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imágenes ponderadas por susceptibilidad

Imagen SWI adquirida a 4 teslas que muestra las venas del cerebro. La resonancia magnética ponderada por susceptibilidad ( SWI ), originalmente denominada venografía BOLD, es un...

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Imagen SWI adquirida a 4 teslas que muestra las venas del cerebro.

La resonancia magnética ponderada por susceptibilidad ( SWI ), originalmente denominada venografía BOLD, es una secuencia de RM extremadamente sensible a la sangre venosa , las hemorragias y el almacenamiento de hierro. SWI utiliza una secuencia de pulsos de eco de gradiente (GRE) de eco largo con compensación de flujo completa para adquirir imágenes. Este método aprovecha las diferencias de susceptibilidad entre los tejidos y utiliza la imagen de fase para detectarlas. Los datos de magnitud y fase se combinan para producir una imagen de magnitud con contraste mejorado. La obtención de imágenes de sangre venosa con SWI es una técnica dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD), razón por la cual se la conocía (y a veces todavía se la conoce) como venografía BOLD . Debido a su sensibilidad a la sangre venosa, SWI se utiliza comúnmente en traumatismos craneoencefálicos (TCE) y para venografías cerebrales de alta resolución, pero tiene muchas otras aplicaciones clínicas. Philips y Siemens ofrecen SWI como paquete clínico, pero se puede ejecutar en cualquier equipo de cualquier fabricante con intensidades de campo de 1,0  T, 1,5  T, 3,0  T y superiores.

Adquisición y procesamiento de imágenes

SWI utiliza una exploración de eco de gradiente (GRE) 3D de alta resolución, con compensación de velocidad completa y supresión de RF. Se guardan las imágenes de magnitud y fase, y la imagen de fase se filtra con un filtro de paso alto (HP) para eliminar artefactos no deseados. La imagen de magnitud se combina con la imagen de fase para crear una imagen de magnitud con contraste mejorado, denominada imagen ponderada por susceptibilidad (SW). También es común crear proyecciones de intensidad mínima (mIP) de 8 a 10  mm para visualizar mejor la conectividad venosa. De esta forma, se generan cuatro conjuntos de imágenes: la magnitud original, la fase filtrada con HP, la ponderada por susceptibilidad y las mIP sobre las imágenes ponderadas por susceptibilidad.

Filtrado de fase

Los valores en las imágenes de fase están restringidos de -π a π, por lo que si el valor supera π, vuelve a -π. Las inhomogeneidades en el campo magnético provocan gradientes de fondo de baja frecuencia. Esto hace que todos los valores de fase aumenten gradualmente a lo largo de la imagen, creando un efecto de envoltura de fase que la oscurece. Este tipo de artefacto se puede eliminar mediante el desenrollado de fase o aplicando un filtro de paso alto a los datos complejos originales para eliminar las variaciones de baja frecuencia en la imagen de fase.

Creación de imágenes ponderadas por susceptibilidad

Una máscara de fase sensible a valores de fase negativos con un mapeo lineal (línea discontinua) y de cuarta potencia (línea continua).

La imagen ponderada por susceptibilidad se crea combinando las imágenes de magnitud y fase filtrada. A partir de la imagen de fase, se crea una máscara asignando el valor 1 a todos los valores superiores a 0 radianes y transformando linealmente los valores entre -π y 0 radianes para que varíen entre 0 y 1, respectivamente. Alternativamente, se puede usar una función potencial (generalmente de cuarto grado) en lugar de una transformación lineal de -π a 0 para potenciar el efecto de la máscara. La imagen de magnitud se multiplica por esta máscara. De esta forma, los valores de fase superiores a 0 radianes no tienen efecto y los inferiores a 0 radianes oscurecen la imagen de magnitud. Esto aumenta el contraste en la imagen de magnitud para objetos con valores de fase bajos, como venas, hierro y hemorragias.

Aplicaciones clínicas

La SWI se utiliza con mayor frecuencia para detectar pequeñas cantidades de hemorragia o calcio. [ 1 ] Se están investigando aplicaciones clínicas en diferentes campos de la medicina. [ 2 ] [ 3 ]

Lesión cerebral traumática (LCT)

Comparación de la lesión axonal difusa visualizada con GRE convencional (izquierda) y SWI (derecha) a 1,5  T
Comparación de imágenes de hemorragia obtenidas con GRE convencional (izquierda) y SWI (derecha) a 1,5  T

La detección de microhemorragias, cizallamiento y lesión axonal difusa (LAD) en pacientes traumatizados suele ser difícil, ya que las lesiones tienden a ser relativamente pequeñas y pueden pasar desapercibidas con exploraciones de baja resolución. La técnica SWI se suele realizar con una resolución relativamente alta (1  mm³ ) y es extremadamente sensible al sangrado en los límites entre la sustancia gris y la sustancia blanca, lo que permite visualizar lesiones muy pequeñas y , por lo tanto, detectar lesiones más sutiles.

Accidente cerebrovascular y hemorragia

La resonancia magnética ponderada por difusión ofrece una herramienta eficaz para detectar un ictus agudo. Si bien es sabido que la resonancia magnética con eco de gradiente puede detectar hemorragias, su detección es óptima con la técnica SWI. En el ejemplo que se muestra aquí, la imagen de eco de gradiente revela la región de probable edema citotóxico, mientras que la imagen SWI muestra la probable localización del ictus y el territorio vascular afectado (datos adquiridos a 1,5  T).

La región brillante en la imagen ponderada por eco de gradiente muestra el área afectada en este ejemplo de accidente cerebrovascular agudo. Las flechas en la imagen SWI pueden mostrar el tejido en riesgo afectado por el accidente cerebrovascular (A, B, C) y la ubicación del accidente cerebrovascular en sí (D). La razón por la que podemos ver el territorio vascular afectado podría deberse a un nivel reducido de saturación de oxígeno en este tejido, lo que sugiere que el flujo a esta región del cerebro podría estar reducido después del accidente cerebrovascular. Otra posible explicación es un aumento en el volumen sanguíneo venoso local . En cualquier caso, esta imagen sugiere que el tejido asociado con este territorio vascular podría ser tejido en riesgo. La investigación futura sobre accidentes cerebrovasculares incluirá comparaciones de imágenes ponderadas por perfusión y SWI para obtener más información sobre el flujo local y la saturación de oxígeno.

Enfermedad de Sturge-Weber

Venografía SWI de un neonato con síndrome de Sturge-Weber

A la derecha se muestra una venografía SWI de un neonato con síndrome de Sturge-Weber que no presentaba síntomas neurológicos. Los métodos de resonancia magnética convencionales iniciales no revelaron ninguna anomalía. La vasculatura venosa anómala en el lóbulo occipital izquierdo , que se extiende entre el asta posterior del ventrículo y la superficie cortical, es claramente visible en la venografía. Gracias a la alta resolución, incluso se pueden observar vasos colaterales.

Tumores

Parte de la caracterización de los tumores radica en comprender el comportamiento angiográfico de las lesiones, tanto desde la perspectiva de la angiogénesis como de las microhemorragias. Los tumores agresivos tienden a presentar una vascularización de rápido crecimiento y numerosas microhemorragias. Por lo tanto, la capacidad de detectar estos cambios en el tumor podría conducir a una mejor determinación de su estado. La mayor sensibilidad de la técnica SWI a la sangre venosa y sus derivados, debido a sus diferencias de susceptibilidad en comparación con el tejido normal, permite un mejor contraste en la detección de los límites tumorales y las hemorragias tumorales.

Esclerosis múltiple

La esclerosis múltiple (EM) se estudia habitualmente con imágenes FLAIR y T1 con contraste. La SWI complementa este estudio al revelar la conectividad venosa en algunas lesiones y mostrar evidencia de hierro en otras. Esta nueva información clave puede ayudar a comprender la fisiología de la EM. [ 4 ]

Se ha demostrado que la frecuencia de resonancia magnética medida con una exploración SWI es sensible a la formación de lesiones de EM. La frecuencia aumenta meses antes de que aparezca una nueva lesión en una exploración con contraste. En el momento de la administración del contraste, la frecuencia aumenta rápidamente y permanece elevada durante al menos seis meses. [ 5 ] [ 6 ]

Demencia vascular y angiopatía amiloide cerebral (AAC)

Imágenes de CAA obtenidas a 1,5  T. A la izquierda, T2* convencional (TE=20  ms); en el centro, imagen de magnitud procesada mediante SWI (TE=40  ms); y a la derecha, imagen de fase SWI (TE=40  ms).

La imagen de eco de gradiente (GRE) es la forma convencional de detectar hemorragia en CAA , sin embargo, SWI es una técnica mucho más sensible que puede revelar muchas microhemorragias que no se ven en las imágenes GRE. [ 7 ] Una imagen convencional de eco de gradiente ponderada en T2* (izquierda, TE=20  ms) muestra algunos focos de baja señal asociados con CAA. Por otro lado, una imagen SWI (centro, con una resolución de 0,5  mm  x 0,5  mm  x 2,0  mm, proyectada sobre 8 mm) muestra muchos más focos de baja señal asociados. Se utilizaron imágenes de fase para mejorar el efecto de la acumulación local de hemosiderina  . Una imagen de fase de ejemplo (derecha) con una resolución aún mayor de 0,25 mm  x 0,25  mm  x 2,0  mm muestra una clara capacidad para localizar múltiples focos asociados con CAA.

Neumocéfalo

Estudios recientes sugieren que la técnica SWI podría ser adecuada para monitorizar a pacientes neuroquirúrgicos que se recuperan de un neumoencéfalo , ya que el aire se puede detectar fácilmente con SWI.

SWI de alto campo

La técnica SWI es especialmente adecuada para aprovechar los sistemas de campo magnético más altos, ya que el contraste en la imagen de fase es directamente proporcional al tiempo de eco (TE) y a la intensidad del campo. Por lo tanto, los campos magnéticos más altos permiten tiempos de eco más cortos sin pérdida de contraste, lo que puede reducir el tiempo de exploración y los artefactos relacionados con el movimiento. La alta relación señal-ruido disponible en campos magnéticos más altos también aumenta la calidad de la exploración y permite exploraciones de mayor resolución. [ 8 ]

Véase también

Notas a pie de página

  1. ↑ Dr. Bruno Di Muzio y Prof. Asociado Frank Gaillard. "Imágenes ponderadas por susceptibilidad" . Consultado el 15 de octubre de 2017 .
  2. ↑ Mittal S; Wu Z; Neelavalli J; Haacke EM (febrero de 2009). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad: aspectos técnicos y aplicaciones clínicas, parte 2" . AJNR Am J Neuroradiol . 30 (2): 232– 52. doi : 10.3174/ajnr.A1461 . PMC 3805373. PMID 19131406 .  
  3. ↑ Haacke EM; Mittal S; Wu Z; Neelavalli J; Cheng YC (enero de 2009). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad: aspectos técnicos y aplicaciones clínicas, parte 1" . AJNR Am J Neuroradiol . 30 (1): 19–30 . doi : 10.3174 / ajnr.A1400 . PMC 3805391. PMID 19039041 .  
  4. ↑ Haacke EM; Makki M; Ge Y; Maheshwari M; Sehgal V; Hu J; Selvan M; Wu Z; Latif Z; Xuan Y; Khan O; Garbern J; Grossman RI (marzo de 2009). "Caracterización de la deposición de hierro en lesiones de esclerosis múltiple mediante imágenes ponderadas por susceptibilidad" . J Magn Reson Imaging . 29 (3): 537– 44. doi : 10.1002/jmri.21676 . PMC 2650739. PMID 19243035 .  
  5. ↑ Wiggermann V; Hernandez Torres E; Vavsour IM; Moore GR; Laule C; MacKay AL; Li DK Z; Traboulsee A; Rauscher A (julio de 2013). "Cambios en la frecuencia de resonancia magnética durante la formación de lesiones agudas de EM" . Neurology . 81 (3): 211– 8. doi : 10.1212/WNL.0b013e31829bfd63 . PMC 3770162. PMID 23761621 .  
  6. ↑ Yablonskiy DA; Luo J; Sukstanskii AL; Iyer H; Gross AH (agosto de 2012). "Mecanismos biofísicos del contraste de frecuencia de la señal de resonancia magnética en la esclerosis múltiple" . Proc Natl Acad Sci USA . 109 (35): 14212– 7. Bibcode : 2012PNAS..10914212Y . doi : 10.1073/pnas.1206037109 . PMC 3435153. PMID 22891307 .  
  7. ↑ Haacke EM, et al. (2007). "Imágenes de angiopatía amiloide cerebral con imágenes ponderadas por susceptibilidad" . American Journal of Neuroradiology . 28 (2): 316– 7. PMC 7977403. PMID 17297004 .   
  8. ↑ Deistung A, et al. (2008). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad a intensidades de campo magnético ultra altas: consideraciones teóricas y resultados experimentales" . Magn Reson Med . 60 (5): 1155– 68. doi : 10.1002/mrm.21754 . PMID 18956467 .  .

Referencias

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  • Folletos informativos de SWI, incluido el software de SWI.
  • Estudio piloto de RM-CCSVI con MRA y SWI
  • resonancia magnética NICE
  • Instituto de resonancia magnética para la investigación biomédica