Formación de la imagen en resonancia magnética y sus ventajas

Formación de la imagen en resonancia magnética y sus ventajas

La resonancia magnética (RM) es un método de imagen que ofrece la posibilidad de obtener una imagen tomográfica en cualquier plano del espacio mediante los gradientes magnéticos. La imagen final de RM es una matriz cuadriculada de píxeles, cada uno de los cuales representa un pequeño elemento de volumen, un vóxel, en un 'corte' imaginario del paciente. A cada píxel se le asigna un valor de la escala de grises proporcional a la amplitud de la radioseñal emitida por el vóxel correspondiente en un período de tiempo definido siguiendo una secuencia de excitaciones de RF, elegidas para aumentar las diferencias entre los tejidos respecto a un parámetro particular, por ejemplo, T1 o T2.

Para la resolución espacial se utilizan tres coordenadas de cada vóxel. Hay tres gradientes que alteran el campo magnético en los respectivos ejes de espacio. La activación de los diferentes gradientes y la utilización de pulsos de RF permite una selección de la orientación y el grosor de la sección. El paciente en la máquina de RM se encuentra en un campo magnético bastante homogéneo. Todos los protones del cuerpo tienen la misma frecuencia de Larmor y serán excitados por el mismo pulso de RF. Para examinar solamente un corte específico, se superpone un segundo campo magnético al campo magnético externo, que tiene intensidades diferentes en diversas localizaciones. Este campo magnético adicional es lo que se conoce como gradiente de campo y está producido por las llamadas bobinas de gradiente. Como los gradientes de campo pueden superponerse en cualquier dirección, es posible definir no solamente los cortes transversales, sino toda clase de planos de imagen diferentes sin mover al paciente. El gradiente de campo que nos permite examinar un corte específico se llama también gradiente de selección de corte. Una vez realizada la excitación selectiva del plano, comienza la emisión de la señal por parte de los núcleos, induciéndose en la antena receptora una señal eléctrica (señal de eco). Una vez acumulado un número suficiente de ecos, se produce un proceso matemático que permitirá identificar individualmente la señal que procede de un vóxel determinado, asignándole un valor cromático; de esta forma se constituye la imagen. Cuando la radioseñal compleja emitida por el corte excitado del paciente es captada por la bobina receptora, se va almacenando en el 'espacio K', que guarda todos los datos que son utilizados para la reconstrucción de la imagen. Estos datos recibidos se someten a un análisis de Fourier, que conlleva la resolución en un número de ondas sinusales elementales, la frecuencia y la fase de estas ondas elementales definen conjuntamente las coordenadas del vóxel a partir del cual se ha originado la onda (como estas señales pueden asignarse a una cierta localización de corte, se puede reconstruir la imagen). Asignar a la amplitud de la onda elemental un tono de gris proporcional a su magnitud, y se visualiza en la imagen. Las amplitudes de señal altas se visualizan hacia el blanco, y las amplitudes bajas hacia el negro en la escala de grises. Los gradientes utilizados para obtener la imagen en resonancia magnética (cortes) son:

• BLANCO T1 → Grasa, Hemorragia subaguda, Sustancia paramagnética, Sustancia blanca, Sustancia gris
• T2 → LCR, Orina, Quistes, Agua libre, Tumores, Riñón, Bazo
• GRIS: T1 → Hígado, Páncreas, Riñón, Bazo, Músculos, Lesiones de agua libre
• T2 → Sustancias gris, Grasas

NEGRO T1 → LCR, Orina, Quistes, Fibrosis, Tendones, Vasos, Aire

T2 → Sustancia blanca, Páncreas, Hígado, Músculos, Hueso cortical, Tendones, Aire, Vasos

En su lugar, la RM refleja la tasa y la intensidad de la señal que está siendo emitida durante la relajación por los núcleos estimulados de tejidos específicos. Las áreas de hueso cortical, aire, flujo sanguíneo o LCR se mostrarán como regiones oscuras, sin señal con la imagen T1. Sin embargo, en el LCR y el agua, aparecen brillantes con imágenes potenciadas en T2 más prolongadas.

Ejemplos de exploraciones con RM:

La RM produce imágenes de diferentes tejidos y órganos. Son tan claras que ofrecen mucha información. La RM permite ver a través del hueso, observando de esta manera las partes blandas que lo rodean, siendo diferentes afecciones osteoarticulares (menisco, tendones, ligamentos, músculos invisibles a la radiografía convencional y no bien evaluados por TC). El SNC (cerebro, cerebelo, médula), hasta las finas raíces nerviosas se captan con una asombrosa nitidez, convirtiendo este procedimiento en el método de estudio de múltiples enfermedades neurológicas y de la CV (es el estudio de elección en la hernia de disco). Los diferentes órganos internos son igualmente bien apreciados: cuello, tórax, abdomen, pelvis (en especial estudio de próstata y afecciones urinarias). El principal objetivo de los programadores informáticos de la RM es conseguir imágenes de buena calidad en un límite de tiempo aceptable. Se presta atención a que el tiempo de exploración, la resolución, la señal-ruido y el número de cortes estén dentro de los límites aceptables.

RM cerebral:

La RM muestra los tejidos clave del cerebro, incluida la sustancia gris, sustancia blanca, tejido nervioso, ganglios basales, ventrículos y tronco del encéfalo. Las afecciones patológicas mejor mostradas por RM son las enfermedades de la sustancia blanca (esclerosis múltiple y otras enfermedades desmielinizantes), neoplasias, enfermedades infecciosas (incluidas las asociadas con el SIDA y el herpes), trastornos hemorrágicos, ACV (accidente cerebro-vascular) y trastornos isquémicos. La ARM (angiografía por RM) de los vasos ha demostrado ser útil en el diagnóstico de las enfermedades y anomalías vasculares. La ARM del polígono lateral de Willis en el cerebro, las arterias carótidas en el cuello, la aortatorácica y las arterias renales se realiza con frecuencia. La RM ha demostrado ser mejor en cuanto a la resolución de contraste y capacidades de imagen multiplanar comparada con la TC. A diferencia de ésta, la RM no implica el uso de radiación ionizante. La RM es superior a la RC para detectar pequeños cambios en el contenido de agua tisular. Además, debido a la falta de artefacto óseo, la RM se prefiere sobre la TC para la exploración de la fosa posterior y el tronco del encéfalo. Cuando es esencial detectar pequeñas calcificaciones, se escoge la TC frente a la RM, debido a que la RM suele ser insensible a estas alteraciones. La TC y la radiografía convencional han permanecido como estudio combinado de elección en la exploración cerebral para diagnosticar fracturas craneales. El paciente grave con monitorización y equipo de soporte vital suele explorarse con TC, al igual que los pacientes con traumatismos.

Esto se debe a que la exploración requiere menos tiempo, la tolerancia a la movilización del paciente, la capacidad para monitorizar adecuadamente, la posibilidad de mostrar hemorragias agudas y fracturas, así como por cuestiones relacionadas con los componentes físicos del equipo de soporte vital.

Imágenes potenciadas en T1 muestran una estructura general del cerebro. Los estudios potenciados en T1 con contrastes son idóneos para mejorar la detección y caracterizar las lesiones cerebrales.

Imágenes potenciadas en T2 muestran una estructura general del cerebro. Los estudios potenciados en T2 con contrastes son idóneos para mejorar la detección y caracterizar las lesiones cerebrales.

RM de la Columna vertebral:

La RM no necesita la utilización de contraste intratecal (inyectado en el espacio subaracnoideo) para evaluar la médula espinal y el espacio subaracnoideo, y que cubre grandes áreas de la CV en una única visión sagital. La TC sigue siendo esencial para la evaluación de traumatismos significativos de columna. La mielografía combinada con TC es útil cuando la movilidad del paciente o una escoliosis grave hacen que la RM no sea la mejor opción. La mielografía con TC proporciona información valiosa sobre la localización y la extensión de un disco intervertebral herniado (aunque no al mismo nivel que la RM). Imágenes potenciadas en T1 son útiles para mostrar detalles anatómicos como las raíces nerviosas rodeadas de grasa, información de los discos, vértebras, articulaciones, normalidad de agujeros intervertebrales. También son útiles en la evaluación de quistes, cavidades de siringomielia y lipomas.

Imágenes potenciadas en T2 se utilizan para la evaluación de enfermedad discal, anomalías medulares, tumores y cambios inflamatorios. Las imágenes de eco de gradiente potenciadas en T2 producen un efecto mielográfico y muestran un claro contraste entre la médula espinal y el LCR.

RM de las articulaciones y extremidades:

Imágenes potenciadas en T1 son útiles para mostrar detalles anatómicos y para la evaluación del cartílago articular, ligamentos y tendones. Las imágenes potenciadas en T1 también son útiles para mostrar la osteonecrosis.

Imágenes potenciadas en T2 son útiles para mostrar tumores, cambios inflamatorios y edema circundante a la rotura de ligamentos y tendones. Las imágenes potenciadas en T2 también son útiles para mostrar trastornos de la médula ósea, tumores óseos y la extensión de las lesiones musculares. La RM es un método fundamental para internos de la rodilla, alteraciones de los meniscos, necrosis avascular de la cadera y de otras regiones óseas, masas de partes blandas y alteraciones de la médula ósea. La evaluación de las alteraciones de las partes blandas del hombro con RM ha demostrado ser muy eficaz.

RM del abdomen y de la pelvis:

Imágenes potenciadas en T1 son útiles para mostrar detalles anatómicos y para identificar tumores que contienen grasa y zonas de hemorragia.

Imágenes potenciadas en T2 son útiles para mostrar cambios en el contenido de agua en el tejido asociado con tumores y otras anomalías.

Gating o sincronización fisiológica es una técnica usada para recoger señales de RM en un punto específico durante el ciclo respiratorio o cardíaco, para evitar el artefacto del movimiento. Con la sincronización cardíaca, la serie de señales se produce en el mismo momento del ciclo cardíaco. El latido cardíaco puede ser monitorizado por ECG, y la secuencia de pulso puede iniciarse siempre en el mismo punto de la actividad cardíaca. Las imágenes de los pulmones y de las estructuras abdominales pueden sincronizarse para evitar el artefacto del movimiento de forma similar.

Medios de contraste:

Los agentes de contraste modifican las características fisicoquímicas de los tejidos examinados, de manera que la señal de estos varía. Los agentes de contraste deben ser de eliminación rápida, químicamente estables y no producir toxicidad. Los contrastes utilizados en RM son habituales, como el gadolinio-DTPA. La dosis es de 0,2 ml/kg (peso corporal), con un ritmo de inyección que no excede de 10 ml/min. El paciente puede experimentar cierta molestia en el lugar de la inyección y debe mantenerse en observación durante y después de la misma, por una posible reacción. El gadolinio-DTPA tiene una menor toxicidad y menos efectos secundarios que el contraste yodado.

Calidad de la imagen en la RM:

Diversos parámetros en la imagen de RM, seleccionados antes de comenzar una exploración, contribuyen a la calidad de la imagen. Es necesario conocerlos y elegir los más adecuados a cada supuesto clínico para conseguir una adecuada calidad de imagen. Son cuatro los factores responsables de la calidad de imagen:

• Relación señal/ruido (S/R)
• Contraste
• Resolución espacial
• Tiempo de adquisición (TA)

Señal/ruido: Representa la relación entre la amplitud de la señal recibida por antena y la media de la amplitud del ruido, que a su vez es recogido por la misma. La señal es el voltaje que induce la antena receptora al movimiento de precesión en el plano transverso del vector neto de magnetización. El ruido procede de las imperfecciones del sistema de RM, del propio proceso de adquisición de la imagen y de factores provenientes del paciente, como el movimiento. La calidad de la imagen se puede mejorar aumentando la señal y disminuyendo el ruido. Esto no siempre es posible, puesto que existen parámetros de imagen que aumentan la S/R pero que también afectan a los factores que contribuyen a la calidad de la imagen y pueden entrar en conflicto con estos, como la resolución espacial y el tiempo de adquisición. Los parámetros que influyen en la S/R son los siguientes:

• Factores no modificables:
  • El imán y los gradientes: La intensidad de la señal será mayor cuanto más potente y homogéneo sea el campo magnético.
  • El paciente: el movimiento molecular es diferente en cada persona, ya que depende de factores físicos como la edad, la grasa corporal o el estado de hidratación, entre otros.
• Factores modificables por el técnico:
  • Antenas: Si no es la correcta, se puede originar ruido. Su tamaño debe adecuarse a la anatomía del paciente y la distancia antena-paciente debe ser proporcional.
  • Parámetros de la secuela: La relación S/R mejorará si se realizan ciertas modificaciones sobre ellos. Para mejorar la relación S/R se puede aumentar el TR y el número de adquisiciones o disminuir el TE. Está demostrado que si incrementa el espacio entre cortes o se hacen los cortes más gruesos, el ruido se atenuará. También se ha visto que cuanto más se acerque el ángulo de inclinación a 90º, mejor será la relación S/R. Si se reduce el tren de ecos, mejora la relación S/R. Aumentar el campo de visión (FOV) hace que el volumen del vóxel sea mayor y, en consecuencia, recogerá mucha más señal.

La administración de contrastes paramagnéticos aumenta la relación S/R, puesto que acortan el T1 de los tejidos donde se fijan.

Contraste/ruido: Es la diferencia que existe, en una escala de grises, entre los tejidos, perceptible por el ojo humano, debido a la señal que emiten. Una imagen presenta contraste si en ella se muestran áreas de alta y baja intensidad de señal. Un tejido presenta una alta señal si su vector de magnetización en el plano transverso es de gran tamaño. Si el TR es largo, el vector de magnetización se recupera antes del siguiente pulso y, por lo tanto, está disponible en toda su magnitud para ser desplazado al plano transverso y habrá un vector de gran tamaño en ese plano, con lo que mejorará el contraste. El tiempo de repetición: Si el TR es largo, el vector de magnetización recupera completamente antes del siguiente pulso y, por lo tanto, está disponible en toda su magnitud para ser desplazado al plano transverso y habrá un vector de gran tamaño en ese plano, con lo que mejorará el contraste. Tiempo de eco: Utilizando TE largos como los que se emplean en las secuencias potenciadas en T2, los únicos tejidos en los que el vector de magnetización en el plano transverso no ha desaparecido cuando se lee el eco es en aquellos que tienen un tiempo de relajación T2 largo; el resto de los tejidos no presentarán señal y, aunque la S/R sea menor debido a la utilización de un TE largo, habrá un gran contraste entre el área patológica (en general, casi todos los procesos patológicos presentan un tiempo de relajación T2 largo) y el resto de tejidos. Ángulo de inclinación: También influye el ángulo de inclinación del vector de magnetización longitudinal en la relación C/R (contraste/ruido), pues determina la cantidad de magnetización que se genera en el plano transverso y cuanto mayor sea ésta, mayor será el contraste. Tiempo de inversión: Influye en el tamaño del vector longitudinal disponible tras el pulso de inversión, dependiendo de en qué momento de la recuperación de la magnetización longitudinal se envíe el pulso para trasladar el vector longitudinal al plano transverso, el tamaño del vector será diferente y, por tanto, habrá contraste. Propiedades intrínsecas de cada tejido, tiempos de relajación T1, T2 o DP, número de protones por unidad de volumen del paciente: hacen que el vector disponible para ser excitado con cada pulso de RF sea diferente en unos tejidos y otros y, por tanto, el vector en plano transverso será diferente y proporcionará contraste o diferencia de señal entre tejidos.

Resolución espacial: Es la capacidad para demostrar en la imagen estructuras anatómicas de pequeño tamaño y viene determinada por el tamaño del vóxel. Para aumentar la resolución, hay que disminuir el volumen del vóxel; para ello, se puede reducir el grosor de corte, disminuir el campo de imagen y/o aumentar la matriz de la imagen o número de píxel. La mejora de la resolución provoca una disminución de la relación S/R. Los tiempos de adquisición en la imagen influyen en la calidad de la imagen. El movimiento del paciente deteriora la imagen: cuanto menor sea el TA, menos probabilidades hay de que ésta se vea afectada por el movimiento.

Artefactos en RM:

Su origen puede estar en las limitaciones o los defectos de funcionamiento del hardware o software del sistema de RM, pero también en la actividad fisiológica, las propiedades naturales del cuerpo humano y el comportamiento del paciente.

Artefactos de superposición: Se produce cuando el tamaño del objeto examinado es mayor que el campo seleccionado (FOV). El resultado es la superposición de un extremo de la zona estudiada, cuya señal es recogida por la antena, en el lado opuesto de la imagen. Para evitar este artefacto, se aumenta el FOV, se modifica la codificación de fase y/o se impide que las señales de los objetos externos al área que vamos a estudiar lleguen a la bobina (mediante la utilización de filtros que eliminan la señal de las frecuencias no deseadas).

Artefacto de truncación o de Gibbs: Se produce al limitar el rango de frecuencias espaciales que se codifican para la reconstrucción de la imagen. Aparece una serie de bandas alternantes hiper e hipointensas de aumento y disminución de la señal. A primera vista, puede recordar un artefacto de movimiento. Es debido a un error en la lectura de la señal por adquirir un número insuficiente de datos. Se corrigen empleando más tiempo en la adquisición de la imagen. Se puede solucionar aumentando el tamaño de la matriz, porque obtendremos un mayor número de frecuencias espaciales. También aplicando filtros de datos brutos (hanning filter), que filtran los datos antes de proceder a la reconstrucción de la imagen. La caída del espectro de frecuencias hasta el valor cero no es tan brusca (se eliminan los picos), por lo que la imagen pierde nitidez.