SRI-info 1. utgave november 2003, 2. opplag NR.13 Informasjon til henvisende leger: Magnetisk ResonansTomografi (MRT) et spørsmål om fett og vann "T2 sekvens: Likeverdige signaler fra fett (se subcutant fettvev) og vann (se spinalvæsken). Kul i fettvevet bak kan være både lipom og cyste." "T1 sekvens: Sterke signaler fra fettet, svakere signaler fra vann. Kulen i fettvevet er altså en cyste."
Sentrum Røntgeninstitutt (SER INN) er landets største private røntgeninstitutt med syv pasientavdelinger. Tre avdelinger i Oslo, en i Lillestrøm, Trondheim, Bergen og Stavanger. Mer enn 3 400 leger henviser årlig mer enn 240 000 pasienter. Sentrum Røntgeninstitutt kvalitets- og miljøstyringssystem er sertifisert i henhold til de internasjonale standardene NS-EN ISO 9002 og NS EN ISO 14001. Magnetisk ResonansTomografi (MRT) utgjør sammen med konvensjonell digital eller analog todimensjonal røntgenstrålebasert avbildning, computertomografi (CT) og ultrasonografi hovedmetodene i bildedannende radiologi. Med vekt på MRT diskuteres i denne brosjyren de prinsipielle forhold som er avgjørende for valg av metode innenfor forskjellige organområder. Vi kan skille mellom 1) røntgenmetodene, 2) MRT og 3) ultrasonografi. Det er til dels svært kompleks teknologi som anvendes i selve apparatene. Avbildningen forutsetter imidlertid enklere fysikkmessige og kjemiske forhold i kroppens organer som kan forstås uavhengig av apparatteknologien. Det er disse forhold som bestemmer metodenes anvendbarhet og som diskuteres her. Oppløsningen i bildene kan skilles i to: 1) Geometrisk oppløsning: hvor godt et lite punkt eller en tynn linje kan avbildes. 2) Tetthetsoppløsning: hvor godt forskjellige vev avbildes forskjellig. For røntgenmetodene er forskjeller i elektrontetthet avgjørende, for MRT forskjeller i signalstyrke. Brosjyren er utarbeidet av dr. med. Arne Høiseth Todimensjonale konvensjonelle røntgenmetoder og ultrasonografi har alltid ekstrem høy geometrisk oppløsning. Den geometriske oppløsningen ved CT og MRT er dels avhengig av hvordan vi utfører undersøkelsen; dels er den avhengig av tetthetsforskjellen mellom strukturene. Ved store tetthetsforskjeller vil selv de minste strukturene avbildes, selv om den geometriske oppløsningen egentlig er grovere. Med CT erkjennes derfor nesten alltid små forkalkninger eller luftbobler, mens MRT kan fremstille selv de tynneste hjernenervene på grunn av stor signalforskjell mellom nervevevet og cerebrospinalvæsken. Rasjonell bruk av CT og spesielt av MRT krever riktig balanse mellom disse to oppløsningene; for eksempel kan noen MR-opptak ha dårlig geometrisk oppløsning, men god "tetthetsoppløsning". Dette gjør det vanskelig for utenforstående uten videre å vurdere bildekvalitet. Røntgenmetodene forutsetter variert elektrontetthet i forskjellig vev. Grovt kan dette inndeles i 4 hovedgrupper. Ved å illustrere de relative tetthetsforskjeller med CT-enheter ser vi at det er ekstreme tetthetsforskjeller mellom gruppene 1, 2 og 3, men små forskjeller innenfor hovedgruppen 2: 1) Vev med svært høy tetthet, oftest kalsium (>1000 CT enheter). 2a) Proteinholdig vev og væsker, unntatt fett. (>0-100 CT enheter) 2b) Vann, altså væsker som ikke inneholder protein (0 CT enheter). 3) Fett (-100 - <0 CT enheter. 4) Luft/gasser (-1000 CT enheter). Todimensjonale konvensjonelle eller digitaliserte røntgenmetoder skiller bare mellom de 4 hovedgruppene, det vil si at alt proteinholdig vev og vann fremstilles likt. Anatomien overprojiseres, noe som kan gjøre vurderingen vanskelig. Metoden har imidlertid flere sterke sider, noe som gjør den til en svært viktig diagnostisk metode. Bildeopptaket er uhyre raskt, metoden er billig, fremfor alt gir bildene er god "global" oversikt over anatomien og en svært god og detaljert vurdering av det kalsiumholdige vevet (skjelett) og av vev som inneholder gass (lunger, mage/tarm, abscesser). CT er også elektrontetthetbasert og gir en god fremstilling av de samme vevstyper som todimensjonal røntgen. I tillegg har metoden to viktige egenskaper: 1) Tetthetsoppløsningen er vesentlig bedret slik at CT skiller mellom vev med elektrontetthetvariasjon i hovedgruppe 2 og det er meget god differensiering mellom 2a og 2b. Dette gjør metoden god ved vurdering av parenchymatøse organer som hjerne, lever, nyrer. Skillet mellom væske med lav elektrontetthet (cerebrospinalvæske) og proteinholdig vev (intervertebralskiver) gir mulighet for prolapsdiagnostikk. 2) CT er snittfotografering slik at en unngår overprojeksjoner. Sammenlignet med konvensjonell MRT er bildeopptakene svært raske og relativt billig. Ultrasonografi baseres dels på ekko fra vevsflater, dels på en vurdering av ekkostyrken. Forskjellen mellom ultrasonografi og røntgenmetoder kan illustreres ved å se på muskler. Musklene har en homogen elektrontetthet og fremstilles derfor som homogene organer med CT, og både blødninger og svulster kan gå i ett med normal muskulatur. Muskelfibrene utgjør vevsoverflater som alltid avbildes med ultrasonografi og overflatene mot blødninger eller svulster vil også alltid fremstilles med ultrasonografi. MRT baseres nesten utelukkende på fordelingen av fett, vann og "alt annet". Bare fett og vann gir fra seg registrerbare elektromagnetiske signaler som avbildes hvitt (sterke signaler) eller i gråtoner (svakere signaler), alt annet er uten signaler og avbildes svart. På konvensjonell MRT er også det som beveger seg raskt svart, for eksempel strømmende blod. Signalene fra vann og fett endres ofte av andre magnetiske atomer (oksygen, jern og hydrogen i forskjellige makromolekyler) i vevene, noe som bidrar til en ytterligere differensiering. MRT representerer en betydelig gevinst, men en rasjonell anvendelse av metoden forutsetter at en erkjenner metodens begrensninger, at en vet når andre metoder bør benyttes og når MRT bør kombineres med andre metoder. Den store gevinsten med MRT er en ekstrem høy "tetthetsoppløsning" av parenchymatøst vev og væsker, altså gruppene 2a, 2b og 3 nevnt over. MRT kan imidlertid ikke skille mellom gruppene 1 (kalsium) og 4 (luft), fibrøst vev (arr, sener og ligamenter) og med konvensjonell MRT, heller ikke strømmende blod. Som vi ser av det over, noe av det som MRT ikke kan skille mellom har en betydelig forskjell i elektrontetthet, og er følgelig velegnet til å bli avbildet med røntgenmetoder. Med MRT kan en ikke avgjøre om tinningben er normalt luftholdig eller sklerotisk, til det må en bruke røntgenmetoder. I cervicalkolumna kan det være umulig med MRT sikkert å skille mellom en kalsiumholdig påleiring og et fibrøst prolaps, igjen kan røntgenmetoden være avgjørende. Konvensjonell MRT er en langsom metode, det vil si at forholdet mellom tiden det tar å gjøre en avbildning og organbevegelser setter grenser for metodens brukbarhet. Det er en av årsakene til at hovedanvendelsen for MRT er i organer som vanligvis ikke er affisert av respirasjon eller hjertepuls, det vil si hode, hjerne, rygg og ekstremiteter. I thorax og abdomen er MRT oftere spesialundersøkelser. For å skille mellom fett og vannsignaler er det ofte nødvendig med minst to MRT-sekvenser (bildeopptak). Disse sekvensene benevnes oftest T1, T2/T2* og suppresjonssekvenser (for eksempel STIR-sekvensen). En sekvens kan da hovedsaklig gi god geometrisk opp- 2 3
løsning, den andre hovedsaklig tetthetsoppløsning. Nødvendigheten av minst to sekvenser kan illustreres med følgende: På T1 sekvensen fås sterke signaler fra fett, svake eller mellomsterke signaler fra vann og parenchymatøst vev, den samme sekvensen benyttes oftest til å lage geometrisk sett skarpe bilder. Problemet er her at vi ikke kan skille mellom normalt parenchym og væske. T2/T2* viser sterke signaler i både vann og fett, svake eller mellomsterke signaler i parenchymatøst vev. Her kan vi altså ofte ikke skille mellom fett og vann. Tilsammen gir imidlertid disse to sekvensene den nødvendige differensieringen. I noen tilfeller er ikke dette tilstrekkelig. Da kan vi supprimere signalene fra fett slik at bare vann gir signaler (for eksempel den ofte benyttede STIR-sekvensen). Denne sekvensen har altså en ekstrem høy "tetthetsoppløsning" men en svært dårlig geometrisk oppløsning. Det utvikles stadig nye MR-sekvenser med utvidelse av anvendelsesområdene for MRT. Sammenligningen mellom MRT, ultrasonografi og røntgenmetoder kan illustreres med følgende: Patologi i muskulatur vil alltid lage et reaktivt ødem som alltid er synlig på MRT. Slike lesjoner vil altså altid være påvisbare med ultrasonografi og MRT, men kan være usynlige med CT, så lenge en ikke benytter kontraststoffer. På MRT vil sener og ligamenter være svarte, uansett om de er normale eller inneholder kalsium eller arr. Ultrasonografi viser ekko fra de interne fibrene i den interne strukturen og avslører arrvev og forkalkninger. Kontrastundersøkelser: Et viktig prinsipp for den bildedannende diagnostikk er basert på forskjellen i vaskularisering i forskjellige normale og patologiske vev. MRT og røntgenmetodene benytter dette prinsippet temmelig likt. For både CT og MRT kan det være umulig å skille mellom ikke-vaskularisert proteinholdig vev (blod, nekrotisk vev, cyster) og vaskulariserte svulster. Med begge metoder kan differensieringen utføres ved å anvende kontraststoffer. Generelle retningslinjer for hvilke metoder som kan velges som førstegangsutredning ved problemstillinger i gitte organområder: Hode og hjerne: MRT eller CT. Den suverene evnen MRT har til å differensiere mellom parenchymatøse vev gjør MRT til en overlegen metode, men CT er fullt adekvat ved de fleste problemer og bør ofte foretrekkes. Bihuler: CT (MRT spesialundersøkelse) Tinningben (akusticusnevrinom?): MRT. Forskjellen mellom vannet i spinalvæsken og parenchymet i hjernenervene gir en suveren fremstilling av forholdene ved pyramidespissene og i porus acusticus internus. Med MRT fremstilles rutinemessig nervene i porus. Tinningben (betennelse/destruksjon?): CT. Dette gir først en vurdering av pneumatisering av cellene og destruksjoner i det kalsiumholdige skjelettet, altså en elektrontetthetsbasert metode. Som spesialundersøkelse er MRT av stor betydning for å kartlegge utbredelsen av, for eksempel en svulst. Hals: CT med kontrast eller ultrasonografi. Thyroidea: Ultrasonografi. Thorax (plevra, lunger, bronchier): Konvensjonell rtg. thorax og event. CT. Kontrasten mellom luft og parenchym/blod gjør røntgenmetodene overlegne. Thorax (hjerte og mediastinum): Konvensjonell rtg. thorax og CT med kontrast. Abdomen (parenchymatøse organer, mage tarm, blodårer, galle og urinveier: Ultrasonografi, konvensjonelle røntgenundersøkelser og CT. MRT er spesialundersøkelser, men kan benyttes rutinemessig ved følgende to problemstillinger: "T2 sekvens: Likeverdige signaler fra fett (se subcutant fettvev) og vann (se spinalvæsken). Kul i fettvevet bak kan være både lipom og cyste." 1) Ved påviste små lesjoner i hepar kan differensieringen mellom benigne haemangiomer og maligne lesjoner være vanskelig med ultrasonografi og CT. MRT er velegnet til å differensiere ved å benytte spesialsekvens (ekstrem T2 vektet sekvens). Med både CT og MRT kan en utføre en vurdering av vaskulariseringen av slike lesjoner, noe som også er ofte benyttede kriterier ved denne differensieringen. 2) På grunn av sterke signaler fra væske er MRT velegnet til å vurdere lesjoner i utvidede galleganger og pankreasgang (MRCP). Bekkenets bløtvev: Førstevalg er ultrasonografi, deretter CT. MRT er av svært stor betydning ved spesialproblemstillinger vedrørende genitalia og rectum. Skjelett: Det må skilles mellom det kalsiumholdige vevet og bløtvevet i margen og rundt skjelettet. For å vurdere det kalsiumholdige vevet er det absolutt nødvendig med elektronbaserte metoder, altså todimensjonal røntgen, eventuelt kombinert med CT. Begge metoder gir også svært verdifull informasjon om bløtvevet rundt skjelettet. Som en generell regel bør alltid todimensjonal røntgen tas ved all skjelettproblematikk. Vi anbefaler at det ved alle vedvarende, uavklarte eller uklare skjelettproblemer bør tas todimensjonale røntgenbilder noen få uker etter at problemene er oppstått. Poenget er at undersøkelsen er rask å utføre, billig og sannsynligvis uten strålerisiko av noen betydning. Hensikten med undersøkelsen er å påvise skjelettkreft, infeksjoner og, hos barn dysplasier eller epifysiolyse, på tidligst mulig tidspunkt. Ved skjelettsykdom trenger en alltid de todimensjonale bildene, eventuelt kombinert med CT, for å sannsynliggjøre en spesifikk diagnose. Det er viktig å vite at når en i neste omgang eventuelt utfører MRT er det ikke for å avslutte med den beste undersøkelsen, det gjør man fordi kombinasjonen av metodene kan gi det beste resultatet. Det er da veldig viktig at pasienten alltid får tilgjengelige røntgenbilder når MRT utføres. "T1 sekvens: Sterke signaler fra fettet, svakere signaler fra vann. Kulen i fettvevet er altså en cyste." 4 5
Nytten av CT er snittfotograferingen samt en bedret tetthetsoppløsning av bløtvevet rundt skjelettet. Det mest rasjonelle er at slik CT utføres etter anbefaling av radiolog etter radiologens vurdering av todimensjonale bilder. MRT gir egentlig vesentlig mindre informasjon om skjelettet enn røntgenmetoder, men informasjonen er ikke mindre viktig. Ved patologi som skader, infeksjoner og svulster erstattes alltid det normale fettholdige margvevet av vannholdig ødem, blod eller av vannholdige svulstceller. MRT er uhyre følsom for dette, og MRT er derfor svært sensitiv for all slik patologi. Ved normalt funn ved MRT kan en "friskmelde" skjelettet for alvorlig sykdom. Fra et rent medisinsk biologisk synspunkt er det derfor rasjonelt å innlede skjelettvurderingen med MRT, men på grunn av kostnadene og ventetider er det rimelig å begynne med vanlig røntgen. MRT viser dog kun at fettvevet er erstattet av vann, MRT kan ikke enkelt differensiere mellom ødem, blod, eller svulstceller. For å differensiere mellom skjelettpatologi er det altså absolutt nødvendig med en morfologisk vurdering av det kalsiumholdige skjelettet. Skader, infeksjoner og svulster påvirker nedbrytingen og oppbygningen av det kalsiumholdige skjelettet på spesifikke måter som muliggjør denne spesifikke differensieringen. Hva skal en gjøre ved vedvarende sykdomstegn og initialt et normalt skjelettbilde: Det tar noen uker fra en sykdom begynner til det kalsiumholdige vevet er endret slik at patologi blir synlig på røntgenbildene. Neste kontroll vil derfor nesten alltid vise sykdommen. Da trenger en ikke MRT for å påvise at det foreligger patologi eller for å spesifisere diagnosen. Tas MRT ved neste kontroll må en ha at nytt røntgenbilde for å spesifiere sykdommens natur, hvis MRT viser patologi. Mistenkes en scaphoideumfraktur er det altså fortsatt rasjonelt å ta en vanlig røntgenkontroll etter noen tid; alternativt kan en gjøre MRT, men da på tidligst mulig tidspunkt etter skaden. Hvordan ser en gammel skjelettskade ut: I en tilhelet fraktur er det normalt kalsiumholdig vev og normal fettholdig margvev. MRT behøver altså ikke å vise noe unormalt. Vurdering av en gammel tilhelet fraktur uten reaktive forandringer må altså baseres på en morfologisk vurdering av det kalsiumholdige skjelettet på vanlige røntgenbilder. Ledd med sener, ligamenter: For det kalkholdige skjelettet i et ledd gjelder samme forhold som for skjelettet beskrevet over. Artritt og arthrose har spesifikke røntgenforandringer. MRT gir i tillegg mulighet for å vurdere bruskdestruksjon. Vurderingen kan være vanskelig. Ved arthritter kan synoviale forandringer vurderes med MRT. Den største nytten av MRT er vurderingen av leddkapsler, sener, og ligamenter rundt leddene og menisker/labrum i leddene. Dette er normalt ikke-signalgivende vev som følgelig avbildes svart i forhold til omgivende vann og fett. Patologi sees som signal der det skulle vært signalfritt. Vurderingene krever en detaljert kunnskap om leddenes normale anatomiske varianter. Flere sener, ligamenter kan med fordel vurderes med ultrasonografi. Normalt har disse vevene en karakteristisk fibrillær oppbygning slik at patologi er svært lett erkjennbar. I forhold til MRT har imidlertid ultrasonografi betydelige begrensninger. "Bløtvev": Bløtvev er i denne forbindelse hovedsaklig muskler og fettvev samt til en viss grad sener og ligamenter. Problemstillingene er oftest spørsmål om muskel/seneruptur eller bløtdelssvulst En god regel er først å ta et vanlig røntgenbilde. Noen ganger avklares forholdene, for eksempel hvis en tumor er en benign bløtvevsforkalkning eller callus i et tilhelet brudd. Ultrasonografi kan sannsynliggjøre at en lesjon er et subcutant lipom eller et cystisk ganglion som ikke behøver videre utredning. Videre kan ultrasonografi sannsynliggjøre at det foreligger normale forhold ved avbildning av normal muskelanatomi, eller bekrefte at det foreligger patologi som må vurderes nærmere. Ruptur i muskler og sener kan påvises som defekter i de fibrøse strukturene. CT er alltid en velegnet metode. Den lave elektrontettheten i fett gjør at CT alltid viser lipomer og metoden kan også anvendes til å differensiere mellom benignt lipom og liposarcom. CT gir en eksakt anatomisk lokalisajon av lipomet. Forøvrig må differensieringen mellom benigne lesjoner som blødning i en muskel eller ødem og et sarcom baseres på en vurdering av vaskularisering. Også med MRT er en avhengig av å vurdere vaskulariseringen for å skille mellom blødninger og svulstvev. MRT er imidlertid den avgjort mest følsomme metoden til å avgrense lesjoner samt til å vurdere utbredelsen av reaktive forandringer rundt lesjonen. MRT bør alltid benyttes ved utredning av bløtvevspatologi som ikke umiddelbart kan sies å være benignt. "Suppresjonssekvens. Signalene fra fettet er undertrykket slik at bare vannet i den subcutane cysten er sterkt signalgivende." Ryggen: En kan skille mellom diagnostikk av ryggens skjelett og de nevrologiske forhold. Skjelettdiagnostikken er i prinsippet som beskrevet over. Konvensjonell røntgen, CT og MRT er alle velegnede ved vurdering av ryggproblemer, men metodene må benyttes målrettet og de viser forskjellige ting eller supplerer hverandre. En metode er altså ikke bedre enn andre og det er valg av riktige kombinasjoner som er avgjørende. Generelt kan det sies at de konvensjonelle røntgenbildene gir en verdifull helhetlig oversikt og en svært detaljert vurdering av det kalsiumholdige vevet og også en viss vurdering av bløtvevet rundt ryggvirvlene (paravertebrale bløtvevskonturer). Bortsett fra ved helt spesifikke problemstillinger, anbefaler vi alltid at slike bilder tas ved uavklarte ryggproblemer. CT er en spesialundersøkelse som kun bør utføres på spesifikke indikasjoner. Snittføringen gjør at CT ikke er egnet som en helhetlig undersøkelse av ryggen. For eksempel kan det være umulig å erkjenne kompresjoner av virvler med CT. CT kan anvendes for å få en detaljert vurdering av skjelettforandringer når de kliniske symptomer og tegn eller foreliggende røntgenfunn indikerer fokale forandringer, samt for å vurdere det paravertebrale bløtvevet nærmere. MRT gir også en helhetlig oversikt og kan langt på vei erstatte røntgenbildene, men vesentlig informasjon om det kalsiumholdige vevet kan mangle. For eksempel kan det være vanskelig å erkjenne sideleddsarthrose eller andre påleiringer og buespalter (spondylolisthese). Nevrologiske forhold: CT er en velegnet metode til å vurdere skiveprolaps på grunn av en stor tetthetsforskjell mellom cerebrospinalvæsken og skiven. Metoden har dog begrensninger. MRT gir en 6 7
oversikt over mange skiver, mens en med CT må begrense seg til noen få skivenivåer. MRT viser myelopati og intraspinale svulster som kan forbli uoppdaget med CT. Spesielt cervicalt kan det imidlertid være nødvendig med CT for å skille mellom kalkholdige påleiringer og fibrøse prolaps. Konklusjoner Det foreligger neppe noen enkle svar på hvilke metoder en bør velge. Svært ofte vil flere metoder føre til forstandige konklusjoner. Forskjellige radiologer vil sannsynligvis kunne gi forskjellige råd som alle kan være like velbegrunnet. EKO-TRYKK a.s FØRDE Våre avdelinger: Telefon Fax: e-post: Oslo (0050) Oslo City, Stenersgt. 1A 23 35 56 00 23 35 56 10 oslocity@sri.no Oslo (0164) Kr. Augustsgt. 19 23 32 76 00 22 36 06 61 krag@sri.no Lillestrøm (2000) Nittedalsgt 2B 63 89 84 44 63 80 27 03 lillestrom@sri.no Gjøvik (2815) Niels Ødegaardsgt. 4A 61 15 80 00 61 15 80 01 gjovik@sri.no Trondheim (7013) Kjøpmannsgt.17 73 92 45 00 73 92 45 01 trondheim@sri.no Bergen (5015) Vincens Lungesgt. 3 55 59 49 00 55 59 49 70 bergen@sri.no Stavanger (4006) Børehaugen 1 51 93 42 00 51 93 42 01 stavanger@sri.no www.serinn.no Sentrum Røntgeninstitutt har ISO-sertifisert kvalitets- og miljøstyringssystem. KVALITET MILJØ Ansvarlige leger: Administrerende overlege Are Løken Spesialister i radiologi: dr. med. Arne Høiseth, dr. Brita Scheel, dr. med. Finn Kolmannskog, dr. Knut Korsbrekke, dr. med. Kirsti Løken, dr. Arne-Henning Kirk, dr. Finn Aspestrand, dr. Anne Margrethe Bassøe, dr. Bernhard Schneider, dr. med Heidi Beate Eggesbø, dr. Liv Svendsen, dr. Marianna R. Eriksen og dr. Kari Waage.