Formación de la Imagen por Resonancia Magnética (RM)
Una de las principales ventajas de la RM como método de imagen es la posibilidad de obtener de forma directa una imagen tomográfica en cualquier plano del espacio mediante la acción de los gradientes magnéticos.
El Vóxel y la Matriz de Imagen
La imagen final de RM, similar a la imagen de TC, es una matriz cuadriculada de píxeles. Cada píxel representa un pequeño elemento de volumen, denominado vóxel, en un “corte” imaginario del paciente. A cada píxel se le asigna un valor en la escala de grises proporcional a la amplitud de la radioseñal emitida por el vóxel correspondiente en un período de tiempo definido.
Esto se logra 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 requieren tres coordenadas de cada vóxel.
Localización Espacial y Gradientes
Hay tres gradientes que alteran el campo magnético en los respectivos ejes del 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, dentro de la máquina de RM, se encuentra en un campo magnético bastante homogéneo. Todos los protones del cuerpo tienen la misma frecuencia de Larmor y serían 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 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.
Adquisición y Reconstrucción de la Señal
Una vez realizada la excitación selectiva del plano, comienza la emisión de la señal por parte de los núcleos, induciéndose una señal eléctrica (señal de eco) en la antena receptora. Una vez acumulado un número suficiente de ecos, se procede a 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).
Se asigna 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.
Potenciación de la Imagen (T1 y T2) y Escala de Grises
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. Los gradientes utilizados para obtener la imagen en resonancia magnética definen los cortes y la potenciación:
Señales Hiperintensas (BLANCO)
- T1: Grasa, Hemorragia subaguda, Sustancia paramagnética, Sustancia blanca.
- T2: LCR (Líquido Cefalorraquídeo), Orina, Quistes, Agua libre, Tumores, Riñón, Bazo.
Señales Isointensas (GRIS)
- T1: Hígado, Páncreas, Riñón, Bazo, Músculos, Lesiones de agua libre.
- T2: Sustancia gris, Grasas.
Señales Hipointensas (NEGRO)
- T1: LCR, Orina, Quistes, Fibrosis, Tendones, Vasos, Aire.
- T2: Sustancia blanca, Páncreas, Hígado, Músculos, Hueso cortical, Tendones, Aire, Vasos.
Las áreas de hueso cortical, aire, flujo sanguíneo o LCR se mostrarán como regiones oscuras (sin señal) con la imagen T1. Sin embargo, el LCR y el agua libre aparecen brillantes (hiperintensos) con imágenes potenciadas en T2.
Aplicaciones Clínicas de la Resonancia Magnética
La RM produce imágenes de diferentes tejidos y órganos con gran claridad. La RM permite ver a través del hueso, observando de esta manera las partes blandas que lo rodean, siendo fundamental para evaluar:
- Afecciones osteoarticulares: Menisco, tendones, ligamentos, músculos (invisibles a la radiografía convencional y no bien evaluados por TC).
- Sistema Nervioso Central (SNC): Cerebro, cerebelo, médula, hasta las finas raíces nerviosas se captan con una asombrosa nitidez, convirtiendo este procedimiento en el método de estudio de elección para múltiples enfermedades neurológicas y de la columna vertebral (CV), especialmente en la hernia de disco.
- Órganos internos: Cuello, tórax, abdomen, pelvis (en especial el 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 relación señal-ruido y el número de cortes estén dentro de los límites aceptables.
RM Cerebral
La RM permite mostrar 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:
- Enfermedades de la sustancia blanca (ej. esclerosis múltiple y otras enfermedades desmielinizantes).
- Neoplasias.
- Enfermedades infecciosas (incluidas las asociadas con el SIDA y el herpes).
- Trastornos hemorrágicos.
- ACV (accidente cerebrovascular) y trastornos isquémicos.
Angiografía por RM (ARM)
La ARM de los vasos ha demostrado ser útil en el diagnóstico de las enfermedades y anomalías vasculares. La ARM del polígono de Willis en el cerebro, las arterias carótidas en el cuello, la aorta torácica y las arterias renales se realiza con frecuencia.
Comparación RM vs. TC
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 esta, la RM no implica el uso de radiación ionizante. La RM es superior a la TC 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 con TC requiere menos tiempo, tolera la movilización del paciente, permite monitorizar adecuadamente, y tiene la capacidad de mostrar hemorragias agudas y fracturas, así como por cuestiones relacionadas con los componentes físicos del equipo de soporte vital.
Imágenes Potenciadas en RM Cerebral
- 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. Imagen de RM cerebral ponderada en T1.
- 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. Imagen de RM cerebral ponderada en T2.
RM de la Columna Vertebral (CV)
La RM no necesita la utilización de contraste intratecal (inyectado en el espacio subaracnoideo) para evaluar la médula espinal y el espacio subaracnoideo, y cubre grandes áreas de la CV en una única visión sagital. No obstante, 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 de detalle que la RM).
Potenciaciones en RM de Columna
- Imágenes potenciadas en T1: Útiles para mostrar detalles anatómicos como las raíces nerviosas rodeadas de grasa, información de los discos, vértebras, articulaciones y la normalidad de los agujeros intervertebrales. También son útiles en la evaluación de quistes, cavidades de siringomielia y lipomas. Imagen de RM -cv ponderada en T1.
- 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. Imagen de RM -cv ponderada en T2.
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. Imagen art. o extremidad potenciada en T1.
- 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 el estudio de las estructuras internas 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: Útiles para mostrar detalles anatómicos y para identificar tumores que contienen grasa y zonas de hemorragia. Imagen RM abdomen potenciada en T1.
- Imágenes potenciadas en T2: Útiles para mostrar cambios en el contenido de agua en el tejido asociado con tumores y otras anomalías. Imagen RM abdomen potenciada en T2.
Técnicas de Optimización y Medios de Contraste
Gating o Sincronización Fisiológica
El 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.
El contraste más utilizado en RM es 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 Gd-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 se seleccionan antes de comenzar una exploración y 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. Los cuatro factores responsables de la calidad de imagen son:
- Relación Señal/Ruido (S/R)
- Contraste
- Resolución Espacial
- Tiempo de Adquisición (TA)
1. Relación Señal/Ruido (S/R)
Representa la relación entre la amplitud de la señal recibida por la 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 en la antena receptora el 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. Sin embargo, 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.
Parámetros que Influyen en la S/R
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 Secuencia: La relación S/R mejorará si se realizan ciertas modificaciones:
- Aumentar el TR (Tiempo de Repetición) y el número de adquisiciones.
- Disminuir el TE (Tiempo de Eco).
- Incrementar el espacio entre cortes o hacer los cortes más gruesos (el ruido se atenuará).
- Acercar el ángulo de inclinación a 90º.
- Reducir el tren de ecos.
- Aumentar el Campo de Visión (FOV), lo que hace que el volumen del vóxel sea mayor y, en consecuencia, recogerá mucha más señal.
- Medios de Contraste: La administración de contrastes paramagnéticos aumenta la relación S/R, puesto que acortan el T1 de los tejidos donde se fijan.
2. Contraste
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.
Factores que Influyen en el Contraste
- Tiempo de Repetición (TR): Si el TR es largo, el vector de magnetización se recupera completamente antes del siguiente pulso y, por lo tanto, está disponible en toda su magnitud para ser desplazado al plano transverso, lo que generará un vector de gran tamaño y mejorará el contraste.
- Tiempo de Eco (TE): 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 son aquellos que tienen un tiempo de relajación T2 largo. Esto genera un gran contraste entre el área patológica (que generalmente presenta un T2 largo) y el resto de tejidos, aunque la S/R sea menor.
- Ángulo de Inclinación: También influye el ángulo de inclinación del vector de magnetización longitudinal en la relación Contraste/Ruido (C/R), pues determina la cantidad de magnetización que se genera en el plano transverso y cuanto mayor sea esta, mayor será el contraste.
- Tiempo de Inversión (TI): 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 del Tejido: Los tiempos de relajación T1, T2 o DP (Densidad Protónica) y el 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.
3. 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 (FOV).
- Aumentar la matriz de la imagen o número de píxeles.
Importante: La mejora de la resolución provoca una disminución de la relación S/R.
4. Tiempo de Adquisición (TA)
El tiempo de adquisición influye en la calidad de la imagen. El movimiento del paciente deteriora la imagen; cuanto menor sea el TA, menos probabilidades hay de que esta se vea afectada por el movimiento.
Artefactos Comunes en RM
El origen de los artefactos 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.
Artefacto de Superposición (Aliasing)
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 recomienda:
- Aumentar el FOV.
- Modificar la codificación de fase.
- Impedir que las señales de los objetos externos al área de estudio 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. Se manifiesta como una serie de bandas alternantes hiper e hipointensas de aumento y disminución de la señal, que 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 corrige empleando más tiempo en la adquisición de la imagen. Se puede solucionar aumentando el tamaño de la matriz, porque se obtendrá 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. Esto hace que la caída del espectro de frecuencias hasta el valor cero no sea tan brusca (se eliminan los picos), aunque la imagen pierda nitidez.