Tipus de seqüències en ressonància magnètica

Tipus de seqüències

Les dues seqüències considerades com clàssiques, fonamentals en la història de la RM són la seqüència spin-eco (SE) i la seqüència gradient eco (GRE).

Seqüències clàssiques: Seqüències Spin-Eco (SE)

El cicle de polsos comença amb un pols d'excitació de 90º que inclina el vector de magnetització al pla transversal (en ocasions, pot ser major o menor de 90º). Posteriorment, s'apliquen un o dos polsos de 180º per refasar els protons i com a conseqüència la senyal i obtenir un o dos ecos, respectivament. Conjuntament amb els polsos d'excitació de 90º obtenim la FID (selecció del tall).

És important destacar que el pols de 180º només pot refasar el desfase produït per les heterogeneïtats del camp magnètic principal, ja sigui del propi equip de RM (imant), ja sigui de substàncies internes de l'organisme o externes, com objectes ferromagnètics.

El temps transcorregut entre el pols de 90º i el centre de l'eco s'anomena temps eco (TE). El temps que transcorreix entre dos polsos successius de 90º es diu temps de repetició o recuperació (TR).

El TE controla la ponderació de la imatge deguda a la relaxació T2 dels teixits i el TR la ponderació de la imatge relacionada amb la relaxació T1. Aquests diferents contrasts s'obtenen variant els paràmetres TR i TE. Per una potenciació en DP el TR ha de ser llarg i el TE curt. Un TR llarg, major de 1.500-2.000ms. El TE ha de ser el més curt possible, de 10-25ms, per evitar que els teixits manifestin la seva relaxació T2 en la mesura del possible.

Les imatges potenciades en DP tenen una relaxació S/R (senyal/soroll) alta. En les imatges potenciades en DP (aigua) els teixits amb major concentració de protons mostren major senyal i sortiran més clars en la imatge. En aquest tipus d'imatges el contrast entre les estructures sol ser major que el normal.

Si de la mateixa manera que a les imatges ponderades en DP es manté un TR llarg, però en aquest cas s'aplica un TE llarg de l'ordre de 80-100ms, la imatge reflecteix diferències de T2 dels teixits. Els teixits amb un T2 més llarg (aigua) més brillant i més blanc. El T2 curt extingeixen la seva senyal ràpidament. En les imatges potenciades en T2, contra més llarg és el T2 del teixit, més brillant es veu en la imatge. Normalment brillen pel seu major contingut en aigua lliure (T2 llarg).

Per obtenir una potenciació en T1, el TR ha de ser curt per estudiar diferències de relaxació T1 (aigua fosca, greix clar). El teixit amb un T1 curt, com el greix, mostrarà major intensitat de senyal, mentre que aquells teixits amb un T1 llarg, com el líquid cefaloraquidi, tindran una senyal menor.

El major avantatge de la seqüència SE convencional és la producció de contrastos fàcilment. L'inconvenient principal és el llarg temps d'exploració. Actualment la seva aplicació està limitada a l'obtenció d'imatges en T1 del sistema musculoesquelètic i del sistema nerviós central en estudis pediàtrics. L'estratègia en ressonància magnètica consisteix en programar les potenciacions òptimes en les imatges per obtenir el millor contrast entre les estructures. No podem utilitzar una imatge estàndard potenciada en T1 per contrastar líquids.

Seqüències clàssiques: Seqüències Gradient - Eco (GE)

Les seqüències gradient-eco van sortir per la necessitat de reduir els temps d'exploració. Hi ha dos tipus de reduir el temps d'exploració: 1. Un emplenament parcial de l'espai K. 2. Escurçar la durada dels cicles de polsos reduint el TR.

L'aspecte fonamental d'aquestes seqüències és que el ressò no s'obté mitjançant un pols de refase de 180º com a spin-eco, sinó mitjançant l'aplicació de gradients bipolars. Posteriorment, s'inverteix el sentit del gradient i els protons que havien experimentat un camp més gran ara experimenten un de menor, i viceversa. Aquesta inversió fa que els protons es refasen, donant lloc a un ressò.

El ressò obtingut té la mateixa amplitud que tindria la FID si no s'haguessin aplicat els gradients. Els desfasaments produïts per les heterogeneïtats del camp magnètic de l'imant i pels propis teixits no es corregeixen en les seqüències EG, obtenint un contrast T2*. En les seqüències eco gradient s'han d'utilitzar TE curts, perquè tots els mecanismes de desfasament esmentats condicionen un decaïment molt ràpid del senyal.

La inclinació del vector de magnetització, també anomenat flip angle, varia segons el tipus de seqüències entre 10º i 70º. Com més gran és l'angle, més gran és la senyal. En les seqüències EG és possible escurçar de manera notable tant el TR com el TE. En les seqüències eco gradient, l'aplicació del gradient de desfasament i refase és molt més ràpida i podem tenir el TE menors de 1ms.

La complexitat del contrast que poden mostrar algunes seqüències EG és perquè el senyal no només contribueix el ressò obtingut després del refase, quan el pols d'excitació es repeteix ràpidament (TR molt curts), s'estableix una situació complexa en què abans de cada pols, a més de la component longitudinal de la magnetització de la magnetització, persisteix una altra transversal.

Seqüències ràpides: Seqüència Turbo Spin-Eco (TSE)

La seqüència turbo espin eco o fast spin-eco va suposar un avanç i s'anomena turbo spin eco (TSE) o fast spin eco (FSE). Es basa en la seqüència spin-eco multi eco convencional. El cicle de polsos d'aquesta seqüència està format per un primer pols d'exitació de 90º, seguit de diversos polsos de 180º. Després de cada pols de 180º, és produeix un ressò (ona de ressonància).

La característica principal de la seqüència TSE és que cada ressò té una codificació de fase diferent a diferència de la seqüència spin-multieco convencional. Per tant, en cada temps de repetició s'omplen tantes línies de l'espai k com polsos de 180º, produint normalment entre 4 i 32 ressons.

Factor turbo: número de vegades que jo envio una ona de RF a la que rebo senyal. El nombre d'ecos que s'obtenen en cada TR es denomina longitud del tren d'ecos o factor turbo. En TSE (turbo spin eco) l'estalvi de temps no és exactament proporcional al FT. En general, el temps d'adquisició disminueix en un factor de 4-5 respecte a spin-eco.

Les raons per les quals disminueix són: 1. Per mantenir la capacitat multi tall cal augmentar el temps de repetició. 2. El nombre de repeticions o adquisicions sol ser més gran que en spin-eco, ja que aquesta seqüència té pitjor relació S/R que spin-eco.

El temps de repetició és el temps que transcorre entre polsos d'excitació i el seu efecte sobre el contrast de la imatge és similar al que té en spin-eco, havent de ser curt per a una potenciació a T1 (400-600ms) i llarg per a una potenciació en DP i T2 (1.500-2.000ms). Un TR llarg permet que la relaxació longitudinal sigui més completa i s'utilitza per obtenir imatges en T2 o DP. En TSE el TR pot allargar-se fins a 8.000-10.000ms.

Com més gran és el FT, major ha de ser el temps de repetició degut a que ha d'albergar major nombre de successos entre polsos d'excitació. Les aplicacions clíniques de TSE són variades. Bàsicament s'utilitza per T2 tots els òrgans i estructures. És habitual T1. Una altra de les aplicacions de la seqüència TSE és l'obtenció d'imatges d'alta resolució utilitzant matrius. En aquests casos, utilitzant trens d'ecos llargs, es compensa parcialment l'argument de temps que comporta adquirir més línies de l'espai k.

El contrast de les imatges obtingudes amb la seqüència TSE mostra algunes diferències respecte a la seqüència spin-eco convencional, com la baixa intensitat de senyal que mostren alguns eixits, com el fetge, el múscul i la substància grisa. El greix surt molt blanc. És una seqüència que no s'ha d'utilitzar per la detecció de lesions sòlides en òrgans parenquimatosos, com tumors primaris o metàstasi. L'aplicació clínica principal d'aquesta seqüència és la demostració d'estructures amb un T2 molt llarg, com els líquids. Les seves aplicacions són la colangiografia, colangiopandreatografia i urografia.

Seqüències ràpides: Tècnica Half Fourier (HF)

Amb la intenció d'escurçar encara més el temps d'exploració, s'ha desenvolupat la modalitat Haste, que combina la modalitat single-shot TSE amb una adquisició half Fourier (HF). Aquesta seqüència, que aprofita la simetria hermítica de l'espai k, consisteix en l'adquisició amb la tècnica TSE d'una mica més de la meitat de l'espai K, generalment un 60%.

Això vol dir que s'adquireix un 60% de l'espai k i el 40% restant s'obté a partir del processat matemàtic. A causa de la combinació de TSE, HF els temps d'exploració són molt curts amb un temps d'adquisició per tall de 0.5-3s. La seqüència Haste s'utilitza per obtenir imatges potenciades en T2 com en pacients poc col·laboradors. També, és útil per estructures líquides, per a qualsevol estudi T2, per estudis fetals, en què la rapidesa de l'adquisició evita artefactes deguts als moviments i, a més, disminueixen l'energia (envia la meitat de polsos).

Seqüències ràpides: Seqüència Inversió - Recuperació (IR)

És una modificació de la seqüència spin-eco TSE. A diferència de la seqüència spin-eco o TSE, el cicle de polsos comença amb un pols d’inversió de 180º. L’objectiu d’aquest pols és invertir la magnetització de tots els teixits en sentit antiparal·lel. Aquest pols permet una forta ponderació dels teixits en relaxació T1, ja que la magnetització longitudinal es recupera des d’un valor doble; s’ha de recuperar des d’un valor negatiu.

En la seqüència IR clàssica després del pols de 180º s’espera un temps d’inversió. Aquest, és un paràmetre que selecciona l’operador i que pot oscil·lar entre 100 i 3.000ms, fa que els vectors de magnetització puguin estar orientats en sentit antiparal·lel o permet controlar el tipus de contrast de la imatge. Aprofitant la diferència en els temps de relaxació entre els diferents substàncies, es pot utilitzar la seqüència IR per anul·lar el senyal d’un determinat teixit.

Després del primer pols de 180º la magnetització dels diferents teixits comença a créixer. Si el T1 és curt, entre 80-180ms per a un camp magnètic de 1’5T és possible anul·lar el senyal de teixits amb T1 curt. Els teixits amb T1 més curts, com el greix, recuperen més ràpid la magnetització. Si en aquest instant s’aplica una seqüència d’adquisició, s’obté la imatge a la qual no contribueix el senyal del greix anomenat STIR.

Aquesta seqüència al contrari del espin-eco convencional és que el T1 i el T2 són additius. L'efecte additiu de T1, T2 i fins i tot DP augmenta la senyal dels teixits patològics, que tenen un T1 llarg. Amb la supressió del senyal del greix es produeix, a més, un increment relatiu del contrast; se suprimeix una estructura de senyal intensa i la resta proporcionalment augmenta el senyal. De vegades l’alta senyal del teixit gras és font d’artefactes.

Si s’aplica un T1 llarg, 1600-2800ms per un camp de 1.5T és possible anul·lar el senyal de teixits com el LCR. Aquesta seqüència s’anomena FLAIR. Una de les aplicacions clíniques més importants d’aquesta seqüència és l’estudi de la patologia periventricular en el crani, com l’esclerosi múltiple. En la seqüència FLAIR s’anula el senyal del LCR i la patologia adjacent ressalta clarament. Els teixits que no donen senyal es veuen en un to gris intermedi.

Actualment hi ha infinitat de variants de la seqüència IR. En totes es tracta de combinar un pols de preparació de la magnetització (el pols de 180º) amb altres seqüències, tant basades en spin eco com eco gradient. En altres ocasions el contrast T1 o suprimir el senyal de determinats teixits. Aigua T1 2000 i T2 2000 GREIX 215/89, SUBSTÀNCIA GRIS 939/92, MÚSCUL 600/47