Imagen de resonancia magnética - Magnetic resonance imaging

Imagen de resonancia magnética
Resonancia magnética parasagital de la cabeza, con artefactos de aliasing (la nariz y la frente aparecen en la parte posterior de la cabeza)
Sinónimos resonancia magnética nuclear (RMN), tomografía por resonancia magnética (MRT)
ICD-9-CM 88,91
Malla D008279
MedlinePlus 003335

La resonancia magnética ( IRM ) es una técnica de imágenes médicas que se utiliza en radiología para formar imágenes de la anatomía y los procesos fisiológicos del cuerpo. Los escáneres de resonancia magnética utilizan fuertes campos magnéticos, gradientes de campo magnético y ondas de radio para generar imágenes de los órganos del cuerpo. La resonancia magnética no implica rayos X ni el uso de radiación ionizante , lo que la distingue de las tomografías computarizadas y las tomografías por emisión de positrones . La resonancia magnética es una aplicación médica de resonancia magnética nuclear (RMN) que también se puede utilizar para obtener imágenes en otras aplicaciones de RMN , como la espectroscopia de RMN .

La resonancia magnética se usa ampliamente en hospitales y clínicas para el diagnóstico médico , la estadificación y el seguimiento de enfermedades. En comparación con la TC, la RM proporciona un mejor contraste en las imágenes de los tejidos blandos, por ejemplo, en el cerebro o el abdomen. Sin embargo, los pacientes pueden percibirlo como menos cómodo debido a que las mediciones suelen ser más largas y ruidosas con el sujeto en un tubo largo y confinado. Además, los implantes y otros metales no removibles en el cuerpo pueden representar un riesgo y pueden excluir a algunos pacientes de someterse a un examen de resonancia magnética de manera segura.

La resonancia magnética se llamó originalmente NMRI (imágenes por resonancia magnética nuclear), pero se eliminó la palabra "nuclear" para evitar asociaciones negativas. Ciertos núcleos atómicos pueden absorber energía de radiofrecuencia cuando se colocan en un campo magnético externo ; la polarización de espín evolutiva resultante puede inducir una señal de RF en una bobina de radiofrecuencia y, por lo tanto, ser detectada. En la resonancia magnética clínica y de investigación, los átomos de hidrógeno se utilizan con mayor frecuencia para generar una polarización macroscópica que es detectada por antenas cercanas al sujeto que se examina. Los átomos de hidrógeno abundan naturalmente en los seres humanos y otros organismos biológicos, particularmente en el agua y la grasa . Por esta razón, la mayoría de las resonancias magnéticas mapean esencialmente la ubicación del agua y la grasa en el cuerpo. Los pulsos de ondas de radio excitan la transición de energía del espín nuclear y los gradientes del campo magnético localizan la polarización en el espacio. Variando los parámetros de la secuencia de pulsos , se pueden generar diferentes contrastes entre tejidos basándose en las propiedades de relajación de los átomos de hidrógeno que contienen.

Desde su desarrollo en las décadas de 1970 y 1980, la resonancia magnética ha demostrado ser una técnica de imagen versátil. Si bien la resonancia magnética se usa de manera más prominente en la medicina de diagnóstico y la investigación biomédica, también se puede usar para formar imágenes de objetos no vivos. La resonancia magnética de difusión y la resonancia magnética funcional amplían la utilidad de la resonancia magnética para capturar los tractos neuronales y el flujo sanguíneo respectivamente en el sistema nervioso, además de imágenes espaciales detalladas. El aumento sostenido de la demanda de resonancia magnética dentro de los sistemas de salud ha generado preocupaciones sobre la rentabilidad y el sobrediagnóstico .

Mecanismo

Construcción y física

Esquema de construcción de un escáner de RM superconductor cilíndrico

En la mayoría de las aplicaciones médicas, los núcleos de hidrógeno , que consisten únicamente en un protón , que se encuentran en los tejidos crean una señal que se procesa para formar una imagen del cuerpo en términos de la densidad de esos núcleos en una región específica. Dado que los protones se ven afectados por campos de otros átomos a los que están unidos, es posible separar las respuestas del hidrógeno en compuestos específicos. Para realizar un estudio, la persona se coloca dentro de un escáner de resonancia magnética que forma un fuerte campo magnético alrededor del área que se va a tomar la imagen. Primero, la energía de un campo magnético oscilante se aplica temporalmente al paciente a la frecuencia de resonancia apropiada . El escaneo con bobinas de gradiente X e Y hace que una región seleccionada del paciente experimente el campo magnético exacto requerido para que la energía sea absorbida. Los átomos excitados emiten una señal de radiofrecuencia (RF), que se mide mediante una bobina receptora . La señal de RF puede procesarse para deducir información de posición observando los cambios en el nivel y la fase de RF provocados por la variación del campo magnético local utilizando bobinas de gradiente . Como estas bobinas se cambian rápidamente durante la excitación y la respuesta para realizar un escaneo de línea en movimiento, crean el ruido repetitivo característico de un escaneo de resonancia magnética cuando los devanados se mueven ligeramente debido a la magnetoestricción . El contraste entre diferentes tejidos está determinado por la velocidad a la que los átomos excitados regresan al estado de equilibrio . Se pueden administrar agentes de contraste exógenos a la persona para aclarar la imagen.

Los componentes principales de un escáner de resonancia magnética son el imán principal , que polariza la muestra, las bobinas de compensación para corregir cambios en la homogeneidad del campo magnético principal, el sistema de gradiente que se utiliza para localizar la región a escanear y el sistema de RF, que excita la muestra y detecta la señal de RMN resultante. Todo el sistema está controlado por una o más computadoras.

Una unidad de resonancia magnética móvil visitando el Centro de Salud de Glebefields, Tipton , Inglaterra

La resonancia magnética requiere un campo magnético que sea fuerte y uniforme a unas pocas partes por millón en todo el volumen de exploración. La intensidad de campo del imán se mide en teslas , y aunque la mayoría de los sistemas funcionan a 1,5 T, los sistemas comerciales están disponibles entre 0,2 y 7 T. La mayoría de los imanes clínicos son imanes superconductores , que requieren helio líquido para mantenerlos muy fríos. Se pueden lograr intensidades de campo más bajas con imanes permanentes, que a menudo se utilizan en escáneres de resonancia magnética "abiertos" para pacientes claustrofóbicos . Las intensidades de campo más bajas también se utilizan en un escáner de resonancia magnética portátil aprobado por la FDA en 2020. Recientemente, la resonancia magnética se ha demostrado también en campos ultrabajos, es decir, en el rango de microtesla a militesla, donde la calidad de señal suficiente es posible gracias a prepolarización (del orden de 10-100 mT) y midiendo los campos de precesión de Larmor a aproximadamente 100 microtesla con dispositivos superconductores de interferencia cuántica ( SQUID ) de alta sensibilidad .

T1 y T2

Efectos de TR y TE en la señal de RM
Ejemplos de resonancias magnéticas ponderadas en T1, en T2 y en PD

Cada tejido vuelve a su estado de equilibrio después de la excitación por los procesos de relajación independientes de T1 ( espín-rejilla ; es decir, magnetización en la misma dirección que el campo magnético estático) y T2 ( espín-espín ; transversal al campo magnético estático). Para crear una imagen ponderada en T1, se permite que la magnetización se recupere antes de medir la señal de RM cambiando el tiempo de repetición (TR). Esta ponderación de imagen es útil para evaluar la corteza cerebral, la identificación de tejido graso, la caracterización de las lesiones hepáticas focales, y en general, la obtención de información morfológica, así como para la post-contraste de formación de imágenes. Para crear una imagen ponderada en T2, se permite que la magnetización decaiga antes de medir la señal de RM cambiando el tiempo de eco (TE). Esta ponderación de la imagen es útil para detectar edema e inflamación, revelar lesiones en la sustancia blanca y evaluar la anatomía zonal de la próstata y el útero .

La visualización estándar de las imágenes de resonancia magnética es representar las características de los fluidos en imágenes en blanco y negro , donde los diferentes tejidos resultan de la siguiente manera:

Señal Ponderado en T1 Ponderado en T2
Elevado
Intermedio Materia gris más oscura que la materia blanca Materia blanca más oscura que la materia gris
Bajo

Diagnósticos

Uso por órgano o sistema

Paciente posicionado para estudio de resonancia magnética de la cabeza y el abdomen

La resonancia magnética tiene una amplia gama de aplicaciones en el diagnóstico médico y se estima que hay más de 25.000 escáneres en uso en todo el mundo. La resonancia magnética afecta el diagnóstico y el tratamiento en muchas especialidades, aunque el efecto sobre la mejora de los resultados de salud se discute en ciertos casos.

La resonancia magnética es la investigación de elección en la estadificación preoperatoria del cáncer de recto y próstata y tiene un papel en el diagnóstico, estadificación y seguimiento de otros tumores, así como para determinar áreas de tejido para muestreo en biobancos.

Neuroimagen

Imágenes por resonancia magnética con tensor de difusión de los tractos de materia blanca

La resonancia magnética es la herramienta de investigación de elección para los cánceres neurológicos sobre la tomografía computarizada, ya que ofrece una mejor visualización de la fosa craneal posterior , que contiene el tronco encefálico y el cerebelo . El contraste previsto entre gris y materia blanca hace de la RMN la mejor opción para muchas condiciones del sistema nervioso central , incluyendo enfermedades desmielinizantes , la demencia , la enfermedad cerebrovascular , enfermedades infecciosas , enfermedad de Alzheimer y la epilepsia . Dado que muchas imágenes se toman con milisegundos de diferencia, muestra cómo el cerebro responde a diferentes estímulos, lo que permite a los investigadores estudiar las anomalías cerebrales funcionales y estructurales en los trastornos psicológicos. La resonancia magnética también se usa en cirugía estereotáctica guiada y radiocirugía para el tratamiento de tumores intracraneales, malformaciones arteriovenosas y otras afecciones tratables quirúrgicamente mediante un dispositivo conocido como N-localizer .

Cardiovascular

Angiografía por resonancia magnética en cardiopatías congénitas

La resonancia magnética cardíaca es complementaria a otras técnicas de imagen, como la ecocardiografía , la tomografía computarizada cardíaca y la medicina nuclear . Puede usarse para evaluar la estructura y la función del corazón. Sus aplicaciones incluyen la evaluación de la isquemia y la viabilidad del miocardio , miocardiopatías , miocarditis , sobrecarga de hierro , enfermedades vasculares y cardiopatías congénitas .

Musculoesquelético

Las aplicaciones en el sistema musculoesquelético incluyen imágenes de la columna vertebral , evaluación de enfermedades articulares y tumores de tejidos blandos . Además, las técnicas de resonancia magnética se pueden utilizar para la formación de imágenes de diagnóstico de enfermedades musculares sistémicas, incluidas las enfermedades musculares genéticas.

Hígado y gastrointestinal

La RM hepatobiliar se utiliza para detectar y caracterizar lesiones del hígado , páncreas y vías biliares . Los trastornos focales o difusos del hígado pueden evaluarse utilizando imágenes de fase opuesta ponderadas por difusión y secuencias de realce dinámico de contraste . Los agentes de contraste extracelulares se utilizan ampliamente en la resonancia magnética del hígado, y los agentes de contraste hepatobiliares más nuevos también brindan la oportunidad de realizar imágenes biliares funcionales. Las imágenes anatómicas de los conductos biliares se obtienen mediante el uso de una secuencia fuertemente ponderada en T2 en la colangiopancreatografía por resonancia magnética (CPRM). Se obtienen imágenes funcionales del páncreas después de la administración de secretina . La enterografía por resonancia magnética proporciona una evaluación no invasiva de la enfermedad inflamatoria intestinal y los tumores del intestino delgado. La colonografía por resonancia magnética puede desempeñar un papel en la detección de pólipos grandes en pacientes con mayor riesgo de cáncer colorrectal.

Angiografía

Angiografía por resonancia magnética

La angiografía por resonancia magnética (ARM) genera imágenes de las arterias para evaluarlas en busca de estenosis (estrechamiento anormal) o aneurismas (dilataciones de la pared de los vasos, con riesgo de ruptura). La MRA se utiliza a menudo para evaluar las arterias del cuello y el cerebro, la aorta torácica y abdominal, las arterias renales y las piernas (lo que se denomina "escorrentía"). Se puede utilizar una variedad de técnicas para generar las imágenes, como la administración de un agente de contraste paramagnético ( gadolinio ) o el uso de una técnica conocida como "mejora relacionada con el flujo" (por ejemplo, secuencias de tiempo de vuelo 2D y 3D), donde la mayor parte de la señal en una imagen se debe a sangre que se movió recientemente a ese plano (ver también FLASH MRI ).

Las técnicas que involucran acumulación de fase (conocidas como angiografía de contraste de fase) también se pueden utilizar para generar mapas de velocidad de flujo de manera fácil y precisa. La venografía por resonancia magnética (MRV) es un procedimiento similar que se utiliza para obtener imágenes de las venas. En este método, el tejido se excita ahora en la parte inferior, mientras que la señal se recoge en el plano inmediatamente superior al plano de excitación, obteniendo así imágenes de la sangre venosa que se movió recientemente desde el plano excitado.

Agentes de contraste

La resonancia magnética para obtener imágenes de estructuras anatómicas o flujo sanguíneo no requiere agentes de contraste, ya que las diferentes propiedades de los tejidos o la sangre proporcionan contrastes naturales. Sin embargo, para tipos más específicos de imágenes, los agentes de contraste exógenos pueden administrarse por vía intravenosa , oral o intraarticular . Los agentes de contraste intravenosos más utilizados se basan en quelatos de gadolinio . En general, estos agentes han demostrado ser más seguros que los agentes de contraste yodados que se utilizan en la radiografía de rayos X o la TC. Las reacciones anafilactoides son raras y ocurren en aprox. 0,03-0,1%. De particular interés es la menor incidencia de nefrotoxicidad, en comparación con los agentes yodados, cuando se administran en las dosis habituales; esto ha hecho que la resonancia magnética con contraste sea una opción para los pacientes con insuficiencia renal, que de otro modo no podrían someterse a una TC con contraste .

Los reactivos de contraste a base de gadolinio son típicamente complejos octadentados de gadolinio (III) . El complejo es muy estable (log K> 20) de modo que, en uso, la concentración de los iones Gd 3+ no acomplejados debe estar por debajo del límite de toxicidad. El noveno lugar en la esfera de coordinación del ion metálico lo ocupa una molécula de agua que se intercambia rápidamente con moléculas de agua en el entorno inmediato de la molécula de reactivo, afectando el tiempo de relajación de la resonancia magnética . Para obtener más información, consulte Agente de contraste para resonancia magnética .

En diciembre de 2017, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los Estados Unidos anunció en un comunicado de seguridad de los medicamentos que se incluirían nuevas advertencias en todos los agentes de contraste a base de gadolinio (GBCA). La FDA también pidió una mayor educación de los pacientes y exigir a los proveedores de contraste de gadolinio que realicen estudios clínicos y en animales adicionales para evaluar la seguridad de estos agentes. Aunque los agentes con gadolinio han demostrado ser útiles para pacientes con insuficiencia renal, en pacientes con insuficiencia renal grave que requieren diálisis existe el riesgo de una enfermedad rara pero grave, fibrosis sistémica nefrogénica , que puede estar relacionada con el uso de ciertos agentes que contienen gadolinio. El más frecuentemente vinculado es la gadodiamida , pero también se han vinculado otros agentes. Aunque no se ha establecido definitivamente un vínculo causal, las pautas actuales en los Estados Unidos son que los pacientes en diálisis solo deben recibir agentes con gadolinio cuando sea esencial y que la diálisis se debe realizar lo antes posible después de la exploración para eliminar el agente del cuerpo rápidamente.

En Europa, donde se encuentran disponibles más agentes que contienen gadolinio, se ha publicado una clasificación de agentes según los riesgos potenciales. En 2008, se aprobó un nuevo agente de contraste llamado gadoxetato , de marca Eovist (EE. UU.) O Primovist (UE), para uso diagnóstico: tiene el beneficio teórico de una vía de excreción dual.

Secuencias

Una secuencia de resonancia magnética es un ajuste particular de pulsos y gradientes de radiofrecuencia, lo que da como resultado una apariencia de imagen particular. La ponderación de T1 y T2 también se puede describir como secuencias de resonancia magnética.

Tabla de resumen

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Esta tabla no incluye secuencias experimentales y poco comunes .

Grupo Secuencia Abbr. Física Principales distinciones clínicas Ejemplo
Eco de giro T1 ponderado T1 Medición de la relajación espín-retículo mediante el uso de un tiempo de repetición corto (TR) y un tiempo de eco (TE).

Cimentación estándar y comparación para otras secuencias

Resonancia magnética ponderada en T1.png
T2 ponderado T2 Medición de la relajación giro-giro mediante el uso de tiempos TR y TE largos
  • Señal más alta para mayor contenido de agua
  • Señal baja para grasa: tenga en cuenta que esto solo se aplica a las secuencias estándar de Spin Echo (SE) y no a la secuencia más moderna Fast Spin Echo (FSE) (también conocida como Turbo Spin Echo, TSE), que es la técnica más utilizada en la actualidad. . En FSE / TSE, la grasa tendrá una señal alta.
  • Señal baja para sustancias paramagnéticas

Cimentación estándar y comparación para otras secuencias

Imagen de resonancia magnética axial ponderada en T2 normal del cerebro.jpg
Densidad de protones ponderada PD TR largo (para reducir T1) y TE corto (para minimizar T2). Enfermedad y lesión articular . Resonancia magnética de densidad de protones de un desgarro meniscal medial de grado 2.jpg
Eco de gradiente (GRE) Precesión libre en estado estacionario SSFP Mantenimiento de una magnetización transversal residual constante durante ciclos sucesivos. Creación de videos de resonancia magnética cardíaca (en la foto). Resonancia magnética cardiovascular de cuatro cámaras.gif
Efectivo T2
o "T2-estrella"
T2 * Echo recuperado de gradiente estropeado (GRE) con un tiempo de eco largo y un ángulo de volteo pequeño Señal baja de depósitos de hemosiderina (en la foto) y hemorragias. Resonancia magnética ponderada en T2 efectiva de los depósitos de hemosiderina después de una hemorragia subaracnoidea.png
Susceptibilidad ponderada SWI Echo recuperado de gradiente estropeado (GRE), flujo totalmente compensado, tiempo de eco largo, combina imagen de fase con imagen de magnitud Detección de pequeñas cantidades de hemorragia (en la imagen de una lesión axonal difusa ) o calcio. Imágenes ponderadas por susceptibilidad (SWI) en lesión axonal difusa.jpg
Recuperación de inversión Recuperación de la inversión tau corta REVOLVER Supresión de grasa estableciendo un tiempo de inversión donde la señal de grasa es cero. Señal alta en edema , como en fracturas por estrés más severas . Férulas de espinilla en la foto: Shinsplint-mri (recorte) .jpg
Recuperación de inversión atenuada por fluido INSTINTO Supresión de fluidos mediante el establecimiento de un tiempo de inversión que anula los fluidos. Señal alta en infarto lacunar , placas de esclerosis múltiple (EM) , hemorragia subaracnoidea y meningitis (en la foto). FLAIR MRI de meningitis.jpg
Recuperación de doble inversión DIR Supresión simultánea de líquido cefalorraquídeo y sustancia blanca mediante dos tiempos de inversión. Señal alta de placas de esclerosis múltiple (en la foto). MRI DIR axial de un cerebro con lesiones de esclerosis múltiple.jpg
Difusión ponderada ( DWI ) Convencional DWI Medida del movimiento browniano de las moléculas de agua. Señal alta a los pocos minutos de un infarto cerebral (en la imagen). Infarto cerebral después de 4 horas en DWI MRI.jpg
Coeficiente de difusión aparente ADC Se redujo la ponderación de T2 al tomar múltiples imágenes DWI convencionales con diferente ponderación DWI, y el cambio corresponde a la difusión. Minutos de señal baja después de un infarto cerebral (en la foto). Infarto cerebral después de 4 horas en ADC MRI.jpg
Tensor de difusión DTI Principalmente tractografía (en la imagen) mediante un mayor movimiento browniano general de las moléculas de agua en las direcciones de las fibras nerviosas. Conexiones de materia blanca obtenidas con tractografía de resonancia magnética.png
Perfusión ponderada ( PWI ) Contraste de susceptibilidad dinámica DSC Mide los cambios a lo largo del tiempo en la pérdida de señal inducida por la susceptibilidad debido a la inyección de contraste de gadolinio .
  • Proporciona mediciones del flujo sanguíneo.
  • En el infarto cerebral , el núcleo infartado y la penumbra tienen una perfusión disminuida y un retraso en la llegada del contraste (en la imagen).
Tmax por perfusión de resonancia magnética en oclusión de arteria cerebral.jpg
Etiquetado de spin arterial ASL Etiquetado magnético de sangre arterial debajo de la placa de imagen, que posteriormente ingresa a la región de interés. No necesita contraste de gadolinio.
Contraste dinámico mejorado DCE Mide los cambios a lo largo del tiempo en el acortamiento de la relajación espín-retículo (T1) inducida por un bolo de contraste de gadolinio . La captación más rápida de contraste de Gd junto con otras características sugiere malignidad (en la imagen). Mama dce-mri.jpg
Resonancia magnética funcional ( fMRI ) Imágenes dependientes del nivel de oxígeno en sangre NEGRITA Los cambios en el magnetismo de la hemoglobina dependiente de la saturación de oxígeno reflejan la actividad tisular. Localizar la actividad cerebral al realizar una tarea asignada (por ejemplo, hablar, mover los dedos) antes de la cirugía, también se utiliza en la investigación de la cognición. 1206 FMRI.jpg
Angiografía por resonancia magnética ( ARM ) y venografía Tiempo de vuelo TOF La sangre que ingresa al área de la imagen aún no está saturada magnéticamente , lo que le da una señal mucho más alta cuando se usa un tiempo de eco corto y una compensación de flujo. Detección de aneurisma , estenosis o disección. Mra-mip.jpg
Imágenes por resonancia magnética de contraste de fase PC-MRA Se utilizan dos gradientes de igual magnitud, pero en dirección opuesta, para codificar un cambio de fase, que es proporcional a la velocidad de los espines . Detección de aneurisma , estenosis o disección (en la imagen). Secuencia de contraste de fase (PC) de reconstrucción de proyección isotrópica (VIPR) muy submuestreada MRI de disecciones arteriales.jpg
( VIPR )

Otras configuraciones especializadas

Espectroscopia de resonancia magnética

La espectroscopia de resonancia magnética (MRS) se utiliza para medir los niveles de diferentes metabolitos en los tejidos corporales, lo que se puede lograr mediante una variedad de técnicas basadas en imágenes o vóxel único. La señal de RM produce un espectro de resonancias que corresponde a diferentes disposiciones moleculares del isótopo que se "excita". Esta firma se utiliza para diagnosticar ciertos trastornos metabólicos, especialmente los que afectan al cerebro, y para proporcionar información sobre el metabolismo tumoral .

La formación de imágenes espectroscópicas por resonancia magnética (MRSI) combina métodos espectroscópicos y de formación de imágenes para producir espectros localizados espacialmente desde la muestra o el paciente. La resolución espacial es mucho menor (limitada por la SNR disponible ), pero los espectros de cada vóxel contienen información sobre muchos metabolitos. Debido a que la señal disponible se utiliza para codificar información espacial y espectral, MRSI requiere una alta SNR que se puede lograr solo con intensidades de campo más altas (3 T y superiores). Los altos costos de adquisición y mantenimiento de la resonancia magnética con intensidades de campo extremadamente altas inhiben su popularidad. Sin embargo, la reciente detección de comprimidos (algoritmos de software basado por ejemplo , SAMV ) han sido propuestos para lograr super-resolución sin necesidad de tales intensidades de campo elevadas.

Resonancia magnética en tiempo real

Resonancia magnética en tiempo real de un corazón humano a una resolución de 50 ms

La resonancia magnética en tiempo real se refiere a la obtención de imágenes continuas de objetos en movimiento (como el corazón) en tiempo real. Una de las muchas estrategias diferentes desarrolladas desde principios de la década de 2000 se basa en la resonancia magnética FLASH radial y la reconstrucción iterativa . Esto da una resolución temporal de 20 a 30 ms para imágenes con una resolución en el plano de 1,5 a 2,0 mm. Las imágenes de precesión libre equilibrada en estado estacionario (bSSFP) tienen un mejor contraste de imagen entre la acumulación de sangre y el miocardio que la FLASH MRI , sin embargo, producirán un artefacto de bandas severo cuando la falta de homogeneidad de B0 sea fuerte. Es probable que la resonancia magnética en tiempo real agregue información importante sobre enfermedades del corazón y las articulaciones y, en muchos casos, puede hacer que los exámenes de resonancia magnética sean más fáciles y más cómodos para los pacientes, especialmente para los pacientes que no pueden contener la respiración o que tienen arritmia.

Resonancia magnética intervencionista

La falta de efectos nocivos para el paciente y el operador hace que la resonancia magnética sea adecuada para la radiología intervencionista , donde las imágenes producidas por un escáner de resonancia magnética guían procedimientos mínimamente invasivos. Estos procedimientos no utilizan instrumentos ferromagnéticos .

Un subconjunto especializado en crecimiento de la resonancia magnética intervencionista es la resonancia magnética intraoperatoria , en la que se utiliza una resonancia magnética en cirugía. Algunos sistemas de resonancia magnética especializados permiten obtener imágenes al mismo tiempo que el procedimiento quirúrgico. Más típicamente, el procedimiento quirúrgico se interrumpe temporalmente para que la resonancia magnética pueda evaluar el éxito del procedimiento o guiar el trabajo quirúrgico posterior.

Ultrasonido focalizado guiado por resonancia magnética

En la terapia guiada, los haces de ultrasonido enfocado de alta intensidad (HIFU) se enfocan en un tejido, que se controla mediante imágenes térmicas de resonancia magnética. Debido a la alta energía en el foco, la temperatura se eleva por encima de los 65 ° C (150 ° F), lo que destruye completamente el tejido. Esta tecnología puede lograr una ablación precisa de tejido enfermo. La resonancia magnética proporciona una vista tridimensional del tejido objetivo, lo que permite el enfoque preciso de la energía de ultrasonido. La resonancia magnética proporciona imágenes térmicas cuantitativas en tiempo real del área tratada. Esto permite al médico asegurarse de que la temperatura generada durante cada ciclo de energía ultrasónica sea suficiente para provocar la ablación térmica dentro del tejido deseado y, de no ser así, adaptar los parámetros para asegurar un tratamiento eficaz.

Imágenes multinucleares

El hidrógeno tiene el núcleo que se capta con más frecuencia en las imágenes de resonancia magnética porque está presente en los tejidos biológicos en gran abundancia y porque su alta proporción giromagnética da una señal fuerte. Sin embargo, cualquier núcleo con un espín nuclear neto podría potencialmente formarse imágenes con resonancia magnética. Dichos núcleos incluyen helio-3 , litio-7 , carbono-13 , flúor -19, oxígeno-17 , sodio -23, fósforo -31 y xenón-129 . El 23 Na y el 31 P son abundantes de forma natural en el cuerpo, por lo que se pueden obtener imágenes directamente. Los isótopos gaseosos como el 3 He o el 129 Xe deben hiperpolarizarse y luego inhalarse, ya que su densidad nuclear es demasiado baja para producir una señal útil en condiciones normales. Se pueden administrar 17 O y 19 F en cantidades suficientes en forma líquida (por ejemplo, 17 O- agua) para que la hiperpolarización no sea una necesidad. El uso de helio o xenón tiene la ventaja de reducir el ruido de fondo y, por lo tanto, aumentar el contraste de la imagen en sí, porque estos elementos normalmente no están presentes en los tejidos biológicos.

Además, el núcleo de cualquier átomo que tiene un espín nuclear neto y que está unido a un átomo de hidrógeno podría potencialmente obtener una imagen a través de una resonancia magnética de transferencia de magnetización heteronuclear que generaría imágenes del núcleo de hidrógeno de alta relación giromagnética en lugar del núcleo de baja relación giromagnética. que está unido al átomo de hidrógeno. En principio, la resonancia magnética de transferencia de magnetización hetereonuclear podría usarse para detectar la presencia o ausencia de enlaces químicos específicos.

Las imágenes multinucleares son principalmente una técnica de investigación en la actualidad. Sin embargo, las aplicaciones potenciales incluyen la formación de imágenes funcionales y la formación de imágenes de órganos que no se ven en la RMN 1 H (p. Ej., Pulmones y huesos) o como agentes de contraste alternativos. El 3 He hiperpolarizado inhalado se puede utilizar para obtener imágenes de la distribución de los espacios de aire dentro de los pulmones. Se han estudiado soluciones inyectables que contienen 13 C o burbujas estabilizadas de 129 Xe hiperpolarizado como agentes de contraste para angiografía y perfusión de imágenes. El 31 P puede potencialmente proporcionar información sobre la densidad y estructura ósea, así como imágenes funcionales del cerebro. Las imágenes multinucleares tienen el potencial de trazar la distribución del litio en el cerebro humano, este elemento se utiliza como un fármaco importante para quienes padecen afecciones como el trastorno bipolar.

Imagen molecular por resonancia magnética

La resonancia magnética tiene la ventaja de tener una resolución espacial muy alta y es muy hábil en imágenes morfológicas e imágenes funcionales. Sin embargo, la resonancia magnética tiene varias desventajas. En primer lugar, la resonancia magnética tiene una sensibilidad de alrededor de 10-3 mol / L a 10-5 mol / L, que, en comparación con otros tipos de imágenes, puede ser muy limitante. Este problema se debe al hecho de que la diferencia de población entre los estados de espín nuclear es muy pequeña a temperatura ambiente. Por ejemplo, a 1,5 teslas , una intensidad de campo típica para la resonancia magnética clínica, la diferencia entre los estados de alta y baja energía es de aproximadamente 9 moléculas por 2 millones. Las mejoras para aumentar la sensibilidad de la RM incluyen el aumento de la fuerza del campo magnético y la hiperpolarización mediante bombeo óptico o polarización nuclear dinámica. También hay una variedad de esquemas de amplificación de señales basados ​​en el intercambio químico que aumentan la sensibilidad.

Para lograr la obtención de imágenes moleculares de biomarcadores de enfermedades mediante resonancia magnética, se requieren agentes de contraste de resonancia magnética dirigidos con alta especificidad y alta relajación (sensibilidad). Hasta la fecha, se han dedicado muchos estudios al desarrollo de agentes de contraste dirigidos a la resonancia magnética para lograr la obtención de imágenes moleculares mediante resonancia magnética. Comúnmente, se han aplicado péptidos, anticuerpos o ligandos pequeños y dominios de proteínas pequeñas, como los affibodies de HER-2, para lograr el direccionamiento. Para mejorar la sensibilidad de los agentes de contraste, estas fracciones de direccionamiento suelen estar vinculadas a agentes de contraste de resonancia magnética de alta carga útil o agentes de contraste de resonancia magnética con altas relajaciones. Se ha introducido una nueva clase de agentes de contraste de RM que se dirigen a genes para mostrar la acción génica de proteínas de factores de transcripción de genes y ARNm únicos. Estos nuevos agentes de contraste pueden rastrear células con ARNm, microARN y virus únicos; respuesta tisular a la inflamación en cerebros vivos. El MR informa cambios en la expresión génica con correlación positiva con el análisis TaqMan, microscopía óptica y electrónica.

Resonancia magnética paralela

Se necesita tiempo para recopilar datos de resonancia magnética utilizando aplicaciones secuenciales de gradientes de campo magnético. Incluso para las secuencias de resonancia magnética más optimizadas , existen límites físicos y fisiológicos para la tasa de cambio de gradiente. La resonancia magnética en paralelo elude estos límites al recopilar una parte de los datos de forma simultánea, en lugar de hacerlo de forma secuencial tradicional. Esto se logra utilizando conjuntos de bobinas detectoras de radiofrecuencia (RF), cada una con una "vista" diferente del cuerpo. Se aplica un conjunto reducido de pasos de gradiente y la información espacial restante se completa combinando señales de varias bobinas, en función de sus patrones de sensibilidad espacial conocidos. La aceleración resultante está limitada por el número de bobinas y por la relación señal / ruido (que disminuye al aumentar la aceleración), pero comúnmente se pueden lograr aceleraciones de dos a cuatro veces con configuraciones de matriz de bobinas adecuadas, y se han demostrado aceleraciones sustancialmente más altas. con matrices de bobinas especializadas. La resonancia magnética en paralelo se puede utilizar con la mayoría de las secuencias de resonancia magnética .

Después de que una serie de sugerencias iniciales para el uso de matrices de detectores para acelerar la obtención de imágenes pasaran desapercibidas en el campo de la resonancia magnética, la obtención de imágenes paralelas experimentó un amplio desarrollo y aplicación tras la introducción de la técnica de adquisición simultánea de armónicos espaciales (SMASH) en 1996-7. Las técnicas de codificación de sensibilidad (SENSE) y adquisiciones parcialmente paralelas de autocalibración generalizada (GRAPPA) son los métodos de obtención de imágenes paralelas de uso más común en la actualidad. La llegada de la resonancia magnética en paralelo dio como resultado una amplia investigación y desarrollo en la reconstrucción de imágenes y el diseño de bobinas de RF, así como una rápida expansión del número de canales receptores disponibles en los sistemas de resonancia magnética comerciales. La resonancia magnética paralela ahora se utiliza de forma rutinaria para exámenes de resonancia magnética en una amplia gama de áreas corporales y aplicaciones clínicas o de investigación.

La seguridad

La resonancia magnética es, en general, una técnica segura, aunque pueden producirse lesiones como resultado de procedimientos de seguridad fallidos o errores humanos. Las contraindicaciones para la resonancia magnética incluyen la mayoría de los implantes cocleares y marcapasos cardíacos , metralla y cuerpos extraños metálicos en los ojos . La resonancia magnética durante el embarazo parece ser segura, al menos durante el segundo y tercer trimestre si se realiza sin agentes de contraste. Dado que la resonancia magnética no usa ninguna radiación ionizante, su uso generalmente se prefiere en lugar de la tomografía computarizada cuando cualquiera de las modalidades podría proporcionar la misma información. Algunos pacientes experimentan claustrofobia y pueden requerir sedación o protocolos de resonancia magnética más cortos. La amplitud y el cambio rápido de las bobinas de gradiente durante la adquisición de imágenes pueden provocar una estimulación del nervio periférico.

La resonancia magnética utiliza imanes potentes y, por lo tanto, puede hacer que los materiales magnéticos se muevan a grandes velocidades, lo que representa un riesgo de proyectil y puede causar accidentes fatales. Sin embargo, dado que cada año se realizan millones de resonancias magnéticas en todo el mundo, las muertes son extremadamente raras.

Uso excesivo

Las sociedades médicas publican pautas sobre cuándo los médicos deben usar la resonancia magnética en los pacientes y recomiendan contra el uso excesivo. La resonancia magnética puede detectar problemas de salud o confirmar un diagnóstico, pero las sociedades médicas a menudo recomiendan que la resonancia magnética no sea el primer procedimiento para crear un plan para diagnosticar o manejar la queja de un paciente. Un caso común es utilizar la resonancia magnética para buscar la causa del dolor lumbar ; el Colegio Americano de Médicos , por ejemplo, no recomienda este procedimiento porque es poco probable que tenga un resultado positivo para el paciente.

Artefactos

Artefacto de movimiento (estudio coronal T1 de las vértebras cervicales)

Un artefacto de resonancia magnética es un artefacto visual , es decir, una anomalía durante la representación visual. Pueden ocurrir muchos artefactos diferentes durante la resonancia magnética (MRI), algunos afectan la calidad del diagnóstico, mientras que otros pueden confundirse con patología. Los artefactos se pueden clasificar como relacionados con el paciente, dependientes del procesamiento de señales y relacionados con el hardware (máquina).

Uso no médico

La resonancia magnética se utiliza industrialmente principalmente para análisis de rutina de productos químicos. La técnica de resonancia magnética nuclear también se utiliza, por ejemplo, para medir la relación entre agua y grasa en los alimentos, monitorizar el flujo de fluidos corrosivos en las tuberías o estudiar estructuras moleculares como los catalizadores.

Al ser no invasiva y no dañina, la resonancia magnética se puede utilizar para estudiar la anatomía de las plantas, sus procesos de transporte de agua y el equilibrio hídrico. También se aplica a la radiología veterinaria con fines diagnósticos. Fuera de esto, su uso en zoología es limitado debido al alto costo; pero se puede utilizar en muchas especies.

En paleontología se utiliza para examinar la estructura de los fósiles.

Las imágenes forenses proporcionan documentación gráfica de una autopsia , mientras que la autopsia manual no lo hace. La tomografía computarizada proporciona imágenes rápidas de todo el cuerpo de las alteraciones esqueléticas y parenquimatosas , mientras que las imágenes de resonancia magnética brindan una mejor representación de la patología de los tejidos blandos . Pero la resonancia magnética es más costosa y su uso requiere más tiempo. Además, la calidad de la resonancia magnética se deteriora por debajo de los 10 ° C.

Historia

En 1971 en la Universidad de Stony Brook , Paul Lauterbur aplicó gradientes de campo magnético en las tres dimensiones y una técnica de retroproyección para crear imágenes de RMN. Publicó las primeras imágenes de dos tubos de agua en 1973 en la revista Nature , seguidas de la imagen de un animal vivo, una almeja, y en 1974 de la imagen de la cavidad torácica de un ratón. Lauterbur llamó a su método de obtención de imágenes zeugmatografía, un término que fue reemplazado por imágenes de resonancia magnética (N). A finales de la década de 1970, los físicos Peter Mansfield y Paul Lauterbur desarrollaron técnicas relacionadas con la resonancia magnética, como la técnica de imágenes ecoplanares (EPI).

Los avances en la tecnología de semiconductores fueron cruciales para el desarrollo de la resonancia magnética práctica, que requiere una gran cantidad de poder computacional . Esto fue posible gracias al número cada vez mayor de transistores en un solo chip de circuito integrado. Mansfield y Lauterbur fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2003 por sus "descubrimientos relacionados con la resonancia magnética".

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos