Mas RM sala - imanes - bobinas-Medios de contrastes

La sala de RM
Los centros de diagnóstico por imágenes de RM comprenden una serie de elementos técnicos imprescindibles que conforman el hardware básico. El diseño y distribución de los mismos puede presentar variantes pero su presencia es indispensable en una instalación de esta característica y generalmente se encuentran distribuidos en tres arias claramente definidas: la sala del imán- la sala de control y la sala técnica


Sala del imán:
Es la instalación más conocida de un centro de RM ya que es el lugar donde se realiza la prueba al paciente. Se accede a través de una puerta blindada que evita interferencias del exterior y en la que figuran advertencias de seguridad.
Como regla general la sala debe ser espaciosa y contar con buena iluminación.
Esta habitación está aislada del exterior mediante un recubrimiento de cobre llamado jaula de Faraday que evita interferencias de radiofrecuencias externas. Los últimos diseños prevén la instalación de un sistema de blindaje integrado en el imán.
En lo que se refiere a su característica de construcción, debe evitarse la utilización de elementos ferromagnéticos que puedan suponer una alteración del campo magnético. Debe controlarse cuidadosamente la composición de todos los materiales que van hacer utilizados tanto en instalación general como en los equipamientos.

IMAN:
Es el elemento básico, el más caro, pesado (unas 50 toneladas) y voluminoso del sistema de RM.
Produce el campo magnético estático B0 y su potencia se mide en Teslas (T) (1 Tesla = 10000 Gauss).
Debido a su gran peso y a su necesidad de aislamiento los centros de RM tienden a instalarse en sótano, planta bajas o primero piso de los edificios.
Existen distintos tipos de imanes que se describen a continuación según su característica de diseño, potencia y composición.
Tipos de imanes:
Según su diseño:
1. Imanes cerrados:
Es el producto de la evolución del diseño originario. Consiste en un gran anillo de unos 2 m de alto por 2 m de ancho rodeado de una carcasa de material plástico en cuyo interior se encuentra un túnel de 2 m de largo con un diámetro de unos 50-60 cm.
Dentro del túnel está la camilla donde se coloca al paciente para la exploración. La camilla dispone un sistema mecánico que la mueve dentro y fuera del imán.
Según el diseño del túnel puede estar abierto por uno o por los dos lados. Este diseño cerrado facilita la homogeneidad del campo pero produce bastante ansiedad en algunos pacientes.
Con el paso del tiempo se ha venido aportando mejoras al diseño básico con objeto de aliviar la sensación de angustia que produce estar dentro de un cilindro. Se puede citar el aumento del radio del tubo, la creación de una salida de ahí que, la disminución del voluminoso tamaño de los imanes, una mayor ligereza en el diseño y el acortamiento de la longitud del tubo.


2. Imanes abiertos:
Los imanes abiertos pueden tener distintas formas, con un bobinado superior y otro inferior aguantando por un sopórtese, creando un campo magnético vertical perpendicular respecto al paciente; en forma de don UPS; en forma de arco muy ligero con la camilla y su interior, etc. La finalidad de todos ellos es evitar la claustrofobia, aumentar el confort del paciente y facilitar el acceso al interior del imán para técnicas intervencionistas. Además, el ruido que provocan los gradientes es el menor y disminuye el efecto SAR.
La principal objeción de estos imanes es la menor como gene y dar y reducción de la relación señal-ruido que son compensadas con tiempos más largos en adquisición de las secuencias. Hasta hace poco tiempo te diseños limitaba la potencia del campo por debajo de los 0,5 teclas. Hoy en día existen equipos de confederación abierta de mediocampo.

Según su potencia:
1. Imanes de mediocampo: su potencia es de 0,5 teslas (no se fabrican actualmente).
2. Imanes de bajo campo: tienen una potencia menor de 0,5 T. Son utilizados preferentemente para estudios del sistema músculo esquelético y neurológico básico.
Los artefactos producidos por objetos ferromagnéticos son menores. Tanto los equipos de mediocampo como de bajo campo tienen características similares: el equipo, la instalación y el mantenimiento son menos costosos (no utilizan que criógenos) y generalmente requieren menos espacio. Los tiempos de exploración son más largos y la resolución espacial es menor. Estas limitaciones condicionan un escaso desarrollo de aplicaciones avanzadas en este campo.
3. Imanes de alto campo: son los más utilizados y su potencia es de 1 a 3 T, para uso clínico y hasta 8 T para investigación.
Son muy homogéneos, permiten obtener imágenes con mejor resolución espacial y una buena relación señal-ruido. Con estos imanes se pueden utilizar pulsos selectivos: para supresión de la grasa, transferencia de magnetización (gracias a la mayor diferenciación de los picos de agua-grasa, líquido céfalo-raquídeo-médula, etc.).
Si se dispone de los gradientes, las bobinas y el software adecuado posibilitan llevar a cabo todas las nuevas aplicaciones, disminuyendo considerablemente los tiempos de exploración.
Hay que tener en cuenta que pueden producir un mayor número de artefactos por susceptibilidad magnética y que dado a la mayor potencia los gradientes, son más ruidosos y molestos. Con estos imanes es necesario asimismo ser más cuidadoso con los elementos ferromagnéticos.
Según su composición:
1. Imanes permanentes: son grandes bloques de magnetita que producen un campo magnético continuo. No consumen corriente eléctrica y no requieren enfriamiento por lo que no tienen ningún coste de mantenimiento. Pero son extremadamente pesados y no consiguen campos magnéticos altos.
2. Electroimanes: el campo magnético se crea mediante corriente eléctrica:
Imanes resistivos: son electroimanes constituidos por un enrollamiento de cobre que rodea un cilindro a través del cual pasa una corriente eléctrica: de este modo se genera un campo magnético. Pueden producir campos magnéticos de más de 0,3 T.
Necesitan corriente eléctrica para mantener el magnetismo.
Aunque el coste de fabricación es bajo, su mantenimiento es más costoso: requieren por una parte mucho consumo eléctrico debido a la resistencia natural del cobre y refrigeración continua (disipan mucha energía calórica)
Imanes superconductitos: son, con diferencia, lo más utilizados.
Descripción: crean el campo magnético a través de una corriente eléctrica, pero aprovechan un estado de la materia: la superconductividad. Esta es la propiedad por la cual algunos materiales al enfriarse a temperaturas cercanas al cero absoluto, pierden la resistencia y aumentan la conductividad.
Estos imanes constan de varias espiras a través de las cuales pasa una corriente eléctrica. El niobio, para alcanzar la superconductividad, requiere ser enfriado a -269 °C (temperatura del helio líquido). Estas espiras pueden enrollarse de forma muy compacta en volúmenes relativamente pequeños, lo que puede dar lugar a un electroimán muy potente y de pequeña dimensión
El criostato de los imanes superconductores que contiene el helio líquido posee un diseño tipo termo doble que con un receptáculo lleno de criógeno sólido rodea al contenedor de helio. Actúa como amortiguador entre las temperaturas de la habitación y del helio líquido minimizando las pérdidas de helio por vaporización. El helio tiene una tasa de vaporización determinada que condiciona una pérdida progresiva de su nivel por lo que es necesario proceder periódicamente a su recarga.
Características: permiten alcanzar potencias de campo de entre 0,5 a 4 T consumiendo muy poca corriente eléctrica. Consiguen campos uniformes y homogéneos.
Pueden darse pequeñas pérdidas de homogeneidad a lo largo del tiempo debido a la link límites y más resistencia la bobina principal, por lo que este parámetro debe ser controlado regularmente por el servicio de mantenimiento y aquí influye en la calidad de imagen.
Siguen siendo con costosos debido mantenimiento y recarga de helio es un elemento escaso y por lo tanto caro.

Las distorsiones del campo magnético:
La mayoría de los equipos de RM requieren un ajuste denominado “shimming” que compensa las distorsiones del campo magnético producidas por imperfecciones en la fabricación o por la existencia de problemas locales: proximidad de columnas de acero o de estaciones de metro, disposiciones asimétricas de los metales
Para corregir estas distorsiones se utilizan elementos pasivos como placas metálicas y elementos activos como “bobinas de compensación” – shimming- que crean pequeños campos que se suman/restan al principal.
.

BOBINAS DE GRADIENTE
Los gradientes son electroimanes resistivos que se superponen al imán principal. Éstos crean un campo magnético variable que se suma/resta a B0. Son muy ligeros, su potencia oscila entre 200 y 400 Gauss (20 a 40 Mt) y su intensidad se mide en mTm o Gcm.
Un gradiente magnético consta de dos bobinados y el sistema dispone de tres pares de ellas, un par para cada dirección del espacio, en los ejes X, Y, y Z. La potencia que se aplica cada una de ellos se define en la secuencia de exploración.
La finalidad de lograr dientes es:
• Producir una variación lineal del campo a lo largo de cualquiera de los tres ejes del espacio.
• Servir para la selección de corte y la codificación espacial de la muestra que se va a explorar.
• Minimizar los requerimientos de corriente y el depósito calórico ya que tienen baja inductancia y baja resistencia.
Eficacia de los gradientes:
Además de la potencia de los gradientes, para conocer su eficacia y sus prestaciones se deben conocer:
• Amplitud máxima o fuerza de gradiente, medida en milíteselas por metro (mT/m)
• Rise time, o tiempo de subida, medido en milisegundos.
• Slew time o aceleración.
Conocidos la amplitud y el Rise time puede calcularse la velocidad de subida o slew rate en Tesla por metro por segundo (T/m/s). Este parámetro refleja la capacidad del gradiente de producir variaciones de intensidad en el campo (T) a lo largo del espacio (m) en un tiempo determinado (s).
Estas especificaciones deben darse para todos y cada uno de los tres ejes ya que en algunas aplicaciones se han de activar varios simultáneamente.

SISTEMAS DE RADIOFRECUENCIA
Es el tercer elemento necesario para producir el fenómeno de resonancia magnética. Es responsable de la generación, recepción y transmisión de los pulsos de estimulación. Después de la estimulación y codificación espacial se obtiene la señal en forma de eco de RM. Este eco debe ser recogido por una antena receptora, amplificado y procesado (mediante un de modulador, un filtro y un digitalizador) para el posterior cálculo y representación de la imagen.
El hardware del sistema de RF se subdivide en varios grupos (basados en los sistemas de Siemens)
Unidad de señal de RF:
Amplificador de potencia de RF
Sistema de aplicación
Radiofrecuencia electrónica de control

Sistema de antenas:
La mayoría de los sistemas de resonancia magnética utilizan una antena básica transmisora/receptora (bobina de cuerpo) para emitir las señales de RF, con forma de silla de montar, fija dentro del imán y conocida como bobina de cuerpo o body coil. Este diseño tiene dos finalidades: producir una penetración uniforme de energía de RF y generar un campo magnético perpendicular (B1) al campo principal (B0).
El sistema de radiofrecuencia dispone además de otras antenas o bobinas móviles, externas al imán. Estas bobinas se pueden conectar y desconectar, tienen variadas formas y tamaños, son ligeras y se colocan sobre la zona anatómica del paciente que se va a estudiar.
Se encuentra preparadas para su uso en la sala del imán colocadas o guardadas en un espacio especial para bobinas: se pueden clasificar en dos grandes categorías
Bobinas de volumen y bobinas de superficie
Bobinas de volumen: pueden ser emisoras y receptoras. Permiten obtener una señal homogénea de todo el volumen explorado. Pueden contener una región del organismo (cabeza-rodilla) o todo el cuerpo.
Bobina de superficie: son únicamente receptoras. Para obtener una señal óptima se deben aplicar lo más cerca posible a la zona explorada. Se caracterizan porque recogen mucha señal ya que la detección de esta depende de la proximidad del tejido a la bobina. El volumen que recogen es limitado por la penetración de la antena es proporcional al diámetro de ésta. La señal obtenida tiene menos ruido ya que el volumen recogido es menor.
Como consecuencia se puede decir que las bobinas de superficie favorecen una señal-ruido elevada, con lo que se puede utilizar campos pequeños, con poco grosor de corte, mejorando de este modo la resolución espacial (los vóxeles son más pequeños), aunque se puede afirmar que depende también del tamaño de la bobina.
Presentan formas y tamaños muy variados adaptable a distintas zonas de que el cuerpo: formas circulares grandes y pequeñas, planas, rectangulares, sin curvadas, envolvente, flexibles, endocavitarias, etc.
La elección de las antenas apropiadas es un paso fundamental en una exploración de RM y responde a protocolos precisos teniendo en cuenta la morfología del paciente y las horas y la zona que se quiere estudiar.



Las sustancias para magnética tienen pequeños campos magnéticos locales que producen un acortamiento del tiempo de relajación de los protones de los alrededores. Este efecto se llama refuerzo de la relajación de los protones.
El gadolinio es una sustancia para magnética que se utiliza como medio de contraste en RM. Químicamente, las sustancias una tierra rara. Como el gadolinio, en su estado libre, es tóxico, se une de una cierta manera (quelación) al DTPA, resolviendo el problema de la toxicidad.
El efecto del medio de contraste es un cambio en la intensidad de la señal, acortando el T1 y T2 de sus alrededores.
La imagen ilustra a dos tejidos A y B. El gadolinio administrado por vía intravenosa entra en el tejido A, acortando el T1 de dicho tejido y se desvía la curva hacia la izquierda. El resultado es que la señal del tejido A en el tiempo TR es mas intensa que antes y los dos tejidos pueden diferenciarse mucho mejor. Debido a la existencia del contraste.
Cuando realizamos un estudio potenciado en T2 se produce una perdida en la señal del tejido A después de aplicar el medio de contraste porque este acorta el T2 y desvía la curva T2 hacia la izquierda.
Generalmente es más difícil apreciar la perdida de señal que el aumento de la misma, por lo que después de administrar medio de contraste la técnica de imagen utilizada se potencia en T1.
Como la sustancia no se distribuye por igual por todo el cuerpo, las señales de los diferentes tejidos se influirán también de manera distinta. Los tejidos tumorales vasculares a dos por ejemplo se aumentan. Es importante también el gadolinio no atraviese la barrera en marcha encefálica intacta, pero si cuando está alterada.
El uso de medio de contraste aumenta la detección de las lesiones y la precisión diagnóstica. Por ejemplo, pueda silbar a diferenciar entre el tejido tumoral y el edema de alrededor.
El gadolinio entra el tejido tumoral y acorta el T1, haciendo que brille más el tumor en las imágenes potenciadas en T1, mientras que el edema de alrededor no se ve influenciado. Como el gadolinio acorta el T1, podemos acortar el TR del estudio por lo que tardaremos menos tiempos en obtener la imagen.
La imagen muestra un corte coronal del cerebro potenciada en T1 con gadolinio.
La sensibilidad y la especificidad de la RM ha aumentado considerablemente con el empleo de medios de contraste. Su uso añade información funcional de la anatomía detectada con otras secuencias. Lo que identifica a un agente de contraste es la presencia de un ión metálico con propiedades magnéticas. Este ión constituye el principio activo, pero al ser tóxico para el organismo, precisa unirse a una sustancia quelante, que además le va a servir de transportador, guiando así su distribución en el organismo y su farmacocinética.
Los principios activos pueden ser paramagnéticos (gadolinio y manganeso) o súper paramagnéticos (compuestos de óxido de hierro –SPIO – USPIO).
Las sustancias quelantes (quelatos o ligandos) encapsulan al ión y permiten utilizarlo en el organismo, tratando de que libere la menor cantidad de ión libre.
Tras la inyección intravenosa atraviesan la circulación pulmonar y son distribuidos por el sistema arterial al espacio intravascular y de ahí se distribución a:
• Espacio extracelular. Contrastes inespecíficos o extracelulares. Se eliminan por vía renal.
• Espacio intracelular. Contrastes específicos o intracelulares. Día de eliminación renal y/o hepática.
• Permanecen un tiempo en sangre “pool vascular". Contrastes específicos o intravasculares.
Independientemente del tipo de lesión (tumoral, infecciosa, contusional o vascular) en ocasiones se va a producir un aumento de permeabilidad capilar que hará que el contraste se acumule en el intersticio, aumentando así el contraste entre el tejido y la lesión y aumentando la definición anatómica. Mención especial merece el cerebro debido a la existencia de la barrera hematoencefálica ya que solamente determinados procesos van a ser capaces de romperla y, por tanto, el contraste sólo será captado en estas patologías.
El contraste favorece la relajación energética de los núcleos de hidrógeno: minimizando el T1 y aumentando el sincronismo de la relajación de los núcleos del vóxel: disminuye el T2.
Los contrastes positivos, por ejemplo el gadolinio (inespecífico) y el manganeso en hepatocitos (específicos) acortan el T1 y por ello se detectan mejor en imágenes obtenidas en T1. Aumenta la intensidad de la señal de los tejidos realzados.
Los contraste negativos como él USPIO, SPIO en SER (sistema retículo endotelial) (específico) acortan el T2 y se observa mejor en imágenes obtenidas en T2. Disminuyen la intensidad de la señal de los tejidos realzados.

CONTRASTES POSITIVOS

GADOLINIO (GD)
Es un metal del grupo de los lantánidos con un número atómico de 64. Es un contraste paramagnético inespecífico del espacio extracelular, no tiene especificidad tisular ni se acumula en el pool sanguíneo.
Tras un tiempo corto de paso intravascular difunde rápidamente al espacio intersticial y posteriormente se excreta totalmente por vía renal.
Acorta el T1: así, para un mismo que el resto la intensidad de las señales más orden del tejido que contiene gadolinio en el mismo tejido sin gadolinio.
Acorta el T2: así, para un mismo TE la intensidad de señal es menor en el tejido con contraste que en el mismo tejido sin contraste.
La dosis habitual es de 0,1 mmol/kg de peso (0,2 cc/kg).
Si aumentamos la concentración de gadolinio aumenta la señal pero sólo hasta cierto límite es (máximo dosis triple) tras lo cual, aunque sigamos incrementando la dosis, este aumento no es útil y acá parece el efecto T2 y se oscurece la región de interés.

Agentes de contrastes inespecíficos con gadolinio
Gd-DTPA – Gd-DO3A – Gd-DTPA-BMA – Gd-DOTA
Todos éstos son inespecíficos del espacio extracelular, acortan el T1 y son prácticamente inocuos.
En algunos casos de contraste puede ser administrado por vía oral o rectal.
Los más utilizados son los que se mezclan con el contenido gastrointestinal y producen alteración de señal
Los contraste positivo produce un aumento señal en la luz porque acorta el T1 o porque tienen un T1 corto, pero también aumenta los artefacto de movimiento intestinal (para evitarlo se utiliza glucagón y/o escopolamina-buscapina).
Se administra gadolinio por vía digestiva diluido el 1% es decir 1 cc de gadolinio disuelto en 100 cc de suero fisiológico o agua.
Al ser un contraste positivo va a producir un aumento de la señal ya que acorta el T1
En la práctica se usa poco porque el agua produce similar efecto en las secuencias potenciada en T2.
.
Agentes de contrastes específicos con gadolinio
aún no comercializados en España. Son específicos para el hígado: Gd EOB-DTPA – Gd BOPTA Multihance.
Son captados parcialmente por los hepatocitos y son eliminados posteriormente por vía renal y el hepato-biliar. Combinan las propiedades inespecíficas de gadolinio con la eliminación hepática actuando así como contraste positivo

Macromoléculas con gadolinio (pool vasculares)
Los agentes de contrastes según el macromolecular de alto peso molecular difunden poco a tres de los capilares y así podrán recircular por la sangre durante horas convirtiéndose en “Pools sanguíneos” de contraste permitiendo tener a sus programas, medidas de flujo, volumen. Cuando ocurre el daño en el endotelio vascular, de contraste escapa el intersticio y se observan cambios de señal en el tejido.

MANGANESO
Metales fuertemente paramagnético, aunque menor que el gadolinio. Inyectado libremente en el organismo puede ser tóxico. En mejor tolerado si se une a un agente quelante o ligando.
Agente activo: Manganeso MN
Sustancia quelante: fodipir = dipiridoxil disfosfato DpDp
La unión de ambos se denomina Mangafodipir.
Es un contraste positivo. A comportarse como tal, producen el hígado normal una hiperintensidad mientras que las lesiones presentan intensidad menor.
Disminuye el tiempo relajación T1 y no tiene efectos significativos en T2.
Una vez inyectado en el organismo, se biotransforma y el manganeso se libera gradualmente del ligando.
El manganeso se une a la proteína plasmática y su aclaramiento en sangre es rápido. Es captados sobre todo por el hígado, páncreas, glándulas suprarrenales y riñones.
Transportado por bilis se elimina con las heces de modo similar al manganeso que produce la dieta.
La dosis de inspecciones de 0,5 cc/kg a velocidad de 2-3 cc/min.
Una reacción frecuente durante la administración es la sensación de calor, que desaparece a los pocos minutos.
El parénquima hepático tiene potenciación máxima entre 15-20 minutos tras la inyección y durante cuatro horas, luego va disminuyendo, lo que proporciona un amplio periodo de adquisición de imagen.
Al ser excretado por la bilis se puede emplear para realizar estudios de colangio-RM.
El manganeso está contraindicado en casos de función renal o hepática severamente reducida, enfermedad cardiaca grave, alteración de la barrera hematencefálica, feocromositoma, embarazo y la estancia.

CONTRASTES NEGATIVOS
Agentes superparamagnéticos: compuesto de óxido de hierro
Constituidos por una parte centrales donde se alojan las partículas súper paramagnéticas de óxidos de hierro y un recubrimiento biodegradable con diferentes coberturas.
Compuesto activo: cristales de óxidos de hierro.
Sustancia que delante: dextrano, carboxi-dextrano.
La vida media el torrente sanguíneo y la distribución por los órganos depende del tamaño de las partículas.
Se utilizan como agentes negativos en secuencias T2 y T2* ya que ejercen sus efectos sobre la potenciación T2 más que sobre T1. Dependiendo del tamaño de las partículas se clasifican en:

USPIO (ultrasmall superparamagnetic Iron Oxide)
Partículas de óxido de hierro ultra finas 20-50 nm.
Una vez en el torrente sanguíneo son captadas y fagocitadas por los macrófagos, por lo que permanecen más tiempo en sangre comportándose como un Pool sanguíneo. Una vez fagocitadas, van al hígado, bazo, médula ósea y nódulos linfáticos.
Son captados por los nódulos linfáticos normales pero no por los metastásicos. Al ser un contraste negativo, los linfáticos normales bajarán de señal, no así los patológicos, que no se modifican.

SPIO (superparamagnetic Iron Oxide)
Partículas de óxido de hierro súper paramagnéticas. Tamaño mayor de 50 nm.
Una vez en el torrente sanguíneo, las células del SER (Kupffer) las fagocitan rápidamente y son eliminadas de la sangre en aproximadamente una hora con una vida media de 5-15 minutos.
El efecto es mayor sobre el T2 que sobre el T1