UTILITA DELLA RISONANZA MAGNETICA CARDIOVASCOLARE NEL PERCORSO DIAGNOSTICO DEI PAZIENTI CON CARDIOPATIA NOTA O SOSPETTA

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1 UTILITA DELLA RISONANZA MAGNETICA CARDIOVASCOLARE NEL PERCORSO DIAGNOSTICO DEI PAZIENTI CON CARDIOPATIA NOTA O SOSPETTA Viola Dadone 1, Antonio Lippolis 1, Jacopo Rossi 2, Antonio Ciarmoli 2, Chiara Mazzoleni 2, Francesco Gentile 1 1 U.O.C. Cardiologia P.O. E. Bassini di Cinisello Balsamo (Mi) - ASST Nord Milano 2 U.O. Radiologia - P.O. E. Bassini di Cinisello Balsamo (Mi) - ASST Nord Milano RIASSUNTO La risonanza magnetica cardiovascolare (RMC) è una metodica di imaging di comprovata utilità nel percorso diagnostico del paziente con sospetta o accertata malattia cardiovascolare. Il suo utilizzo si è gradualmente diffuso negli ultimi 10 anni affiancando le metodiche di primo livello, come l ecocardiografia transtoracica, e di secondo livello, come l ecocardiografia transesofagea e l ecocardiografia da stress, contribuendo a definire l eziologia di diverse forme di cardiopatia, fornendo utili informazioni prognostiche e, in taluni casi, guidando la scelta terapeutica dello specialista. ABSTRACT Utility of cardiovascular magnetic resonance in patients with known or suspected heart disease Cardiovascular magnetic resonance (CMR) is an imaging modality of well known utility in the diagnostic pathway of patients with known or suspected cardiovascular disease. Its use has gradually widespread in the last 10 years besides traditional first level imaging modalities such as transthoracic echocardiography, and second level imaging modalities such as transesophageal echocardiography and stress echocardiography, contributing to define the etiology of different types of heart diseases, giving useful prognostic informations and, in such cases, guiding cardiologist s therapeutic choice. Parole Chiave: risonanza magnetica cardiovascolare, caratterizzazione tissutale, danno miocardico Key words: cardiovascular magnetic resonance, tissue caracterization, miocardial damage INTRODUZIONE La RMC possiede innegabili vantaggi rispetto alle metodiche di imaging cardiovascolare tradizionali (1): - fornisce immagini tomografiche tridimensionali in ogni piano, senza limiti di finestra acustica; - permette di valutare l anatomia extracardiaca

2 - ha un elevata risoluzione spaziale - ha una bassa variabilità intra- ed interoperatore - possiede un elevato contrasto intrinseco - non utilizza radiazioni ionizzanti e soprattutto è una metodica MULTIPARAMETRICA, consente cioè di studiare la morfologia, la funzione e la CARATTERIZZAZIONE TISSUTALE, definendo quindi il fenotipo cardiovascolare. Come tutte le metodiche di imaging ha però anche alcuni limiti, che talora rendono non praticabile il suo utilizzo: - costi elevati - tempi di acquisizione lunghi (minimo 45 minuti), secondari alla necessità di eliminare gli artefatti derivanti dallo studio di un organo in movimento, il cuore, localizzato nella gabbia toracica, anch essa in movimento (atti respiratori); - possibilità di artefatti non sempre eliminabili (extrasistolia, flusso sanguigno); e infine la RMC è controindicata in alcune condizioni: - portatori di pace maker e defibrillatori (solo recentemente sono stati introdotti pace maker e defibrillatori cosiddetti MRI conditional, che possono essere introdotti in un campo magnetico a determinate condizioni); - pompe di infusione di insulina s.c.; - corpi estranei metallici in sede oculare; - qualsiasi device metallico che possa recare danno all interno di un ambiente di risonanza magnetica; Contrariamente al comune pensiero, la maggior parte delle valvole protesiche cardiache (ad eccezione della vecchia Starr Edwards), dei device intracardiaci, degli stent coronarici e delle endoprotesi ortopediche possono essere introdotti in risonanza in determinate condizioni (sono anch essi MRI conditional ). Un elenco completo e quasi sempre aggiornato dei device che si possono introdurre in risonanza è disponibile sul sito L utilizzo del mezzo di contrasto è controindicato nei pazienti con insufficienza renale severa o in emodialisi. In passato sono stati segnalati infatti rari casi di sclerosi nefrogenica sistemica dopo utilizzo di mezzo di contrasto paramagnetico in questo sottogruppo di pazienti. Questa patologia, molto rara, è caratterizzata da sclerosi progressiva del tessuto connettivo a carico del sottocute e di alcuni organi interni, con prognosi infausta. La relazione causa-effetto di tale casistica non è ancora del tutto chiarita (2). Preliminarmente all esecuzione dell esame è quindi necessario eseguire il dosaggio della creatininemia plasmatica. Pur con i limiti di cui sopra, la RMC è una metodica che, se utilizzata in maniera appropriata, consente di giungere a diagnosi in casi in cui l ecocardiografia non è sufficiente. Il valore aggiunto di tale metodica, è, come anticipato, la possibilità di caratterizzare il tessuto in studio (principalmente il miocardio). I principi fisici alla base dell esame di risonanza esulano dallo scopo di questo articolo ma al fine di comprendere meglio il significato delle informazioni che questa metodica può fornire è utile

3 ricordare che l esame di risonanza magnetica sfrutta il principio fisico per il quale gli ioni idrogeno, di cui è ricchissimo l organismo umano, se posti in un campo magnetico, si allineano e precedono attorno all asse maggiore del campo magnetico. Questa precessione può essere perturbata dall applicazione di campi magnetici aggiuntivi di diverso tipo (impulsi a radiofrequenza). Applicando sequenze di impulsi in maniera controllata il segnale emesso dagli ioni idrogeno può essere ricevuto e processato per ottenere un immagine della distribuzione spaziale degli ioni idrogeno nell organismo. La cinetica con la quale gli ioni idrogeno tornano nel loro stato iniziale al cessare dell impulso a radiofrequenza (tempi di rilassamento T1 sull asse longitudinale e T2 sull asse trasversale) è diversa a seconda della composizione del tessuto in oggetto e questo genera intensità di segnale diverse a seconda dei diversi componenti (ad es. acqua, muscolo, grasso) del tessuto (1). Anche in assenza di mezzo di contrasto, quindi, è possibile identificare la presenza di acqua (edema ischemico, infiammazione), di grasso (sostituzione fibroadiposa caratteristica della cardiopatia aritmogena del ventricolo sinistro, masse cardiache come lipomi), la presenza di ferro (emocromatosi secondarie all utilizzo massivo di trasfusioni nei pazienti con talassemia). L utilizzo del mezzo di contrasto permette inoltre di identificare zone di iperemia e aumento della permeabilità capillare (infarto miocardico acuto, miocardite acuta), o la presenza di necrosi, fibrosi, accumulo di amiloide nello spazio exravascolare (cardiopatia ischemica, miocardite in esiti, cardiomiopatie da accumulo). Per comprendere meglio la cinetica del mezzo di contrasto utilizzato in risonanza occorre sapere che si tratta di un mezzo di contrasto costituito da gadolinio (Gd), un metallo pesante, legato ad un chelante, di struttura lineare o ciclica (i più recenti). Tale mezzo di contrasto ha una distribuzione intravascolare ed EXTRACELLULARE, e presenta un wash out tardivo dallo spazio extracellulare in caso di flogosi, necrosi, sostituzione fibrotica o accumulo di sostanze. Questo spiega perché nella RMC sono di fondamentale importanza le cosiddette sequenze tardive dopo iniezione di mezzo di contrasto (late Gd enhancement, LGE). CAMPO DI APPLICAZIONE Le cosiddette killer applications della RMC, cioè quelle patologie nelle quali l esame fornisce un valore aggiunto importante, sono numerose: le miocarditi, la grande famiglia degli infarti miocardici a coronarie indenni, lo studio di vitalità miocardica nella cardiopatia ischemica, le cardiomiopatie tra cui la cardiopatia aritmogena del ventricolo destro, l ipertrofia o pseudoipertrofia (accumulo) ventricolare, la valutazione dell attività di flogosi nelle pericarditi e l evoluzione verso le forme costrittive, le masse cardiache, la cardiopatia da accumulo di ferro nelle talassemie e il grande capitolo delle cardiopatie congenite, operate e non. Nell ambito delle cardiopatie (ischemiche e non), di fondamentale importanza è comprendere come la localizzazione tardiva del mezzo di contrasto sarà diversa a seconda della sede del danno (subendocardico, intramiocardico, o subepicardico, (fig. 1), ed è questa specificità che permette nella gran parte dei casi di formulare una diagnosi eziologica (3).

4 Fig. 1 - Pattern di distribuzione miocardica dell enhancement tardivo del mezzo di contrasto (LGE) nella cardiopatia ischemica e non ischemica MIOCARDITI La miocardite è una patologia infiammatoria acuta del tessuto miocardico secondaria ad una noxa virale, più raramente tossica (farmaci, sostanze stupefacenti) o immunomediata. La RMC permette di valutare le modifiche del tessuto miocardico nelle prime fasi del danno (flogosi e necrosi), grazie all utilizzo di sequenze T2 pesate con elevato segnale dell acqua, che individuano l edema miocardico, a sequenze T1 pesate precoci dopo iniezione di mezzo di contrasto (iperemia) e tardive (fibrosi) anche in assenza di alterazioni della cinetica segmentaria del ventricolo sinistro. La distribuzione del LGE è tipicamente intramiocardica o subepicardica, mai subendocardica (4). Questo permette di distinguere inequivocabilmente un danno infiammatorio da un danno ischemico (fig. 2)

5 Fig. 2 - a sin (a) sequenza T2 pesata STIR che mostra iperintensità di segnale compatibile con edema miocardico trans murale; a dx (b) sequenza T1 pesata tardiva dopo m.d.c. paramagnetico che evidenzia iperintensità di segnale in sede subepicardica laterale compatibile con fibrosi non ischemica Se utilizzata nel follow up, permette inoltre di valutare la cinetica di regressione dell edema (di norma 1-2 mesi) e l entità del danno residuo (fibrosi), che può ridursi notevolmente (fig. 3). Fig.3 - in alto a sin (a) sequenza T1 pesata tardiva dopo m.d.c. paramagnetico che evidenzia iperintensità di segnale in sede subepicardica settale compatibile con fibrosi non ischemica; in alto a dx (b) sequenza T2 pesata STIR che mostra iperintensità di segnale compatibile con edema miocardico omosede. A distanza di tre mesi dall episodio acuto permane fibrosi subepicardica in esiti (c) ma l estensione dell edema miocardico si è notevolmente ridotta (d). La RMC è oggi quindi il cardine della diagnosi non invasiva di miocardite. Definendo l entità infiammatoria di un danno evita numerose coronarografie diagnostiche. Va richiesta in tutti i pazienti con sospetto clinico di miocardite o in pazienti con alterazioni ECGgrafiche o alterazioni della cinetica segmentaria all ecocardiogramma o alterazioni dei markers di miocardionecrosi in assenza di storia clinica suggestiva per miocardite o infarto miocardico. L entità della fibrosi miocardica residua correla con la prognosi del paziente. CARDIOPATIA ISCHEMICA

6 L ecocardiogramma transtoracico è la metodica di imaging di prima scelta in tutti i casi di sospetta cardiopatia, ischemica e non. Talora però i limiti relati alla finestra acustica non permettono di definire con accuratezza le dimensioni, la cinetica segmentaria e gli indici di funzione sistolica del ventricolo sinistro. Con la RMC, grazie alla possibilità di ottenere immagini tomografiche negli assi maggiori del cuore, è possibile misurare con elevata accuratezza volumi ed FE, che correlano con la prognosi dei pazienti affetti da cardiopatia ischemica, e di monitorarli nel tempo per valutare l efficacia delle terapie riperfusive e farmacologiche e l eventuale indicazione a terapia di resincronizzazione o impianto di defibrillatore in prevenzione primaria (5). La caratterizzazione del tessuto miocardico e la valutazione dell entità e della distribuzione dell area ischemica (area a rischio) e della necrosi sono poi di fondamentale importanza per valutare la possibilità di recupero dopo rivascolarizzazione (chirurgica o percutanea) e la prognosi a distanza. Come noto (fig.4), il danno da ischemia e riperfusione miocardica secondario ad occlusione coronarica è tanto più esteso quanto maggiore è il tempo di ischemia. Se la necrosi è transmurale non c è vitalità miocardica. L ecocardiografia non è in grado però, se non in rari casi (assottigliamento di parete) di definire con accuratezza la transmuralità del danno. La RMC ha una risoluzione spaziale che permette di definirla invece con precisione, ed è superiore anche alla metodica scintigrafica (fig. 5). Fig. 4 - fisiopatologia del danno miocardico da ischemia-riperfusione in funzione del tempo di ischemia

7 Fig.5 - nelle immagini SPECT e PET ( a sin.) severo difetto di perfusione anteroapicale. La CMR con gadolinio (in centro) mostra solo una piccola rima subendocardica di fibrosi (LGE). Nelle immagini in cine (a dx) in alto assenza di contrattilità in acuto, in basso a 6 mesi dopo la rivascolarizzazione ripresa di contrattilità Studi clinici hanno dimostrato che se il LGE è > 75% dello spessore di parete non c è vitalità miocardica, se è solo subendocardico (< 25% dello spessore di parete) il tessuto è vitale e sarà pertanto indicato procedere a rivascolarizzazione coronarica. In tutti gli altri casi (LGE compreso tra 25 e 75% dello spessore di parete) non c è chiara correlazione con la progrosi. In questi casi è utile quindi affiancare allo studio di vitalità anche uno studio funzionale con RISONANZA MAGNETICA DA STRESS. Con questo esame è possibile valutare la perfusione miocardica a riposo e dopo infusione di vasodilatatori (adenosina o dipiridamolo), e/o la cinesi segmentaria (dipiridamolo, dobutamina). CARDIOPATIA ARITMOGENA DEL VENTRICOLO DESTRO La cardiopatia aritmogena del ventricolo destro (CAVD) è una malattia caratterizzata da sostituzione fibroadiposa del tessuto miocardico con progressiva dilatazione e disfunzione ventricolare e sviluppo di aritmie anche letali. L utilizzo estensivo della RMC ha permesso di determinare come la sede della sostituzione fibroadiposa sia spesso in realtà biventricolare; sarebbe quindi più corretto parlare di cardiopatia aritmogena biventricolare. È noto come lo studio del ventricolo destro con metodica ecocardiografica sia piuttosto complesso a causa della sua particolare morfologia. La RMC permette di valutare con precisione volumi e indici di funzione sistolica del ventricolo destro, che sono criteri diagnostici (insieme ad altri di tipo genetico, elettrocardiografico, anatomopatologico e clinico) per la diagnosi di CAVD illustrati nel documento di consenso della società europea di cardiologia del 2010 (6). La sostituzione fibroadiposa del miocardio può essere di difficile valutazione anche con RMC, dal momento che lo spessore di parete del ventricolo destro è molto sottile e la malattia è progressiva e

8 quindi se lo studio è effettuato troppo precocemente può non essere ancora presente. In caso di forte sospetto diagnostico e non raggiungimento dei criteri è utile programmare controlli nel tempo. In casi eclatanti come quello illustrato nella fig. 6, invece, l entità del danno è tale da rendere indicato l impianto di un defibrillatore. Fig. 6 - sequenze T2 pesate con soppressione del tessuto adiposo (a sin) e proton density (a dx) asse corto medioventricolare che mostrano importante sostituzione fibroadiposa subepicardica diffusa biventricolare PERICARDITI Con la RMC è possibile valutare l entità, la sede e il tipo di versamento pericardico. I trasudati hanno tipicamente basso segnale ( nero ) nelle sequenze T1 pesate e alto segnale ( bianco ) nelle T2 pesate, gli essudati hanno segnale più intenso ( grigio ) nelle T1 pesate e alto segnale in T2, i versamenti emorragici acuti hanno alto segnale in T1 e basso in T2. Se il processo infiammatorio è acuto i foglietti pericardici sono infiammati ed ispessiti, ed è possibile evidenziarlo nelle sequenze T2 pesate con soppressione del tessuto adiposo e nelle sequenze di LGE (fig.7)

9 Fig.7 - a sinistra (c,d) sequenze T2 pesate con soppressione del tessuto adiposo in cui si evidenziano i foglietti pericardici ispessiti e sede di processo flogistico. A dx sequenze di LGE (b,a). In taluni casi l infiammazione dei foglietti si perpetra e genera ispessimento, fibrosi e irrigidimento con conseguenze emodinamiche (costrizione). Anche tale evenienza è ben documentabile con RMC, sia con le sequenze sopracitate sia con sequenze in real time eseguite durante respirazione profonda che evidenziano l interdipendenza ventricolare con conseguente movimento paradosso del setto interventricolare. MASSE CARDIACHE ED EXTRACARDIACHE Anche in questo campo il valore aggiunto della RMC è quello di caratterizzare il tessuto, il che permette in molti (ma non in tutti) i casi di giungere ad una conclusione diagnostica. L approccio multiplanare, la possibilità di valutare l anatomia extracardiaca, i rapporti tra i tessuti e l elevata risoluzione spaziale fanno di questa metodica uno strumento essenziale anche per la diagnosi differenziale dei trombi endocavitari fig. 8).

10 Fig. 8 - Immagine di LGE, 4 camere. Presenza di massa ipointensa non vascolarizzata, in corrispondenza dell apice ventricolare (trombo apicale) PATOLOGIA AORTICA Anche in questo ambito la RMC ha precise indicazioni. Nei pazienti stabili è utilizzata per definire aneurismi e pseudoaneurismi aortici, dissezioni, traumi di parete, e, nelle aortiti, nel caratterizzare l attività di malattia. È inoltre un utile strumento per il follow up postoperatorio dei pazienti sottoposti a sostituzione vascolare mediante endoprotesi, grazie anche all innegabile vantaggio di essere priva di rischio radiologico. CONCLUSIONI Nel percorso diagnostico del paziente con nota o sospetta cardiopatia non devono mancare le metodiche di primo livello, come l ecocardiografia, esame poco costoso, largamente disponibile ed eseguibile anche al letto del paziente instabile. La RMC, esame più costoso, lungo, effettuabile solo nei pazienti stabili e collaboranti, può in taluni casi risolvere dubbi o confermare sospetti clinici che nessun altra metodica attualmente disponibile è in grado di risolvere, grazie alla possibilità di identificare la presenza e l eziologia (ischemica o non) del danno miocardico, nonchè di valutarne l acuzie. Nel sospetto di miocardite tale esame permette di confermare la diagnosi evitando lo studio coronarografico per la diagnosi di esclusione. Nei cardiopatici ischemici la capacità di quantificare l estensione transmurale dell area infartuale permette di prevedere il recupero dopo rivascolarizzazione coronarica. Nel grande capitolo delle cardiomiopatie è in grado di indirizzare verso un orientamento eziologico grazie alla tipicità di distribuzione del LGE. L evoluzione di un pericardite verso una forma costrittiva è diagnosticabile con la RMC. Indubbia è poi la sua utilità nella diagnosi delle masse cardiache e nella patologia aortica nel paziente stabile.

11 BIBLIOGRAFIA 1) Clinical Cardiac MRI. Bogaert et al, Springer ed ) The role of gadolinium chelates in the mechanism of nephrogenic sistemi fibrosis: a critical update. Idèe et al, Crit Rev Toxicol 2014 Nov;44(10): ) ACCF/ACR/AHA/NASCI/SCMR 2010 Expert Consensus Document on Cardiovascular Magnetic Resonance : A Report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents. Hundley et al, Circulation. 2010;121: ) Cardiac magnetic resonance assessment of myocarditis. Friedrich et al, Circ Cardiovasc Imaging 2013 Sep;6 (5): ) ACCF/AHA/ASE/ASNC/HFSA/HRS/SCAI/SCC/SCMR/STS 2013 multimodality appropriate use criteria for the detection and risk assessment of stable ischemic heart disease. Michael et al, J of cardiac Fail Vol 20, n ) Diagnosis of arrhytmogenic right ventricolar cardiomiopathy/dysplasia: proposed modification of the Task Force criteria. Marcus et al, Eur Heart J, 2010 Apr 31 (7):