Imágenes ponderadas por susceptibilidad

La obtención de imágenes ponderadas por susceptibilidad ( SWI ), originalmente denominada obtención de imágenes venográficas BOLD, es una secuencia de resonancia magnética que es sumamente sensible a la sangre venosa, la hemorragia y el almacenamiento de hierro. La SWI utiliza una secuencia de pulsos de eco largo, eco de gradiente recuperado (GRE) con compensación de flujo total para adquirir imágenes. Este método explota las diferencias de susceptibilidad entre los tejidos y utiliza la imagen de fase para detectar estas diferencias. Los datos de magnitud y fase se combinan para producir una imagen de magnitud de contraste mejorada. La obtención de imágenes de sangre venosa con SWI es una técnica dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD), por lo que se la conocía (y a veces todavía se la conoce) como venografía BOLD. Debido a su sensibilidad a la sangre venosa, la SWI se utiliza comúnmente en lesiones cerebrales traumáticas (LCT) y para venografías cerebrales de alta resolución, pero tiene muchas otras aplicaciones clínicas. Philips y Siemens ofrecen SWI como un paquete clínico, pero se puede ejecutar en la máquina de cualquier fabricante con intensidades de campo de 1,0 T, 1,5 T, 3,0 T y superiores.

SWI utiliza un eco de gradiente recuperado (GRE) tridimensional de alta resolución, con compensación de velocidad total y sin interferencias de radiofrecuencia. Se guardan las imágenes de magnitud y fase, y la imagen de fase se filtra con paso alto (HP) para eliminar los artefactos no deseados. Luego, 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) sobre 8 a 10 mm para visualizar mejor la conectividad de las venas. De esta manera, 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.

Los valores en las imágenes de fase están restringidos de -π a π, por lo que si el valor supera π, se ajusta a -π. Las inhomogeneidades en el campo magnético causan gradientes de fondo de baja frecuencia. Esto hace que todos los valores de fase aumenten lentamente a lo largo de la imagen, lo que crea un ajuste de fase y oscurece la imagen. Este tipo de artefacto se puede eliminar mediante el desenrollado de fase o mediante un filtrado de paso alto de los datos complejos originales para eliminar las variaciones de baja frecuencia en la imagen de fase.

La imagen ponderada por susceptibilidad se crea combinando las imágenes de magnitud y fase filtrada. Se crea una máscara a partir de la imagen de fase asignando todos los valores superiores a 0 radianes a 1 y asignando linealmente los valores de -π a 0 radianes a un rango de 0 a 1, respectivamente. Alternativamente, se puede utilizar una función de potencia (normalmente de cuarto grado) en lugar de una asignación lineal de -π a 0 para aumentar el efecto de la máscara. A continuación, 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 valores de fase 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.

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]}

La detección de microhemorragias, cizallamiento y lesión axonal difusa (DAI) en pacientes con traumatismos suele ser difícil, ya que las lesiones tienden a ser relativamente pequeñas y pueden pasarse por alto fácilmente con exploraciones de baja resolución. La SWI generalmente se ejecuta a una resolución relativamente alta (1 mm3 ⁾ y es extremadamente sensible al sangrado en los límites de materia gris/materia blanca, lo que hace posible ver lesiones muy pequeñas, lo que aumenta la capacidad de detectar lesiones más sutiles.

Las imágenes ponderadas por difusión ofrecen un medio poderoso para detectar un accidente cerebrovascular agudo. Aunque es bien sabido que las imágenes de eco de gradiente pueden detectar hemorragias, se detectan mejor con SWI. En el ejemplo que se muestra aquí, la imagen de eco de gradiente muestra la región de probable edema citotóxico, mientras que la imagen SW muestra la probable localización del accidente cerebrovascular 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 que se ha visto 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 ser porque hay un nivel reducido de saturación de oxígeno en este tejido, lo que sugiere que el flujo a esta región del cerebro podría reducirse después del accidente cerebrovascular. Otra posible explicación es que hay un aumento en el volumen sanguíneo venoso local. En cualquier caso, esta imagen sugiere que el tejido asociado con este territorio vascular podría ser un tejido en riesgo. Las futuras investigaciones sobre accidentes cerebrovasculares implicarán comparaciones de imágenes ponderadas por perfusión y SWI para aprender más sobre el flujo local y la saturación de oxígeno.

A la derecha se muestra un venograma SWI de un neonato con síndrome de Sturge-Weber que no presentaba síntomas neurológicos. Los métodos de imagen por RM convencionales iniciales no demostraron ninguna anomalía. La vasculatura venosa anormal en el lóbulo occipital izquierdo que se extiende entre el asta posterior del ventrículo y la superficie cortical es claramente visible en el venograma. Debido a la alta resolución, incluso se pueden resolver las colaterales.

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 tener una vasculatura de rápido crecimiento y muchas microhemorragias. Por lo tanto, la capacidad de detectar estos cambios en el tumor podría conducir a una mejor determinación del estado del tumor. La mayor sensibilidad de la SWI a la sangre venosa y los productos sanguíneos debido a sus diferencias en susceptibilidad en comparación con el tejido normal conduce a un mejor contraste en la detección de los límites del tumor y la hemorragia tumoral.

La esclerosis múltiple (EM) suele estudiarse con FLAIR y con imágenes T1 con contraste. La SWI contribuye a esto al revelar la conectividad venosa en algunas lesiones y presenta evidencia de hierro en algunas lesiones. 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 del contraste, la frecuencia aumenta rápidamente y permanece elevada durante al menos seis meses. ^{[5] [6]}

La ecografía de gradiente (GRE) es la forma convencional de detectar hemorragias en la AAC , sin embargo, la SWI es una técnica mucho más sensible que puede revelar muchas microhemorragias que no se detectan en las imágenes GRE. ^[7] Una imagen ponderada en T2* de eco de gradiente convencional (izquierda, TE=20 ms) muestra algunos focos de baja señal asociados con la AAC. 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 la AAC.

Estudios recientes sugieren que la SWI podría ser adecuada para monitorear pacientes neuroquirúrgicos que se recuperan de neumoencefalia , ya que el aire se puede detectar fácilmente con SWI.

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

• Angiografía por resonancia magnética
• Mapeo cuantitativo de susceptibilidad

• Ashwal S, et al. (2008). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad y espectroscopia de resonancia magnética de protones en la evaluación del resultado después de una lesión cerebral traumática pediátrica". Arch Phys Med Rehabil . 87 (12 Suppl 2): ​​S50–8. doi :10.1016/j.apmr.2006.07.275. PMID  17140880.

• Barth M, et al. (2003). "Venografía por resonancia magnética dependiente del nivel de oxigenación sanguínea con contraste tridimensional de alta resolución de tumores cerebrales a 3 Tesla: primera experiencia clínica y comparación con 1,5 Tesla". Invest Radiol . 38 (7): 409–14. doi :10.1097/01.RLI.0000069790.89435.e7. PMID  12821854. S2CID  25855019.

• Deistung A, et al. (2008). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad en 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.

• Denk y Rauscher, A (2010). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad con múltiples ecos". Revista de imágenes por resonancia magnética . 31 (1): 185–91. doi : 10.1002/jmri.21995 . PMID  20027586.

• de Souza JM, et al. (2008). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad para la evaluación de pacientes con malformaciones cavernosas cerebrales familiares: una comparación con secuencias de eco de gradiente y de eco de espín rápido ponderadas en T2". Am J Neuroradiol . 29 (1): 154–8. doi : 10.3174/ajnr.A0748 . PMC  8119083 . PMID  17947370.

• Haacke EM, et al. (2005). "Obtención de imágenes de los depósitos de hierro en el cerebro mediante resonancia magnética". Imágenes por resonancia magnética . 23 (1): 1–25. doi : 10.1016/j.mri.2004.10.001 . PMID:  15733784.

• Haacke EM, et al. (2009). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad: aspectos técnicos y aplicaciones clínicas, parte 1". Am J Neuroradiol . 30 (1): 19–30. doi :10.3174/ajnr.A1400. PMC  3805391 . PMID  19039041.

• Mittal S, et al. (2009). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad: aspectos técnicos y aplicaciones clínicas, parte 2". Am J Neuroradiol . 30 (2): 232–52. doi :10.3174/ajnr.A1461. PMC  3805373 . PMID  19131406.

• Rauscher A, et al. (1 de abril de 2005). "Imágenes de resonancia magnética ponderadas por susceptibilidad magnética del cerebro humano". Am J Neuroradiol . 26 (4): 736–42. PMC  7977092 . PMID  15814914.

• Reichenbach JR, et al. (1 de julio de 1997). "Vasos pequeños en el cerebro humano: venografía por RM con desoxihemoglobina como agente de contraste intrínseco". Radiología . 204 (1): 272–7. doi :10.1148/radiology.204.1.9205259. PMID  9205259.

• Reichenbach JR, et al. (2000). "Venografía por RM de alta resolución a 3,0 Tesla". J Comput Assist Tomogr . 24 (6): 949–57. doi :10.1097/00004728-200011000-00023. PMID  11105717. S2CID  37704005.

• Reichenbach JR, et al. (2001). "Imágenes venográficas BOLD de alta resolución: una ventana a la función cerebral". NMR Biomed . 14 (7–8): 453–67. doi : 10.1002/nbm.722 . PMID  11746938.^{[ enlace muerto ]}

• Sedlacik J, et al. (2007). "Obtención de los niveles de oxigenación sanguínea a partir del comportamiento de la señal de RM en presencia de vasos venosos individuales". Magn Reson Med . 58 (5): 1035–44. doi : 10.1002/mrm.21283 . PMID  17969121.

• Sehgal V, et al. (2005). "Aplicaciones clínicas de neuroimagen con imágenes ponderadas por susceptibilidad". J Magn Reson Imaging . 22 (4): 439–50. doi : 10.1002/jmri.20404 . PMID  16163700.

• Sehgal V, et al. (2006). "Imágenes ponderadas por susceptibilidad para visualizar productos sanguíneos y mejorar el contraste tumoral en el estudio de masas cerebrales". J Magn Reson Imaging . 24 (1): 41–51. doi :10.1002/jmri.20598. PMID  16755540. S2CID  34669397.

• Thomas B, et al. (2008). "Aplicaciones clínicas de la resonancia magnética ponderada por susceptibilidad del cerebro: una revisión gráfica". Neurorradiología . 50 (2): 105–16. doi :10.1007/s00234-007-0316-z. PMID  17929005. S2CID  12492779.

• Tong K, et al. (2008). "Imágenes por resonancia magnética ponderadas por susceptibilidad: una revisión de aplicaciones clínicas en niños". Am J Neuroradiol . 29 (1): 9–17. doi : 10.3174/ajnr.A0786 . PMC  8119104 . PMID  17925363.

• Wiggermann, et al. (2013). "Cambios en la frecuencia de resonancia magnética durante la formación de lesiones agudas de EM". Neurología . 81 (2): 211–218. doi :10.1212/WNL.0b013e31829bfd63. PMC  3770162 . PMID  23761621.

• Palma JA, et al. (2009). "Neumoencéfalo que imita malformaciones cavernosas cerebrales en imágenes ponderadas por susceptibilidad a RM". AJNR Am J Neuroradiol . 30 (6): e83. doi : 10.3174/ajnr.A1549 . PMC  7051328 . PMID  19342538.

• Folletos informativos de SWI, incluido el software de SWI
• Estudio piloto MRI-CCSVI con MRA y SWI
• Bonita resonancia magnética
• Instituto de resonancia magnética para investigación biomédica