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Trigger/Gating cardiaco

Introduzione

Il trigger o gating cardiaco è un sistema di sincronizzazione diffuso in risonanza magnetica rivolto all'ottenimento di immagini di distretti direttamente o indirettamente coinvolti dalla pulsazione cardiaca, in assenza di artefatti da movimento.

Tale sistema può essere utilizzato per lo studio diretto delle strutture cardiache o mediastiniche, per ridurre o eliminare la pulsazione vasale in distretti periferici oppure per eliminare artefatti da flusso lento liquorale indirettamente correlati alla pulsazione cardiaca, come nel caso del rachide.

La sincronizzazione può essere fatta tramite ECG centrale con elettrodi o con strumento ottico periferico definito PPU.

blogentry-2568-0-12244900-1425308505_thu ECG centrale blogentry-2568-0-85748100-1425312114_thuPPU

Ovviamente entrambe le periferiche vengono fornite assieme al tomografo risultando compatibili all'esposizione ad alti campi magnetici statici e campi RF variabili. Per le specifiche di posizionamento e di sicurezza si rimanda al manuale dell'apparecchio in dotazione. Il risultato in termini di tracciato cardiaco risulta essere diverso i quanto il primo rende un monitoraggio in tempo reale e con alta precisione, mentre il PPU rileva il riflesso della pulsazione sul sistema periferico. In questo modo il tracciato avrà uno shift temporale che non lo rende idoneo nel caso di studio diretto del muscolo cardiaco. Risulta invece utilizzabile, anche grazie alla maggiore praticità, nelle altre situazioni.

Entrambi i sistemi rendono un tracciato cardiaco che verrà utilizzato dal tomografo per acquisire il segnale RF all'interno di fasi ben definite, evitando quindi che si creino degli sfasamenti nei vari step di riempimento dello spazio K e, conseguentemente, artefatti da movimento.

blogentry-2568-0-76371100-1425310064_thu Acquisizione libera blogentry-2568-0-23488400-1425310064_thu Acquisizione con trigger.

Le fasi cardiache possono essere suddivise, trattando in modo generale, in:

1) Sistole. Fase di contrazione muscolare

2) Diastole. Fase di dilatazione muscolare

Analizzando invece nel dettaglio il tracciato si possono identificare più fasi

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L'onda "P" rappresenta la fase di contrazione atriale a cui segue il "Complesso QRS" che rappresenta la massiccia fase di attivazione ventricolare. Segue l'onda "T" di ripolarizzazione ventricolare. Il complesso QRS fino all'onda T rappresentano la fase di SISTOLE, mentre dall'onda T al successivo complesso QRS trattiamo della DIASTOLE.

L'intervallo temporale più interessante e utile nel nostro caso risulta essere "l'intervallo R-R", nonchè il tempo che trascorre fra una contrazione ventricolare e l'altra. Il suo valore è ottenibile rapportando l'unità temporale (60 secondi) ai battiti per minuto misurati. Per un valore di bpm pari a 80, l'intervallo R-R sarà di 750 millisecondi.

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Tecniche di triggering

Esistono 2 diverse tecniche di trigger:

1) Prospettico

2) Retrospettivo

Il Primo è il sistema di gran lunga più utilizzato attualmente e consiste nella sincronizzazione diretta con le varie fasi cardiache. Al livello sonoro i gradienti verranno attivati in modo alternato, in funzione del ciclo R-R soggettivo al paziente.

Il sistema retrospettivo invece prevede l'acquisizione continua dei segnali, senza intervalli legati al ciclo cardiaco, immagazzinando i dati relativi al tracciato cardiaco. In fase di ricostruzione il sistema terrà conto del tracciato per accettare. rigettare o interpolare i dati acquisiti con tecniche più o meno complesse. Tale tecnica risulta essere molto più veloce ma meno efficace nella maggior parte delle situazioni. Per questo motivo verrà descritta successivamente la tecnica prospettica.

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Come si nota dalla immagine, si ha iuna suddivisione del tracciato cardiaco in varie fasi di cui la prima è definita "trigger window" e corrisponde alla fase di attesa, da parte del sistema, utile all'individuazione del segnale corrispondente al complesso QRS. Da quel momento è presente una fase di latenza detta "propagation delay" o "hardware delay" che corrisponde al tempo necessario alla macchina per compiere tutti i processi utili al riconoscimento del picco, campionamento, filtraggio ecc. Generalmente siamo attorno ai 10 msec, ma i tempi possono variare in funzione della qualità dell'apparecchio. A questo punto è presente il parametro "operator selected delay" il quale, come dice la parola stessa, è impostato dall'operatore e rappresenta l'intervallo temporale dal momento di riconoscimento del picco R, alla reale acquisizione dei segnali.

Il parametro è direttamente correlato alla qualità di triggering e all'efficienza temporale di acquisizione. E' ovvio infatti che portare a zero quest'ultimo parametro comporta una riduzione netta del tempo totale di acquisizione ma, parallelamente, si va a campionare vicino alla fase di sistole nella quale non si ha una quiete cardiaca, con conseguenti rischi di peggiorare l'immagine finale.

In alcuni apparecchi è possibile impostare manualmente il trigger window, mediamente in un intervallo compreso fra il 5 e il 20% della fase R-R. Anche in questo caso, ridurre la finestra di trigger porta ad avere un incremento del tempo di campionamento utile e quindi efficienza temporale. Ridurre troppo la finestra di trigger può portare paradossalmente ad una riduzione dell'efficienza di scansione nel caso in cui la frequenza cardiaca aumenti durante l'acquisizione, rispetto a quella prevista inizialmente. In questo caso infatti il successivo complesso QRS rischia di cadere nella fase di acquisizione, portando a rischi di artefatti e al cosiddetto "missed beat" che al livello uditivo corrisponde alla non attivazione dei gradienti di campo rispetto alla cadenza iniziale. Se si percepiscono numerosi missed beat durante l'acquisizione può essere utile incrementare la finestra di triggering.

In alcune situazioni, in funzione della qualità del tomografo e della qualità di immagine richiesta in termini di risoluzione spaziale, può succedere di non riuscire ad acquisire il segnale ad ogni ciclo R-R, potendo quindi impostare delle fasi di pausa, come spesso succede nelle acquisizioni cardiache.

Questa tecnica porta però ad un aumento del tempo totale di scansione e del rischio di incorrere in artefatti causati da eventuali aritmie.

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bibliografia

Matt A. Bernstein, Kevin F. Kink, Xiaohong Joe Zhou. Handbook of MRI pulse sequence.


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2 Comments


Spiegazione scientifica per cui gli elettrodi si posizionano in quel modo?

Alla prossima puntata :-)

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