Hold Pusten
25.10.2021
WIBEKE NORDHØY1, ØYSTEIN BECH-AASE1 OG ANDRES SERVER ALONSO2
1. MR-fysiker, Avdeling for diagnostisk fysikk 2. Nevroradiolog, Nevroradiologisk seksjon Alle Klinikk for radiologi og nukleærmedisin, Oslo universitetssykehus
Nøkkelord: arteriell spinnmerking, arterial spin labeling, ASL, magnetisk resonans-avbildning, MR, blodgjennomstrømning, ikke-invasiv, kontrastmiddel, hjerneavbildning, perfusjon.
Sammendrag
Arteriell spinnmerking eller Arterial Spin Labeling (ASL) er en MR-avbildningsmetode for å måle perfusjon, det vil si blodgjennomstrømming, i kroppen på en kvantitativ og fullstendig ikke-invasiv måte, da den ikke krever kontrastinjeksjon. Metoden er derfor særlig egnet til måling av blodstrøm hos pasienter som er allergiske mot eller ikke tåler kontrastmidler, hos pasienter hvor det ikke lar seg etablere intravenøs tilgang, samt hos barn og når det forventes repeterte undersøkelser.
Arterial Spin Labeling (ASL) is an MR imaging method for measuring perfusion, that is blood flow, in the body in a quantitative and completely non-invasive manner. ASL does not require contrast injection. ASL is therefore suitable for blood flow measurement in patients where intravenous access is not possible, in those who are allergic to or does not tolerate contrast agents, in children and when repeated injections are expected.
Innledning/Bakgrunn
Det siste tiåret har det vært et økende søkelys på mulige bivirkninger ved bruk av MR-kontrastmidler, og jevnt over er det gadolinium-holdige (Gd-holdige) kontrastmidler som benyttes. Enkelte pasienter tåler disse Gd-kontrastmidlene dårlig, og ved nyresvikt vil de kunne utløse nefrogen systemisk fibrose (NSF) (1), en alvorlig systemisk inflammasjon og fibrosedannelse, spesielt i hud, men også flere andre vev, som potensielt er dødelig. Pasienter med nedsatt nyrefunksjon har økt risiko for utvikling av NSF etter Gd-kontrastmiddel. Samtidig er det en økt risiko jo dårlige nyrefunksjonen blir. Nylig ble det oppdaget at selv ved normal nyrefunksjon kan Gd lett hope seg opp i en rekke vev, noe man ikke vet konsekvensene av per i dag (2). Dette er påvist ved forhøyet signal i MR-bilder, flere år etter administrasjon av Gd-kontrast, hvor størst endring er observert i hjernestrukturene globus pallidus og dentate nucleus (DN) (3).
Det er også uvisst om gadolinium akkumuleres som frie Gd-ioner eller intakte chelat (4). Flere studier har undersøkt Gd-avleiring relatert til antall, hyppighet og total mengde som pasienten har fått av kontrastmiddel. Det er ikke kjent om denne avleiringen er av klinisk betydning. I tillegg er noen allergiske mot kontrastmidler, og man er forsiktig med bruk av kontrastmiddel hos barn, samt i forskningsstudier. Derfor oppfordres det generelt til mer kritisk bruk av MR-kontrastmidler nå enn før, samt tilbakeholdenhet med å gi for mange injeksjoner per pasient. Dette belyser hvor nyttig det er å ha en alternativ ikke-invasiv perfusjonsmetode å tilby.
Siden ASL hverken anvender ioniserende stråling eller kontrastvæske og gir reproduserbare kvantitative perfusjonskart, er den attraktiv for forskningsstudier. ASL har gitt opphav til et stort antall publikasjoner de siste to tiårene. Utstrakt klinisk bruk har derimot latt vente på seg nettopp på grunn av manglende standardisering. Dessuten finnes det per i dag godt etablerte kontrastmiddelbaserte MR-perfusjonsmetoder som blant annet kan gi høyere oppløsning og signal-støyforhold (SNR), samt mulighet for å måle flere perfusjonsrelaterte parametere.
I starten var ASL-forskningen mest fokusert rundt teknologisk utvikling og validering av ulike ASL-sekvenser og metoder. Siden det nå finnes robuste ASL-implementeringer kommersielt tilgjengelig på de fleste plattformer, har forskning på klinisk anvendelse av ASL foregått en stund (5).
På tross av alle fordelene med ASL er det en del utfordringer ved diagnostisk og kvantitativ bruk av metoden. To hovedutfordringer med teknikken er manglende standardisering mellom MR-leverandørene samt generelt lav SNR. Behovet for standardisering av ASL, samt gode studier som beviser dens reliabilitet og reproduserbarhet for ulike pasientgrupper, er altså fortsatt stort.
Flere forfattere har vist at ASL kjørt med samme sekvenser og sekvensparametere for eksempel på én og samme MR-maskin, gir svært robuste og reproduserbare kvantitative perfusjonskart (6). I kvalitetssikringsstudien til Mutsaerts et al. utført ved Oslo universitetssykehus i 2014 (7) ble det derimot vist at selv små endringer i sekvensparametre kan ha større effekt på reproduserbarheten til ASL enn hardwareog software-forskjeller mellom leverandørene, noe som viser viktigheten av å bruke identiske merkings- og utlesningsstrategier i multisenterstudier. I 2015 ble det publisert en konsensusartikkel - et såkalt White Paper - om ASL, for å standardisere bruken av ASL i klinikk og forskning (8).
Formålet med denne oversiktsartikkelen er å beskrive ASL som metode, samt å fremme bruken av ASL både i forskning og klinikk.
Materiale og metode
Her presenteres en stegvis oversikt over ASL som metode, basert på litteratursøk og ervervet kunnskap gjennom en årelang aktiv deltagelse i EU-COST action ASL in dementia og egne studier ved bruk av ASL i nevroklinikken på Oslo universitetssykehus. Alle illustrasjoner er selvlaget, og tatt fra egne studier som ikke er publisert.
ASL-metoden
Arteriell spinnmerking virker ved at blod i tilførende arterier blir magnetisk merket før det strømmer inn i vevet/organet der perfusjonen måles. Ma
Gå til medietNøkkelord: arteriell spinnmerking, arterial spin labeling, ASL, magnetisk resonans-avbildning, MR, blodgjennomstrømning, ikke-invasiv, kontrastmiddel, hjerneavbildning, perfusjon.
Sammendrag
Arteriell spinnmerking eller Arterial Spin Labeling (ASL) er en MR-avbildningsmetode for å måle perfusjon, det vil si blodgjennomstrømming, i kroppen på en kvantitativ og fullstendig ikke-invasiv måte, da den ikke krever kontrastinjeksjon. Metoden er derfor særlig egnet til måling av blodstrøm hos pasienter som er allergiske mot eller ikke tåler kontrastmidler, hos pasienter hvor det ikke lar seg etablere intravenøs tilgang, samt hos barn og når det forventes repeterte undersøkelser.
Arterial Spin Labeling (ASL) is an MR imaging method for measuring perfusion, that is blood flow, in the body in a quantitative and completely non-invasive manner. ASL does not require contrast injection. ASL is therefore suitable for blood flow measurement in patients where intravenous access is not possible, in those who are allergic to or does not tolerate contrast agents, in children and when repeated injections are expected.
Innledning/Bakgrunn
Det siste tiåret har det vært et økende søkelys på mulige bivirkninger ved bruk av MR-kontrastmidler, og jevnt over er det gadolinium-holdige (Gd-holdige) kontrastmidler som benyttes. Enkelte pasienter tåler disse Gd-kontrastmidlene dårlig, og ved nyresvikt vil de kunne utløse nefrogen systemisk fibrose (NSF) (1), en alvorlig systemisk inflammasjon og fibrosedannelse, spesielt i hud, men også flere andre vev, som potensielt er dødelig. Pasienter med nedsatt nyrefunksjon har økt risiko for utvikling av NSF etter Gd-kontrastmiddel. Samtidig er det en økt risiko jo dårlige nyrefunksjonen blir. Nylig ble det oppdaget at selv ved normal nyrefunksjon kan Gd lett hope seg opp i en rekke vev, noe man ikke vet konsekvensene av per i dag (2). Dette er påvist ved forhøyet signal i MR-bilder, flere år etter administrasjon av Gd-kontrast, hvor størst endring er observert i hjernestrukturene globus pallidus og dentate nucleus (DN) (3).
Det er også uvisst om gadolinium akkumuleres som frie Gd-ioner eller intakte chelat (4). Flere studier har undersøkt Gd-avleiring relatert til antall, hyppighet og total mengde som pasienten har fått av kontrastmiddel. Det er ikke kjent om denne avleiringen er av klinisk betydning. I tillegg er noen allergiske mot kontrastmidler, og man er forsiktig med bruk av kontrastmiddel hos barn, samt i forskningsstudier. Derfor oppfordres det generelt til mer kritisk bruk av MR-kontrastmidler nå enn før, samt tilbakeholdenhet med å gi for mange injeksjoner per pasient. Dette belyser hvor nyttig det er å ha en alternativ ikke-invasiv perfusjonsmetode å tilby.
Siden ASL hverken anvender ioniserende stråling eller kontrastvæske og gir reproduserbare kvantitative perfusjonskart, er den attraktiv for forskningsstudier. ASL har gitt opphav til et stort antall publikasjoner de siste to tiårene. Utstrakt klinisk bruk har derimot latt vente på seg nettopp på grunn av manglende standardisering. Dessuten finnes det per i dag godt etablerte kontrastmiddelbaserte MR-perfusjonsmetoder som blant annet kan gi høyere oppløsning og signal-støyforhold (SNR), samt mulighet for å måle flere perfusjonsrelaterte parametere.
I starten var ASL-forskningen mest fokusert rundt teknologisk utvikling og validering av ulike ASL-sekvenser og metoder. Siden det nå finnes robuste ASL-implementeringer kommersielt tilgjengelig på de fleste plattformer, har forskning på klinisk anvendelse av ASL foregått en stund (5).
På tross av alle fordelene med ASL er det en del utfordringer ved diagnostisk og kvantitativ bruk av metoden. To hovedutfordringer med teknikken er manglende standardisering mellom MR-leverandørene samt generelt lav SNR. Behovet for standardisering av ASL, samt gode studier som beviser dens reliabilitet og reproduserbarhet for ulike pasientgrupper, er altså fortsatt stort.
Flere forfattere har vist at ASL kjørt med samme sekvenser og sekvensparametere for eksempel på én og samme MR-maskin, gir svært robuste og reproduserbare kvantitative perfusjonskart (6). I kvalitetssikringsstudien til Mutsaerts et al. utført ved Oslo universitetssykehus i 2014 (7) ble det derimot vist at selv små endringer i sekvensparametre kan ha større effekt på reproduserbarheten til ASL enn hardwareog software-forskjeller mellom leverandørene, noe som viser viktigheten av å bruke identiske merkings- og utlesningsstrategier i multisenterstudier. I 2015 ble det publisert en konsensusartikkel - et såkalt White Paper - om ASL, for å standardisere bruken av ASL i klinikk og forskning (8).
Formålet med denne oversiktsartikkelen er å beskrive ASL som metode, samt å fremme bruken av ASL både i forskning og klinikk.
Materiale og metode
Her presenteres en stegvis oversikt over ASL som metode, basert på litteratursøk og ervervet kunnskap gjennom en årelang aktiv deltagelse i EU-COST action ASL in dementia og egne studier ved bruk av ASL i nevroklinikken på Oslo universitetssykehus. Alle illustrasjoner er selvlaget, og tatt fra egne studier som ikke er publisert.
ASL-metoden
Arteriell spinnmerking virker ved at blod i tilførende arterier blir magnetisk merket før det strømmer inn i vevet/organet der perfusjonen måles. Ma
