MEZZI DI CONTRASTO

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La parola CONTRASTO va ad indicare la differenza tra due oggetti. Solitamente viene utilizzata nell’ambito delle immagini per definire la differenza di aspetto (colore, intensità, luminosità) di due oggetti o figure. Ma possiamo anche usarla quando descriviamo la differenza di gusto tra un moscato dolce e un piatto di ravioli al ragù di cinghiale, oppure per il tatto basta pensare al braille (il sistema di scrittura e lettura a rilievo per i non vedenti)

In pratica il contrasto è una differenza, che può essere più o meno importante.

Nel campo dell’imaging la parola “contrasto” viene utilizzata per descrivere la differenza tra un tessuto e l’altro, o tra una parte di tessuto o l’altro, oppure visto a livello “microscopico” la differenza tra un pixel e l’altro.

Tutte le immagini digitali infatti vengono solitamente rappresentate utilizzando 256 livelli di grigio, partendo dal nero (valore 0) per arrivare fino al bianco (valore 256).

Due strutture rappresentate da due livelli di grigio molto differenti (30 e 200 come valori di scala) hanno alto contrasto.

Due strutture rappresentate dallo stesso valore di grigio, se adiacenti, non sono distinguibili una dall’altra.

Due strutture rappresentate da due livelli di grigio poco differenti (100 e 120 come valori di scala) hanno basso contrasto.

Entrano pero’ in gioco anche il tipo di sequenza utilizzata, la tecnica di acquisizione della stessa, i parametri che ne determinano la pesatura. Quindi TR, il TE, l’angolo dell’impulso, la sequenza utilizzata e moltissimi altri fattori

Non si puo’ dire che una sequenza e’ ad alto contrasto, si puo’ solo dire che una sequenza ha un altro contrasto tra il tessuto X e il tessuto Y (o tra più tessuti).

In risonanza magnetica il contrasto tra due strutture e’ condizionato da molti fattori, primo fra tutti la composizione molecolare dei tessuti.

La composizione dei tessuti avra’ quindi come risultato dei valori diversi di Densita’ protonica, di rilassamento T1 e di rilassamento T2. Altra caratteristica la diffusivita’

Che cosa sono i Mezzi di contrasto

I mezzi di contrasto sono solitamente dei prodotti farmaceutici con caratteristiche tali da aumentare il contrasto tra due o più strutture, con un meccanismo specifico a seconda del prodotto usato e della metodica.

Esistono anche delle sostanza di tipo non farmacologico (ad esempio l’acqua o il gel) che possono essere utilizzate come mezzo di contrasto per determinati studi.

L’utilizzo di molecole superparamagnetiche (come il ferro cristallino) permette di avere un amplificazione elevatissima del momento magnetico.

Il gadolinio è il prodotto piu’ usato in risonanza magnetica perché dispone di 7 elettroni disaccoppiati ed hanno uno spin parallelo. Condizionano quindi anche il segnale dei tessuti circostanti

Un tessuto che subisce una variazione di segnale dopo somministrazione di mdc si dice che subisce un enhancement.

Molti tessuti normali prendono contrasto!!!!

L’enhancement puo’ essere lieve, importante, omogeneo, disomogeneo, precoce, tardivo, centrale, periferico ecc….

Contrasto positivo: è sostanzialmente l’effetto ottenuto dalla maggior parte dei mezzi di contrasto utilizzati in radiologia, nel quale si verifica un incremento dell’intensità del segnale dei tessuti che subiscono un enhancement.

Prima la struttura ha un aspetto “normale”, dopo somministrazione la struttura diventa iperintensa.

Questo avviene quindi in angiografia, in urografia, in mielografia, nelle TC classiche con mdc, e ovviamente ecc…..

Categorizzazione principale dei mezzi di contrasto RM

Contrasto negativo: e’ l’effetto contrario, nel quale si ottiene una diminuzione dell’intensità del segnale di determinati tessuti. Nella radiologia tradizionale è l’effetto ottenuto nella Pneumocisternografia o nella Pneumocistografia, in TC ad esempio è l’effetto ottenuto nel tubo digestivo dopo aver somministrato acqua o metilcellulosa o l’insufllazione di gas nella Colon TC virtuale.

- Tramite puntura percutanea e fino alla cavita’ articolare nelle artro-RM

- Tramite somministrazione per OS o per via rettale negli esami del tubo digerente

- Per via vaginale negli esami dell’organo stesso o della cervice

- Piu’ rare l’incanulazione dell’orifizio esterno di eventuali fistole o dotti, e somministrazione di gas tramite le vie respiratorie.

Metodi di somministrazione dei mezzi di contrasto RMLa somministrazione del mezzo di contrasto e’ generalmente per via endovenosa, ma non

solo. Per alcuni esami infatti il prodotto viene introdotto in maniera differente:

Le tempistiche dell’acquisizione

L’esame classico in risonanza magnetica con completamento dopo mezzo di contrasto avviene solitamente secondo lo schema classico:

- Acquisizione delle immagini senza mdc

- Somministrazione del mdc

- Acquisizione delle immagini dopo mdc

La scelta del momento esatto in cui acquisire le immagini dopo mdc rispetto al momento dell’acquisizione non deve essere lasciato al caso, ma vanno rispettate alcune regole che cambiano a seconda della struttura anatomica da studiare e dalla patologia in questione.

Questo e’ dovuto anche al fatto che le sequenze in risonanza magnetica possono durare molti minuti (anche fino a 10) o pochi secondi (anche solo 15) e le informazioni acquisite, indipendentemente dai parametri della sequenza, potrebbero variare notevolmente.

Le tempistiche dell’acquisizione

L’utilizzo di sequenze molto lunghe portera’ inevitabilmente alla perdita delle informazioni sull’impregnazione precoce dell’organo, mentre l’utilizzo di sequenze molto brevi eseguite solo nell’attimo successivo alla somministrazione del mdc portera’ alla perdita delle informazioni relative all’impregnazione massiva.

Tempistiche ed impregnazioneLe tempistiche di passaggio e impregnazione dei vari mezzi di contrasto è generalizzabile per tutte le parti del corpo vascolarizzate con un normale circolo arterioso venoso. Fase 1 (primo passaggio venoso): 0-13sec - iniezione endovena nel braccio e ritorno al cuore (VD), passaggio nei polmoni e ritorno al cuore (VS).

Fase 2 (vascolare): 13-20 sec - passaggio in aorta e di seguito in tutti i vasi arteriosi più periferici

Fase 3 (arteriosa): 30-40 sec – impregnazione precoce

Fase 3b (fase portale nel fegato): 60 sec

Fase 4 (fase venosa equilibrio): 90 sec

Fase 5 (fase tardiva): più di 3 minuti

Fase 5 (fase ritardata – secretiva): più di 15-20 min

Alcune di queste fasi (quella arteriosa-precoce per esempio e quella venosa-portale) sono molto importanti nello studio di alcuni organi come ad esempio il fegato e i reni.

L’impregnazione a livello del fegato e’ leggermente differente perche’ l’apporto sanquigno e’ in piccola parte assicurato dall’arteria epatica mentre una grossa parte arriva tramite la vena porta. Si avrà quindi una fase arteriosa 25-35 secondi, e una fase portale 45-60sec

Fortunatamente nella maggior parte degli esami la fase arteriosa precoce non e’ indispensabile e la durata delle sequenze dopo mdc (dai 4 ai 7-8 minuti in totale) fa si che la fase di impregnazione massiva sia studiata correttamente.

Negli studi delle lesioni secondarie a livello cerebrale e’ consigliabile acquisire delle sequenze ritardate anche fino a 30minuti, perche’ l’individuazione delle lesioni molto piccole necessitano di maggior ritardo.

Da non dimenticare però che alcuni organi (il fegato in primis, i reni, il pancreas, le mammelle, l’ipofisi) necessitano di studi degli stessi sia nella fase arteriosa (30 secondi) che nella fase venosa (60 secondi) e nelle fasi venose ritardate (90-120-150 secondi).

Le tempistiche dell’acquisizione

In alcuni studi vengono eseguite delle sequenze dinamiche che non sono altro che delle acquisizioni di breve durata e seriate nel tempo.Tra i parametri più importanti di queste sequenze (oltre al numero di strati) è da ricordare la risoluzione temporale, cioè la durata di ciascuna singola acquisizione.Solitamente viene eseguita un acquisizione pre contrasto e 5-6 durante e dopo l’iniezione, ciascuna della durata di 30sec-1min30sec (che è praticamente la risoluzione temporale).

Studi dinamici

Nonostante la possibilita’ di accorciare i tempi di ciascuna scansione (“risoluzione temporale più elevata”), spesso non vi è un’effettiva utilita’ a causa del fatto che comunque sono necessarie delle acquisizioni tardive a 6-7 minuti.Per i dettagli di ciascuna sequenza dinamica vedere il protocollo specifico.

Le tempistiche negli altri esami RM

Per gli esami RM effettuati con somministrazioni di tipo differente, e’ necessario conoscere le caratteristiche dell’organo. Per gli esami del tubo digerente ad esempio l’acquisizione deve adattarsi anche alla velocita’ di transito.

Nelle artro-RM si consiglia di non attendere troppo tempo tra l’infiltrazione e l’acquisizione perche’ potrebbe verificarsi un riassorbimento del liquido.

Schema generale contrasti positivi e negativi T1 e T2

Contrasto positivo T2 e contrasto negativo T1

Acqua, gel, metilcellulosa

Questi liquidi possono essere utili, soprattutto a livello del tubo digerente per ottenere contrasto:

- Negativo in T1- Positivo in T2

Da segnalare subito che il Gadolinio e quindi i mezzi di contrasto paramagnetici, hanno un contrasto positivo nelle immagini T1, dovuto ad un accorciamento dei tempi di rilassamento t1. Questo significa che l’enhancement e’ rilevabile nelle sequenze T1 come un ipersegnale (bianco).

In effetti avviene anche un accorciamento dei tempi di rilassamento t2*

Attenzione che concentrazioni molto elevate di gadolinio (nelle vie escretrici in fase tardiva per esempio) restituiscono un segnale altamente ipointenso (nero).

Normalmente il gadolinio non è visibile nelle immagini T2 ponderate, ma per lo stesso discorso fatto per le t1, ad elevate concentrazioni, si ottiene segnale nero

MDC paramagnetici e contrasto positivo T1

Mezzi di contrasto paramagneticiUtilizzano il gadolinio, che ha 7 elettroni spaiati. Il Gadolinio (Gd) in forma libera è tossico,

quindi viene legato in molecole che permettono di renderlo compatibile con il corpo umano.

Omniscan (gadodiamide), GE Healthcare • Magnevist (gadopentetate

dimeglumine), Bayer Healthcare • OptiMARK (gadoversetamide),

Mallinckrodt • ProHance (gadoteridol), Bracco • MultiHance (gadobenate

dimeglumine), Bracco

Qualche immagine

• La fibrosi nefrogenica sistemica NSF (Nephrogenic Systemic Fibrosis), e’ una complicanza che si e’ verificata in alcuni pazienti affetti da insufficienza renale grave. Alcuni anni fa infatti era abitudine esaminare in RM i pazienti con insufficienza che non potevano essere studiati con le altre specialita’ radiologiche in cui era prevista la somministrazione di mezzo di contrasto iodato.

• Dal 2007 la FDA ha quindi imposto a tutte le case farmaceutiche di inserire un box di avvertimento che segnalasse questa problematica relativa ai pazienti con problemi renali.

• Prima di procedere alla somministrazione di gadolinio, e’ quindi necessario verificare se il paziente non abbia un insufficienza renale grave, eventualmente con la valutazione della creatinina e della clearance.

I mezzi di contrasto superparamagnetici sono invece visibili nelle sequenze T2 pesate, perche’ prevale l’accorciamento dei tempi di rilassamento t2 come una diminuzione di segnale sulle immagini ponderate t2

MDC superparamagnetici e contrasto negativo T2

Mdc superparamagnetici

Mezzi di contrasto organo specificiSono dei mezzi di contrasto che vengono captati in particolare da determinati organi

Epatospecificicaratterizzati da una molecola legata a catene laterali lipofile, vengono captati dagli epatociti e quindi eliminati attraverso la bile. Parte invece passa negli spazi extracellulari per poi essere normalmente eliminata dai reni.

MultiHance – Bracco: Gd-BOPTA gadobenate dimeglumine. Captazione epatocitaria 4%, sequenze contrastografiche dinamiche e tardive a 15-20 min.

Primovist – Bayer Shering: Gd-EOB-DTPA Gadoxetic acid disodium 0,1 ml/kg di peso corporeo. Elevata captazione epatocitaria 50%, sequenze contrastografiche dinamiche e tardive a 15-20 min.

Teslascan – Amersham: MN-DPDP Manganese dipyroxyl diphosphate. Infusione in 20, non sono possibili sequenze dinamiche, tardive da 4-24 ore.

Endorem – Guerbet: Dextran-coated ferumoxide, Ami-25

Dedicati allo studio dei linfonodi

Sinerem – Guerbet: Ferumoxtran, USPIO, AMI-227 (non più in commercio), superpamagnetico. Infusione lenta, scansione dopo 24-36 ore. I linfonodi normali subiscono una riduzione del segnale T2 (contrasto negativo T2)

Contrasto specifico per il lume tubo digerenteLumirem - GuerbetFerumoxsil (USAN, SPIO), AMI-121, superpamagnetico. Somministrazione orale o per via rettale, in dosi da 300ml. Stomaco e intestino tenue analizzabili dopo 1 ora. Riduzione del segnale T2 e T1 (contrasto negativo)