Tècniques de quantificació musculoesquelètica per Ressonància Magnètica: Una actualització.

Tècniques de quantificació musculoesquelètica per Ressonància Magnètica: Una actualització.

04.08.2022

Article original: de Mello R; Ma Y; Ji Y; Du J; Chang E. Quantitative MRI musculoskeletal techniques: An update. AJR (2019); 213:524-533.

DOI: 10.2214/AJR.19.21143

Sociedad: American Journal of Roentgenology @AJR_Radiology

Paraules clau: MRI, musculoskeletal, quantitative imaging.

Abreviatures i acrònims utilitzats: ADC (Apparent Diffusion Coefficient, Coeficient de Difusió Aparent), DTI (Difussor-Tensor Imaging, Imatge de tensor-difusió), msk (musculoesquelet), RF (radiofreqüència), RM (Resonància magnètica), UTE (Ultrasort Time of Echo, Temps d'eco ultracurt).

Línia editorial de el nombre

Fundada el 1907, la revista mensual AJR és la revista de radiologia general més longeva amb publicacions ininterrompudes. Té versió impresa i versió online, publica articles de totes les subespecialitats buscant la rellevància a la pràctica diària dels radiòlegs. Està indexada a JCR (Q1), amb un índex d'impacte de 3.959 el 2020. 

Motius per a la selecció

Les tècniques de ressonància magnètica avancen molt de pressa i estar actualitzat pot resultar complicat. La renovació del parc tecnològic al nostre país no es produeix a la velocitat que ens agradaria, qüestió que pot incrementar una bretxa entre diferents usuaris de ressonància. Cosa que s'agreuja en cas de “sortida” del departament durant un temps i “reentrada” posterior, quan un s'adona com de ràpid es pot quedar desfasat. He viscut en pròpia persona i l'article que presento em va ajudar al meu procés de desoxidació. 

Resum

Tradicionalment, els estudis del sistema musculoesquelètic per RM s'han basat en seqüències convencionals que atorguen una anàlisi qualitativa, però hi ha un interès creixent en altres seqüències que permeten analitzar de manera quantitativa les troballes obtingudes afegint informació útil a l'anàlisi clàssica. L'article explica algunes d'aquestes tècniques quantitatives a msk.

T2 Mapping: Es tracta de la tècnica paramètrica més emprada. Normalment s'adquireixen imatges procedents de diversos ecos i el temps emprat per a això pot ser llarg i això augmenta el risc de moviment per part del pacient. També són seqüències sensibles a les inhomogeneïtats del camp magnètic (particularment en camps alts com a 3T). Per superar aquestes dificultats, es pot aplicar un pre-pols per transmetre el contrast T2 seguit d'un disseny de lectura accelerat; d'aquesta manera s'accelera l'adquisició, però també hi ha menys punts de dades al llarg de la corba de caiguda del senyal T2, cosa que implica menys precisió. El resultat final és un mapa de píxels codificat en color dels temps de relaxació T2, amb una escala de color a un lateral de la imatge. Els valors T2 aportats poden diferir depenent de la màquina, la seqüència d'adquisició i, en relació amb la ubicació anatòmica, cal considerar l'artefacte d'angle màgic que genera valors erròniament elevats. Tot i això, el T2-mapping és útil en la pràctica clínica com a anàlisi no invasiva de la composició i estructura tissular. A més, es pot implementar fàcilment a la majoria de màquines. Tot i que és possible fer T2-mapping en qualsevol teixit, el més habitual és l'avaluació del cartílag on serveix per detectar i quantificar canvis precoços relacionats amb la hidratació i la concentració de col·lagen. A nivell muscular es pot quantificar l'edema i els canvis inflamatoris, coneixent-ne la dificultat quan es donen simultàniament canvis d'infiltració greix muscular i edema; per solucionar-ho, seria possible fer el T2-mapping sota supressió greix, però això té les seves pròpies limitacions (no sempre és possible suprimir totalment el senyal del greix). La infiltració greixosa en pacients obesos i l'edema muscular relacionat amb l'exercici (i no només a causa de processos neuromusculars) també eleven els valors T2 sense ser necessàriament una condició patològica.

T1p-mapping: És la constant de temps de la relaxació T1 caracteritzada per la relaxació magnètica dels espins sota la influència d'un pols RF. És sensible a les interaccions de baixa freqüència existents entre macromolècules i líquid lliure. S'aplica un pols RF continu de baixa energia que bloqueja el moviment de spin immediatament després que la magnetització s'inclina cap al pla transversal. Com que el camp de magnetització i radiofreqüència estan en la mateixa direcció hi ha un bloqueig efectiu del vector de magnetització al pla transversal sense decaïment de fase (com amb el decaïment T2). La caiguda del senyal és exponencial amb una constant de temps (T1p) que es calcula a partir de múltiples imatges canviant la durada del pols de bloqueig del moviment d'espín. Aquesta tècnica és útil per detectar canvis en el contingut dels proteoglicans del cartílag (osteoartritis, artritis reumatoide…). En resum, T1p representa els canvis entre els patrons i l'entorn macromolecular del cartílag. Tenint en compte que el moviment de les molècules d'aigua al cartílag articular està restringit per les macromolècules de la matriu extracel·lular, alteracions com la pèrdua de proteoglicans poden reflectir-se en els valors T1p. Aquesta seqüència requereix una seqüència de polsos que no està disponible a totes les màquines. A l'anàlisi cal tenir cautela quan s'analitzen teixits amb múltiples components.

dGEMRIC: Es tracta de quantificar quant penetren les molècules de gadolini a les àrees afectades del cartílag. Per aconseguir-ho, s'administra gadolini per via intravenosa i es fan seqüències T1 tardanes (als 20 min aproximadament). Les molècules de gadolini tenen càrrega negativa, igual que les de glicosaminoglicans (GAG) pròpies del cartílag, que s'encarreguen de mantenir les molècules d'aigua a la seva localització. Quan hi ha una alteració en la concentració, l'agent de contrast no serà repel·lit i difondrà a l'interior de l'estructura cartilaginosa. Es genera un mapa de color sobre la base de la densitat de càrrega dels GAG. L'acumulació de contrast en àrees de baix contingut a GAG escurçarà el temps T1. Aquesta metodologia és útil en la detecció primerenca de les alteracions del cartílag, ja siguin degeneratives o traumàtiques. La seva limitació principal és la de llargs temps entre la introducció del contrast i l'adquisició de la imatge, la manca de protocols d'exercici a realitzar entre la injecció i l'adquisició de les imatges i les precaucions pròpies de la injecció intravenosa del mitjà de contrast.

Proton MR Spectroscopy (Espectrografia): Igual que en altres àrees corporals, l'espectroscòpia mostra els nivells relatius de metabòlits existents als ROIs marcats, cosa que serveix per a la caracterització de tumors i la diferenciació entre lesions benignes i malignes en relació amb el seu contingut. de turó. Els mesuraments del metabolisme muscular lipídic ofereixen moltes possibilitats com ara la investigació en fisiologia de l'exercici, funció muscular, resistència a la insulina, obesitat i altres trastorns metabòlics.
Els mesuraments amb espectroscòpia poden estar limitats per la proporció aigua/greix o contingut de metabòlits al teixit a estudiar; s'assumeix que hi ha un contingut constant d'aigua intramuscular, però en realitat és una cosa que difereix en cada pacient i aquest fet pot causar mesuraments inexactes, i és més important quan hi ha edema muscular o inflamació i degeneració greixosa. És possible realitzar espectrografia per ressonància de P31 (fòsfor 31) que dóna resultats més específics, però aquesta tècnica requereix maquinari especialitzat.

Chemical-Shift: És possible quantificar el grau d'infiltració greix muscular mitjançant aquesta tècnica, proposada per Dixon el 1984, que utilitza les diferències en les freqüències de ressonància entre lípids i aigua. Aquestes diferències es poden codificar per produir imatges basades en l'aigua i el greix, així com calcular la fracció de greix existent a cada vòxel compost d'aigua i greix. S'ha demostrat una correlació adequada entre la fracció greix obtinguda per aquest mètode i la histologia. Les imatges Dixon de 2 i 3 punts tenen, així mateix, bona correlació amb els nivells de greix trobats en biòpsies musculars i amb el grau de severitat clínica de les distrofinopaties. Aquest mètode s'ha aplicat en el seguiment d'aquest grup de malalties. Aquest mètode és menys dependent de l'homogeneïtat del camp magnètic i no és afectat per artefactes de volum parcial. Tot i això, té una pobra relació senyal/soroll. La segmentació manual del contorn muscular per establir la quantificació genera un altre tipus de problemes: disminueix la reproductibilitat intra i interobservador. La segmentació automàtica o semiautomàtica serà, sens dubte, un gran avenç en aquest tipus de seqüències.

DWI: La imatge potenciada en difusió proporciona imatges basades en les propietats de les molècules d'aigua de difondre's en els teixits. Aquesta difusió també es coneix com a “moviment Brownià” aleatori de les molècules, el patró del qual està d'acord amb la composició i estructura de cada teixit, i canvia en presència de patologia. Aquestes seqüències estan ben establertes en estudis de neuroradiologia però menys en el sistema musculoesquelètic, on es comencen a estudiar les seves aplicacions. Per aconseguir aquestes imatges s'apliquen dos gradients extra: un de desfasament i el segon exactament oposat, de refase. Quan hi ha canvis en la difusió dels protons per una condició patològica, el segon gradient no serà capaç de refasar-los totalment i, per tant, hi haurà una pèrdua de senyal. Es pot llavors aconseguir un mapa ADC a través d'almenys dues imatges de difusió, que mostren les ràtios de la distribució espacial. A musculoesquelet, DWI ajuda a la detecció de petites lesions induïdes per la fatiga que no són visibles d'una altra manera. A més, és possible combinar les seqüències DWI amb imatges DTI, que permet mesurar l'anisotropia del teixit estudiat i així avaluar-ne de manera no invasiva la microestructura i les propietats mecàniques, així com mapejar l'orientació de les fibres musculars. Algunes condicions físiques, com ara traumatismes mecànics o aquells induïts per l'exercici, alteren l'organització fibril·lar i la difusió de l'aigua amb la conseqüent pèrdua d'anisotropia i la seva detecció precoç amb aquestes tècniques. Per tant, és d'interès per a l'estudi de la fisiologia, l'anatomia i la patologia musculoesquelètica i pot ser rellevant per al diagnòstic i el pronòstic de lesions de l'esport. Tot i això, DWI i DTI depenen de multitud de paràmetres d'adquisició que poden provocar artefactes, així com d'altres factors dependents dels subjectes d'estudi (edat, sexe, temperatura, índex de massa corporal), per la qual cosa cal continuar depurant els factors modificables tant en la tècnica d'adquisició com en el postprocés per poder incrementar-ne la presència tant a la clínica com a la investigació.


Ultrashort TE sequences / Zero TE sequences: Alguns teixits són invisibles en les seqüències convencionals de manera que la seva aparença és hipointensa en tots els senyals el que és a causa dels seus extremadament curts temps T2 (entre 0,2 i 8 ms). Per poder-los visualitzar, s'estan desenvolupant seqüències UTE i zero-TE. Es descriuen a continuació:

Ultrashort-TE T2* mapping (UTE-T2*): aquesta seqüència és similar al T2-mapping, basant-se en sèries d'imatges amb múltiples TE, incloent-hi temps de ressò de 0,5 ms i fins i tot més curts. La potenciació T2* detecta alteracions a la matriu del col·lagen dels tendons, però com que aquests valors T2* poden ser diferents per causes anatòmiques i d'orientació espacial del tendó, cal fer-ne anàlisi biexponencial, cosa que ha resultat útil clínicament en la detecció de tendinopaties i principalment com a mètode de seguiment de la resposta clínica dels pacients. També són útils per obtenir senyal dels components T2* curts del cartílag, cosa que permet visualitzar de manera directa les capes profundes del cartílag. De la mateixa manera, permeten diferenciar les capes radials profundes i calcificades de l'os subcondral. Això té aplicació en la detecció d'alteracions postquirúrgiques tardanes en estadi subclínic, amb més evidència fins ara en cirurgies de reconstrucció del lligament encreuat anterior del genoll. Finalment, la seqüència UTE T2* es pot fer servir per a l'avaluació de l'os cortical ja que són capaços de mesurar l'aigua lligada i l'aigua intersticial; estudis futurs podran confirmar el potencial d'aquestes tècniques en la malaltia òssia. Les limitacions d'aquesta seqüència es relaciona amb les inhomogeneïtats del camp i l'artefacte d'angle màgic, a més de l'increment del temps d'exploració (no substitueixen les seqüències estàndard, sinó que s'hi afegeix), el cost de la instal·lació de la llicència del programari. Imatges mogudes per poca col·laboració del pacient poden afectar els mesuraments realitzats.

Ultrashort-TE magnetization transfer (UTE-MT): La MT es refereix a la transferència de magnetització longitudinal des dels protons enllaçats residents en macromolècules cap als protons lliures. Quan es combina amb seqüència UTE, la MT es pot fer en teixits amb T2 molt curts. Per tant, és possible obtenir múltiples paràmetres, incloent-hi la fracció de protons macrocel·lulars de l'aigua i les taxes de relaxació i intercanvi, amb menys dependència de l'orientació espacial dels teixits i els esdeveniments d'artefacte d'angle màgic menors. Tot i això, els protocols UTE-MT amb polsos de saturació relativament petits poden donar imprecisions en els mesuraments del T2 de l'aigua, la qual cosa es relaciona amb la subestimació de la taxa d'intercanvi esmentada prèviament. La presència de greix també és problemàtica per la qual cosa caldria fer aquesta seqüència en combinació amb tècniques de saturació del greix. Estudis recents en la tendinopatia del maneguet rotador de l'espatlla han mostrat resultats prometedors per la menor sensibilitat a l'angle màgic en comparació dels temps de relaxació transversal. També hi ha resultats prometedors en la quantificació útil de l'os cortical.

Conclusió

En la constant evolució de la ressonància magnètica, les seqüències quantitatives permeten visualitzar estructures prèviament invisibles i caracteritzar múltiples teixits. Tot i això, moltes no són fàcilment accessibles o no són compatibles amb temps d'exploració clínica viables. També hi ha una manca d'estandardització i validació, especialment en diferents equips i sistemes. Cal millorar-les per accelerar-ne l'adopció, i facilitar una comparació entre diferents subjectes i diferents equips.

Valoració Personal

Entendre la física subjacent en les diferents seqüències de ressonància és una tasca àrdua. Articles com aquest ajuden lleugerament a comprendre'ls, encara que han de ser complementats amb lectures d'índole física i d'enginyeria. No obstant això, comprendre les indicacions i limitacions de les noves tècniques és una motivació adequada per continuar aprofundint en el coneixement i permet al tècnic “a peu de màquina” tenir una visió més enllà del maneig de l'ordinador ja que es fa conscient del valor afegit a la comprensió de la patologia, la importància d'un treball de qualitat i per tant del seu resultat clínic sobre allò veritablement important: el pacient que està darrere de tot això.

Javier Álvarez González
HGU Gregorio Marañón. TSIDMN.

j.alvarezglez.prof@gmail.com

Noticias Relacionadas

Estudi d'intervencions per promoure l'alfabetització de la salut en la realització de proves d'imatge diagnòstiques en pacients pediàtrics.
Estudi d'intervencions per promoure l'alfabetització de la salut en la realització de proves d'imatge diagnòstiques en pacients pediàtrics.
Comunicació amb el pacient en radiologia: Posada al dia.
Comunicació amb el pacient en radiologia: Posada al dia.
Imatge de seqüència SPACE 3-D T1 isotròpica dedicada per a radiocirurgia la planificació millora la detecció de metàstasis cerebrals i redueix el risc de recaiguda intracranial.
Imatge de seqüència SPACE 3-D T1 isotròpica dedicada per a radiocirurgia la planificació millora la detecció de metàstasis cerebrals i redueix el risc de recaiguda intracranial.
Elastografia per ultrasons en la valoració de la rigidesa muscular posterior a l'ictus: Revisió sistemàtica.
Elastografia per ultrasons en la valoració de la rigidesa muscular posterior a l'ictus: Revisió sistemàtica.