Fundamentos de la Resonancia Magnética

Para formar la imagen, la resonancia sólo se produce si se cumple una condición: la frecuencia de las ondas electromagnéticas debe coincidir con la frecuencia de Larmor. El campo B0 no es igual de intenso en todos los puntos, sino que presenta un gradiente de intensidad. Como la frecuencia de precesión es proporcional a B0, será necesaria en cada punto una frecuencia distinta de las ondas de RF para que se produzca la resonancia. Por este motivo, se requiere un amplio rango de ondas de RF, que se consigue mediante un pulso de ondas oscilantes. La aplicación de ese pulso de ondas de RF genera un campo magnético secundario (B1) perpendicular al campo magnético principal (B0). Esto implica que existirá un campo magnético neto (M) cuyo vector estará en un punto intermedio entre el vector B0 y el vector B1. Sucesivamente, a medida que cada protón va igualando su frecuencia con la de las ondas y la muestra de protones va precesando coherentemente con el pulso de radiofrecuencia, las ondas transfieren a la muestra una cierta cantidad de energía electromagnética. Parte de esa energía será utilizada por los protones en invertir su spin (desde el sentido antiparalelo al paralelo, que es el más estable porque ocupa un nivel energético menor). No obstante, otra parte quedará como energía residual. Esta energía residual se denomina «caída de inducción libre» o FID (free induction decay), y es la que nos va a aportar la información que necesitamos para construir la imagen.

Tiempos de Relajación en RM

La energía residual FID es devuelta al medio por la muestra de protones a medida que éstos recuperan su equilibrio termodinámico. La relajación de la muestra comprende dos fenómenos:

• Una pérdida del componente de magnetización transversal (Mxy), que al desaparecer el campo B1 (cuando cesa el pulso de RF), empieza a disminuir progresivamente. El tiempo que tarda en hacerse 0 se denomina tiempo de relajación transversal (T2). T2 se llama también tiempo de relajación espín-espín, porque la relajación transversal sólo se produce por una interacción entre protones, y no por una interacción de éstos con su entorno (mediante una interacción dipolo-dipolo).
• Una recuperación progresiva del componente de magnetización longitudinal (Mz), hasta igualarse de nuevo a B0. El tiempo que tarda en volver a su posición inicial se llama tiempo de relajación longitudinal (T1). T1 se llama, sin embargo, tiempo de relajación espín-entorno, porque la relajación longitudinal se produce al intercambiar los protones energía con sus alrededores. Concretamente, viene determinada por movimientos de traslación y de rotación debidos a la temperatura (movimientos brownianos), por lo que se produce un intercambio de energía térmica con energía mecánica.

Semiología de la RM

Las sustancias con T1 largo dan poca señal mientras que las sustancias con T1 corto dan mucha señal (son muy eficientes). Por otro lado, las sustancias con T2 largo dan mucha señal. En la ventana T1 aparecen brillantes las sustancias con T1 corto (eficientes) mientras que en la ventana T2 aparecen brillantes las sustancias con T2 largo (poco eficientes). Según esto, distinguimos 4 patrones:

• Prolongación de los tiempos de relajación. Típica de lesiones que cursan con aumento de agua tisular (T1 largo y T2 largo), las cuales se ven negras (hipointensas) en T1 y brillantes (hiperintensas) en T2. Ej: quiste aracnoideo, granulomas tuberculosos.
• Acortamiento de T1 y prolongación de T2. Típica de sustancias paramagnéticas con electrones no apareados como hemoglobina (soluciones proteicas), que son hiperintensas en T1 y T2. Ej: sangrado subagudo.
• Acortamiento de T1 y T2. Efecto paramagnético típico de imágenes obtenidas tras introducción de contrastes y melanina (se ve brillante en T1 y negro en T2).
• Ausencia de señal (T1 muy largo y T2 muy corto). Sustancias sin protones resonantes (gas, calcio, hueso cortical), sustancias con aumento de susceptibilidad magnética o sustancias donde todos los protones se desfasan porque se están moviendo rápido (espines en movimiento, como en el flujo rápido de las arterias). Cabe destacar que la sangre puede dar variaciones de señal dependiendo del estado de electrones no apareados (oxihemoglobina, desoxihemoglobina, metahemoglobina o hemocromos).

Ventajas y Desventajas de la RM

Ventajas RM: Es inocua, al no utilizar radiación ionizante (no se ha demostrado ningún efecto negativo para la salud, ni siquiera en fetos), no invasiva, con buena resolución espacial y muy buena resolución de contraste (cientos de veces mejor que cualquier otra técnica), permite tomografías multiplanares, se pueden realizar estudios vasculares (con o sin contraste), el manejo del contraste es diferente (muchas veces se basa en formas de aplicar los pulsos de radiofrecuencia), siendo además los contrastes más seguros que los yodados.

Desventajas RM: Necesidad de la colaboración del paciente (debe estarse quieto >20 min) y el precio es elevado.

Resonancia Magnética Funcional (fRM)

La fRM se basa en el análisis del flujo de oxígeno en las diferentes regiones del cerebro (blood oxygen dependend level o BOLD), dado que en condiciones normales, toda actividad cerebral se asocia a hiperperfusión local, con vasodilatación y llegada de hemoglobina que sustituye a la desoxihemoglobina. Dado que la desoxihemoglobina tiene baja señal de resonancia se produce como consecuencia un aumento de la señal relativa de las áreas de activación cerebral donde el mayor flujo sanguíneo determina una prevalencia de la oxiemoglobina, presentando por lo tanto una mejor recogida de señal y apareciendo la imagen más intensa. Esta técnica puede utilizarse para localizar áreas funcionales determinadas, dado que cuando se están utilizando se “iluminarán” en fRM, lo que permite: determinar si un tumor afecta o no a una determinada área; determinar los márgenes quirúrgico para evitar dañar zonas funcionales importantes; realizar investigaciones de neuropsicología.

Neuroespectroscopia o Espectroscopia

Esta técnica se basa en la detección in vivo de N-acetil aspartato y otros metabolitos encefálicos (creatinina, colina, lactato y otros aminoácidos), dado que los tejidos cerebrales normales tienen una composición determinada de estas sustancias, de modo que concentraciones anormales indicarán alteraciones tisulares. Sirve para:

• Detección de abscesos o tumores cerebrales que tienen diferente composición metabólica (por ejemplo, el absceso cerebral bacteriano tiene lactato + aminoácidos en su composición espectroscópica).
• Tipificación de tumores. Determina el grado de agresividad tumoral (benignidad o malignidad).
• Detección de enfermedades metabólicas cerebrales como enfermedades mitocondriales donde no se sintetiza ATP, poniéndose en marcha una ruta metabólica alternativa (metabolismo anaerobio). Esto se manifiesta por el aumento de lactato.
• Isquemia cerebral.
• Enfermedades degenerativas y demencias: encefalopatía hepática, alzheimer.

Resonancia Magnética de Perfusión

Esta técnica mide el flujo, el volumen y el tiempo en que la sangre irriga el parénquima cerebral, basándose en que éste capta de manera predecible y simétrica cualquier sustancia de la sangre en función de su vascularización. De este modo al introducir un bolus de contraste (con propiedad de acortamiento preferencial en T1) y analizar el cerebro con secuencias ultrarápidas sensibles a cambios de señal pueden identificarse las regiones en las que se ha captado menos contraste de lo esperado para su vascularización normal (pudiendo determinarse si existen regiones de mala perfusión), zonas en las que se ha captado más contraste de lo esperable, y zonas en las que se ha producido retardo en la llegada del contraste. Esto es útil para el diagnóstico de: isquemia cerebral; diferenciación de lesiones no captantes en RM convencional; caracterización de tumores.