AKUT VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRLERİNİN BENİGN - MALİGN AYRIMINDA DİFÜZYON MR NİN KATKILARI

T.C. SAĞLIK BAKANLIĞI HASEKİ EĞİTİM VE ARAŞTIRMA HASTANESİ Radyoloji Kliniği Klinik Şefi: Doç. Dr. Adem KIRIŞ AKUT VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRLERİNİN BENİGN - MALİGN AYRIMINDA DİFÜZYON MR NİN KATKILARI Haseki Eğitim ve Araştırma Hastanesi Radyoloji Kliniği (Uzmanlık tezi) Dr. Özgür GÜRBÜZ İstanbul-2009

I ÖNSÖZ Uzmanlık eğitimim süresince bilgi ve deneyimlerinden yararlandığım Sayın Hocalarım; Haseki Eğitim ve Araştırma Hastanesi Radyoloji Kliniği Klinik Şefi Doç. Dr. Adem KIRIŞ, Şef Yardımcısı Dr. Yıldıray SAVAŞ, birlikte çalıştığım tüm uzman doktorlar ile tüm değerli asistan arkadaşlarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım. MR rotasyonu süresince yakın ilgi ve yardımlarını esirgemeyen, sayın hocalarım; Prof. Dr. Kaya KAMBEROĞLU, Doç. Dr. Sait ALBAYRAM ve Uzman Dr. Cantay GÖK e ayrıca teşekkür ederim. Tez olgularının görüntülenmesi ve takibinde emeği geçen radyoloji teknisyeni ve personeline çok teşekkür ederim... Hayatımın her aşamasında yanımda olan, destek ve sevgilerini her zaman hissettiğim annem babam ve kardeşlerime... Tıp fakültesi, TUS ve ihtisasın zorluklarını birlikte omuzladığım, tez konusunda da bilgi ve deneyimlerini benimle paylaşan, hayat arkadaşım, sevgili eşim Dr. Sinem GÜRBÜZ e... Doğumuyla birlikte bu süreçte moral kaynağım olan biricik oğlum Aral Erdem e de teşekkür ederim... Dr. Özgür GÜRBÜZ 2009

II İÇİNDEKİLER SAYFA NO: TABLO LİSTESİ...III ŞEKİL LİSTESİ...IV KISALTMA LİSTESİ...V ÖZET...VI GİRİŞ...1 GENEL BİLGİLER...2 1. VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRÜ...2 1.1. TANIM...2 1.2. EPİDEMİYOLOJİ...3 1.3. FRAKTÜR NEDENLERİ...4 1.4. FRAKTÜR SONUÇLARI...13 1.5. FRAKTÜRE YAKLAŞIM...15 2. MR GÖRÜNTÜLEME...17 2.1. TARİHÇE...17 2.2. MR FİZİĞİ...18 3. DİFÜZYON MR GÖRÜNTÜLEME...28 GEREÇ VE YÖNTEMLER...37 BULGULAR...39 OLGULARDAN ÖRNEKLER...50 TARTIŞMA...59 SONUÇ...66 KAYNAKLAR...67

III TABLO LİSTESİ Tablo 1. Dünya Sağlık Örgütü nün osteoporoz için tanı kriterleri Tablo 2. Osteoporotik, travmatik ve enfeksiyöz olarak üç alt gruba ayrılan benign nedenli kompresyon fraktürlü olgular ve bunlara ait fraktür sayıları Tablo 3. Malignite kökenli kompresyonların, nedenlerine göre; olgu, fraktür ve metastaz sayıları Tablo 4. Benign ve malign olguların vertebral kompresyon sayısına göre dağılımı Tablo 5. Tüm kompresyon fraktürlü olguların tutulan spinal kolon bölgelerine göre dağılımı Tablo 6. Benign ve malign fraktürlerin posterior eleman tutulumu, posterior bombeleşme, disk tutulumu, paravertebral yumuşak doku varlığı ve kontrast tutulumu oranlarına göre dağılımı Tablo 7. Osteoporotik, travmatik, enfeksiyöz ve malign fraktürlerin posterior eleman tutulumu, posterior bombeleşme, disk tutulumu, paravertebral yumuşak doku varlığı ve kontrast tutulumu oranlarına göre dağılımı Tablo 8. Benign ve malign nedenli vertebral fraktürlerin T1 ağırlıklı MR de sinyal özellikleri Tablo 9. Osteoporoz ve malignite kaynaklı vertebral fraktürlerin T1 ağırlıklı MR de sinyal özellikleri Tablo 10. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve maligniteye bağlı fraktürlerin T1 ağırlıklı MR de sinyal özellikleri Tablo 11. Benign ve malign nedenli fraktürlerin T2 ağırlıklı MR de sinyal özellikleri Tablo 12. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve malignite kaynaklı fraktürlerin T2 ağırlıklı MR de sinyal özellikleri Tablo 13. Benign ve malign nedenli fraktürlerin STIR sekansındaki sinyal özellikleri Tablo 14. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve malignite kaynaklı fraktürlerin STIR sekansındaki sinyal özellikleri Tablo 15. Benign ve malign nedenli fraktürlerin difüzyon MR de sinyal özellikleri Tablo 16. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve malignite kaynaklı fraktürlerin Difüzyon MR de sinyal özellikleri Tablo 17. Benign ve malign nedenli fraktürlerin ADC de sinyal özellikleri Tablo 18. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve malignite kaynaklı fraktürlerin ADC de sinyal özellikleri Tablo 19. Osteoporoz, travma, enfeksiyon ve malignite kaynaklı fraktürlerin konvansiyonel ve difüzyon MR sekanslarındaki kontrast oranı ortalamaları.

IV ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1. 1. Lateral radyogramda; T12, L2 ve L4 vertebralarda kompresyon fraktürleri Şekil 1. 2. Wedge ve Burst Fraktürler Şekil 1. 3. Osteoporotik vertebral fraktürlerin sınıflandırılması Şekil 1. 4. T12 vertebrada osteoporotik fraktürü bulunan 81 yaşındaki erkek olguda, sagittal planda T1 ve STIR görüntüler Şekil 1. 5. Sagittal plandaki T2 ağırlıklı STIR MR görüntüsünde, T12, L2 ve L4 vertebra korpuslarında kronik dönem kompresyon fraktürleri Şekil 2. 1. Serbest indüksiyon kaybı Şekil 2. 2. Transvers manyetizasyon Şekil 2. 3. Net manyetik vektörün Bo a yaklaşması Şekil 2. 4. T1 ve T2 eğrileri Şekil 2. 5. Spin-eko sekansı Şekil 2. 6. Gradyent-eko Şekil 2. 7. Flash puls zamanlama diyagramı Şekil 2. 8. İkili eko görüntüleme Şekil 2. 9. Fast spin-eko Şekil 2.10. Eko-planar görüntüleme Şekil 3. 1. İzotropik ve anizotropik difüzyon Şekil 3. 2. Stejskal-Tanner Sekansı Şekil 3. 3. Difüzyon vektörü Şekil 3. 4. Difüzyon görüntülerin elde edilmesi

V KISALTMA LİSTESİ Alfabetik sıraya Göre dizilmiştir ADC: Apparent Diffusion Coefficient ADEM: Acute Disseminated Encephalomyelitis AP: Anteroposterior BOS: Beyin Omurilik Sıvısı BT: Bilgisayarlı Tomografi DTI: Diffusion Tensor İmaging EPG: Eko Planar Görüntüleme FLASH: Fast low Angle Shot FOV: Field of view Gd-DTPA: Gadolinium diethylenetriamine-pentaacid GE: Gradient echo L2, L4: Lumbar 2, Lumbar 4 MM: Multiple Myeloma MR: Manyetik Rezonans MS: Multiple Sclerosis NMR: Nuclear Magnetic Resonance PNET: Primitive neuroectodermal tumors RARE: Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement RF: Radio Frequency ROI: Region Of İnterest SE: Spin echo SSFP: Steady-State Free-Precession STE: State Free-Precession STIR: Short Tau İnversion Recovery T: Tesla T5, T6, T12: Thoracal 5, Thoracal 6, Thoracal 12 TE: Time Echo TR: Time Repeat TSE: Turbo Spin Echo WHO: World Health Organization

VI ÖZET Akut Vertebral Kompresyon Fraktürlerinin Benign - Malign Ayrımında Difüzyon MR nin Katkıları Akut vertebral kompresyon fraktürlerinin benign ve malign ayrımının yapılması, tanı, tedavi ve prognozun değerlendirilmesi açısından çok değerli olup bu amaçla uygulanan röntgen, BT, sintigrafi ve konvansiyonel MR (T1, T2, STIR) teknikleri genellikle yetersiz kalmaktadır. Çalışmamız son yıllarda geliştirilen difüzyon ağırlıklı MR tekniğinin akut vertebral kompresyon fraktürlerinin benign ve malign ayırımının yapılmasındaki tanısal değeri ve duyarlılığını araştırmak ve konvansiyonel MR teknikleri ile karşılaştırmak amacıyla planlanmıştır. Ekim 2007 Şubat 2009 tarihleri arasında sırt ağrısı nedeniyle kliniğimizde konvansiyonel MR sekanslarına ek olarak difüzyon ağırlıklı sekansların uygulandığı 60 hastada toplam 82 akut vertebral kompresyon fraktürü saptanmıştır. 21 olguda osteoporoza bağlı 28, 16 olguda travmaya bağlı 19, 8 olguda enfeksiyona bağlı 14 ve 15 olguda çeşitli metastatik malignitelere bağlı 21 akut kompresyon fraktürü tespit edilmiştir. Olguların konvansiyonel MR bulgularına göre, vertebranın posterior elemanlarının tutulumu, vertebra posterior sınırının konveksleşmesi (posterior bombeleşme), paravertebral yumuşak doku varlığı, kontrast tutulumu, malign vertebral kompresyon fraktürlerinde daha sık saptanmıştır. T1 sekansta bant şeklinde sinyal kaybı, osteoporoza bağlı benign vertebral kompresyon fraktürlerinde sık olarak gözlenirken, disk tutulumu özellikle enfeksiyona bağlı benign vertebral kompresyon fraktürlerinde sık saptanmıştır. Ancak konvansiyonel MR sekansları ile benign ve malign fraktürlerde sinyal özellikleri açısından belirgin farklılık gözlenmemiş olması dikkat çekicidir. Difüzyon ağırlıklı MR ise genel olarak malignite kaynaklı ve enfeksiyona bağlı fraktürler komşu normal vertebralara göre hiperintens olarak izlenirken, osteoporoz ve travma kaynaklı fraktürlerin çoğu izo-hipointens olarak izlenmiştir. Sonuç olarak bu çalışma ile mevcut literatür bilgileri ışığında akut vertebral kompresyon fraktürlerinin benign ve malign ayrımında difüzyon MR görüntüleme tekniğinin konvansiyonel MR teknikleriyle birlikte kullanıldığında diagnostik açıdan önemli katkılar sağladığı görüşü ön plana çıkmaktadır.

GİRİŞ Manyetik Rezonans (MR) ile T1 ve T2 sinyal özelliklerine bakılarak normal dokular ve birçok lezyon birbirinden ayırt edilebilmektedir. Bazen T1 ve T2 sinyalleri bu ayrımı yapmakta yetersiz kalmaktadır. Araknoid kist ile epidermoid kist ayrımı ya da normal beyin dokusu ile infarktlı beyin dokusu ayrımı buna örnek olarak gösterilebilir. Difüzyon MR ile dokular mikroskobik düzeylerde incelenebilmektedir. Bu görüntüleme tekniğinin mekanizması T1 ve T2 sekanslarından farklı olup suyun moleküler hareketine bağlıdır (1,2). Difüzyon MR en çok santral sinir sistemi patolojilerinde kullanılmaktadır. Son yıllardaki çalışmalar ise difüzyon MR nin kullanım alanlarının giderek genişlediğini bildirmektedir. Örneğin; prostat karsinomu tanısı, araknoid kistlerin epidermoid kistlerden ayrımı, multipl sklerozda doku değişikliklerinin saptanması, lenf nodlarında benign-malign ayrımı ve yenidoğanlarda normal myelinizasyonun gösterilmesinde difüzyon MR kullanımı başarılı bulunmuştur (3-12). Ayrıca literatürde vertebral kompresyon fraktürlerinin benignmalign ayrımında difüzyon MR nin önemli katkılar sağladığını bildiren çalışmalar da mevcuttur (13-17). Çalışmamızda benign (osteoporoz, travma, enfeksiyon) ve malign (primer, metastatik) nedenli akut vertebral kompresyon fraktürlerinin ayırıcı tanısını yapmaya çalıştık. Bu amaçla olguların konvansiyonel MR (T1, T2, STIR), difüzyon MR ve ADC görüntülerini inceledik. Bu MR görüntülerindeki sinyal özelliklerini kantitatif ve kalitatif olarak değerlendirmeye çalıştık. Ayrıca kompresyon fraktürlerinde görülen sekonder bulguları (vertebra posterior eleman tutulumu, paravertebral yumuşak doku varlığı, vertebra posteriorunda konveksleşme, disk tutulumu, kontrast tutulumu) da detaylı olarak inceledik.

2 GENEL BİLGİLER 1.VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRÜ 1.1. TANIM : Vertebral kompresyon fraktürü radyolojik olarak vertebra korpusunda % 15 den fazla yükseklik kaybı olarak tanımlanır. Fraktür, sıklıkla torakolomber bileşkede oluşur (18), anterior ve lateral radyografilerde izlenebilir (Şekil 1. 1.) (19). Genellikle vertebra korpusunun ön bölümünde çarpışma sonucu ortaya çıkan kuvvet anterior wedge fraktürüne yol açar. Orta kolon sağlam kalır ve menteşe görevi görür. Böylece vertebra ön kesminde kısalma meydana gelirken arka kesimde ise yükseklik aynı kalır. Anterior vertebral kollaps sonucu vertebra öne eğilerek kifotik deformiteye yol açar. Hasarın çoğu anterior vertebral kolon ile sınırlı kaldığından fraktür genellikle sınırlıdır ve nadiren nörolojik komplikasyonlara yol açar. Tüm vertebral korpus kırıldığında ise fraktür burst fraktürü olarak adlandırılır (Şekil 1. 2) (20). a b c Şekil 1. 1. Lateral radyogramda; a) T12 b) L2 ve c) L4 vertebralarda kompresyon fraktürleri (19)

3 Şekil 1. 2. a) b) a) Vertebra korpus anteriorunda yükseklik kaybına neden olan wedge fraktür b) Tüm vertebral korpusun etkilendiği ve fragmantasyonların eşlik ettiği burst fraktür (20) 1.2. EPİDEMİYOLOJİ Kompresyon fraktürü yaşlılarda yaygın olarak görülür. 70 yaş üzeri kadınların % 44 ünde kompresyon fraktürü olduğu tahmin edilmektedir (21-23). Amerika da postmenapozal kadınların yaklaşık % 25 inin kompresyon fraktüründen etkilendiği bildirilmektedir (24). 1995 yılında Amerika da vetebral kompresyon fraktürleri için yapılan sağlık harcaması ise yaklaşık 746 milyon dolardır (24). Kompresyon fraktürleri femur başı fraktürlerine göre daha az masraflı olmasına rağmen hayat kalitesinde ve hasta fonksiyonlarında daha ciddi kayıplara neden olmaktadır (25). Vertebral kompresyon fraktürleri yaşlılarda akut ya da kronik şekilde ortaya çıkan şiddetli ağrı şeklindedir (26). Fiziksel sınırlamalar yanında psikososyal ve duygusal bozukluklarada yol açabilir (27). Vertebral kompresyon fraktürleri çoğunlukla osteoporoz sonucu oluşur ve çoğu risk faktörü de ortaktır. Diğer nedenler; travma, malignensi (28-31), sekonder osteoporoz (32) ve enfeksiyonlardır (33).

4 Genç populasyondaki kompresyon fraktürü nedenleri ise genellikle travma, osteomyelit veya tümöral infiltrasyonun neden olduğu patolojik fraktürlerdir (34). Travma bu etkenler arasında ilk sırada yer almaktadır. Tavmatik fraktür oluşumunda genellikle vertikal düşme ve bunun sonucu oluşan aksiyel yüklenme sorumlu tutulmaktadır. Akut fraktürler, vertebra korpusunun vücudun üst bölümünün ağırlığını taşıma kapasitesindeki azalmaya bağlı olarak gelişir. Her kompresyon fraktüründe genellikle değişik şiddette travma hikayesi vardır. Şiddetli osteoporozlu bazı olgularda, hafif ağırlık taşıma, hapşırma, banyoda düşme ve kas kontraksiyonunun yol açtığı travma sonucu fraktür oluşabilir (35). Osteoporozlu olgulardaki kompresyon fraktürlerinin % 30 dan fazlası ise olgu yatakta iken oluşur (36). Orta şiddette osteoporozlu olgularda fraktür oluşması için, sandalyeden düşme, daha ağır eşya kaldırma gibi daha şiddetli etkiler gereklidir. Sağlıklı bir spinal kolonda kompresyon fraktürü olması için ise otomobil kazası ya da ciddi düşme gibi şiddetli travmalar gereklidir. Vertebral kompresyon fraktürlerinin sadece üçte biri semptomatiktir. Bu semptom sıklıkla fraktür yerinde derin bir ağrı şeklinde ortaya çıkar. Nadiren de kord kompresyonuna yol açarak klinik olarak myelopatik veya radiküler bulgularla seyreder (37-39). Akut fraktür ağrısı hareketle artış gösterir. Bu yüzden hasta hareketlerini kısıtlar. Fizik muayenede etkilenen vertebra bölgesinde derin palpasyon ve perküsyonla ortaya çıkan ağrı ve paraspinal kas spazmı tespit edilebilir (19,36,40). Akut ağrı tipik olarak 4-12 hafta sonra geçer. Eğer ağrı devam ediyor ya da şiddetleniyorsa ek bir kompresyon ya da kollaps olasıdır. Olguların çoğunda fraktüre bağlı oluşan akut ağrı hafiflerken mekanik ağrı devam eder. Bunun nedeni ise miyofasyal yorgunluk ve değişen spinal biyomekaniktir (18,19,41). 1. 3. VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRÜNÜN NEDENLERİ 1- Osteoporoz: Vertebral kompresyon fraktürleri osteoporoza bağlı olarak ortaya çıkan en sık iskelet sistemi yaralanmalarıdır. İnsidansın Amerika da her yıl 700.000 olduğu tahmin edilmektedir. Toplumun yaş ortalaması arttıkça görülme oranı da artar. Risk faktörleri; ileri yaş, yaşla birlikte değişen yük paterni (42-44), kadın cinsiyet, beyaz ırk, demans, düşmeye eğilim, yetişkin dönemde düşme anamnezi, birinci derece akrabalarda fraktür hikayesi gibi değiştirilemeyen risk faktörlerine bağlı olabileceği gibi; alkol/sigara kullanımı (45), azalmış kemik dansitesi (46), östrojen eksikliği, erken menopoz, bilateral ovariektomi, hormon replasman tedavisi alınmaması, 3 den fazla kronik hastalık (47), yetersiz fizik aktivite,

5 geçirilmiş fraktür anamnezi (19,48-52), düşük vücut ağırlığı, kalsiyum/d vitamini eksikliği gibi değiştirilebilen nedenlere bağlı olarak da gelişebilir. Beyaz ırktaki kadınlarda daha sık görülür. Obezite ise ironik olarak koruyucu bir role sahiptir. Genellikle başlangıçta asemptomatiktir ve az bir morbiditeye yol açar. Olguların sadece % 23-33 lük bir kısmı klinik belirti gösterir (53,54). Ağrıya neden olduğunda başarılı bir şekilde ilaç kombinasyonları ve aktivitenin düzenlenmesi ile tedavi edilebilir. Bu başlangıç tedavisine cevap vermeyen yaşlı olgularda anestezi riski ve kemik kalitesinin düşüklüğü nedeniyle cerrahi operasyon seçeneğini düşünmek zor olacaktır. Vertebral korpusa perkütan metil-metakrilat enjeksiyonu ağrıda rahatlama sağlayabilir ve hastanın fonksiyonlarını geri kazandırabilir. a-osteoporotik Fraktürün Patogenezi: Kemik, kortikal kompartman ve metabolik aktif trabeküler kompartmanın birleşmesinden oluşmuştur. Osteoblastlar ve osteklastlar trabeküler kemikte birlikte yer alarak kemiğin sürekli yenilenmesini sağlarlar. 30 yaş civarında dekat başına % 3-5 kemik kaybı oluşmaya başlar (55). Trabekülanın sayı, kalınlık ve bağlantıları azalır (56,57). Bunun sonucunda osteporoz gelişebilir. Osteoporotik kemik daha frajildir ve göreceli olarak küçük travmalar bile fraktüre yol açabilir (47). Trabeküler zayıflama her iki cinste benzerdir, ancak trabeküler kayıp daha çok kadınlarda ortaya çıkar (54). Menapozu takip eden 10 yıl içerisinde kemik kaybı 3 katına çıkar (58). Kemiğin fizyolojik turnoveri başta yaş olmak üzere hormonal, herediter ve yaşam stili ile ilgili faktörlerden etkilenir. b-osteoporotik Fraktür Paternleri: Osteoporotik vertebrada 3 tip fraktür paterni mevcuttur, bunlar; wedge, crush ve bikonkav fraktürlerdir (59,60) (Şekil 2. 3.). Wedge fraktüründe vertebra korpusunun anterior bölümünde kollaps meydana gelirken korpusun arka tarafı intakt kalır. Bu fraktür tipi sıklıkla mid-torasik ve torakolomber bölgede görülür. Crush fraktüründe tüm vertebral korpus kollabe olur. Yine sıklıkla mid-torasik ve torakolomber bölgede görülür. Bikonkav fraktürler korpusun merkez bölümündeki kollapstan kaynaklanır ve lomber bölgede daha sık görülür.

6 Şekil 1. 3. Osteoporotik vertebral fraktürlerin sınıflandırılması (61). a) Normal vertebral korpus b) wedge fraktür c) bikonkav fraktür d) crush fraktür Fraktürler içerisinde en sık (% 51) wedge fraktürü görülür. Bunu bikonkav (% 17) ve crush fraktürleri (% 13) izler. Wedge+crush (% 7), wedge+bikonkav (% 6), crush+bikonkav (% 2), ve üçü birlikte (% 4) oranında görülür (59). Tüm fraktür paternlerinin sıklığı yaşla birlikte artar. Ancak fraktür tipi ile yaş arasında korelasyon yoktur. Yükseklik kaybı tüm fraktür tiplerinde görülebilmekle birlikte en sık crush tipindedir. Sırt ağrısı her üç tipte de görülür (59). Fraktür türlerinin özel bir alanda olmasının nedeni omurganın sagittal hizalanması ve bölgesel yük dağılımının farklılığından kaynaklanır (59). Selektif trabeküler atrofi ve artmış trabeküler kayıp vertebranın anterosuperior bölgesinde daha belirgindir (62). Lyritis ve arkadaşları radyolojik ve klinik bulguları karşılaştırarak aşikar wedge fraktürü olan olgularda 4-6 haftada azalan keskin bir ağrı olduğunu, tam bir kollaps olduğunda ise daha künt bir ağrı meydana geldiğini göstermişlerdir (63).

7 c-osteoporotik Fraktürün Değerlendirilmesi: Semptomatik vertebral fraktürü olan olgular sıklıkla minör bir travmayı takiben şiddetli bir sırt ağrısından yakınırlar. Bazen hapşırma, şiddetli öksürük, osteoporotik kemikte kırığa neden olabilir. Ağrı ayakta durmakla kötüleşir. Omurgada torasik kifoz ortaya çıkabilir ve etkilenen seviyede spinöz çıkıntıya derin baskıyla ağrı ortaya çıkabilir. Nörolojik defisitler nadiren görülür, ancak mutlaka ekarte edilmelidir (64). Radyografilerde karakteristik olarak osteopeni görülür. Fraktür, vertebral korpusta yükseklik kaybı, açılanma ve bazen de spinal kanala osseoz fragmanların ilerlemesiyle anlaşılır. Özellikle üst torasik bölgedeki osteoporotik fraktürler maligniteyi işaret edebilir (65,66). Fraktür yaşı direkt grafiler ile anlaşılmaz. Yoğun sklerotik osteofitler ve kortikal sınırlar görüldüğünde fraktürün kronik olduğu düşünülür. Eğer eski filmler mevcutsa yenileriyle karşılaştırılmalıdır. Başlangıç radyografilerinde fraktür görülmeyebilirken 2-3 hafta sonra görüntüleme bulgusu ortaya çıkabilir. MR, fraktür yaşını saptamada tek yöntemdir. MR görüntüleme malign nedenleri dışlayarak tedavinin şeklini de belirleyebilir. Akut fraktürler MR de coğrafik tarzda, T1 ağırlıklı görüntülerde düşük sinyal ve T2 ağırlıklı görüntülerde yüksek sinyal şeklinde görülür. Ya da lineer tarzda, T1 ağırlıklı görüntülerde düşük sinyal alanları ve T2 ağırlıklı görüntülerde düşük veya yüksek sinyal alanları şeklinde izlenir (67) ( Şekil 1.4a,b). Fraktür kronikleştikçe T1 ağırlıklı görüntülerde lineer patern öne çıkar. İyileşme döneminde ise yağlı kemik iliği replasmanı görülmeye başlar (67). Sintigrafi fraktür tespitinde yararlıdır ancak altta yatan nedeni göstermede özgüllüğü düşüktür. Bir diğer dezavantajı ise fraktürden sonra iki yıl boyunca kemik turnoveri artmış olarak gözlenebilmesidir (68). Tedaviye yanıtı ya da ağrının kaynağını göstermede yardımcı değildir. Radiografi negatifse ve ek kompresyonlar var ise sintigrafi yararlı bulgular sağlar (69). Dual enerji x-ray absorbsiyometri lomber vertebralar ve proksimal femurda kemik dansitesini ölçmek için kullanılacak en hızlı ve güvenli yöntemdir. WHO ya göre osteoporoz kriteri; dual enerji x-ray absorbsiyon scan ölçümünün genç ve sağlıklı bireylere göre düşük olup 2,5 standart sapma altında olmasıdır. Düşük kemik kitlesine sahip ve fraktürü olan olgular, şiddetli osteoporozu olan bireylerdir ( tablo 1) (55).

8 Şekil 1. 4. a. b. Şekil 1. 4. a, b. Osteoporotik vertebral fraktürü bulunan 81 yaşında erkek olgu(61) a) Sagittal plandaki T1 ağırlıklı MR görüntüsünde, T12 vertebra korpusunda azalmış sinyal görülmektedir. b) Aynı olgunun sagittal plandaki STIR MR görüntüsünde T12 vertebra korpusunda aynı lokalizasyonda artmış sinyal izlenmektedir.

9 Tablo. 1 Dünya Sağlık Örgütü nün Osteoporoz İçin Tanı Kriterleri (61). GRUP TANISAL KRİTER Normal Kemik mineral yoğunluğunun referans alınan genç erişkin popülasyonun ortalamasına göre 1,0 standart sapma içinde olması Osteopeni (düşük kemik kitlesi) Kemik mineral yoğunluğunun referans alınan genç erişkin popülasyonun ortalamasına göre düşük olup 1,0 ve 2,5 standart sapma aralığında olması Osteoporoz Kemik mineral yoğunluğunun referans alınan genç erişkin popülasyonun ortalamasına göre düşük olup 2,5 standart sapma altında olması Şiddetli Osteoporoz Osteoporoz ile birlikte bir veya birden fazla fraktür varlığı 2- Malignite: Malign neoplazmlar; primer kemik tümörleri, hematolojik maligniteler ve daha yaygın olarak metastazlardan oluşur. İskelet sistemi metastazlardan en çok etkilenen sistemdir. Vertebraya sık metastaz yapan kanserler; meme, akciğer, prostat, böbrek ve tiroiddir (70). En sıkları ise meme ve prostat kanserleridir. Metastatik kemik hastalığının % 80 i bu iki kansere bağlıdır.

10 Kemik Metastazlarının Dağılımı: Kemik metastazları en sık aksiyel iskelet sistemini etkiler. Aksiyel iskelet sisteminde kırmızı kemik iliği bulunduğu için kapiller sirkülasyon fazladır. Elli yıl önce Batson, kadavralarda yaptığı çalışmalarda pelvis ve göğüsteki venöz kanın sadece vena kavaya değil, pelvisten epidural ve paravertebral venlere, torakoabdominal duvar, baş ve boyuna yayılan vertebral venöz pleksusa doğru aktığını da göstermiştir (71). Kemik metastazları radyolojik görünümlerine göre; litik, sklerotik ya da bu iki görünümün karışımı olarak sınıflandırılırlar. Eğer kemik rezorpsiyonu belirgin ve yeni kemik oluşumu az ise fokal bir kemik destrüksiyonu ortaya çıkar ve metastaz litik görünüm kazanır. Litik metastazlar en sık multipl myelom (MM), melanom, meme, akciğer, tiroid, renal ve gastrointestinal sistem malignitelerinde görülür. Eğer metastazda osteoblastik aktivite artarsa lezyon sklerotik görünüm kazanır. Özellikle prostat kanserleri bu tipte metastaz yaparlar. Ayrıca meme, akciğer, karsinoid ve medulloblastom tümörleri de sklerotik tipte metastaz yaparlar. Litik tip metastazlar, T1 de hipointens, T2 de hiperintens görülürken, sklerotik tip metastazlar ise T1 ve T2 de hipointenstir. Lösemi ve lenfoma kemik iliği infiltrasyonuna yol açarak T1 de homojen sinyal azalması ve T2 de homojen sinyal artışı oluştururlar. STIR ve yağ baskılı MR sekansları malignitenin karakterizasyonunda faydalıdır (72). Bu basit bir sınıflandırma olmakla birlikte tutulan kemikte hem litik hem sklerotik süreç artmıştır; lezyon litik ve sklerotik lezyonların bir karışımı şeklinde de radyografide görülebilir (73). Histolojik olarak artmış osteoklastik aktivite, sklerotik lezyonlar ve kavitasyonların rezorbsiyonu şeklinde görülür (74). Kemik Metastazlarının Komplikasyonları Kemik metastazları sonucu; ağrı, hareket kısıtlılığı, hiperkalsemi, patolojik fraktür, spinal kord ve sinir köklerine bası ve kemik iliği infiltrasyonu oluşabilir. MM li olguların % 54 ünde vertebral fraktür ve % 12 sinde hiperkalsemi saptanmıştır. Kemik ağrısı da % 75 oranında saptanmıştır (75).

11 a-patolojik Fraktür Kemikteki metastatik destrüksiyon yük taşıma kapasitesini azaltır. Bunun sonucunda trabeküler bozulma, mikrofraktürler ve bunu izleyen kemik yoğunluğunda total bir azalma ortaya çıkar. Kosta kırıkları ve vertebral kollaps en sık görülen deformitelerdir. Bu nedenle boy kısalığı, kifoskolyoz ve restriktif akciğer hastalığı gelişebilir. Eğer uzun kemiklerde fraktür olursa ya da tümörün epidural yayılımı söz konusuysa daha büyük hareket bozuklukları ortaya çıkabilir. Kemik metastazlı olgularda patolojik fraktür insidansı tam olarak bilinmemektedir. Bir çalışmada femur ve humerusta metastaza bağlı patolojik fraktürler görülmüştür. Bunların % 53 ü meme kanseri, % 11 i böbrek, % 8 i akciğer, % 5 i tiroid, % 5 i lenfoma ve % 3 ü de prostata bağlı bulunmuştur (76). Başka bir çalışmada meme kanserli olgularda patolojik fraktür insidansının % 57 olduğu saptanmıştır. Bu fraktürlerin % 29 u kaburga, % 9 u vertebral kollaps, % 9 u uzun kemik ve % 8 i pelvis fraktürü şeklindedir (77). Patolojik fraktür gelişme olasılığı metastatik tutulumun süresine bağlıdır. Bu nedenle paradoksal olsa da göreceli olarak daha iyi prognozlu olan olgularda görülür (78). b-spinal Kord Kompresyonu Eğer basit bir spinal radyografide anormallik varsa ve kanserli olguda kemik ağrısı geliştiyse spinal kord kompresyonu gelişimi açısından uyarıcı olmalıdır. Bu olguların % 60 ında myelografik anormallikler (79) ve MR da epidural tutuluma bağlı bulgular görülebilir (80). Başarılı rehabilitasyon için erken tanı, yüksek doz kortikosteroid, dekompresyon ve spinal stabilizasyon için acil yaklaşım veya radyoterapi gerekir. Eğer spinal kompresyon ilk 24-48 saatte tedavi edilmediyse nörolojik açıdan iyileşme zordur (81). c-kemik ağrısı Kemik metastazı bulunan kanser olgularında görülen en sık ağrı tipidir. Genellikle zor lokalize edilen, derin sıkıntı verici bir ağrı veya yanma şeklinde tarif edilir. Ağrı geceleri daha şiddetli hissedilir ve yatmakla fazla azalmaz. Ağrı eklem çevresinde yoğunlaşabilir. Sıklıkla innervasyonu fazla olan periosteumda hissedilir. Bu da kemik ağrısına nörojenik ağrı benzeri özellik kazandırır. Bu ağrı paterni hastanın yaşam kalitesini ciddi şekilde bozabilir. Spinal instabilite sırt ağrısı olan kanser olgularının % 10 unun sebebidir (82). Bu olgular sadece yatarken rahattırlar ve hareket ciddi bir ağrı ortaya çıkarır. Bunu takip eden dönemde hasta oturup kalkamaz ve yürüyemez. Bu ağrı mekanik kökenli olduğundan

12 radyoterapi ve sistemik tedaviler etkisizdir. Tek çözüm omurganın stabilizasyonudur. Seçilmiş olgularda cerrahi uygulanabilir. Ama morbidite ve mortalitesi yüksektir. Literatürde Langerhans hücreli histiositozun da vertebral kollapsa neden olduğu bildirilmiştir. En sık torasik vertebralar etkilenir. Klasik görüntüsü direkt grafilerde vertebra plana olup % 15 olguda görülür. Karakteristik vertebral tutulum, endplate tutulumu olmamasıdır. Metastatik hastalığın aksine posterior elemanlar daha sık tutulur. Vertebral korpus simetrik ya da asimetrik olarak kollabe olabilir (81-83). Hemanjiom vertebranın sık görülen asemptomatik lezyonudur, benign vasküler yapıdadır (84). T1 ve T2 de hiperintens olarak izlenirler. Hemanjiomda da vertebral kompresyon oluştuğunu gösteren literatürler mevcuttur (85). Paget hastalığında da vertebral kompresyon fraktürü görülebilir (86). Unikameral kemik kisti gibi benign lezyonlar da kompresyon fraktürlerine neden olabilir (87). 3-Enfeksiyon: Spinal enfeksiyon, yoğun ağrı ve şiddetli paraspinal kas spazmı gibi ana semptomlar gösterir. Eritrosit sedimentasyon hızında ve beyaz küre sayısında artış meydana gelir. Spinal enfeksiyon tipik olarak komşu vertebradan hematojen yolla yayılır. Bu yayılımda segmental arter büyük rol oynar. Avasküler intervertebral disk sıklıkla komşu vertebradan direkt olarak etkilenir. MR, BT veya radyografiden çok daha erken bulgu verir (88,89). Artmış su miktarına bağlı olarak T1 ağırlıklı görüntülerde intervertebral diskte ve etkilenen komşu vertebra gövdelerinde azalmış sinyal ve T2 ağırlıklı görüntülerde artmış sinyal şeklinde görülür. İntervertebral disk mesafesinde daralma, kortikal devamlılıkta azalma ya da kaybolma ve kemik destrüksiyonu oluşur. Akut inflamasyonun kronik sıvı koleksiyonundan ayrımında post gadolinyum MR yardımcıdır. Enfeksiyon epidural ve / veya paraspinal abse ile ilişkilidir. Tüberküloz en sık torasik vertebrayı tutar. Sıklıkla vertebra korpusunun anterioru etkilenir ve vertebral kompresyon gelişir. Sonuçta gibbous deformitesi meydana gelir. Skip lezyonlar anterior longitudinal ligaman yoluyla komşu olmayan vertebralara da uzanabilir. Psoas absesi sıklıkla vertebral tüberküloz osteomiyelit ile ilişkilidir. 4. Travma:

13 Spinal kord yaralanmaları yılda yaklaşık 10.000 insanı etkiler. Motorlu taşıt kazaları ve yüksekten düşmeler en sık karşılaşılan iki temel nedendir. Spinal kord yaralanması ile karşılaşılan olguların yaklaşık üçte birinde komplet parapleji ya da kuadripleji gelişir (90,91). Travmatik vertebral kompresyon fraktürü genellikle gençlerde spinal kolona aksiyel yüklenme ile ortaya çıkar. En sık etkilenen seviye torakolomber bileşkedir. Kompresyonun diğer bulguları; paraspinal hematom, deplase kemik fragmanı ve spinal kolonun kifotik deformitesidir (33). 1. 4. VERTEBRAL KOMPRESYON FRAKTÜRÜNÜN SONUÇLARI Vertebral kompresyon fraktürleri akut dönemde semptomatik olmayabilir. Geç dönemde ise fraktürün biyomekanik, fonksiyonel ve psikososyal etkilerinin sonucu olarak çeşitli bulgu ve sekeller ortaya çıkabilir (92). 1-Biyomekanik Etkiler Sonucu Olarak Ortaya Çıkan Semptom ve Bulgular: a-persistan sırt ağrısı: Mekanik faktörlere, progresif kifoza ve kas yorgunluğuna bağlı olarak ortaya çıkar (92). b-abdominal belirtiler: Başlıca multipl kompresyon farktürü ile seyreden progresif kifoz torasik omurgayı kısaltır. Torasik kısalma ve kifoz sonucu abdominal içeriğe baskı oluşturarak erken doyma ve abdominal şişkinlik gibi gastrointestinal semptomlara yol açar. Anlamlı torakolomber kısalma olan bazı olgularda alt kaburgalar pelvis girişine yaslanır ve alt abdomende rahatsızlık hissi yaratır. Bu abdominal semptomlar anoreksi ve kilo kaybı ile sonuçlanır (19). c-pulmoner Belirtiler: Tipik olarak azalmış vital kapasiteye bağlı restriktif akciğer hastalığının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Ortalama her fraktür vital kapasiteyi % 9 oranında azaltır (93).

14 d-artmış fraktür riski: Vertebral kolonda kifoz oluştuğunda zaten osteoporotik olan bitişik vertebralara daha fazla yük binmesine neden olur ve yeni fraktür riski artar (94). Eğer vertebral kolonda bir ya da daha fazla kompresyon fraktürü varsa yeni bir fraktür oluşma riski bir yıl içinde 5 kat artar (19,53). 2. Fonksiyonel Sonuçlar: Kompresyon fraktürlü olgular kontrol grubuyla karşılaştırıldığında daha az performans gösteririler. Günlük aktiviteler sırasında zorlanırlar ve desteğe ihtiyaçları vardır (19,95). Yaşam kalite indeksleri düşüktür (96,97). Özellikle lomber bölgede olan fraktürlerde fonksiyonel kısıtlılık daha belirgindir. Özellikle multipl kompresyon fraktürü olan olgular inaktif ve sedanter yaşamaya başlarlar. Bunun nedenleri supin pozisyonda mekanik ağrının azalması, yeni fraktür oluşumu korkusu ve akciğerlerin restriktif hale gelmesidir. Bu hareketsizlik günlük aktivitelerin yapılmasındaki performansı bozarak kemik kaybına yol açar. Ağrı ve hareketsizlik, uyku bozukluğu ve miyofasiyal ağrıya yol açar (48). 3. Psikososyal Sonuçlar: Kronik ağrı, beden görüntüsünün değişmesi, kişisel bakımda azalma ve uzun yatak istirahati sonucunda bu olguların % 40 ında depresyon gelişir. Özellikle birden fazla fraktürü olan yaşlı ve izole yaşayanlarda depresyon daha belirgindir ve daha erken dönemde ortaya çıkar (96). 4. Azalmış Yaşam Süresi: Yakın zamanda yapılan prospektif kohort bir çalışmada vertebral kompresyon fraktürü bulunan 65 yaş üstü 10.000 kadın olguda kendi yaş grubuna göre mortalite oranı % 23 oranında artmış olarak hesaplanmıştır (96,98). Bu mortalite oranı 5 ve daha fazla fraktürü olan olgularda daha belirgindir. Şiddetli kifoz oluştuğunda pulmoner nedenlerle ilişkili ölüm riski de artmıştır. Ayrıca bilinmeyen bir nedenle bu olgularda kansere bağlı ölüm oranı da artmıştır (98).

15 1. 5. FRAKTÜRLERE YAKLAŞIM 1-Sebep travma mı? Genellikle radyografide kompresyon fraktürü görüldüğünde ikinci basamakta bu fraktürün travmaya bağlı olup olmadığı araştırılır. Eğer sebep travmaysa ve olgu stabilse analjezik ve destek tedavisi uygundur. Olgu stabil değilse yani fizik muayenede nörolojik bir defisiti mevcutsa ya da radyolojk olarak iki kolonu ilgilendiren spinal fraktür mevcutsa cerrahi yaklaşım düşünülebilir. Eğer travma öyküsü yoksa MR, fraktürün malignite ya da enfeksiyona bağlı olup olmadığını gösterebilir. MR bulguları normal ise olguda osteoporoz varlığının araştırılması gereklidir. Eğer olgu genç ise sekonder, yaşlı ise primer osteoporoz üzerinde durulmalıdır (92). 2-Fraktür eski mi yeni mi? Vertebral kompresyon fraktürleri tipik olarak AP ya da lateral radyografilerde görülebilse de fraktür yaşı hakkında yeterli bilgi vermez. MR ise fraktürün eski ya da yeni olup olmadığını, osteoporoz ya da maligniteye bağlı olup olmadığını göstererek tedavi kararını etkiler (Şekil1.5). Kompresyon fraktürünün yaşı değerlendirilirken sagittal planda alınan T2 ve STIR sekansı bulguları oldukça duyarlıdır. Akut fraktür kemik ödemi olarak gözlenir. Dolayısıyla T2 ve STIR sekanslarında artmış sinyal şeklindedir (99).

16 Şekil 1. 5. Sagittal plandaki T2 ağırlıklı STIR MR görüntüsünde, T12, L2 ve L4 vertebra korpuslarında (beyaz oklar) kemik ödemi bulgusunun izlenmediği, izointens sinyale sahip, kronik dönem kompresyon fraktürleri (92). 3-Osteoporoz / malignite? MR görüntüleme ayrıca vertebral kompresyon fraktürlerinin malignite gibi sebeplerini de ortaya çıkarmaya yardımcı olur (31,100,101). Baur ve arkadaşları difüzyon ağırlıklı görüntülerde benign nedenli kompresyon fraktürlerinde negatif kontrast oranı (normal vertebraya göre azalmış sinyal intensitesi) görürlerken, patolojik nedenlilerde ise pozitif kontrast oranı (normal vertebraya göre artmış sinyal intensitesi) saptamışlardır (101). Rupp ve arkadaşları yaptıkları çalışmada T1 ve T2 ağırlıklı MR sinyallerinin osteoporoz ya da metastaza bağlı kollapsı ayıramadığını ileri sürerlerken, pedikül tutulumu veya eşlik eden yumuşak doku kitlesinin ise tümöre bağlı vertebral fraktür için daha spesifik olduğunu gözlemişlerdir (100). Multipl myelomlu olgularda vertebral MR görüntüleme, osteoporozda olduğu gibi benign karakterde (bant benzeri alanlar şeklinde) görülebilir. Bu yüzden klasik MR de Multipl Myelom ekarte edilemez (102).

17 2. MR GÖRÜNTÜLEME 2. 1. TARİHÇE Manyetizm'in ortaya çıktığı Magnesia (Manisa) da, doğal manyetik demir oksit bol miktarlarda mevcuttu (103) ve ilk defa orada bu elementin davranış özellikleri gözlendi. Elektirik ve manyetizm konusunda bilimsel çalışmalar ise 18. yüzyılın sonlarına doğru başladı. Fenomenin atomik boyutu ise atomun keşfinden sonra 20.yüzyılda incelenmeye başlandı. Bu alanda çalışmalar yapan ilk önemli isimler: Ampere, Bohr, Coulomb, Curie, Faraday, Gauss, Henz, Oersted, Tesla ve Weber'dir (104). Daha sonrasında bu alandaki gelişmeler hızlı bir seyir gösterdi. İlk defa 1939 yılında Dr. Isador Rabi ve arkadaşları NMR (Nükleer manyetik rezonans) işlemini gözlediler. 1946 yılında ise Harvard Üniversitesi'nden Edward M.Purcell ve Stanford Üniversitesi'nden Felix Bloch birbirlerinden bağımsız olarak parafin, mum ve suyun NMR özellikleriyle ilgili yaptıkları deneysel çalışmalarla 1952 yılında Nobel Ödülünü kazandılar. Daha sonra Kayseri'den Amerika'ya göçmen olarak giden Ermeni asıllı Raymond Damadian (105) 1971 yılında ve Paul Lauterbur 1973'de NMR ile insan vücudunun görüntülenebileceğini gösterdiler. 1980 yılında Aberdeen grubu tarafindan görüntü elde edilmesinde iki boyutlu Fourier Transformasyon tekniğinin kullanımı ortaya kondu. 1984 yılında ilk defa MR görüntülemede kontrast madde (Gd-DTPA) kullanılmaya başlandı. 1986 yılında ise hızlı görüntüleme yöntemleri kullanılmaya başlanmıştır (106).

18 2. 2. MR FİZİĞİ Nükleer Manyetik Rezonans Koşulu: Manyetizma, elektrik yüklü partiküllerin hareketleri sonucu oluşmaktadır; yani atomda bulunan elektrik yüklü partiküller manyetizma oluşturmaktadır. Atom nükleusundaki proton ve nötronların (nükleon) hareketleri ile ortaya çıkan manyetizmaya Nükleer Manyetizma denmektedir ve MR de bu manyetizmadan faydalanılarak görüntü elde edilmektedir. Fakat bu nükleer manyetizma her atomda görülmez; atomun belli bazı özellikleri nükleer manyetizmanın oluşup oluşmayacağını belirler. Bugüne kadar elde edilen tecrübeler göstermiştir ki; nükleer manyetizma kütle numarası tek sayıda olan ve tek sayıda proton ve nötronlar çiftler halinde bulunacak olurlarsa karşılıklı olarak birbirlerini nötralize etmektedirler ve nükleer manyetizma oluşmamaktadır (Nükleer manyetizma momenti=0). Buna karşın proton veya nötronlar veya her ikisinin birlikte sayıları tek olursa bu atomda Nükleer manyetizma oluşmaktadır (bu atomlar için NMR aktif denmektedir) (103). Bununla birlikte; nükleusdaki bu partiküllerin oluşturduğu manyetizma çok zayıf olduğundan dolayı, görüntü elde etmek için milyarlarca atoma ihtiyacımız vardır. Bu nedenle nükleusunda sadece bir proton olan, nötronu bulunmayan hidrojen izotopu (H1) insan vücudunda (özellikle su ve yağ dokusunda) çok miktarlarda bulunduğundan dolayı (tüm atomların % 80 i) MR görüntüleme için en uygun atomdur. İşte bu nedenledir ki; günümüzdeki MR görüntüleme sistemlerinde görüntü oluşturmak için en sıklıkla kullanılan atom hidrojen atomudur (hidrojen atomu sayı olarak çok olmakla birlikte MR görüntüleme için tercih edilmesinin bir diğer sebebi ise hidrojenin en yüksek MR sensitivitesine sahip olmasıdır) (103). Relaksasyon Sinyal Kaydı: Relaksasyonun anlamı RF pulsu ile konum değiştiren protonların eski konumlarına ulaşmalarıdır. Bunun için X-Y düzleminde dönmekte olan manyetik vektörün (transvers manyetizasyon) tekrar oluşması gerekmektedir. Bu iki bölümde incelenir:

19 Transvers Relaksasyon: X-Y düzleminde dönmekte olan manyetik vektörün zaman ile azalması ve ortadan kaybolması olarak ifade edilir. Temel etken, RF pulsu ile protonların in-phase konumuna ulaşmalarıdır. in-phase konumda salınım yapan protonların bazılarının daha hızlı bazılarının daha yavaş salınım yapmaları nedeniyle zaman içinde protonlar arasındaki bu uyum kaybolmaktadır. Sonuçta, protonlar arasındaki uyum bozulmakta (out-of-phase) ve transvers manyetizasyon ortadan kalkmaktadır. Güçlü manyetik alan içindeki (magnet), net manyetik vektörü magnetin manyetik vektörü ile paralel olan dokuya 90 derece RF pulsu uygulandığında, dokunun net manyetik vektörü Z ekseninden saparak X-Y düzleminde dönmeye başlamaktadır. Bu anda sisteme alıcı sargı (receiver coil) ekleyecek olursak belirli frekansta devamlı dönmekte olan bu manyetik vektör alıcı sargıda elektirik akımına ( sinyal) neden olmaktadır. Elde ettiğimiz bu sinyalin amplütüdü çok hızlı bir şekilde azalmaktadır. Bu olaya serbest indüksiyon kaybı (free induction decay) denmektedir. Eğer magnetin neden olduğu inhomojenite en aza indirilirse, transvers manyetizasyonu oluşturan protonlar arasındaki in-phase in bozulması (de-phase), sadece mikroskobik manyetik çevre inhomojenitesine bağlı olarak meydana gelecektir. Bu transvers relaksasyon ise T2 olarak tanımlanmaktadır. T2* kadar zaman geçtiğinde ilk transvers manyetizasyonun % 63 kadarı kaybolur, % 37 kadarı kalır. Böylece her T2* zamanında transvers manyetizasyon bu hızla kaybolmaya devam eder (103).

20 Şekil 2. 1. Serbest indüksiyon kaybı. Elde edilen sinyalin tepe noktası transvers manyetizasyon vektörünün alıcıya (receiver coil) en yakın olduğu; en alt noktası ise alıcıdan en uzak olduğu konumu temsil etmektedir (103). Longitudinal Relaksasyon: Transvers manyetizasyon oluşturmak için 90 RF pulsu uyguladığımızda ortamda mevcut longitudinal manyetizasyon tamamen ortadan kalkmaktadır. Bo a paralel dizilim gösteren protonların sayıları, antiparalel dizilenlere göre çok az fazla olduğundan dokunun net manyetik vektörü (longitudinal manyetizayon) Bo a paralel olmaktadır. Longitudinal manyetizasyonu ortadan kaldıran neden ise, RF pulsu ile bazı protonları paralelden antiparalele (yüksek enerji seviyesine) geçişleri ve protonların in-phase konumuna ulaşmalarıdır. Şekil 2. 2. Transvers manyetizasyon. 90 RF pulsu ile longitudinal manyetizasyon tamamen ortadan kaybolmakta ve longitudinal manyetizasyon ile aynı amplitütte transvers manyetizasyon oluşmaktadır. Transvers manyetizasyon oluştuktan sonra aynı anda hem

21 transvers, hem de longitudinal relaksasyon başlamaktadır. Belli bir süre sonra transvers manyetizasyon tamamen ortamdan kaybolmaktadır (103). Protonlar yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine geçerken ortama enerji verirler ve bu olay "lattice" (longitudinal relaksasyona spin-lattice relaksasyon da denmektedir) olarak bilinir. Şekil 2. 2'den de anlaşılacağı gibi, ortamda bir süre hem transvers, hem de longitudinal manyetizasyon olacaktır. Dolayısıyla bu süreç boyunca dokunun net manyetik vektörü, salınım frekansında Bo çevresinde dönecek ve gittikçe Bo'a yaklaşacaktır (şekil 2. 3.). Şekil 2. 3. Net manyetik vektör salınım frekansı ile uyumlu olarak Bo çevresinde dönmekte ve gittikçe Bo a yaklaşmaktadır (103). T1 ve T2 Relaksasyon Eğrileri: Transvers ve longitudinal relaksasyonları zamana karşı grafik ile gösterirsek şekildeki gibi eğriler elde edilir. Grafikte görüldüğü gibi longitudinal relaksasyon, transvers relaksasyondan daha uzun sürede tamamlanır.

22 Şekil 2. 4. T1 ve T2 eğrileri. Her iki relaksasyon aynı zamanda başlamakta; bununla birlikte transvers relaksasyon daha kısa sürede tamamlanmakta, buna karşın longitudinal relaksasyon daha uzun sürede tamamlanmaktadır (103). Şekilde görüldüğü gibi, T1, longitudinal relaksasyon zamanının tümünü kapsamayıp, 0 noktasından % 63 kadar boylamsal manyetizasyonun oluştuğu an arasındaki süreyi temsil etmektedir. Yine bunun gibi, T2 Transvers relaksasyon süresinin tamamını kapsamayıp, 90 RF pulsu sonucu oluşan maksimum güçteki transvers manyetizasyon anı ile bu gücün % 63 oranında azaldığı an arasındaki zamanı temsil etmektedir (107). Temel Puls Sekansları: 1-Spin eko (SE) : Spin eko sekansı MR de konvansiyonel sekans olarak bilinir ve MR de halen en sık kullanılan sekanstır (Şekil 2. 5). 1950 yılında Hahn tarafından geliştirilen bu sekans 90 ve 180 derece RF pulslarından oluşur (108).

23 Şekil 2. 5. Spin-eko sekansı. Şekilde görülen bu sekans 90 ve 180 RF pulslarından oluşmaktadır (103). 2-Gradyent Eko (GE): Spin eko ile mükemmel anatomik detaylar elde edilmektedir. Ancak bu sekansın bazı dokuların fizyolojik özelliklerini tam olarak yansıtmaması ve inceleme süresinin uzun olması gibi dezavantajları vardır (109). Bu dezavantajları ortadan kaldırmak için 80 li yılların sonlarına doğru hızlı görüntüleme yöntemleri adı altında gradyent eko sekansı geliştirilmiştir. Spin ekoya göre çok kısa sürede görüntü elde edilebilir ve hareketten doğan artefaktlar minimuma indirgenir. Bu teknik sayesinde MR anjiyografi yapılabilmektedir. Ancak spin eko ile elde edilen anatomik detay gradyent eko ile elde edilemez. Bu sekansta Spin eko da kullanılan 180 RF pulsu kullanılmayıp; 90 dereceden küçük ve tek bir RF pulsu kullanılır.

24 Şekil 2. 6. Gradyent-eko. 90 RF pulsu kullanıldığında longitudinal manyetizasyon tamamen ortadan kalkmaktadır; buna karşın 90 RF pulsu yerine örneğin 45 RF pulsu uygulandığında ortamda her zaman için bir longitudinal manyetizasyon kalmaktadır (103). 3-FLASH: Bir sekansın veri bilgileri toplandıktan sonra, ortamda mevcut transvers manyetizasyonu, protonlar arasında faz şifti oluşturarak ortadan kaldıran bir gradyent kullanılabilir. Kullanılan bu gradyente Spoiler Gradyent, bu yöntemin kullanıldığı Gradyent-eko sekansına ise FLASH ( Fast low Angle Shot) veya Spoiled Flash denmektedir (110) ( Şekil 2. 7.).

25 Şekil 2. 7. Flash puls zamanlama diyagramı. Bu teknikte Spin-eko dan farklı olarak sadece 90 dereceden küçük tek bir RF pulsu kullanılmaktadır. Spin-eko da 180 RF pulsu ile oluşturan etkiye benzer etki, bu teknikte frekans-kodlama gradiyenti ile oluşturulmaktadır (103). 4-İkili Eko Görüntüleme: Proton dansitesi için uzun TR, kısa TE; buna karşın T2 ağırlıklı görüntüler için uzun TR, uzun TE gerekmektedir.180 RF pulsu ile eko sinyali elde ettikten sonra, ikinci defa 180 RF pulsu uygulaması ile ikinci eko sinyali elde edilebilir. Ancak bu eko sinyalinin amplütüdü ilk ekoya göre düşük olacaktır. İşte bu özellikten faydalanarak aynı sekansta, zamanda belirgin kayıp olmaksızın, hem proton dansitesinde hem de T2 ağırlıklı görüntüler elde edilebilmektedir. İlk eko ile elde edilen görüntüler proton dansite görüntüsünü, ikinci eko ile elde edilen görüntüler ise T2 ağırlıklı görüntüleri verecektir.

26 Şekil 2. 8. İkili eko görüntüleme. Proton dansitesindeki görüntüyü elde etmek için kullandığımız 180 RF pulsu, TE2 zamanında elde edilecek sinyal amplitüdünü değiştirmez (103). 5-RARE, Fast Spin-eko: Fast spin-eko (veya turbo Spin-eko) 1986 yılında ilk defa Hennig ve arkadaşları tarafından uygulanan RARE tekniğinden (111) modifiye edilerek uygulanmaya başlanmış yeni bir tekniktir. Bu sekans şu anda dünyanın birçok önemli MR merkezinde proton dansite ve T2 ağırlıklı görüntüler için rutin olarak kullanılmaktadır (Şekil 2. 9.). Şekil 2. 9. Fast spin-eko. Bu sekansta 90 RF pulsu sonrası belli sayıda 180 RF pulsu uygulanmaktadır. Her 180 RF pulsu ile faz kodlama adımı değişmektedir (103).

27 RARE tekniğinde 90 RF pulsu sonrası faz kodlama step sayısı kadar 180 RF pulsu uygulanmakta ve eko elde edilmekte; her 180 RF pulsu ile faz-kodlama sırası değiştirilmektedir. FSE ( veya Turbo Spin-eko) da ise 90 RF pulsu sonrası belli sayıda ( buna Turbo faktör de denmektedir) 180 RF pulsu uygulanmakta ve her seferinde eko elde edilmekte, her 180 RF pulsu ile faz kodlama sıralaması değiştirilmektedir ( Şekil 2. 9.). Bu teknikte spin ekoya nazaran daha kısa sürede görüntüler elde edilebilir ve hemen hemen aynı doku kontrast özelliklerinde görüntü oluşturulabilir. Spin eko ile benzer görüntüler elde edilse de tüm FSE sekanslarında yağ dokusunun hiperintens olarak görülmesi ve hemorajilerde bazı kan ürünlerinin daha az göze çarpması gibi farklar vardır (112). Ekoplanar Görüntüleme: Ekoplanar görüntüleme (EPG), klinik açıdan en hızlı ve kullanışlı metottur. 1977 yılında Mansfield tarafından tanımlanan bu metod yüksek donanım ve yazılım gerektirdiğinden dolayı son yıllara kadar kullanılamamıştır. EPG fikri, tek bir uyarma darbesi kullanılarak görüntü oluşturabilecek yeterli bilgiyi toplayabilme esasına dayanır. Geleneksel MR de olduğu gibi, sabit gradyentin yerine salınım halindeki kayıt gradyenti mevcuttur. Faz çözümleyici gradyentte sabit tutulur veya her ekoyu çözümlemek için hızlı bir biçimde gönderilebilir. Uzaysal çözünürlük, genliğin zamanla çarpımına bağlıdır. Eğer uzun bir yükselme zamanı var ise yeterli bir uzaysal çözünürlük için yüksek genlikle beraber bu durum karşılanmalıdır. Yüksek çözünürlüklü EPG birçok klinik uygulamalar sağlamaktadır. Ve difüzyon perfüzyon gibi fonksiyonel parametreler ölçümleri içinde uygun bir metottur. EPG, bolus enjeksiyonu sonrası görüntülemede referans metodu olarak kabul edilmiştir (113). Hareket etkilerine karşı duyarlılığının az olması ise görüntüleme avantajı olarak kabul edilebilir (114). EPG de çok sayıda 180 RF pulsu kullanılmaz. Bunun yerine tek 180 RF pulsu sonrası frekans-kodlama gradyentinin hızlı biçimde açılıp kapanması ile k-space doldurulmaktadır. Sonuçta inceleme zamanı birkaç saniye kadardır (Şekil 2.10.)(115). Teknik yüksek tesla değerli MR sistemlerinde, faz aksisinde belirgin kimyasal şifte neden olur (10-15 piksel gibi büyük miktarlarda) ve bunu engellemek için yağ baskılama tekniklerinin kullanılması gerekir. Bununla birlikte, elde edilen görüntülerin uzaysal rezolüsyonu ve SNR değeri, konvansiyonel Spin-eko ya göre belirgin derecede düşüktür ve görüntüler suboptimal olarak kabul edilir. Bu

28 teknikte kaliteli görüntü için magnetin çok fazla derecede homojen olması ve güçlü gradyentin çok hızlı açılıp kapanması gerekir. Tüm bunlara rağmen, inceleme zamanının saniyeler düzeyinde olması ile solunum ve kardiyak hareketlerin neden olduğu artefaktlar tümüyle ortadan kaldırılabilmektedir. Şekil 2.10. Eko-planar görüntüleme. Bu sekansta tek 180 RF pulsu sonrası, frekans kodlama gradyentinin hızlı biçimde açılıp kapanması ile görüntü oluşturulmaktadır (103). 3. DİFÜZYON MR GÖRÜNTÜLEME Moleküllerin kinetik enerjilerine bağlı olarak rastgele hareketlerine difüzyon denir (116,117). Su molekülleri için kullanılan bu terimden yola çıkılarak insan dokusundaki su molekülleri de difüzyon ile incelenebilir (118,119). Manyetik gradyent uygulandığı zaman moleküler difüzyon, spin eko sinyal amplitüdünde azalmaya neden olur. Bu etki standart spin eko görüntülerde fark edilemeyecek kadar küçüktür. Bu etkiyi saptayabilmek için kullanılan sekansı, difüzyon incelemeye karşı duyarlı kılan gradyentlerin kullanılması gerekir. Difüzyon iki şekilde gerçekleşir; bunlar, izotropik ve anizotropik difüzyondur.

29 İzotropik Difüzyon: Moleküllerin rastgele dizilmesiyle her yöne doğru oluşan difüzyondur. Moleküllerin hareketinde bir engel yoktur. Gri cevherdeki difüzyon buna örnektir. Anizotropik Difüzyon: Difüzyonun her yönde eşit olmadığı, bazı yerlerde fazla, bazı yerlerde az olduğu difüzyon şeklidir. Mikroyapılar bu dokularda belirli bir düzende yerleşmiştir (120) ( Şekil 3. 1). İzotropik anizotropik Şekil 3. 1. İzotropik ve anizotropik difüzyon. Moleküllerin rastgele dizilmesiyle her yönde eşit şekilde oluşan izotropik difüzyon ve moleküllerin belirli bir düzende yerleştiği heryerde eşit olmayan anizotropik difüzyon (120) Difüzyon ölçümü ilk olarak Stejkal-Tanner tarafından bulunan yöntemle ölçülmüştür (121). Bu yöntemde standart spin eko sekansını difüzyona duyarlılaştırmak amacıyla 180 RF pulsundan önce ve sonra güçlü gradyentler uygulanmıştır (Şekil 3. 2). Başlangıç 90 pulsu sonrası, spinler in phase yapılabilir ve antende sinyal üreten net transvers komponent oluşur. Transvers spinler ilk pulsed gradyenti ile karşılaşırlar. Kısa bir süre, spinler onların uzaysal pozisyonlarına uygun bir manyetik alana girerler. Böylece, bir grup spin hızlı bir şekilde out of phase olur. 90 RF pulsu sonrasında, dış ortamın heterojenitesi etkisiyle, spinlerin bir kısmı tekrar out ofphase olurlar. Çok küçük bir kısmın defaze olması,