PET/IRM de 9.4T promete ganancias para imágenes neurológicas

2011 06 24 15 59 07 371 2011 06 24 High Field Thumb

Nota del editor: Este artículo fue publicado originalmente en Inglés el 24 de junio.

BERLíN - El matrimonio de la tomografía por emisión de positrones (PET, por las siglas en Inglés) y las imágenes por resonancia magnética (IRM) de campo ultra-alto ofrece un mundo de posibilidades intrigantes -- incluyendo herramientas para analizar mecanismos neurales complejos y mejorar el entendimiento de los procesos de enfermedades neurológicas por parte de los médicos, de acuerdo a una presentación en el Simposio de Resonancia Magnética de Campo Ultra-alto.

Los desaf√≠os tambi√©n son enormes, pero los neurocient√≠ficos en el Centro de Investigaci√≥n de J√ľlich, en Alemania -- quienes se encuentran entre los primeros en instalar una c√°mara de PET dentro de un im√°n para IRM de 9.4 teslas -- han resuelto la mayor√≠a de las dificultades t√©cnicas cuando se combinan estas dos modalidades y se encuentran confiados en poder resolver las restantes.

Los desafíos

Imagen T1 MP-RAGE de un tumor cerebral fusionada con una imagen PET por F-fluoroetil-tirosina (FET). Todas la imágenes son cortesía de N. Jon Shah, PhD.Imagen T1 MP-RAGE de un tumor cerebral fusionada con una imagen PET por F-fluoroetil-tirosina (FET). Todas la imágenes son cortesía de N. Jon Shah, PhD.
Imagen T1 MP-RAGE de un tumor cerebral fusionada con una imagen PET por F-fluoroetil-tirosina (FET). Todas la imágenes son cortesía de N. Jon Shah, PhD.

Los desafios surgen con cada modalidad por separado y tambi√©n cuando se unen, dijo N. Jon Shah, PhD, director administrativo del Centro de Neurociencia y Medicina en J√ľlich, durante su presentaci√≥n.

La IRM de campo ultra-alto, por ejemplo, conlleva cuestiones de homogeneidad de la se√Īal, cuestiones de la tasa de absorci√≥n espec√≠fica (SAR), complicaciones con el ajuste de la homogeneidad de la se√Īal ("shimming") y los problemas de se√Īales T2 y T2* m√°s cortas inherentes en la IRM de campo alto. Los problemas de susceptibilidad son m√°s agudos, los costos de instalaci√≥n son altos y, adem√°s de todo esto, las reglas de aprobaci√≥n son una fuerza mayor, afirmo Shah.

"Una vez que has puesto el PET dentro de la unidad de RM, una de las primeras cosas que pierdes es la fuente de radioactividad debido a la corrección por atenuación, así que debes estar preparado para usar la IRM para esto, especialmente si deseas finalmente ir en dirección a un PET cuantitativo," dijo. "Entonces, claro, el PET toma espacio en tu escáner y el confinamiento allí es mayor."

Olvida los tubos fotomultiplicadores para PET, dijo Shah, necesitas detectores de estado s√≥lido. Y dado que el anillo del im√°n de IRM se achica al agregar el PET, terminas con espacios en forma de cu√Īa entre los detectores, dijo. Es un desaf√≠o colocar el aparato de entrada arterial dentro del anillo y tambi√©n necesitar√°s producci√≥n de radio identificador para el PET en el lugar.

"Una de las fortalezas de PET es que normalmente se le considera un estándar de oro para muchas cosas pues es una técnica cuantitativa, pero cuando colocas un escáner PET dentro de una máquina de RM esta es una de las primeras cosas que pierdes," y necesitas mucho jugueteo para recobrarlo, agrego.

Claro que el esc√°ner IRM de 9.4 teslas de cuerpo entero (Siemens Healthcare) ofrece varias ventajas, incluyendo una mejor relaci√≥n se√Īal a ruido (S/N), una mejor resoluci√≥n espectral y un efecto BOLD (dependiente de la concentraci√≥n de oxigeno en la sangre) mas fuerte en IRM funcional (fIRM), dijo. Sin embargo, instalar un instrumento que pesa 870 toneladas requiere un poco de esfuerzo.

Existen importantes artefactos por susceptibilidad que deben manejarse si quieres realizar imágenes cerebrales funcionales, además de los efectos por ondas en forma de artefactos de alta frecuencia, y hay problemas de homogeneidad que deben resolverse en relación al campo magnético B1.

Necesitar√°s un grupo dedicado que construya bobinas y otro hardware; el equipo en J√ľlich ha construido un conjunto de sodio de ocho canales y otro transmisor-receptor de 16 canales, dijo Shah.

Las oportunidades

Afortunadamente las posibilidades de la combinación hibrida son más impresionantes que los desafíos, o por lo menos son más divertidas de comentar, dijo Shah.

En primer lugar, es mas fácil reclutar voluntarios para los estudios por imágenes cuando tanto PET como IRM pueden obtenerse en una sola sesión de escán, dijo Shah. La RM de campo ultra-alto ofrece una resolución espacial altamente mejorada, en particular para imágenes estructurales, un contraste BOLD funcional más alto, mejor calidad de imágenes e imágenes y espectroscopia por RM que no están basadas en protones, dijo Shah.

"Creo que estas ser√°n grandes oportunidades para la IRM de 9.4 teslas," dijo. La mejora en contraste no est√° en la misma escala linear con la mejora en fuerza de campo sino que va a√ļn m√°s all√°, dijo. Y la resoluci√≥n de las im√°genes se incrementa en un factor de 2.5 relativo a un esc√°ner de 1.5 teslas.

Para PET, la IRM proporciona una corrección de volumen parcial, corrección de atenuación y corrección de movimiento a través de ecos de navegación, dijo Shah.

"Las bellas imágenes estructurales con IRM se coregistran casi automáticamente," dijo. Dado que haces mediciones simultáneas, no es difícil imaginar que eventualmente vas a empalmar secuencias con ecos de navegación en casi todas las secuencias que usas con IRM, y vas a obtener los datos de corrección de movimiento con esas mediciones. Algunos de mis colegas creen que las técnicas de ecos de navegación no tendrán la misma exactitud que la detección de movimiento con técnicas ópticas, pero yo no estoy de acuerdo." De hecho, un estudio que se publicará demuestra que el eco de navegación es superior a las técnicas ópticas, dijo.

"La mayor oportunidad de tener un hibrido RM-PET de 9.4 teslas es que puedes empezar a realizar imágenes metabólicas en serio," dijo Shah. "El indicador que se debe utilizar en PET será FDG."

Mientras se están realizando las mediciones, al paciente se le puede dar a respirar oxígeno-17, se puede realizar espectroscopia por RM de P31 para evaluar el trifosfato de adenosina (ATP) y, finalmente, todo este paquete de imágenes se puede empacar dentro de un escán estructural estándar para determinar exactamente donde se localizan en el cerebro los datos relevantes, dijo Shah. Estas son todas las herramientas que necesitas para realizar una exploración seria del metabolismo cerebral, dijo.

Nuevos paradigmas de la función cerebral están listos para ser explorados con las nuevas herramientas, dijo. Un desafío del proceso son las diferentes escalas de tiempo de las mediciones, ya que el PET toma más tiempo que la IRM. Los investigadores deben pensar en todas las posibilidades de imágenes inherentes en los sistemas y definir lo que se quiere buscar, dijo Shah.

Una fuerte combinación

Mientras que la IRM tiene una muy buena resolución espacial y temporal, su especificidad es más bien poca, y no es el estándar de oro para las imágenes moleculares -- dos áreas en las cuales agregar el PET puede ser benéfico. "Su especificidad, basada en el hecho de que escoges el indicador que vas a usar, es excelente," dijo Shah.

A nivel molecular, la neurotransmisión se da por neurotransmisores o receptores o es modulada con drogas -- lo cual se encuentra en el dominio de PET, dijo Shah. Por otro lado, la IRM trabaja a nivel sistémico, mostrando funciones neurales complejas y proporcionando la localización y el análisis de mecanismos neurales complejos con fIRM.

"Una de las mayores oportunidades con la IRM de campos altos ... es la riqueza del contraste, lo cual tendr√° un gran impacto en lo que puedes hacer," dijo. No tienes que hacer im√°genes en fase -- solo tienes que mirar las im√°genes de magnitud."

La imagen de ganglios basales obtenida con 3 teslas (arriba) no logra la claridad, definición y contraste de la imagen obtenida con 9.4 teslas (abajo).La imagen de ganglios basales obtenida con 3 teslas (arriba) no logra la claridad, definición y contraste de la imagen obtenida con 9.4 teslas (abajo).
La imagen de ganglios basales obtenida con 3 teslas (arriba) no logra la claridad, definición y contraste de la imagen obtenida con 9.4 teslas (abajo).
La imagen de ganglios basales obtenida con 9.4 teslas

Si adquieres las im√°genes con relaciones se√Īal a ruido muy altas, puedes usar filtraci√≥n selectivamente para obtener informaci√≥n m√°s espec√≠fica, dijo Shah.

Con excitación selectiva (IRM con zoom), la excitación de la radiofrecuencia de una región de interés puede producir una resolución muy alta de algunas partes del cerebro, tales como el hipocampo, cuando no se requiere el volumen total.

En un estudio de imágenes de tumor cerebral, el uso de escáner hibrido por F-fluoroetil-tirosina e IRM de campo ultra-alto no solo produjo una delineación precisa del tumor, sino también mostró como afecta a las regiones cerebrales circundantes, dijo Shah.

Varias im√°genes por RM adquiridas durante un PET

En la obtención de imágenes neurológicas con IRM de campo ultra-alto y PET "tienes un positrón volando alrededor del campo magnético, y su movimiento estará circunscrito en dos direcciones, y vamos a poder mejorar la resolución del escán PET básicamente sin costo," dijo.

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