del personale necessario per studiare piccoli pazienti in anestesia generale con l'obiettivo di studiare, nel giro di pochi mesi, anche i neonati. Un primo risultato importante risiede nel progressivo e costante avvicinamento dei cardiochirurghi infantili alla MRI con richieste diagnostiche progressivamente più ambiziose. Un altro risultato significativo è la progressiva messa a punto di protocolli standardizzati atti alla caratterizzazione di queste patologie: es. caratterizzazione quantitativa dei flussi polmonari, del volume delle sezioni di destra, in tutti i soggetti studiati. Questo ha permesso di ridurre al minimo la tendenza dell'operatore, che esegue materialmente l'esame MRI, a modificare l'approccio diagnostico in ciascun paziente poiché si tratta di patologie intrinsecamente dotate di variabilità morfologica molto spiccata.

Mentre nelle cardiopatie congenite la MRI riveste ormai un ruolo diagnostico consolidato ed irrinunciabile, per quanto riguarda le altre patologie cardiache lo sforzo maggiore viene attualmente riversato nella cardiopatia ischemica. Fra le indicazioni clinicamente validate ed accettate vale la pena di menzionare la misurazione dell'infarct size e la misurazione dello spessore parietale come indicatore di residua vitalità delle regioni infartuate. Analogamente le complicanze di episodi infartuali, quali le rotture di cuore, gli aneurismi ventricolari, i versamenti pericardici, le formazioni trombotiche endo-cavitarie vengono caratterizzate in maniera molto dettagliata da una macchina per MRI dotata di queste prerogative (fig. 4)

Fig. 5: risultato finale del lavoro di un algoritmo automatico per il riconoscimento dei profili endocardici ed epicardiaci. All'operatore è richiesto solamente di riconoscere la cavità ventricolare "cliccando" con il pointer

La natura intrinsecamente digitale delle immagini che si ottengono consente l'applicazione di algoritmi di analisi computerizzata, ad esempio, per l'identificazione automatica dei contorni miocardici (fig. 5) e la ricostruzione tridimensionale del ventricolo sinistro (fig. 6). Derivare poi, con tali algoritmi computerizzati, una valutazione quantitativa molto accurata degli indici di funzione miocardica quali il volume ventricolare o la frazione di eiezione, è divenuta una prassi routinaria nel nostro Laboratorio di MRI cardiovascolare e viene applicata ad immagini ottenute in condizioni basali, come pure in condizioni di stress farmacologico.

Fig. 6: ricostruzione tridimensionale del cuore a partire da una serie di fette parallele in asse corto. La procedura viene eseguita automaticamente dallo stesso software utilizzato per l'identificazione dei contorni mostrato nella figura precedente

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