J.
van Engelshoven over
MRA,
onstabiele plaque en vaatnieuwvorming
In de toekomst zal met MRI vaatnieuwvorming kunnen worden gevisualiseerd en het effect van groeifactoren kunnen worden bepaald .
''Magnetische Resonantie Imaging (MRI) mag dan wel een slechte start hebben gehad, het is nog lang niet uitontwikkeld en we gaan er nog veel van horen'', zegt prof. dr. J. van Engelshoven, hoofd van de afdeling radiodiagnostiek van het Academisch Ziekenhuis Maastricht. Daar wordt rond deze tijd het nieuwste MRIsysteem in gebruik genomen: 2 keer sterker dan de huidige beeldresonantiesystemen en daarmee bruikbaarder voor de nieuwste ontwikkelingen.
De slechte start van MRI heeft te maken met de langdurige meettijd, die aanvankelijk nodig was om het binnenste van een patiënt te laten zien: in 1977 vijf uur; in 2002 nog maar een halve seconde. Met als resultaat scherpe beelden.
Voor de vasculaire geneeskunde kwam de Magnetische Resonantie Angiografie (MRA) in beeld, toen het medio jaren negentig mogelijk werd om bloedvaten af te beelden. Naast de afwezigheid van straling betekende het feit dat er aanvankelijk geen contrastmiddel werd gebruikt een grote winst . Maar van dat idee moest korte tijd later toch worden afgestapt. '' Eerst dachten we, zegt van Engelshoven, ''dat we de flow als contrastmiddel konden gebruiken. Nu kan dat wel als de bloedstroom normaal is, maar het kan niet als de flow verstoord wordt door stenoses. Want door deze vernauwingen in bloedvaten ontstaan turbulenties, die een ernstigere vernauwing kunnen suggereren, zowel in lengte als in doorsnee. Een precieze berekening van de ernst van een stenose bleek met een contrastloze scans niet mogelijk. Toen we contrastmiddelen gingen gebruiken, kregen we veel betere, veel realistischer beelden zonder artefacten. Plaatjes dus waar je een behandeling op kon baseren.''
Voordeel was wel dat de toxiciteit van bij MRA gebruikte contrastmiddelen veel lager is dan van de contrastmiddelen die bij de CT scan worden gebruikt. Een ander voordeel is de MR techniek de laatste vijf jaar nog verder verfijnd kon worden door een betere acquisitie en postprocessing technieken Vernauwingen in slagaderen naar de hersenen en nieren maar ook in de benen kunnen nu uitstekend in beeld worden gebracht. Ook worden met behulp van MRA steeds betere vorderingen gemaakt met de hartangiografie.
Langzame techniek
Van Engelshoven: '' MRA heeft natuurlijk ook nadelen. Het blijft van nature een langzame techniek. Een CT-scan van de nierarteriën heb je in 15 seconden gerealiseerd, in een tijd dus dat de patiënt zijn adem kan inhouden. Dat lukt bij MRA nauwelijks; de techniek is trager, kost meer acquisitietijd. Een omwenteling van een CT coupe kun je realiseren in een halve seconde of minder en als je dan snel achter elkaar scant, kun je een traject van 10-20-cm netjes afbeelden in een beperkt aantal seconden. Bij MR kost dat altijd wat meer tijd. Ook blijven de beelden altijd iets onscherper, juist omdat het een relatief trage techniek is. Het ruimtelijk oplossend vermogen van MRA zal zeker minder blijven dan dat van CT. Dit heeft ook van doen met het feit dat alle organen in een patient altijd iets bewegen en nooit stil liggen, Het is levend weefsel Een ander bezwaar van MRI t.o.v. de CT is dat de MR techniek altijd gecompliceeder is. Wil je met een ernstig zieke de scan in, dan kan dat met CT altijd. Met MRA moet je altijd oppassen dat je geen problemen veroorzaakt met apparatuur rond en in de patiënt. De MR scan is immers een grote magneet. Ijzer in de buurt van of in de patiënt kan het beeld verstoren of riskant zijn. Zo kan een pen door een heup een nabijgelegen bloedvat op de MR scan onzichtbaar maken. Je ziet dan alleen maar een gat. En, wat het gevaar betreft, de magneet is zo sterk dat hij metalen voorwerpen (bv bewakingsapparatuur) kan aantrekken met alle risico’s van dien. Een ander voorbeeld van risico: door het magneetveld van de MR-scan kunnen ook clips , gebruikt bij vaatoperaties in de hersenen van patiënten, gaan verschuiven. Soms ook hebben patiënten stalen splinters in de ogen, waar ze in normale situaties nooit last van hebben. Maar gaan ze in een magneet liggen, dan kan door het verschuiven van zo'n splintertje een bloeding in de oogbol teweeg worden gebracht. MR is dus niet gevaarlijk of lastig, maar in acute situaties gebruiken we toch liever de CT-scan. Dat is minder gecompliceerd en je hoeft niet allerlei voorzorgsmaatregelen te nemen.''
Claustrofobie
Een voordeel van CTA boven MRA is de geringe lengte van de scanner. Claustrofobe patiënten hebben dus minder last . Dat probleem wordt in de toekomst weggenomen door nieuwere generaties MR scanners, die meer open zijn. Het magneetveld is dan echter meestal minder krachtig waardoor de beeldkwaliteit negatief beïnvloed wordt. En, hoe minder veldsterkte, hoe meer ruis in de beelden. Maar, omdat de ontwikkelingen bij MRI nog steeds verder gaan, zal de open scanner in de toekomst waarschijnlijk ook wel weer een sterker magneetveld krijgen.
Kalkafzetting
Maar voor onderzoek aan hart en vaten heeft MRA echter een wezenlijk voordeel boven dat van computertomografie. Bij CTA kan door kalkafzetting in de slagaderwand de stenose niet meer goed beoordeeld worden.Dat hindert de beoordeling van het beeld enorm. Van Engelshoven: '' Bij MRA speelt dat probleem niet omdat kalk in het MRA beeld niet zichtbaar wordt.
Een ander belangrijk voordeel van MRI is dat je kleine contrastverschillen in de bloedvatwand in beeld kan brengen en dat je op die manier een indruk kunt krijgen over de samenstelling van een atherosclerotische plaque. We zijn immers momenteel minder geïnteresseerd in de vernauwing van het bloedvatlumen maar meer in de wand van het bloedvat. Het risico van aderverkalking (atherosclerose) is immers vooral het optreden van embolietjes uit die atherosclerotische plaques en minder de vernauwing van het vat.
Om een voorbeeld te geven: iemand die een herseninfarct ontwikkelt, heeft vaak een afwijkende bloedvaatwand in de arteria carotis, die wordt gekenmerkt door het feit dat de atheroslerotische plaques instabiel zijn. De gevaarlijke instabiele plaques springen gemakkelijk kapot en laten kleine embolies los, die tot herhaalde herseninfarcten kunnen leiden. We denken nu dat we in de toekomst met behulp van MRA de stabiele van de instabiele plaques kunnen onderscheiden en dan niet alleen in de arteria carotis maar ook in de coronair vaten. Zo’n instabiele plaque in coronair arteriën is een van de belangrijkste veroorzakers van de acute hartdood. We zitten nu in de oriëntatiefase, waarin we zoeken naar wat wel en niet kan in zeer kleine structuren. Een volgende vraag is of die MR scans voldoende gegevens opleveren om een behandeling op te baseren (operatie of geneesmiddelen). Dit is de uitdaging voor de komende vijf jaar.''
Vaatnieuwvorming
De tweede uitdaging voor de toekomst, met als belangrijk hulpmiddel MRI is de visualisering van vaatnieuwvorming (angiogenese en arteriogenese). Dit is niet alleen een topic bij onderzoek aan tumoren, maar ook in de vasculaire geneeskunde.De idee daarbij is dat met MRI de ontwikkeling van vaatnieuwvorming vanaf een vroeg moment gevisualiseerd en gekwantificeerd kan worden. Wanneer bijvoorbeeld een grote slagader afgesloten raakt, ontstaat er een nieuwe route in de vorm van nieuwe collaterale bloedvaten, die zich in de omgeving vormen. Maar wanneer deze route nog niet af is en het bloedvat zich toch aan het sluiten is, ontstaan er problemen. De patiënt krijgt pijn rond het hart (angina pectoris) of b.v. pijn in de benen bij lopen (claudicatio intermittens). Genetische technieken met behulp van bijvoorbeeld groeifactoren moeten in de toekomst de bloedvatvorming bij patiënten met vaatafsluiting versnellen.
Van Engelshoven: ''Het probleem van die technieken is dat als je de vaatnieuwvorming rond zo'n afgesloten bloedvat versnelt, je hetzelfde doet met de groei van mogelijke tumoren. Als je nu met MRI in een vroege fase onderkent of zo'n groeifactor werkt, dan kun je groeifactoren ook heel locaal toedienen en met MRI monitoren of de groeifactor effect heeft. Nu is het nog heel lastig om dat in een vroege fase te achterhalen. Het 2x zo sterke MRI systeem, dat rond deze tijd wordt geplaatst zal mogelijk ook worden gebruikt voor afbeelding van specifieke weefsels of eiwitten door het gebruik van weefsel of eiwit specifieke contrastmiddelen (moleculaire beeldvorming).
Welk onderzoek, voor wie en is het nodig?
Er bestaan inmiddels wel 10 tot 15 verschillende technieken om de verborgen functies van de mens te meten en aan het licht te brengen. Maar dat wil niet zeggen dat het gebruik van de technieken, gewoon omdat ze er nu eenmaal zijn, een goede gewoonte is, meent de Maastrichtse hoogleraar: ''Ik denk dat we meer onderzoek moeten doen in Nederland en daarbuiten naar de effecten en kosten van beeldvormend onderzoek. '' De vraag is ook: hoe pas je iets toe, wat zijn de pro's en contra's en moet je het wel toepassen? Wordt de patient er beter van ? Heeft het bij bepaalde ziektebeelden wel effect op het besluit hoe en of te behandelen? Er is in het verleden erg veel onderzoek gedaan omdat een techniek nieuw was en dus beter zou zijn. Voorts zijn vanuit een soort automatisme nogal eens nieuwe technieken geïntroduceerd, zonder de oude af te schaffen. En vaak laten we ons ertoe verleiden een mooi plaatje te produceren en denken dat we daarmee iets voor de patiënt hebben gedaan. En dat is niet altijd zo. ''
Evenmin mag je deze technieken automatisch gebruiken om de patiënt gerust te stellen, meent van Engelshoven: ''Het mag in gepaste situaties, maar je moet je ook realiseren dat uit veel onderzoeken ook ruis komt, zeker bij CT en MR-onderzoek. Dat werkt dan weer onzekerheid in de hand.''
CT: De term computertomografie betekent letterlijk: schrijven in plakken. Bij tomografische scanningsmethoden worden de beelden die röntgendoorstraling opleveren, door de computer omgerekend tot scherpe beelden, waarbij niet alleen de harde structuren, zoals botweefsels in één keer in kaart worden gebracht, maar ook de zachte weefsels. Dat gebeurt plaksgewijze, in dwarsdoorsnee. Door de dunne plakken van een halve tot 2 mm achtereenvolgens op te bouwen, ontstaat een drie-dimensionaal beeld. Computertomografie werd allereerst toegepast bij industrieel ontwerp van vliegtuigen, auto's en binnen- en buitenarchitectuur, evenals bij het berekenen van de situering en inhoud van aardlagen en zelfs windstromingen. Maar de meeste van deze beelden waren veel eenvoudiger van structuur dan die van de medische diagnostiek.
Dit was een van de redenen waarom diagnose met behulp van de CT-scan in de jaren zeventig nog erg lang duurde. De snelle techniek waar we nu over beschikken bestond toen nog niet. Bij de eerste CT-scans draaide een detector om een röntgenbuis heen en mat daarbij steeds weer de doorstraling. Het duurde minuten eer er een plaatje was opgebouwd en pas na een half tot een heel uur konden er een paar plaatjes worden bekeken. Eind jaren tachtig werd de spriaalscan ontwikkeld. Hierbij draait een detector en bron van een nog recentere datum is de multislice techniek waarbij tegelijk meerdere detectoren om de patient heen draaien terwijl deze onderwijl door de gantry heen wordt voortbewogen. Deze multi slice techniek (MSCT) versnelt het scanningsproces. Mede omdat de computer inmiddels al veel sneller kon rekenen, konden sneller en meer plakken worden gescand, er konden beelden worden berekend vanuit alle mogelijke richtingen en de 3D opbouw verliep preciezer en sluitender. Vanaf de intrede van de spiraalscan werd computertomografie ook gebruikt voor angiografische doeleinden
MRI
Bij Magnetic Resonance Imaging - oorspronkelijk kernspinresonantie genaamd - worden eveneens de weke delen gevisualiseerd, maar er wordt niet van straling gebruik gemaakt. Bij MRI wordt de hoofdpersoon in een magnetisch veld gezet, waarbij met behulp van radiogolven beelden worden opgewekt. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het feit dat het lichaam voor 80% uit water bestaat. Water bevat waterstofatomen, die kunnen worden beschouwd als atomaire magneetjes, die ontstaan door het rondtollen van de kern, die elektrisch geladen is. Bij bepaalde radiofrequenties gaan de magneetjes resoneren. Dat wil zeggen dat, wanneer deze atomen in een sterk magnetisch veld met behulp van radiogolven kortstondig uit balans worden gebracht, deze, terwijl ze terugkeren naar hun evenwicht, tegelijkertijd een signaal terugsturen. Deze signalen kunnen worden omgezet en voor beeldvorming worden gebruikt. De tijd, die het resoneren duurt, is kenmerkend voor een materiaal of een weefsel. Ook bij MRI worden dunne plakken gevisualiseerd.
Een magnetische scanner is samengesteld uit magneten,
antennes en een computer. De eerste twee zijn spoelen, waardoorheen
stromen lopen. Hiermee worden de atoomkernen gemanipuleerd. De eerste
patiënt, die in 1977 met behulp van MRI
werd gediagnostiseerd, lag daarvoor 5 uur lang onder een zeer sterke magneet. In
2002 kost een goede magnetische
prent nog maar een halve seconde. Het magneetveld, dat ervoor nodig is, is, is
50.000 keer zo sterk als de gehele aarde; de magneet is net zo groot als de
magneten, waarmee de Japanse spoorwegen magneettreinen in de lucht houden. Het
afbeelden van bloedvaten met MRI wordt
wel MRA = MR angiografie genoemd.
W.Mali over
Intro: Een jaar of vijf geleden leek het erop dat de MR Angiografie het zou gaan winnen van de CT angiografie. Maar inmiddels is CTA niet alleen sterk verfijnd, maar ook zoveel patiëntvriendelijker geworden dat beide technieken nog volop in de race zijn. Prof.dr.W.Mali over de CTA-techniek.
Lead: De CT scan maakt nu al een plaatje in 15 micro seconden. Binnenkort zal de CT angiografie niet alleen obstructies in de bloedsomloop, maar ook de flow en perfusie in de vaten en venen zichtbaar kunnen maken.
''Aan het einde van de tachtiger jaren dacht iedereen dat de CT scan wel uitgeleefd was en toen kwam voor ons eigenlijk een nieuw begin'', zegt prof.dr.W.Mali, hoogleraar radiologie aan de Rijksuniversiteit Utrecht.
Hoewel de CT scan al vanaf de zeventiger jaren voor diagnostische doeleinden werd ontwikkeld en gebruikt, had de toepassing ervan voor de angiografie nog weinig zin. Pas begin jaren negentig was de techniek zoveel beter geworden dat de bloedvaten redelijk scherp zichtbaar konden worden gemaakt. Het ging hierbij vooral om de snelheid, waarmee de beelden verkregen worden. Mali: ''Met contrastvloeistof kun je de bloedvaten slechts korte tijd goed zichtbaar maken. Omdat de plaksgewijze opbouw van de beelden door de CT scan soms minuten duurde, kostte het teveel tijd eer je het bloedvat in beeld had. En dan waren het nog niet eens mooie beelden. Maar toen de spiraalscan op de markt kwam, aanvankelijk zelfs nog maar met één detector en röntgenbuis, gingen alle ziekenhuizen erop over. En voor de angiografie was hij heel goed bruikbaar omdat hij duidelijke beelden van de bloedvaten opleverde, gecombineerd met een mooie 3D dataset, waardoor zowel de snelheid als de mogelijkheden om beelden 3 dimensionaal te reconstrueren verbeterden. Vooral toen we ook de beschikking kregen over de zogenaamde multi slice techniek, waarbij meerdere detectoren worden gebruikt, kun je de contrastbolus veel sneller zien aankomen en vangen op het moment van aankleuring. En we zijn er nog niet. Er zijn al multi slice scans die 16 plakken tegelijk maken en dat aantal wordt nog verder uitgebreid.''
Remmende voorsprong
De CT angiografie leed niet alleen aan de wet van de remmende voorsprong, hij had en heeft een geduchte concurrent: Magnetische Resonantie Angiografie (MRA). Een van de belangrijke voordelen voor de patiënt was tot voor kort het feit dat hierbij geen contrastvloeistof werd gebruikt. Mali: '' Er zijn altijd fanaten geweest, die tot aan 1996 volhielden dat MRA beter voldeed dan CTA omdat er geen contrast voor nodig zou zijn. Toch werd de kwaliteit van de onderzoeken pas echt betrouwbaar toen na medio 1990 contrast ook bij MRA werd toegepast. Pas toen kon je de artefacten interpreteren. Daarvóór had je onbetrouwbare plaatjes. Gebruik van intraveneus contrast was dus ook weer terug in MRA.''
Er zijn andere voor- en nadelen. Het contrastmiddel dat bij CT wordt gebruikt, is iets toxischer dan de vloeistof, die bij MRA gebruikt wordt. Een ander bekend nadeel is de röntgen straling, die bij CT wordt gebruikt in tegenstelling tot bij magnetische resonantie, waar deze niet nodig is. Maar als voordeel van CT noemt Mali de interpretatie: ''Die is zeer recht toe recht aan. Als je in de CT-scan een aankleuring ziet van een structuur met contrast, is dat in principe stromend bloed. Verder kun je kalkaanslag heel goed onderscheiden. Bij MRA is dat nog steeds een probleem.. Bovendien is de spatiële resolutie van de MRA iets minder goed.
Een ander voordeel van de CT scan is de open, compacte en ringvormige structuur. Je bent er zó doorheen. De MR-scan is meer een tunnel, iets wat door patiënten als heel vervelend kan worden ervaren. Van hen is 10 procent wat claustrofoob en wil er niet in.''
De balans
Er is nog geen eenduidigheid over wat nu de best bruikbare techniek zou zijn. Er bestaan wel ideeën over welke soort onderzoek beter met de ene of de andere methode kan worden gedaan. Mali: ''We hebben voor onderzoek aan de buikaorta altijd CTA gebruikt. Dat geeft heldere, eenduidige plaatjes en daarom zijn we daarmee doorgegaan. Met MRA moest je vaak meer technieken gebruiken om dezelfde informatie bij elkaar te sprokkelen. Inmiddels blijkt dat CTA zich ook op functieniveau verder ontwikkelt. Daarom kun je er betere berekeningen op loslaten. Dat willen we , want over functies wordt immers steeds meer informatie verzameld. We kijken behalve naar de anatomische structuur van bloedvaten, ook naar de flow. Verder willen we weten of schade aan organen is ontstaan doordat er minder bloed naar toe stroomt. CTA is kortom zijn achterstand op MRA aan het inlopen. Ook op het gebied van coronaire visualisatie. Het hart was door zijn beweging moeilijk toegankelijk voor CTA. Inmiddels kunnen we niet alleen de coronairen zichtbaar maken, maar ook het lumen en de kalk in het bloedvat. Zo zetten we CT ook in voor beenslagaderdiagnostiek en bij onderzoek aan de carotiden. Wat we nog niet weten is of bij het in beeld brengen van de kleine vaten CTA bruikbaarder is dan MRA.''
Wapenwedloop
Op de vraag van welke techniek hij voorstander is, antwoordt Mali: ''Ik heb zo'n voorliefde eigenlijk een beetje afgeleerd. Tot voor kort groeiden de technieken achter elkaar aan. Er is nog weer een nieuwere techniek, de zogenaamde elektronbeam CT. Hierbij zijn de detectoren ingebouwd in de gantry, de cirkel, waarin de patiënt ligt. De röntgenstralen worden elektronisch aangeschoten, zodat je niet meer van mechanica afhankelijk bent. Deze techniek is nog sneller dan de multi slice techniek. Hij bestond al vanaf eind jaren tachtig, was ontwikkeld door een bedrijfje, dat een beetje buiten de mainstream zat. Inmiddels heeft de industrie deze techniek weer opgepakt. In het Daniël den Hoedziekenhuis staat een elektronbeam CT . Nu wordt er in het Academisch Ziekenhuis Groningen mee gewerkt.
De ontwikkeling van de MR en CT was bijna een wapenwedloop, of haasje-over- en je kunt nog steeds niet voorspellen wie het wint. Want niet alleen de technologische innovaties bepalen de winst. De vernieuwingen en verbeteringen gaan immers 1 op 1 vooruit met de rekensnelheid van de computer. Snelheid laat alles stil staan, als je nu maar heel snel scant, staat zelfs het hart stil. Daarom kan de hartfunctie in beeld worden gebracht met de elektronbeam CT, die er niet meer dan 15 microseconden per plaatje over doet. Voorlopig ziet het er naar uit dat de CT-scan in de toekomst in enkele slagen het gehele vaatstelsel, functioneel en morfologisch kan afbeelden. Binnenkort zal de CT angiografie niet alleen obstructies in de bloedsomloop, maar ook de flow, perfusie en de morfologie van de vaten en venen zelf zichtbaar kunnen maken.''
De prijzen
Hoe vaker uitgeprobeerd, hoe vaker gebruikt, hoe betaalbaarder een machine. Alleen daarom al zouden beide technieken in de toekomst in beeld kunnen komen van andere beroepsgroepen. Zou bepaald diagnostisch werk door een huisartsencentrum kunnen worden overgenomen?
Mali: ''Beeldvorming hoeft niet per definitie alleen in het ziekenhuis te worden gedaan. Van oorsprong waren ziekenhuizen verzamelplaatsen waar je heenging met een acuut probleem. Tegenwoordig zijn de acute problemen ingewisseld voor chronische problemen. Mensen met chronische problemen zijn thuis. Daar zou veel van de diagnostiek zich aan aan kunnen passen. Bijvoorbeeld door gezondheidscentra en ziekenhuizen gezamenlijk. Je moet alleen goed definiëren voor welke indicaties je dat dan doet. Sinds we alles kunnen scannen, vinden we ook steeds meer afwijkingen. Diagnostiseren moet je in zulke gevallen uitsluitend op de klacht. Die moet je goed definiëren, eer je hem in beeld gaat brengen.''
Kirsten Emous