Técnicas de cuantificación musculoesquelética por Resonancia Magnética: Una actualización.

Técnicas de cuantificación musculoesquelética por Resonancia Magnética: Una actualización.

04.08.2022

Artículo 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

Palabras clave: MRI, musculoskeletal, quantitative imaging.

Abreviaturas y acrónimos utilizados: ADC (Apparent Diffusion Coefficient, Coeficiente de Difusión Aparente), DTI (Difussor-Tensor Imaging, Imagen de tensor-difusión), msk (musculoesqueleto), RF (radiofrecuencia), RM (Resonancia magnética), UTE (Ultrasort Time of Echo, Tiempo de eco ultracorto).

Línea editorial del número

Fundada en 1907, la revista mensual AJR es la revista de radiología general más longeva con publicaciones ininterrumpidas. Tiene versión impresa y versión online, publica artículos de todas las subespecialidades buscando la relevancia en la práctica diaria de los radiólogos. Está indexada en JCR (Q1), con un índice de impacto de 3.959 en 2020.

Motivos para la selección

as técnicas de resonancia magnética avanzan muy deprisa y estar actualizado puede resultar complicado. La renovación del parque tecnológico en nuestro país no se produce a la velocidad que nos gustaría, cuestión que puede incrementar una brecha entre diferentes usuarios de resonancia. Algo que se agrava en caso de “salida” del departamento durante un tiempo y “reentrada” posterior, cuando uno se da cuenta lo rápido que puede quedarse desfasado. He vivido en propia persona y el artículo que presento me ayudó a mi proceso de desoxidación. 

Resumen

Tradicionalmente, los estudios del sistema musculoesquelético por RM se han basado en secuencias convencionales que otorgan un análisis cualitativo, pero existe un creciente interés en otras secuencias que permiten analizar de manera cuantitativa los hallazgos obtenidos añadiendo información útil al análisis clásico. El artículo explica algunas de estas técnicas cuantitativas en msk.

T2 Mapping: Se trata de la técnica paramétrica más empleada. Normalmente se adquieren imágenes procedentes de varios ecos y el tiempo empleado para ello puede ser largo lo que aumenta el riesgo de movimiento por parte del paciente. También son secuencias sensibles a las inhomogeneidades del campo magnético (particularmente en campos altos como 3T). Para superar estas dificultades, puede aplicarse un pre-pulso para transmitir el contraste T2 seguido de un diseño de lectura acelerado; de esta manera se acelera la adquisición, pero también hay menos puntos de datos a lo largo de la curva de caída de la señal T2 lo que implica menor precisión en la misma. El resultado final es un mapa de píxeles codificado en color de los tiempos de relajación T2, con una escala de color en un lateral de la imagen. Los valores T2 aportados pueden diferir dependiendo de la máquina, la secuencia de adquisición y, en relación con la ubicación anatómica, hay que considerar el artefacto de ángulo mágico que generará valores erróneamente elevados. A pesar de ello, el T2-mapping es útil en la práctica clínica como análisis no invasivo de la composición y estructura tisular. Además, puede implementarse fácilmente en la mayoría de las máquinas. Aunque es posible realizar T2-mapping en cualquier tejido, lo más habitual es la evaluación del cartílago donde sirve para detectar y cuantificar cambios precoces relacionados con la hidratación y la concentración de colágeno. A nivel muscular se puede cuantificar el edema y los cambios inflamatorios, conociendo la dificultad cuando se dan simultáneamente cambios de infiltración grasa muscular y edema; para solventarlo, sería posible hacer el T2-mapping bajo supresión grasa, pero ello tiene sus propias limitaciones (no siempre es posible suprimir totalmente la señal de la grasa). La infiltración grasa en pacientes obesos y el edema muscular relacionado con el ejercicio (y no solamente debido a procesos neuromusculares) también elevan los valores T2 sin ser, necesariamente, una condición patológica.

T1p-mapping: Es la constante de tiempo de la relajación T1 caracterizada por la relajación magnética de los espines bajo la influencia de un pulso RF. Es sensible a las interacciones de baja frecuencia existentes entre macromoléculas y líquido libre. Se aplica un pulso RF continuo de baja energía que bloquea el movimiento de spin inmediatamente después de que la magnetización se inclina hacia el plano transversal. Debido a que el campo de magnetización y radiofrecuencia están en la misma dirección hay un bloqueo efectivo del vector de magnetización en el plano transversal sin decaimiento de fase (como con el decaimiento T2). La caída de la señal es exponencial con una constante de tiempo (T1p) que se calcula a partir de múltiples imágenes cambiando la duración del pulso de bloqueo del movimiento de espín. Esta técnica es útil para detectar cambios en el contenido de los proteoglicanos del cartílago (osteoartritis, artritis reumatoide…). En resumen, T1p representa los cambios entre los patrones y el entorno macromolecular del cartílago. Teniendo en cuenta que el movimiento de las moléculas de agua en el cartílago articular está restringido por las macromoléculas de la matriz extracelular, alteraciones como la pérdida de proteoglicanos pueden reflejarse en los valores T1p. Esta secuencia requiere una secuencia de pulsos que no está disponible en todas las máquinas. En su análisis hay que tener cautela cuando se analizan tejidos con múltiples componentes

dGEMRIC: Se trata de cuantificar cuánto penetran las moléculas de gadolinio en las áreas afectadas del cartílago. Para conseguirlo, se administra gadolinio por vía intravenosa y se realizan secuencias T1 tardías (a los 20 min aproximadamente). Las moléculas de gadolinio tienen carga negativa, al igual que las de glicosaminoglicanos (GAG) propias del cartílago, que se encargan de mantener las moléculas de agua en su localización. Cuando existe una alteración en su concentración, el agente de contraste no será repelido y difundirá al interior de la estructura cartilaginosa. Se genera un mapa de color en base a la densidad de carga de los GAG. La acumulación de contraste en áreas de bajo contenido en GAG acortará el tiempo T1. Esta metodología es útil en la detección temprana de las alteraciones del cartílago, ya sean degenerativas o traumáticas. Su principal limitación es la de largos tiempos entre la introducción del contraste y la adquisición de la imagen, la falta de protocolos de ejercicio a realizar entre la inyección y la adquisición de las imágenes y las precauciones propias de la inyección intravenosa del medio de contraste.

Proton MR Spectroscopy (Espectrografía): Al igual que en otras áreas corporales, la espectroscopía muestrea los niveles relativos de metabolitos existentes en los ROIs marcados, lo que sirve para la caracterización de tumores y la diferenciación entre lesiones benignas y malignas en relación con su contenido de colina. Las mediciones del metabolismo muscular lipídico ofrecen muchas posibilidades como la investigación en fisiología del ejercicio, función muscular, resistencia a la insulina, obesidad y otros trastornos metabólicos.
Las mediciones con espectroscopía pueden estar limitadas por la proporción agua/grasa o contenido de metabolitos en el tejido a estudiar; se asume que existe un contenido constante de agua intramuscular, pero en realidad es algo que difiere en cada paciente y este hecho puede causar mediciones inexactas, y es más importante cuando se existe edema muscular o inflamación y degeneración grasa. Es posible realizar espectrografía por resonancia de P31 (fósforo 31) que arroja resultados más específicos, pero esta técnica requiere de hardware especializado.

Chemical-Shift: Es posible cuantificar el grado de infiltración grasa muscular mediante esta técnica, propuesta por Dixon en 1984, que utiliza las diferencias en las frecuencias de resonancia entre lípidos y agua. Estas diferencias pueden codificarse para producir imágenes basadas en el agua y en la grasa, así como calcular la fracción de grasa existente en cada vóxel compuesto de agua y grasa. Se ha demostrado una adecuada correlación entre la fracción grasa obtenida por este método y la histología. Las imágenes Dixon de 2 y 3 puntos tienen, asimismo, buena correlación con los niveles de grasa encontrados en biopsias musculares y con el grado de severidad clínica de las distrofinopatías. Se ha aplicado este método en el seguimiento de este grupo de enfermedades. Este método es menos dependiente de la homogeneidad del campo magnético y no se ve afectado por artefactos de volumen parcial. Sin embargo, tiene una pobre relación señal/ruido. La segmentación manual del contorno muscular para establecer la cuantificación genera otro tipo de problemas: disminuye la reproducibilidad intra e interobservador. La segmentación automática o semiautomática será, sin duda, un gran avance en este tipo de secuencias.

DWI: La “imagen potenciada en difusión” proporciona imágenes basadas en las propiedades de las moléculas de agua de difundirse en los tejidos. Esta difusión también se conoce como “movimiento Browniano” aleatorio de las moléculas, cuyo patrón está acorde con la composición y estructura de cada tejido, y cambia en presencia de patología. Estas secuencias están bien establecidas en estudios de neurorradiología pero menos en el sistema musculoesquelético, donde se comienzan a estudiar sus aplicaciones. Para conseguir estas imágenes se aplican dos gradientes extra: uno de desfase y el segundo exactamente opuesto, de refase. Cuando hay cambios en la difusión de los protones por una condición patológica, el segundo gradiente no será capaz de refasarlos totalmente y por tanto existirá una pérdida de señal. Se puede entonces conseguir un mapa ADC a través de, al menos dos imágenes de difusión, que muestran las ratios de la distribución espacial. En musculoesqueleto, DWI ayuda a la detección de pequeñas lesiones inducidas por la fatiga que no son visibles de otra manera. Además, es posible combinar las secuencias DWI con imágenes DTI, que permite medir la anisotropía del tejido estudiado y así evaluar de manera no invasiva su microestructura y sus propiedades mecánicas, así como mapear la orientación de las fibras musculares. Algunas condiciones físicas, como traumatismos mecánicos o aquellos inducidos por el ejercicio, alteran la organización fibrilar y la difusión del agua con la consecuente pérdida de anisotropía y su detección precoz con estas técnicas. Por tanto, es de interés para el estudio de la fisiología, anatomía y patología musculoesquelética y puede ser relevante para el diagnóstico y pronóstico de lesiones del deporte. Sin embargo, DWI y DTI dependen de multitud de parámetros de adquisición que pueden provocar artefactos, así como de otros factores dependientes de los sujetos de estudio (edad, sexo, temperatura, índice de masa corporal), por lo que es necesario continuar depurando los factores modificables tanto en la técnica de adquisición como en el postproceso para poder incrementar la presencia de las mismas tanto en clínica como en investigación.

Ultrashort TE sequences / Zero TE sequences: Algunos tejidos son invisibles en las secuencias convencionales por lo que su apariencia es hipointensa en todas las señales lo que es debido a sus extremadamente cortos tiempos T2 (entre 0,2 y 8 ms). Para poder visualizarlos, se están desarrollando secuencias UTE y zero-TE. Se describen a continuación:

Ultrashort-TE T2* mapping (UTE-T2*): Esta secuencia es similar al T2-mapping, basándose en series de imágenes con múltiples TE, incluyendo tiempos de eco de 0,5 ms e incluso más cortos. La potenciación T2* detecta alteraciones en la matriz del colágeno de los tendones, pero como estos valores T2* pueden ser diferentes por causas anatómicas y de orientación espacial del tendón, es necesario realizar análisis biexponencial de los mismos, lo que ha resultado útil clínicamente en la detección de tendinopatías y principalmente como método de seguimiento de la respuesta clínica de los pacientes. También son útiles para obtener señal de los componentes T2* cortos del cartílago, lo que permite visualizar de manera directa las capas profundas del mismo. De la misma manera, permiten diferenciar las capas radiales profundas y calcificadas del hueso subcondral. Esto tiene aplicación en la detección de alteraciones postquirúrgicas tardías en estadío subclínico, con mayor evidencia hasta la fecha en cirugías de reconstrucción del ligamento cruzado anterior de la rodilla. Por último, la secuencia UTE T2* pueden emplearse para la evaluación del hueso cortical ya que son capaces de medir el agua ligada y el agua intersticial; futuros estudios podrán confirmar el potencial de estas técnicas en la enfermedad ósea. Las limitaciones de esta secuencia se relaciona con las inhomogeneidades del campo y el artefacto de ángulo mágico, además de el incremento del tiempo de exploración (no sustituyen a las secuencias standard, sino que se añade), el coste de la instalación de la licencia del software. Imágenes movidas por poca colaboración del paciente pueden afectar a las mediciones realizadas.

Ultrashort-TE magnetization transfer (UTE-MT): La MT se refiere a la transferencia de magnetización longitudinal desde los protones enlazados residentes en macromoléculas hacia los protones libres. Cuando se combina con secuencia UTE, la MT se puede realizar en tejidos con T2 muy cortos. Por tanto es posible obtener múltiples parámetros, incluyendo la fracción de protones macrocelulares del agua y las tasas de relajación e intercambio, con menor dependencia de la orientación espacial de los tejidos y menores eventos de artefacto de ángulo mágico. Sin embargo, los protocolos UTE-MT con pulsos de saturación relativamente pequeños pueden dar imprecisiones en las mediciones del T2 del agua, lo que se relaciona con la subestimación de la tasa de intercambio citada previamente. La presencia de grasa también es problemática por lo que habría que realizar esta secuencia en combinación con técnicas de saturación de la grasa. Estudios recientes en la tendinopatía del manguito rotador del hombro han mostrado resultados prometedores por la menor sensibilidad al ángulo mágico en comparación con los tiempos de relajación transversal. También hay resultados prometedores en la cuantificación útil del hueso cortical.

Conclusión

En la constante evolución de la resonancia magnética, las secuencias cuantitativas permiten visualizar estructuras previamente invisibles y caracterizar múltiples tejidos. Sin embargo, muchas de ellas no son fácilmente accesibles o no son compatibles con tiempos de exploración clínica viables. También existe una falta de estandarización y validación, especialmente en diferentes equipos y sistemas. Es necesario mejorarlas para acelerar su adopción, y facilitar una comparación entre diferentes sujetos y diferentes equipos.

Valoración Personal

Entender la física que subyace en las diferentes secuencias de resonancia es una ardua tarea. Artículos como éste ayudan ligeramente a su comprensión, aunque deben ser complementados con lecturas de índole física y de ingeniería. No obstante, el comprender las indicaciones y limitaciones de las nuevas técnicas es una adecuada motivación para seguir profundizando en el conocimiento y permite al técnico “a pie de máquina” tener una visión más allá del manejo del ordenador ya que se hace consciente del valor añadido a la comprensión de la patología, la importancia de un trabajo de calidad y por tanto de su resultado clínico sobre lo verdaderamente importante: el paciente que está detrás de todo ello.

Javier Álvarez González
HGU Gregorio Marañón. TSIDMN.

j.alvarezglez.prof@gmail.com

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