MR hydrografie a další metody J. Foukal 1, J. Prášek 2 1 Radiologická klinika FN Brno a LF MU 2 Klinika nukleární medicíny FN Brno a LF MU 11. Valtické kurzy abdominální radiologie

MR urografie Skupina technik k zobrazení vývodných cest močových Skupina technik k zobrazení vývodných cest močových Obstrukční uropatie, hematurie, vrozené anomálie Obstrukční uropatie, hematurie, vrozené anomálie Děti, těhotné Děti, těhotné 2 základní typy vyšetření: 2 základní typy vyšetření: Statická MR urografie Statická MR urografie (Static-Fluid MR Urography) Vylučovací MR urografie Vylučovací MR urografie (Excretory MR urography) (Excretory MR urography)

Statická MR urografie Patří pod MR hydrografie (MRCP) Patří pod MR hydrografie (MRCP) Využívají dlouhého T2 relaxačního času moče, žluči, pankr. šťáv Využívají dlouhého T2 relaxačního času moče, žluči, pankr. šťáv Zobrazování statické či velmi pomalu tekoucí tekutiny, která se zobrazuje výrazně hyperintenzní, pozadí ostatních tkání je potlačeno Zobrazování statické či velmi pomalu tekoucí tekutiny, která se zobrazuje výrazně hyperintenzní, pozadí ostatních tkání je potlačeno MR technika pro zobrazení vývodných cest močových popsána r MR technika pro zobrazení vývodných cest močových popsána Henningem et al. r Používané techniky Používané techniky Rychlé T2 vážené sekvence se zadržením dechu – Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement (T2W RARE), Half-Fourier Acquisition Single Shot Turbo Spin Echo (HASTE) Rychlé T2 vážené sekvence se zadržením dechu – Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement (T2W RARE), Half-Fourier Acquisition Single Shot Turbo Spin Echo (HASTE) 3D respiratory-triggered T2 TSE sekvence v tenkých řezech, následně MIP nebo VRT rekonstrukce 3D respiratory-triggered T2 TSE sekvence v tenkých řezech, následně MIP nebo VRT rekonstrukce Khanna PC et al. Magnetic Resonance Urography (MRU) Versus Intravenous Urography (IVU) in Obstructive Uropathy: A Prospective Study of 30 Cases. JAPI 2005;53: Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46

Statická MR urografie Obraz připomíná IVU a snadno lze určit místo obstrukce Obraz připomíná IVU a snadno lze určit místo obstrukce Není nutné vylučování k.l., proto se hodí u špatně vylučujících ledvin Není nutné vylučování k.l., proto se hodí u špatně vylučujících ledvin Vzhledem k rychlosti této techniky lze provést opakovaný náběr dat a vytvoření video smyčky Vzhledem k rychlosti této techniky lze provést opakovaný náběr dat a vytvoření video smyčky Nevýhody Nevýhody Zobrazení nedilatovaných ureterů Zobrazení nedilatovaných ureterů Určení příčiny obstrukce často vyžaduje další sekvence Určení příčiny obstrukce často vyžaduje další sekvence Detekce drobné lithiasy Detekce drobné lithiasy Odlišení dutého systému od parapelvických cyst Odlišení dutého systému od parapelvických cyst Zkrácení T2 relaxace gadoliniem znemožňuje použít Zkrácení T2 relaxace gadoliniem znemožňuje použít tuto techniku po podání Gd k.l. tuto techniku po podání Gd k.l. U nedilatovaných ureterů lze zlepšit obraz hydratací, U nedilatovaných ureterů lze zlepšit obraz hydratací, diuretiky (Furosemid), event. kompresí Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46

Vylučovací MR urografie Analogie k CT urografii a IVU - zobrazení vývodných cest močových ve vylučovací fázi Analogie k CT urografii a IVU - zobrazení vývodných cest močových ve vylučovací fázi i.v. podání Gd k.l. i.v. podání Gd k.l. Gd zkracuje T1 (i T2) relaxaci moči, což způsobí zvýšení signálu v T1W sekvencích Gd zkracuje T1 (i T2) relaxaci moči, což způsobí zvýšení signálu v T1W sekvencích Sekvence Sekvence koronární 3D gradientní echo se zadržením dechu, nejlépe s potlačením tuku koronární 3D gradientní echo se zadržením dechu, nejlépe s potlačením tuku VIBE (volumetric interpolated breath-hold examination), FAME (fast acquisition with multiphase Efgre 3D), THRIVE (T1 weighted high-resolution isotropic volume examination), LAVA (liver acquisition with volume acceleration) Dávka k.l.: Dávka k.l.: Standardní dávky Gd (0,1mmol/kg) tvoří velkou koncentraci v moči a T2* efekty snižují signál moče Standardní dávky Gd (0,1mmol/kg) tvoří velkou koncentraci v moči a T2* efekty snižují signál moče Lze snížit dávku až na 0,01mmol/kg(ale sníží se kvalita dalších kontrastních fází určených k hodnocení orgánů) Lze snížit dávku až na 0,01mmol/kg(ale sníží se kvalita dalších kontrastních fází určených k hodnocení orgánů) Hydratace Hydratace Posílení odtoku moče – diuretikum (5-10mg Furosemidu) – rozšíří se uretery a navíc se zlepší distribuce Gd k.l. v moči Posílení odtoku moče – diuretikum (5-10mg Furosemidu) – rozšíří se uretery a navíc se zlepší distribuce Gd k.l. v moči Hydratace + diuretikum + 0,05-0,1 mmol/kg Gd k.l. (Nolte-Ernsting et al.) Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46 Nolte-Ernsting et al. MR urography today. Abdom Imaging2003; 28: 191–209

Vylučovací MR urografie 5min po 20ml Dotarem 3min po 20ml Dotarem

MR urografie Děti: Děti: U obstrukčních uropatií bývá statická urografie lepší, lépe zobrazí průběh a vyústění ureteru, při vylučovací urografii působí problémy obstrukce a snížená funkce ledviny Těhotné: Těhotné: Vylučovací MR urografie nebývá nutná Renální insuficience: Renální insuficience: Statická MR urografie lze provést vždy, ale špatná kvalita pokud není obstrukce Vylučovací MR urografie – kvalitá závisí na vylučování Gd Hematurie: Hematurie: Nutno provést standardní sekvence pro zhodnocení patologií parenchymu, cév, uroteliální léze Nemusí zobrazit malé konkrementy nepůsobící obstrukci Senzitivita pro malé uroteliální tumory není známa Vrozené anomálie Vrozené anomálie Abnormality počtu, pozice ledvin, megauretery, duplikatury ureterů, stenózy PU junkce Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46

MR urografie Dilatace KPS a ureteru, tumor moč. měchýře a ureteru Dilatace KPS a ureteru, tumor moč. měchýře a ureteru

Srovnání MR a CT MR urografie má větší senzitivitu než nativní CT pro příčinu obstrukce jinou než lithiasa (statická MRU + axiální T2FSE v místě obstrukce) MR urografie má větší senzitivitu než nativní CT pro příčinu obstrukce jinou než lithiasa (statická MRU + axiální T2FSE v místě obstrukce) V detekci ureterolithiasy je vylučovací MR urografie lepší než statická MR urografie, CT urografie je lepší než obě techniky na MR V detekci ureterolithiasy je vylučovací MR urografie lepší než statická MR urografie, CT urografie je lepší než obě techniky na MR Prostorové rozlišení CT je lepší, otázkou je detekce drobných uroteliálních tumorů Prostorové rozlišení CT je lepší, otázkou je detekce drobných uroteliálních tumorů Není přímé srovnání MR urografie vs. CT urografie v detekci uroteliálních tumorů Není přímé srovnání MR urografie vs. CT urografie v detekci uroteliálních tumorů Vzhledem k velké diagnostické přesnosti CT v řadě urologických problémů (bolest, hematurie), zůstává MR urografie metodou tam, kde se chceme vyhnout ionizačnímu záření a aplikaci jodové k.l. Vzhledem k velké diagnostické přesnosti CT v řadě urologických problémů (bolest, hematurie), zůstává MR urografie metodou tam, kde se chceme vyhnout ionizačnímu záření a aplikaci jodové k.l. Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46 Shokeir AA et al. Diagnosis of noncalcareous hydronephrosis: role of magnetic resonance urography and noncontrast computed tomography. Urology 2004;63:225–229 O'Connor O.J. Et al. MR Urography. Am J Roentgenol, 195 (2010), 201–206 HughesJ, Jan W, Goodie J, et al. MR urography: evaluation of different techniques in non-dilated tracts. Clin Radiol2002; 57: 989–994

Funkční analýza na MR Dynamické vyšetření probíhající po i.v. aplikaci Gd k.l. (17 minut) Dynamické vyšetření probíhající po i.v. aplikaci Gd k.l. (17 minut) Separace parenchymu od dutého systému (automaticky) Separace parenchymu od dutého systému (automaticky) Křivka sycení (intezita signálu vs. čas) Křivka sycení (intezita signálu vs. čas) Křivka vylučování (intezita signálu vs. čas) Křivka vylučování (intezita signálu vs. čas) Peak enhancment (čas největšího nasyceníparencymu) Peak enhancment (čas největšího nasyceníparencymu) Relativní funkce obou ledvin v procentech Relativní funkce obou ledvin v procentech Kassa D, Sudha AA, Diego J, MR Imaging of the Abdomen and Pelvis in Infants, Children, and Adolescents. Radiology 2011, 261(1),

Další metody

Dynamická scintigrafie ledvin Založena na hodnocení distribuce nitrožilně podaného radiofarmaka v ledvinách a jejích změn v čase. Tím umožňuje zjistit ledvinné funkce. Hodnocení je možné pro každou ledvinu zvlášť. Založena na hodnocení distribuce nitrožilně podaného radiofarmaka v ledvinách a jejích změn v čase. Tím umožňuje zjistit ledvinné funkce. Hodnocení je možné pro každou ledvinu zvlášť. Radiofarmak: Radiofarmak: 99m Tc-DTPA – vylučovaná glomerulární filtrací, neresorbuje se v tubulech 99m Tc-DTPA – vylučovaná glomerulární filtrací, neresorbuje se v tubulech 99m Tc-MAG3 – vylučovaná aktivní sekrecí v tubulech Snímkování Snímkování vleže, 20s snímky po dobu 20 min vleže, 20s snímky po dobu 20 min pokud není vyjádřen T 1/2, tak se pacient posadí a snímkuje se dalších 20 min, pokud nepomůže tak pokud není vyjádřen T 1/2, tak se pacient posadí a snímkuje se dalších 20 min, pokud nepomůže tak furosemid i.v. + dalších 20 min furosemid i.v. + dalších 20 min

Dynamická scintigrafie ledvin

Hodnocení Hodnocení Vizuální Vizuální Parametrické s vyznačením oblasti zájmu (ROI) Parametrické s vyznačením oblasti zájmu (ROI) T max T max čas maximální hodnoty křivky čas maximální hodnoty křivky T 1/2 T 1/2 doba za kterou klesne křivka na 1/2 doba za kterou klesne křivka na 1/2 ukazuje, zda je přítomna obstrukce, norma do 15 minut ukazuje, zda je přítomna obstrukce, norma do 15 minut Podíl funkce ledvin v % Podíl funkce ledvin v % např. vpravo 60%, vlevo 40% např. vpravo 60%, vlevo 40% Lze určit i globální funkce ledvin – GFR (ml/min) Lze určit i globální funkce ledvin – GFR (ml/min)

Dynamická scintigrafie ledvin

Indikace: Indikace: Hodnocení funkce ledvin Hodnocení funkce ledvin Před operací ledvin - funkce druhé ledviny Před operací ledvin - funkce druhé ledviny Po transplantaci Po transplantaci Zánětlivé i nezánětlivé nefropatie Zánětlivé i nezánětlivé nefropatie Zhodnocení přítomnosti obstrukce Zhodnocení přítomnosti obstrukce Dilatace dutého systému Dilatace dutého systému Renální kolika – co nejdříve Renální kolika – co nejdříve Po plastice pánvičky Po plastice pánvičky Kontraindikace Kontraindikace Gravidita, laktace Gravidita, laktace

Děkuji za pozornost

Static-Fluid MR Urography At the same time, formidable limitations and challenges remain for MR urography, including its relative insensitivity for renal calculi, relatively long imaging times, sensitivity to motion, and lower spatial resolution compared with CT and radiography At the same time, formidable limitations and challenges remain for MR urography, including its relative insensitivity for renal calculi, relatively long imaging times, sensitivity to motion, and lower spatial resolution compared with CT and radiography Static-Fluid MR Urography Static-Fluid MR Urography exploit the long T2 relaxation time of urine resemble those used for T2-weighted MR cholangiopancreatography Breath-hold T2-weighted MR urograms can be obtained with either thick-slab single-shot fast spin-echo techniques or similar thin-section techniques (eg, half-Fourier rapid acquisition with relaxation enhancement, single-shot fast spin-echo, single-shot turbo spin-echo). The signal intensity of background tissues can be adjusted by modifying the echo time or using fat suppression. Three-dimensional (3D) respiratory-triggered sequences can be used to obtain thin-section data sets that can then be postprocessed to create volume- rendered (VR) or maximum-intensity-projection (MIP) images of the entire urinary tract (11,12). Heavily T2- weighted static-fluid MR urograms resemble conventional excretory urograms and are useful for quickly identifying the level of urinary tract obstruction. However, identifying the cause of obstruction often requires additional sequences (Fig 1) (8). Static-fluid MR urography does not require the excretion of contrast material and is therefore useful for demonstrating the collecting system of an obstructed, poorly excreting kidney 1112Fig Fig 18 Static-fluid MR urograms can be obtained with single-shot fast spin-echo techniques in 1–2 seconds, which allows multiple images to be obtained sequentially in a relatively short period of time and played as a cine loop The T2 shortening effect of gadolinium prevents successful application of static-fluid MR urography during the excretory phase after the intravenous administration of gadolinium-based contrast material For patients with nondilated systems, the use of hydration, diuretics, or( compression )may enhance the quality of MR urograph

Excretory MR Urography analogous to CT urography and conventional intravenous urography. At standard doses of 0.1 mmol/kg, gadolinium-based contrast material quickly becomes concentrated in the urine, and sufficiently concentrated contrast material reduces the signal intensity of the urine due to T2* effects This effect may be overcome with the use of low-dose gadolinium-based contrast material administration (as low as 0.01 mmol/kg), although such a technique does nothing to distend the collecting systems. Low-dose gadolinium-based contrast material administration has also been combined with oral hydration in an attempt to improve dilution and dispersion of excreted gadolinium- based contrast material throughout the collecting systems while improving ureteral distention (15). 15 Unfortunately, MR urography performed with any amount of gadolinium-based contrast material without a pharmacologic means of enhancing urine flow tends to be suboptimal Diuretic administration can improve the quality of excretory MR urography by enhancing urine flow, resulting in dilution and uniform distribution of gadolinium-based contrast material throughout the urinary tract (17–19). One additional benefit of diuretic administration is expansion of the temporal window during which one may obtain images after gadolinium administration, since T2* effects become less limiting. A relatively low dose of furosemide on the order of 0.1 mg/kg (ie, 5–10 mg for adults) is typically used for MR urography provided no contraindications exist The optimal dose of gadolinium-based contrast material for diuretic-augmented MR urography has yet to be established. Nolte-Ernsting et al (1) advocated a gadolinium-based contrast material dose of 0.05 mmol/kg for diuretic-augmented excretory MR urography. Although doses of contrast material of less than 0.05 mmol/kg may yield satisfactory urographic images, concern exists that soft- tissue imaging will be compromised if the gadolinium dose is not sufficient. 1 The primary imaging sequence for excretory MR urography is the 3D gradient-echo sequence (3,23). Fat suppression enhances the conspicuity of the ureters and is recommended. Depending on the degree of background suppression desired, either a 3D soft-tissue imaging type sequence such as VIBE (volumetric interpolated breath-hold examination), FAME (fast acquisition with multiphase Efgre 3D), THRIVE (T1-weighted high-resolution isotropic volume examination), or liver acquisition with volume acceleration (LAVA) or a sequence normally used for MR angiography will suffice (Fig 6). Most modern imagers are capable of imaging the kidneys, ureters, and bladder in their entirety with a coronal 3D gradient-echo sequence during a single breath hold. 323Fig 6323Fig 6

Excretory MR Urography Pediatric Patients For excretory MR urography, we currently hydrate patients with 10 mL/kg of normal saline solution and administer furosemide at a dose of 0.1 mg/kg up to a maximum of 5 mg prior to the administration of gadolinium-based contrast material (standard dose of 0.1 mmol/kg). In pediatric patients with high-grade obstructions, static-fluid MR urography can be used to assess nonfunctioning systems. Static- fluid MR urography has a distinct advantage over excretory urography, which routinely presents problems in documenting the course and insertion of ureters when there is obstruction or poor function Pregnant Patients Contrast-enhanced MR urography is generally unnecessary in pregnant women. Instead, T2-weighted (static-fluid) urography is performed Renal Insufficiency Any patient who can undergo MR imaging can potentially undergo static-fluid MR urography, although the latter may be of limited value for nondilated collecting systems. The success of excretory MR urography depends on the excretion of gadolinium into the renal collecting systems. Benign strictures of the ureter are typically smoothly tapering and not associated with a soft-tissue mass (Fig 14). Cine or excretory MR urography is helpful in gauging the severity of a stricture. In cases of partial obstruction, cine MR urography will demonstrate intermittent distention and collapse of the ureter below the level of narrowing, whereas excretory MR urography will demonstrate contrast enhancement of the ureter distal to the narrowing Fig 14Fig 14Hematuria The evaluation of hematuria with MR imaging requires the use of routine imaging sequences in addition to MR urography. This approach facilitates the detection of renal parenchymal and vascular lesions as well as urothelial abnormalities (Fig 19). MR imaging cannot currently match the spatial resolution of CT, although it is excellent for the detection, characterization, and staging of renal neoplasms (56–60). Small nonobstructive calculi and calcifications will likely be missed at MR urography performed for the evaluation of hematuria. Furthermore, the actual sensitivity of MR urography for the detection of small urothelial neoplasms is unknown. Fig Fig Congenital Anomalies MR urography can be used to evaluate patients with absent kidney, abnormally positioned or rotated kidney, renal duplication, renal dysplasia, ectopic ureter, retrocaval ureter, primary megaureter, or UPJ obstruction (Fig 20) (26–30,53). In our practice, complicated renal duplication and congenital UPJ obstruction constitute the two most common indications in this category. Fig Fig

Srovnání s CT At the same time, formidable limitations and challenges remain for MR urography, including its relative insensitivity for renal calculi, relatively long imaging times, sensitivity to motion, and lower spatial resolution compared with CT and radiography What Is the Current Role of CT Urography and MR Urography in the Evaluation of the Urinary Tract? MR urography is more sensitive for diagnosing the cause of urinary tract obstruction due to causes other than urolithiasis compared with unenhanced CT (103,106). However, to the best of our knowledge, there have been no direct comparisons between CT urography and MR urography for the detection of urothelial neoplasms. Although urothelial neoplasms can be detected with MR urography, its sensitivity remains to be determined Because of the excellent diagnostic performance of CT for the diagnosis of many problems of the urinary tract (eg, patients with flank pain or hematuria), to date MR urography has been reserved for patients who cannot receive iodinated contrast material or for whom exposure to ionizing radiation is particularly undesirable. Even in this population, MR urography has had relatively limited application due to limited availability of expertise and the technical rigors of producing a high-quality examination. Currently, MR urography is most commonly indicated in children and pregnant patients with dilated collecting systems. This stems primarily from the desire to avoid ionizing radiation in these patients. In the former group, indications for MR urography include preoperative anatomic imaging for the assessment of vascular anatomy, evaluation of duplex systems, and distinction between pelvicalyceal dilatation and cystic disease (111). Both anatomic and functional information about the urinary tract can be obtained in a single examination, potentially eliminating the need for other diagnostic examinations such as nuclear scintigraphy (109). Functional data that can be obtained with MR urography include renal transit time, differential renal function, and estimated GFR (69–71,108,109). Static-fluid and excretory MR urography techniques have been shown to be complementary when evaluating children (115,116). In pregnant patients, physiologic dilatation of the right ureter can be distinguished from an obstructive uropathy caused by a calculus without intravenous contrast material (117–119). Because most static-fluid MR urography techniques are quick and relatively easy to perform, the examination is well tolerated, even in the advanced stages of pregnancy. To avoid potentially nephrotoxic iodinated contrast material, MR urography can be used also to evaluate potential renal transplant donors and assess for urologic complications following renal transplantation MR Urography, AJR Excretory MRU is better than static-fluid MRU in the detection of ureteral calculi, but CT urography is superior to both techniques for detecting and localizing renal and ureteral calculi [15]. The superior contrast resolution of MRU enables more accurate characterization of noncalculous urinary obstruction than does CT [4]. The actual sensitivity of MRU in the detection of urothelial neoplasms has not been determined [4, 15]. The spatial resolution of MRU may be inferior to that of CT urography and IV urography in the detection of subtle ureteral TCC Leyendecker J R et al. MR Urography: Techniques and Clinical Applications. Radiographics 2008;28:23-46

Excretory MR Urography Functional analysis automatic separate whole renal parenchymal and contrast-enhanced pelvicalyceal segmentations The dynamic series including delayed images had run for 17 minutes after contrast material injection Signal intensity versus time excretion curves of the enhanced pelvicalyceal systems The enhancement peak of the pelvicalyceal system on the left is reached at approximately 6 minutes, whereas that on the right is reached at 12 minutes Map of Patlak numbers (index of glomerular filtration rate) on the renal parenchyma shows much lower color intensity on the right than on the left. In this case, the differential renal functions were as follows: based on parenchymal volume (volumetric differential renal function), right is 46%, left is 54%; based on parenchymal volume and Patlak number, right is 40%, left is 60%