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Apuntes Magnéticos Física de la resonancia magnética secuencias Aníbal J. Morillo, MD. 2011 Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 1

Presentación Las imágenes por resonancia magnética (RM) representan un avance tecnológico cuya importancia se ha comparado con la del descubrimiento de los rayos X. A partir del magnetismo, un fenómeno natural conocido desde la antigüedad, y gracias al ingenio de varias mentes brillantes, se llega al fenómeno físico de la resonancia magnética nuclear. Gracias al esfuerzo -combinado o enfrentado- de muchos otros, se obtienen imágenes mediante este método. La formación de las imágenes difiere en forma sustancial de lo conocido en los métodos que utilizan radiación ionizante. Los principios físicos que rigen las imágenes por RM resultan completamente novedosos, incluso para quienes tengan experiencia previa con otras modalidades de imagen. La comprensión de la física básica de la resonancia magnética puede permitir un mejor aprovechamiento de este método. Sin duda, con un mejor conocimiento del origen de las imágenes, se podrá planear mejor su uso. Tuve la fortuna de conocer este método en 1988, cuando no existían en Colombia equipos de RM. Mi primera experiencia con la física de la resonancia magnética fue casi traumática. Es tanta la información nueva que hay que procesar, y de un grado de dificultad tan alto, que inicialmente es difícil creer que uno puede llegar a entender la física de la resonancia magnética. La mala noticia es que, tras algo más de dos décadas de trabajar con RM, es claro que muchos de los aspectos de la física de la resonancia magnética no podrán ser comprendidos jamás por muchos de los involucrados en el uso de esta técnica, incluyendo tecnólogos y radiólogos u otros especialistas, a menos que se tenga formación avanzada en física cuántica. Ni el haber leído cientos de veces un número similar de artículos o capítulos sobre el tema, ni el haber tenido la fortuna de recibir información de primera mano de algunos expertos, pioneros en este campo, parece suficiente. Mi primer acercamiento a la física de la Resonancia Magnética fue estimulado por el Dr. Robert Quencer, en la Universidad de Miami. En los primeros años de la RM en Colombia, participé con César Maldonado (q.e.p.d.) en la divulgación de esta técnica en diferentes regiones del país, tanto en sus aplicaciones clínicas como en algunos aspectos de la física de este método. El Dr. Peter Rinck nos acompañó en uno de estos primeros eventos de divulgación. Años después, durante mi paso por la Universidad de Pensilvania, pude hablar con doctores en física, bioquímica, física nuclear y astrofísica. Las conversaciones de física con Leon Axel, por ejemplo, fueron una experiencia tan inolvidable como inalcanzable. El equipo dirigido por el Dr. Herbert Kressel, que incluía nombres tan importantes como el del físico Felix Wehrli, El bioquímico Robert Lenkinski, y el físico y radiólogo Mitchell Schnall, entre muchos otros, ayudaron a consolidar algunos de los conocimientos de los conceptos físicos aquí presentados. Las limitaciones de memoria y espacio me impiden hacer un listado de los nombres de aquellos lo suficientemente generosos como para compartir conmigo sus conocimientos a lo largo de todos estos años. Entre ellos recuerdo a Hernán Jara, Norbert Pelc, Erwin Hahn, Georg Bongartz y tantos otros. La repetida presentación de conferencias sobre el tema y los muchos intentos propios por explicar estos interesantísimos fenómenos me han permitido recopilar estos apuntes, una especie de guía para aproximarse desde las secuencias de impulsos de radiofrecuencia a la resonancia magnética, una técnica verdaderamente fascinante, con un futuro tan prometedor como lo fue su nacimiento. La serie APUNTES de PONDO ® es una compilación de índole educativa, con la que se pretende divulgar información relacionada o no con la radiología y ciencias afines o disímiles. Se basa en referencias bibliográficas, conferencias, esquemas y experiencia (que no siempre es sinónimo de vejez). Cualquier laxitud en las normas de autoría se cobija en la intención docente y sin ánimo de lucro de esta información. La interred ha demostrado ser una fuente inagotable de referencias, esquemas y fotografías. El uso de motores de búsqueda convencionales permite una velocidad de navegación tan alta, que en ocasiones se pierde la pista de los sitios visitados, con la consiguiente omisión involuntaria de las respectivas referencias. Sin embargo, un viajero virtual avezado puede rehacer el camino navegado o encontrar nuevos senderos por las diferentes disciplinas del conocimiento. Se han hecho esfuerzos para dar un adecuado reconocimiento a las fuentes utilizadas, plagiadas o modificadas. Aunque los APUNTES de PONDO® son de uso y divulgación libre, se recomienda abstenerse de utilizar las fotografías, figuras, esquemas y tablas con fines diferentes a los de la formación personal, ilustración o diversión, para evitar la propagación de violaciones flagrantes a los derechos de autor. La ciencia está en permanente evolución. La lectura de la serie APUNTES de PONDO® debe ser crítica y complementada con otras fuentes de información. El autor no se hace responsable por el contenido o veracidad de esta información o por las consecuencias derivadas de conductas o decisiones tomadas con base en los APUNTES de PONDO ®.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 2

Organización 1.

Presentación

2.

Introducción

3.

un poco de física, algo de terminología

4.

partes de una secuencia

5.

magnetismo poético

6.

preparación

7.

excitación

8.

relajación

9.

apariencia de los tejidos

10.

formación de la imagen

11.

anatomía de una secuencia

12.

parámetros y tiempos

13.

terminología - señales

14.

parámetros de una secuencia

15.

terminología de las secuencias

16.

señales - escala de grises

17.

resolución

18.

tipos de secuencias

19.

tipos de secuencias - SE y FSE

20.

generación de ecos de espín

21.

inversión - recuperación

22.

eco de gradiente

23.

tipos de secuencias - GE o FE

24.

generación de ecos de gradiente

25.

anatomía de una secuencia

26.

terminología - descripción

27.

conclusión

28.

anexo 1: IR

29.

anexo 2: GE

30.

anexo 3: apuntes de los apuntes

Precesión de átomos

Magneto

(explicaciones adicionales) 31.

¿qué hay en un nombre?

32.

Bibliografía

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Introducción «La mayor parte de las ideas esenciales en ciencia son fundamentalmente simples y pueden, en términos generales, ser explicadas en un lenguaje comprensible por todo el mundo.» Albert Einstein. (El siguiente texto puede ser un ejemplo de lo contrario, pero no se desanimen…).

La base para lograr el contraste entre los tejidos, que se obtiene mediante las imágenes por resonancia magnética (IRM), es la amplia disponibilidad de secuencias de impulsos de radiofrecuencia.

En español, se aplican impulsos, no «pulsos», inaceptable calco del inglés que es ampliamente utilizado entre quienes trabajamos con esta modalidad de imágenes.

Existe una gran variedad de secuencias, que básicamente consisten en una serie

La siguiente es la lista de ingredientes que

de eventos que tienen como objetivo

se usarán en estos apuntes:

estimular los tejidos para que emitan ondas de radiofrecuencia (RF) en las que se encuentra información acerca de las moléculas que los conforman. Toda secuencia tiene que cumplir con las siguientes condiciones: 1. Crear una magnetización transversal. 2. Codificar la magnetización transversal

Ingredientes -un poco de física -algo de terminología -partes de una secuencia de impulsos de RF -secuencias y tiempos de relajación -anatomía de una secuencia -tipos de secuencias

(para localizar las señales en el espacio).

La receta es la misma que se utiliza en los

3. Obtener un adecuado contraste entre

procesos diagnósticos clínicos, en los que

los tejidos examinados.

hay que tener unas bases científicas, hay

La receta para comprender las secuencias

que conocer el lenguaje de cada

de RF no es novedosa ni original; sus

especialidad y hay que seguir un proceso

ingredientes pueden ser tratados con

ordenado y de sentido común (el menos

diferente profundidad y pueden variarse

común de los sentidos). Aunque algunos

para obtener un resultado similar:

de los ingredientes no son fáciles de

identificar su importancia, y conocer la

individualizar, aportan definitivamente al

manera de aplicar las secuencias en

producto final.

diferentes situaciones clínicas.

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un poco de física, algo de terminología Descripción del fenómeno de resonancia magnética La materia está compuesta de átomos. Los elementos que poseen átomos con número impar de electrones tienen una

Quizá con el ánimo de confundirnos, los físicos usan indistintamente los términos protón y espín como sinónimos, aunque al referirse a un protón como espín, el término «momento magnético» no sería sinónimo...

propiedad conocida como momento

Si se somete una muestra de tejido a un

magnético o espín. Esto significa que

campo magnético (que es lo mismo que

tienen un campo magnético propio, es

introducir a un paciente en un imán), sus

decir, se comportan en forma similar a

átomos de hidrógeno se alinean con este

pequeños imanes. Es una fortuna que el

campo externo (de hecho, le sucede lo

átomo de hidrógeno -el más abundante

mismo a los átomos de otros elementos

del cuerpo-, tenga esta propiedad.

con la propiedad descrita como momento

En una muestra de átomos de hidrógeno -

magnético, como el sodio, carbono,

como los que se encuentran dentro de

nitrógeno y otros). La alineación es un

cualquier tejido- sus campos magnéticos

proceso dinámico, en el cual existe una

se encuentran orientados al azar, es decir,

precesión alrededor del eje del campo

se cancelan unos a otros.

magnético externo. La frecuencia de dicha precesión es exclusiva para cada elemento, y depende de la intensidad del campo magnético aplicado. Esta frecuencia es conocida como la relación giromagnética, y es de aproximadamente Relación giromagnética

Esta es la razón por la cual los tejidos no poseen magnetismo neto. (No somos magnéticos, aunque se faltaría a la verdad

Núcleo

MHz/T

1H 13C 14N 23Na 32P

42.56 10.7 3.1 11.3 17.2

Sensibilidad 100 0.25 0.20 0.13 0.41

si no reconocemos que algunas personas poseen cierto «magnetismo»).

cuarenta y dos y medio millones de veces por segundo (42.5 megaHercios o MHz)

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para el caso

un poco de física, algo de terminología para el caso del hidrógeno, por cada unidad T (Tesla) de campo magnético utilizado.

Como punto de referencia, el planeta tierra tiene un campo magnético de aproximadamente ½ G.

Los campos magnéticos usados en resonancia magnética son de alta intensidad. La intensidad o potencia se mide en unidades Gauss o Tesla, siendo 1T equivalente a 10,000 G. Los equipos de resonancia magnética típicamente funcionan a intensidades que varían desde 0.5 a 1.5 T, aunque desde hace algunos años existen equipos para uso clínico de 4T y más potencia. Recientemente, se ha notado la tendencia

haya sido la carta de un grupo «religioso»

hacia los equipos de 3T, quizá buscando

autodenominado «La Iglesia de las

un balance entre utilidad clínica y costos

Culebras del Último Día» cuyo interés

(dadas las grandes exigencias tecnológicas de los equipos de campos altos, se puede hacer un cálculo grosero de aproximadamente un millón de dólares por unidad Tesla. Ajuste su presupuesto y escoja la potencia que quiera o pueda comprar). El campeón solía ser el de la Universidad de la Florida en Tallahasee, con 45 T de potencia. A esta potencia, es posible hacer «levitar» objetos o animales pequeños, como gotas de agua, fresas o ranas. La divulgación de estos experimentos en documentales transmitidos por televisión ha generado toda clase de reacciones. Quizá la más interesante y divertida de las reacciones

Apuntes Magnéticos - secuencias

Para ver una rana que levita en un campo magnético intenso: http://www.youtube.com/watch?v=A1vyB-O5i6E Para una fresa que flota gracias al magnetismo: http://www.youtube.com/watch? v=cEC9G8JUKW8&feature=related (Algunos vínculos pueden haber cambiado sin previo aviso ni responsabilidad de los Apuntes).

surgió a partir de la transmisión de experimentos similares en la Universidad de Nottingham. AJ Morillo 6

un poco de física, algo de terminología

Facsímil de la carta enviada por una Iglesia Herpetológica al Departamento de Física de la Universidad de Nottingham, en busca de información para la compra de un equipo de resonancia magnética con fines de «levitación religiosa». Difícilmente se puede superar este tipo de reacción...

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un poco de física, algo de terminología La manera de interactuar con los átomos en precesión es mediante la aplicación de una forma de energía que tenga la misma frecuencia que la de dicha precesión. Esta forma de energía es una onda de radio, la cual se emite a la frecuencia exacta que corresponde a los átomos de hidrógeno, 42.5 MHz por Tesla (haga la cuenta: casi sesenta y tres millones de ciclos por segundo en un equipo de 1.5T). La interacción entre la frecuencia de precesión de los átomos sometidos a la influencia de un campo magnético externo y una onda de radio que tiene la misma frecuencia, produce un cambio en la orientación de los átomos, que depende del tiempo de duración del impulso de radiofrecuencia aplicado. Lo más común es utilizar impulsos capaces de cambiar la orientación atómica en 90º. La interacción entre los protones y las ondas de radio gracias a la coincidencia de sus frecuencias de rotación es, precisamente, el fenómeno de resonancia, poéticamente comparado con un canto protónico por Alain Coussement. Arriba, los átomos sometidos a un campo magnético (Bo) se orientan preferencialmente en el sentido de ese campo magnético, llamado paralelo. Unos pocos se orientan en el sentido contrario, o antiparalelo. En la figura del centro, resulta más fácil y comprensible dibujar un átomo que muestre la tendencia general, que dibujar millones de átomos que se orientan preferencialmente en el sentido paralelo. Abajo, el átomo hipotético, que representa la tendencia general, no se mantiene estático. La alineación es un proceso dinámico, que recuerda al movimiento de nuestro planeta. Gira sobre su propio eje y precesa alrededor del eje del campo magnético, a una frecuencia específica para cada elemento y directamente proporcional a la intensidad del campo magnético. En el caso del hidrógeno, 42.5 MHz por cada unidad Tesla. Ésa es precisamente la frecuencia a la cual se pueden estimular los protones para entrar en resonancia. Apuntes Magnéticos - secuencias

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un poco de física, algo de terminología (Ojo: la orientación no se refiere a un proceso en el que los átomos cambian de posición, sino a un fenómeno cuántico, en el cual la orientación del vector de magnetización cambia de dirección). La razón para hacer esto se anuncia en la introducción a este tema: se requiere algo de magnetización transversal. Una vez logrado esto, se interrumpe el impulso de RF, y los átomos vuelven a su posición original - una posición artificial, creada por el campo magnético externo. En el proceso de recuperación hacia la orientación previa al impulso de radiofrecuencia, los átomos liberan la energía aplicada, también en forma de ondas de radio. Mediante un complejo proceso en el cual se repite el estímulo descrito, se captan y procesan las señales emitidas por la muestra -ondas de radiopara producir una imagen. En la misma analogía musical de Coussement, si la resonancia pone a «danzar» a los protones, la emisión de energía por los mismos corresponde al «canto de los protones». Arriba, esquema del protón en precesión que muestra la tendencia general de los átomos de hidrógeno bajo la influencia del campo magnético. En el centro, la aplicación de ondas de radio a partir de una bobina induce un «cambio» en la orientación de este protón esquemático. Abajo, la interrupción del estímulo (onda de radio) hace que el protón vuelva a su estado original, liberando la energía en forma de una onda de radio, que es captada por la misma antena y convertida en una señal. Imágenes tomadas de un número de National Geographic de comienzos de los años 90, dirigido al público general, en el que se explica el fenómeno de la resonancia magnética nuclear. Apuntes Magnéticos - secuencias

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un poco de física, algo de terminología La señal emitida tiene una intensidad

que no requieran de mayor aclaración.

que depende de la organización

En mis informes, nunca se encontrará

molecular y de otros factores tisulares.

mención a una señal «isointensa»,

Esta señal se convierte en una escala de

excepto si se compara con algún otro

grises, y la terminología que se utiliza

tejido o señal.

para describirla la califica como señal alta, intermedia, baja o nula. En la imagen final, las señales altas son muy «brillantes» o blancas, y las bajas son registradas como «oscuras» o negras. Las áreas donde no existen átomos de hidrógeno -o donde los existentes no interactúan con las ondas de radio- no producen señal. Es común la descripción de las señales «altas» o «brillantes» como «hiperintensas», y las bajas como «hipointensas». El término «iso» resulta un poco confuso, pues siempre debe ser comparativo, pero es común el error de asimilarlo a una señal intermedia. Así, no es lo mismo «isointenso al líquido cefalorraquídeo» cuando se trata de una secuencia en la cual el líquido es de alta señal, que cuando se trata de una secuencia en la cual el mismo líquido es de baja señal. El término «iso» no resulta autoexplicativo, como sí lo es el uso de «señal intermedia», que significa, independientemente de la secuencia usada, que no se trata de una imagen de color blanco o negro, sino gris. Mi preferencia siempre será la del uso de descriptores de la intensidad de señal Apuntes Magnéticos - secuencias

«Ausencia de señal» siempre significará que se trata de una imagen de color negro. Lo que no es aceptable, en buen español, es decir que «se demuestra la presencia de ausencia de señal», una cacofonía que he visto usar ocasionalmente en los informes de mis residentes.

El eje de orientación de los átomos se grafica como un vector. Cualquier vector en un sistema de coordenadas en tres dimensiones, tiene dos componentes, uno en el plano xy y otro en el yz. El proceso de recuperación de los átomos de hidrógeno a su posición de precesión original se divide en dos partes principales, que corresponden a los componentes vectoriales del eje de AJ Morillo 10

un poco de física, algo de terminología orientación de los átomos examinados.

T1

Esta división es puramente académica, pues resulta imposible individualizarla en la práctica. El componente vertical, conocido como longitudinal, depende de la interacción de los átomos con su entorno (lattice o celosía) y está en relación con intercambios energéticos de tipo térmico. Al seguir el comportamiento de este componente en el tiempo, se le puede graficar como una curva exponencial ascendente, a la que se le conoce como tiempo de relajación longitudinal o T1. Esta curva ascendente muestra cómo, con el paso del tiempo, el componente longitudinal o vertical crece progresivamente.

Progresión del vector vertical o de magnetización longitudinal, conocido como T1. El vector (azul) corresponde al componente vertical del fenómeno de recuperación, y se grafica como una curva exponencial (azul) cuya intensidad (I) crece en forma progresiva, de la misma manera que crece el vector en el tiempo (t)

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un poco de física, algo de terminología El componente horizontal, conocido

T2

como transversal, depende de la interacción de los átomos entre sí. Esta interacción también está relacionada con la presencia de heterogeneidades en el campo magnético externo. Su comportamiento en el tiempo es también exponencial, y corresponde al tiempo de relajación transversal o T2. Esta curva es descendente, como corresponde al componente vectorial complementario al longitudinal. Ambas curvas describen constantes de tiempo, y alcanzan dos terceras partes de su altura final cuando ha transcurrido un tiempo equivalente a 1/e. Como parece obvio, las dos curvas suceden en forma simultánea. Esto explica por qué, en algunos casos, la razón por la cual un tejido es «blanco» o «negro» en una secuencia «T1» es por su «T2», y viceversa. Progresión del vector vertical o de magnetización transversal, conocido como T2. El vector (verde) corresponde al componente horizontal del fenómeno de recuperación, y se grafica como una curva exponencial (verde) cuya intensidad (I) disminuye en forma progresiva, de la misma manera que disminuye el vector en el tiempo (t) Apuntes Magnéticos - secuencias

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un poco de física, algo de terminología Un par de ejemplos simplificados, en los

muy tempranamente, el líquido va a

cuales usamos un cerebro que sólo tiene

tener un comportamiento similar al de

dos tipos de tejido (conozco personas cuyos cerebros parecen ser así), uno al que llamaremos «cerebro» (C) y el otro «líquido» (LCR). En una secuencia con información T1, podemos ver el comportamiento de cada tejido en el tiempo. En general, el tejido que llamamos «cerebro» siempre será de mayor señal (I) que el que llamamos «líquido». En este tipo de secuencia, el líquido cefalorraquídeo siempre es de menor señal que el cerebro, independientemente del momento en el que se «observe» este proceso. Precisamente, el tiempo de eco (TE), del que hablaré más adelante, corresponde

T1

las secuencias «T1», es decir, más oscuro que el «cerebro». Por el contrario, en un momento más tardío (más «pesado» hacia T2), el líquido será más brillante que el cerebro, como suele verse en las secuencias que llamamos «T2».

al «momento» en que «observamos» este fenómeno. Si no se escoge adecuadamente el TE, el contraste entre los tejidos que nos interesan se puede perder, hasta el punto de que se vuelven indistinguibles. En las secuencias con información T1 escogemos un TE que

T2

llamamos «corto», precisamente para realzar las diferencias entre los tejidos.

De nuevo, una mala selección del TE hará que no podamos diferenciar los dos

En una secuencia con información T2, la

tejidos entre sí, pues ambos serán

cosa se vuelve más compleja, pues la

«grises» (punto de intersección entre las

señal de los dos tejidos se traslapa y se

curvas de relajación transversal).

cruza. Así, si observamos el fenómeno

Apuntes Magnéticos - secuencias

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partes de una secuencia Para describir las secuencias, se utiliza un diagrama temporal que se grafica como una serie de eventos que ocurren en forma ordenada, secuencial o simultánea. El diagrama puede parecerse remotamente a un registro fisiológico, como un electrocardiograma, en el que se muestran eventos que simulan ondas y que tratan de representar lo que sucede cada vez que se estimulan los tejidos magnetizados con las ondas de radio. Se mencionó en la introducción que todas las secuencias deben cumplir con ciertas características comunes. Partes de una secuencia de impulsos

Más que un electrocardiograma, el esquema temporal de una secuencia de impulsos de radiofrecuencia recuerda a un polígrafo como los que usamos en radiología intervencionista para monitorizar a nuestros pacientes, con varios «canales» que registran diferentes parámetros a la vez. En el caso de la RM, nuestros «signos vitales» son los impulsos de radiofrecuencia (RF), los gradientes para la selección del corte, la codificación de fase, la codificación de frecuencia y la generación de «ecos»

de RF La descripción de los componentes de toda secuencia evoca las partes que pueden describir a otras actividades más o menos interesantes (según el gusto de cada quien): Preparación • Excitación • Relajación Para muchos, la descripción en estas tres partes (Preparación, Excitación y Relajación) ha sido una revelación inspiradora. Lo sé, porque en versiones previas de esta conferencia, es en este momento de la charla cuando comienzan a circular entre los asistentes algunos papelitos con mensajes que parecen buscar algo de excitación, y que configuran un estilo literario que yo llamo «magnetismo poético». Lamentablemente, no he podido seguir decomisando (perdón, coleccionando) estos mensajes. Supongo que las nuevas generaciones ahora se «textean» cosas similares con sus teléfonos celulares… Apuntes Magnéticos - secuencias

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magnetismo poético Tu magnetis mo me supera!

e de j e i m Eres ón! i s e c e r p

¿Resonamos juntos?!

tan s a e s o N ¡ !! o l e l a r a p i t an

Alineemos nuestros vectores en el plano horizontal…!

C

! O D A R U ENS

Ejemplos de la inspiración de que es capaz la descripción de las secuencias de impulsos de radiofrecuencia usadas en resonancia magnética como una sucesión de eventos que comienza con la preparación, sigue con la excitación y continúa con la relajación. La divulgación de algunos de los mensajes que circulan entre los asistentes a este tipo de conferencia se sale del alcance de esta presentación; fue necesario censurarlos...

Apuntes Magnéticos - secuencias

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preparación La

preparación puede organizarse a su

Bajo el efecto de un campo magnético

vez en varios aspectos, que, en general,

externo de suficiente potencia, los

ocurren antes de cualquier estímulo

protones o espines no tienen más

conducente a una señal que nos informa

remedio que alinearse (vectorial y

sobre los tejidos que examinamos.

cuánticamente) con la orientación del

Inicialmente, se lleva a cabo una

campo magnético.

magnetización seguida de la alineación de los vectores de magnetización. Como se mencionó, una vez que el tejido (o paciente) ingresa al campo magnético del imán, los tejidos se magnetizan. Pero no del todo: sólo interactúan los átomos con

En español, no se dice «magneto», término que aunque parece más «técnico», es otro calco innecesario del inglés. Magnet se traduce como imán. Magneto es el nombre de un siniestro personaje de ciencia ficción de la serie de cómics X-Men...

número impar de electrones, de los

Ya se mencionó que la alineación es un

cuales se ha dicho que el más abundante

proceso dinámico: a los espines les

es el hidrógeno, el mismo que además

quedan entonces dos posibilidades:

es el más sensible a este proceso. Por

orientarse en la misma dirección general

tener un solo electrón, a los átomos de

del vector del campo magnético externo,

hidrógeno se les conoce como protones.

o hacerlo en la dirección opuesta a dicho

Los protones, como también se ha dicho,

vector.

poseen la propiedad conocida como

A la primera opción se le conoce como

espín o momento magnético. (Pareciera

orientación paralela, es la que prefieren

que los físicos hubieran tenido la

los espines, pues consume menos

intención de confundirnos, pues usan en

energía. A la segunda opción se le conoce

forma indiscriminada los términos

como orientación antiparalela, que,

protón y espín para referirse a los

como parece obvio, consume mayor

átomos de hidrógeno [de ahí que a la

energía, y es menos común que la

secuencia de RF más común se le

primera. Se hizo referencia a que este es

conozca como eco de espín, y no eco de

un proceso dinámico, esto significa que

protón, ni eco de átomo]).

estas orientaciones cambian con el tiempo: los protones que se encontraban en la posición paralela pasan a la antiparalela y viceversa.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 16

preparación El balance general es que los tejidos quedan magnetizados, pues, siempre que estén bajo la influencia de un campo magnético externo, habrá un pequeño exceso de protones en posición paralela. «Pequeño exceso» es bastante literal: por cada millón de protones, la diferencia puede ser de unos tres o cuatro espines. Esto explica que las señales sean tan bajas, y que sean necesarios grandes esfuerzos de ingeniería, física y matemática para poder hacer algo (como formar imágenes o espectros) con esas señales tan pequeñas (los esfuerzos incluyen usar antenas especiales capaces de captarlas, o campos magnéticos de mayor intensidad para aumentar la diferencia o exceso de protones con cuya señal se puede trabajar, diseñar secuencias con mejor relación señal/ruido, etc). Durante la preparación se pueden aplicar impulsos adicionales, como los de saturación o los de inversión, con los cuales se logran «efectos especiales», como la eliminación de señales originadas en movimiento o en tipos

La gran mayoría de los protones sometidos a la influencia de un campo magnético externo (Bo) se orienta (cuánticamente, no realmente) en el mismo sentido (paralelo) que el vector o eje de dicho campo magnético. Sólo unos pocos espines queda en la dirección antiparalela, en un proceso dinámico en el que estas posiciones energéticas fluctúan en uno y otro sentido. En el dibujo, se ha exagerado la proporción de protones en sentido antiparalelo. Deberían ser menos los que se orientan en ese sentido (opuesto al del campo magnético externo). Pero es que no es fácil dibujar este fenómeno...los físicos sabrán perdonar (o habrán abandonado esta lectura hace rato...).

específicos de tejidos (saturación grasa, saturación de espines para eliminar la señal en el interior de algunos vasos, etc).

Apuntes Magnéticos - secuencias

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excitación La cosa se pone interesante: después de la preparación viene la ¡excitación! La manera de excitar a los protones es relativamente sencilla: se usa una forma de energía que tenga la misma frecuencia que la que adquieren los espines durante la preparación. Si mencioné antes que la frecuencia de precesión se mide en MHz, resulta obvio usar ondas de radio «sintonizadas» a esa misma frecuencia. Así, si la relación giromagnética del hidrógeno es de 4258/G, en un equipo de 1.5 T se requiere de una onda de RF de (4258Hz/G) • (15,000 G) = 63,87 MHz. Esta es la frecuencia a la que debemos «sintonizar» en nuestro «radio» para oír el «canto de los protones» (difícilmente se puede ser más poético). La excitación se lleva a cabo mediante una secuencia de impulsos de RF, es decir, la aplicación de una serie de ondas de RF que se «encienden» y «apagan» en forma secuencial o sucesiva para obtener diferentes tipos de contrastes entre los tejidos. Para que la excitación funcione, debe ser selectiva: esto significa que se

El proceso de excitación se lleva a cabo cuando una onda de RF, sintonizada a la misma frecuencia a la que giran los protones dentro del campo magnético, es emitida por una bobina (placa roja a la derecha). La excitación produce un cambio en el nivel de energía que se representa como una deflección del vector, cuyo grado depende de la duración del estímulo, comúnmente 90 grados en la secuencia conocida como eco de espín. A propósito, algunas bobinas sirven para emitir y recibir las ondas de RF, pero hay otras que sólo reciben las ondas emitidas por los tejidos. En ese caso, la bobina llamada «de cuerpo», que se encuentra dentro de cada imán, es la encargada de emitir los estímulos que serán captados por una bobina específica, ubicada cerca al área de interés en cada caso.

aplica en una región específica (corte) y en un volumen dado (espesor de corte).

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 18

relajación Es apenas lógico: después de la

componente perpendicular a éste es el

preparación y la excitación, sigue la

tiempo de relajación transversal o T2.

relajación. Se trata del proceso de

Más adelante se describirán con mayor

recuperación luego de que los tejidos

detalle estos tiempos de relajación, que

han recibido el estímulo, en este caso, las ondas de radio. La energía recibida debe regresar cuando se interrumpe su aplicación. El resultado de la excitación es que la energía se libera en una forma similar a la que fue aplicada, es decir, como una onda de radiofrecuencia. Lo interesante es que esa onda refleja la composición molecular de los tejidos estimulados. Es un eco, pero modificado por el tipo de molécula a partir del cual se refleja. Se hace la analogía con una cueva u otro lugar donde sea posible obtener uno o varios ecos luego de un estímulo sonoro. El eco no reproduce exactamente el sonido emitido. Se modifica su tono o su volumen de acuerdo a las propiedades acústicas del lugar y a la composición de las paredes o

El proceso de relajación comienza cuando se interrumpe la emisión de ondas de radio. Los átomos estimulados regresan a su posición original dentro del campo magnético y emiten energía en forma de ondas de radio. Esas ondas contienen información acerca de los átomos estimulados, las moléculas que forman, su tamaño, número, etc. La misma bobina que emitió el estímulo puede usarse para captar estas ondas, que por ser «reflejadas» se conocen como ecos.

superficies desde donde se refleja el sonido emitido. La onda recibida se puede caracterizar con dos constantes de tiempo, que corresponden a los dos componentes longitudinal y transversal de una onda que tiene comportamiento vectorial. Estos componentes se conocen como tiempos de relajación. El

son los que explican los contrastes (o tonos en una escala de grises) que se obtienen de los diferentes tejidos. Las secuencias de impulsos o estímulos permiten modificar la apariencia de los tejidos.

componente vertical se conoce como el tiempo de relajación longitudinal o T1, el Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 19

apariencia de los tejidos En la escanografía, técnica tomográfica

visualización preferencial de uno o más

que utiliza rayos X para la formación de

de estos factores.

imágenes, la apariencia de los tejidos

Se utilizan secuencias (series de

depende básicamente de su densidad,

impulsos de ondas de radio que se

con alguna contribución del flujo. La

encienden y apagan en patrones

densidad está dada por el número

definidos) que realcen estas diferencias

atómico de los elementos que componen

entre los tejidos, para obtener una

las moléculas, que a su vez forman las

imagen en la que se asignan tonos de

células y los tejidos.

gris según el parámetro escogido para

Los elementos con número atómico más

diferenciar dichos tejidos. Así, por

alto, como el calcio, son más densos, y

ejemplo, en una secuencia que realce la

son representados como «blancos» en

información acerca del T1 de los tejidos,

estos estudios imaginológicos. En

las colecciones líquidas tendrán una

contraste, en resonancia magnética

señal de baja intensidad, mientras que

existen por lo menos cinco factores que

las mismas colecciones tendrán una

determinan la intensidad de la señal de

señal muy alta si se utiliza una

los tejidos examinados en una escala de

secuencia que muestre mayor

grises. Estos factores son: los tiempos

información acerca del T2 de los tejidos.

de relajación T1 y T2, la densidad protónica, la susceptibilidad magnética y el flujo.

Factores que determinan el contraste en RM -Tiempo de relajación longitudinal T1 -Tiempo de relajación transversal T2 -Densidad de protones -Susceptibilidad magnética -Flujo

Todos estos factores son intrínsecos al tejido examinado. La magia de las secuencias consiste en diseñar estrategias que favorezcan la Apuntes Magnéticos - secuencias

Apariencia de los tejidos en secuencias T1 y T2 La escala de grises de los tejidos puede variar según la secuencia usada para observarlos. En ambas secuencias, la señal más baja corresponde al aire y al hueso cortical. En la secuencia SE convencional, la grasa tiene señal intermedia en secuencias T2, pero muy alta si la técnica usada es la de eco de espín rápido (FSE). AJ Morillo 20

formación de la imagen Secuencias de impulsos de radiofrecuencia- formación de la imagen La aplicación secuencial de uno o varios impulsos RF es la técnica utilizada para extraer la información de las señales emitidas por los tejidos. Existen varios parámetros que tienen relevancia para adquirir esta información. Para la formación de la imagen completa de cada corte o sección, que a su vez representa una matriz, es necesario repetir varias veces los impulsos aplicados. De hecho, para completar cada imagen -

Esquema simplificado que muestra los estímulos intermitentes (ondas rectangulares de color amarillo) necesarios para producir señales o ecos (ondas verdes) a partir de los tejidos. Estos estímulos se repiten a lo largo del tiempo (flecha azul).

representada como un corte o secciónes necesario repetir la secuencia de

misma secuencia de impulsos de RF se

impulsos de radiofrecuencia tantas veces

repite varias veces para formar la imagen

como filas tenga la matriz final.

definitiva. La señal con la que se trabaja

Para obtener imágenes de resolución

es tan pequeña, que además es preciso

satisfactoria, éstas deben tener una

repetir las mediciones muchas veces

matriz de por lo menos 128 filas. Las

para completar un «mapa» o imagen que

imágenes de mayor resolución (256, 512

tenga utilidad clínica. Esto significa que,

o más) necesitan entonces de un número

además de repetir la secuencia por cada

mayor de repeticiones, y requieren de

«fila» de píxeles o elementos de imagen

más tiempo para completarlas.

(picture element = pixel), puede ser

La Secuencia se refiere a uno o más

necesario repetir cada fila para mejorar

impulsos de RF, que se aplican en forma

la medición de cada señal.

ordenada durante un intervalo de tiempo determinado. Estos procesos son bastante rápidos y se suelen medir todos en milisegundos. Como se mencionó, la

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 21

anatomía de una secuencia El tiempo de repetición (TR) es el

aplicación del impulso de

intervalo transcurrido entre el inicio de

radiofrecuencia y la emisión del eco se

cada grupo de impulsos de

conoce como tiempo de eco (TE),

radiofrecuencia. Todas las secuencias

también medido en ms.

comúnmente usadas están constituidas de un impulso inicial, que es el que cambia la orientación de los átomos de hidrógeno para iniciar el estudio de su recuperación hacia la posición inicial de precesión. Luego de un tiempo, se aplican impulsos conocidos como «de reenfoque», los cuales están destinados a producir una o varias señales que reflejan el proceso de relajación de los tejidos. Cada secuencia está compuesta de una serie de impulsos de ondas de radio, cuyo objetivo es lograr la emisión de este mismo tipo de ondas por parte de los tejidos. Cada vez que se aplica un impulso de RF, el tejido lo absorbe; al interrumpirlo, el tejido regresa a su estado inicial, deshaciéndose de la onda de radio aplicada. Debido a que se requiere de un estímulo inicial -la

Una secuencia típica está compuesta entonces por uno o varios impulsos de radiofrecuencia, cuyo resultado es la emisión de uno o varios ecos por parte del tejido estimulado. Esta secuencia se repite un número de veces que depende de la resolución requerida. Las matrices (número de filas) comunes son de 128, 256, 512, etc.

aplicación de uno o varios impulsos de RF- la emisión de la onda de radio por los tejidos estimulados se conoce como un eco. Con este eco se caracterizan los tejidos, pues contiene información acerca de los procesos de relajación longitudinal y transversal ya mencionados. El intervalo entre la Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 22

parámetros y tiempos Varios de los parámetros técnicos con los

más común decir ponderada) hacia el T1

que se planean las secuencias de

de los tejidos. Al realizar secuencias tipo

impulsos pueden modificarse para

SE, los tiempos de repetición y de eco

lograr contrastes diferentes entre los

determinan el tipo de información

tejidos, es decir, información acerca de

predominante que se obtiene de los

su T1 o de su T2. Los parámetros más

tejidos. Por esto, es más correcto llamar

comúnmente manipulados son el TR, TE,

a estas secuencias «de tiempos cortos» o,

TI y el ángulo de deflección de la

si se quiere mayor precisión semántica,

magnetización o Flip Angle (θ), que es de

“imagen con información predominante

90 º en las secuencias SE (usualmente

acerca del tiempo de relajación

de 90º pero en la práctica pueden ser de

longitudinal de los tejidos”. Es fácil

casi cualquier ángulo), y –también

entender la razón para que el uso

usualmente- menor de 90º en las

general haya abreviado este nombre

secuencias GE.

correcto al de uso más común: «imagen

En cuanto a los tiempos de Repetición y

T1» o simplemente «T1», denominaciones

de Eco, si ambos tiempos son cortos, la

que no describen en forma completa al

imagen obtenida será una

fenómeno físico de relajación de la

representación gráfica -en una escala de

magnetización de los tejidos, pero que

grises- en la que predomina la

definitivamente ahorran tiempo y suelen

información T1 de los tejidos. Si el TR y

ser entendidas por los entendidos...

el TE son largos, la información obtenida será predominantemente sobre el T2. Atención: no es posible separar por completo el T1 y el T2 de los tejidos. Esto significa que, en una secuencia diseñada para obtener información predominante acerca del T2, algunas de las señales obtenidas van a ser producto del T1 de los tejidos, y viceversa. La denominación inglesa “weighting” se refiere a este hecho. Una imagen “T1weighted ” significa que la información de la misma está “pesada” (en español es Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 23

terminología - señales Si analizamos la descripción de una imagen cualquiera de resonancia magnética, es común encontrar entre los novatos frases como «masa que es hiperintensa en T1 y T2», cuando estrictamente nos referimos a una masa cuya señal es alta, tanto en las secuencias de tiempos cortos como en las de tiempos largos (o en las imágenes con información predominante acerca del T1 de los tejidos y en las que predomina la información del T2 de los mismos). Los tiempos de relajación son propiedades de los tejidos, que no podemos modificar. Al variar los parámetros técnicos de las secuencias, podemos observar mejor alguno de los dos tiempos de relajación, pero nunca independizarlos por completo. Al entenderlos como propiedades de los tejidos, y no de las secuencias, debe

Para facilitar la comprensión de los términos «tiempos largos» y «tiempos cortos», ofrezco la siguiente guía, aplicable para las secuencias tipo SE: TR corto: < 500 ms TR Largo: > 1500 ms TE corto: < 30 ms TE largo: > 80 ms (Ojo: esta es una guía, por lo tanto, estos parámetros no deben tomarse como punto de referencia inmodificable.)

quedar claro que no existen, estrictamente, «secuencias T1» ni «secuencias T2». Si usamos esta denominación imprecisa sin comprender que nos referimos a secuencias que reflejan predominantemente el tiempo de relajación longitudinal (o transversal) de los tejidos, podríamos caer en el común error de pensar que T1 y T2 son una característica que permite clasificar las secuencias.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 24

parámetros de una secuencia Una secuencia típica de tiempos cortos

con información T1, las estructuras

tendría parámetros como:

llenas de líquido (vejiga, espacio

TR 500, TE 20.

subaracnoideo) son de señal baja a

Las imágenes obtenidas de esta forma

intermedia, mientras que en las

tienen información predominante sobre

secuencias o imágenes con información

el T1 de los tejidos, por lo que en la

T2 se vuelven muy brillantes. Sin

práctica se les conoce como «imagen

embargo, aunque las estructuras de

T1», «secuencia T1», o simplemente «T1».

contenido líquido sean un buen

Un ejemplo de «imagen T2» con la técnica

parámetro para definir qué tipo de

SE seria aquella obtenida con

secuencia se analiza, para determinar el

TR 3000 y TE 90.

tipo de información adquirida de los

Si el TR es prolongado, pero el TE se

tejidos examinados es indispensable

mantiene corto, a la imagen obtenida se

identificar los parámetros técnicos

le conoce como imagen de densidad de

utilizados en cada caso (TR, TE, etc.).

protones, pues se supone que tendrá mayor información acerca de la densidad de protones en los tejidos. También se le conoce por su forma abreviada (DP). Sin embargo, la terminología moderna, que no parece haberse impuesto, sugiere que la denominación correcta sea la de «imagen mixta» o intermedia. La razón para ello es que este tipo de secuencia, en realidad NO brinda información acerca de la densidad protónica de los tejidos, aunque se haya bautizado pensando que sirve para ello. La información que se obtiene con las secuencias determina el contraste entre los tejidos examinados, y depende

Analogía: las imágenes con información T1 (arriba, izquierda), se han comparado con una fotografía que muestra detalles (anatómicos, por ejemplo), mientras que las imágenes con información T2 (abajo, izquierda) son las que muestran los «objetos brillantes», aquellos que suelen indicar que hay una lesión o anormalidad.

también de la información clínica que se requiere. En la mayoría de las imágenes Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 25

terminología de las secuencias En las secuencias tipo GE, un parámetro adicional a tener en cuenta es el ángulo de deflección de la magnetización o Flip Angle, el cual también se puede modificar para obtener información T1 o T2. De hecho, en estas secuencias GE o FE, el ángulo puede ser un parámetro más importante que el TR y el TE para determinar el tipo de información a obtener. En general, ángulos de deflección pequeños ( T2

Sustancia gris

Baja

Alta

Señal en T1 < T2

Médula ósea roja, hematopoyética Médula ósea amarilla, grasa Hueso cortical

intermedia

Baja

alta baja

intermedia a baja Baja

Fibrocartílago

Baja

Baja

Cartílago hialino

intermedia

intermedia

Tendones, Ligamentos

Baja

Baja

Disco intervertebral

intermedia

Alta

Músculo

intermedia

Baja

Pulmón

Nula

Nula

Hígado

intermedia

Baja

Páncreas

intermedia

Baja

Bazo

intermedia a Baja baja

Hematoma agudo subagudo

intermedia a Alta baja Alta Alta

crónico

Mixta

mixta

Señal en T1 Hígado Señal en T1 < Hígado, Señal en T2 > Hígado Señal compleja que depende de la evolución

Señal en T1 es alta en el borde En T1 y T2, el centro es de señal intermedia a alta, el borde de baja señal

La ausencia del fenómeno físico y químico de «acoplamiento en j», que se pierde por los estímulos repetitivos empleados en las secuencias FSE, parece ser la mejor explicación para que en las secuencias FSE de tiempos largos (información T2), la grasa acumule señal y se vea muy brillante (como el líquido), en vez de disminuir su señal (como pasa en las secuencias SE convencionales). Entonces, siempre que se usen secuencias FSE o TSE, la grasa será muy brillante, tanto en secuencias T1 como T2.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 28

terminología - señales Un poco más de terminología: se

que se puede obtener y depende del

describen las señales como alta, como

tamaño del elemento de imagen que

sinónimo de brillante o blanca, baja,

conforma cada imagen. A su vez, el lado

como sinónimo de oscura o negra, e

del cuadrado que corresponde al

intermedia, cuya apariencia será, por

elemento de imagen o píxel (del inglés

supuesto, gris. Los descriptores hiper e

picture element) depende del tamaño del

hipo intenso(a) se aceptan como

campo de visión (FOV - Field of View)

sinónimos de señal alta y baja,

utilizado. El cálculo es sencillo: el campo

respectivamente. El uso del término

de visión se divide por el número de filas

isointenso(a) siempre debe hacerse en

o columnas de la matriz de píxeles para

forma comparativa, por lo tanto, en esta

obtener la dimensión del lado de cada

modalidad de descripción, debe incluirse

píxel. Así, para una matriz de 128 x 128,

la señal con la que se compara. Así, una

con un campo de visión de 160mm, se

estructura puede ser isointensa al LCR,

obtienen cuadrados con lados que miden

sustancia blanca, sustancia gris, grasa,

1.25mm. Para mejorar la resolución

etc., implicando diferente intensidad de

espacial, se puede disminuir el campo de

señal en cada caso. Por ello, considero

visión o aumentar la matriz. Con la

inaceptable describir una lesión como

mitad del campo de visión (80mm) y el

simplemente «isointensa», cuando puede

doble de matriz (256x256), el resultado

ser mejor llamarla de señal intermedia,

es que cada lado de cada píxel mide

representada como gris, sin riesgo de

ahora menos de un milímetro (0.31mm).

confusión.

Por supuesto, el ejemplo trata de píxeles

También es importante aclarar si se

isotrópicos (cuadrados). Si se usan

habla de la señal o de los tiempos de

elementos de imagen rectangulares

relajación. Estos últimos se describen

(anisotrópicos), la resolución será

como cortos o largos, lo cual puede ser

diferente según el eje que se examine. La

motivo de confusión: ¡un tejido con T1

tercera dimensión corresponde al

largo tendrá señal baja, mientras que

espesor del corte, se le llama elemento de

un T2 largo implica una señal alta!

volumen o vóxel (de volume element). Si

Un concepto que es muy importante en

es igual que la dimensión de un píxel

las imágenes es el de resolución. En

isotrópico, el resultado es un cubo. Si no

realidad, son tres conceptos en uno. La

es igual, el resultado obvio es un

resolución espacial se refiere al detalle

poliedro rectangular.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 29

resolución Nada es gratis. Para obtener una mayor resolución espacial, debemos repetir la secuencia más veces, tantas como filas tenga nuestra matriz (concepto que se aclara en otro capítulo). La resolución de contraste se refiere a la capacidad de distinguir señales en una escala de grises. Esto depende del entorno. Puede ser muy fácil detectar un punto blanco diminuto en un fondo negro, pero es más difícil detectarlo si el fondo es gris, especialmente si es muy claro, similar al blanco. Lo que esto significa es que no siempre detectamos cosas pequeñas por la resolución espacial que hemos programado, sino porque podemos manipular los

Concepto de resolución espacial. Arriba, FOV 160mm, 128 x 128 = 1.25mm. Abajo, FOV 80mm, 256 x 256 = 0.31mm, una resolución espacial que es mucho más apropiada para estructuras pequeñas, como los ligamentos intercarpianos. Con un FOV de 16 cm (inaceptable en una muñeca), la única manera de lograr píxeles menores a 1mm es aumentando la matriz a niveles tan altos que resultan prohibitivos en tiempo (512x512). [Moraleja: los rompecabezas de más piezas son más demorados de armar].

contrastes para que los objetos muy pequeños sean evidentes. Por supuesto, el contraste depende de los tejidos, pero también de los parámetros que se escojan para las secuencias.

Concepto de resolución de contraste. Cuatro filas de seis puntos de diferentes tonos de gris, superpuestas sobre fondos también de tonos distintos. Todos los puntos son fáciles de discernir cuando el «tejido» de fondo es de baja señal (como en una secuencia con información T2). Si no se escogen adecuadamente los parámetros de las secuencias, algunos de los puntos se vuelven casi imperceptibles o invisibles (algunas de las lesiones no serán detectadas). Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 30

resolución Nada es gratis. Para obtener una mayor

Así, se pueden obtener curvas de

resolución de contraste, debemos hacer

intensidad a lo largo del tiempo, que

varias secuencias, que nos brinden

sirven para hacer inferencias acerca de

diferentes contrastes para tratar de

la vascularización, angiogénesis, etc.

detectar y caracterizar las lesiones que

En estas secuencias, es más importante

somos capaces de ver.

la resolución de contraste que la

La resolución temporal se refiere a la

resolución espacial. El sacrificio en

velocidad con que obtenemos la

resolución espacial permite hacer

información. Este parámetro nos sirve

secuencias más rápidas (mayor

para detectar movimiento, y lo

resolución temporal), en las que será más

aprovechamos para detectar parámetros

importante detectar cambios en la escala

fisiológicos o cambios en el tiempo luego

de grises que detectar detalles

de una intervención tan sencilla como la

anatómicos.

inyección de medio de contraste.

Sabemos de lo que es capaz nuestro

En este caso, lo usual es escoger

equipo. El truco consiste en saber

parámetros que realcen las diferencias

cuánta resolución espacial necesitamos

en el contraste entre los tejidos, que

para ver lo que queremos ver, dentro de

resulten en secuencias que puedan

un tiempo razonable que nos permita

hacerse de manera muy rápida, incluso

obtener la información suficiente para

sacrificando resolución espacial.

ver eso que queremos ver.

Estas secuencias son especialmente útiles para seguir el comportamiento de diferentes tejidos luego de inyectar medio de contraste. Si se escogen adecuadamente los parámetros, se podrán diferenciar los tejidos de interés (por ejemplo tumor y tejido sano adyacente) aún con baja resolución espacial. La secuencia se hace antes de inyectar medio de contraste y se repite varias veces para detectar cambios en el comportamiento de estos tejidos de

Concepto de resolución temporal. Curvas de intensidad de tres diferentes tejidos luego de haber inyectado medio de contraste. Dos de ellos (curvas negra y blanca) realzan muy tempranamente; la curva blanca se estabiliza más pronto. El tercer tejido (curva gris) tarda en realzar y «lava» el medio de contraste más rápidamente que los otros dos.

interés. Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 31

tipos de secuencias SE, GE, GraSE, FSE, DFSE, HASTE, IR, CHESS, FLARE, FLAIR, DESS, FID, SMASH, TSE, GRECO, FASCINATE, SPGR, FIESTA, EPI, TURBO, FISP, PSIF, RARE, FASE, STEAM, STAGE, GRASS, ROAST, STIR, SPIR, PASTA, FLASH, RISE, LAVA y CAIPIRINHA son sólo algunos de los nombres de secuencias disponibles en diferentes equipos. Esta proliferación de nombres tiene que ver, en parte, con el afán de las casas fabricantes de equipos de resonancia por presentar técnicas novedosas, o técnicas

La verdad es que solo hay DOS tipos de

clásicas o antiguas rebautizadas con

secuencias, a las que ya se hizo

nombres diferentes, para dar la ilusión

referencia:

de que se trata de verdaderas ventajas

Eco de espín (SE)

sobre los equipos de la competencia. Por

Eco de gradiente (GE)

otra parte, el uso de siglas que puedan conformar palabras pronunciables fácilmente (en inglés) sugiere que los físicos e ingenieros involucrados en el desarrollo de estas técnicas tienen un peculiar sentido del humor. No de otra manera se explica el uso de juegos de palabras homófonas (FLAIR y FLARE) o que hacen referencia a alimentos (PASTA), o a maneras de prepararlos (STEAM, ROAST, STIR), fenómenos físicoquímicos (SMASH, RISE), actividades lúdicas (FIESTA), o nombres de cócteles y licores (CAIPIRIHNA, GRAPPA).

Apuntes Magnéticos - secuencias

Al final de estos apuntes, reproduzco el texto en inglés (creo que en español no tiene sentido el juego de palabras) que he titulado TMA-2KTO (Too Many Acronyms To Keep Track Of) en el que trato de dar cuenta de la increíble proliferación de siglas en RM...

AJ Morillo 32

tipos de secuencias- SE y FSE Aunque no está disponible en todos los

errada- de llamar a la información

equipos, es posible agregar una categoría

obtenida en forma temprana: se le

adicional, en la que se combinan las dos

denominaba «primer eco del T2»,

maneras de adquirir ecos, representada

mientras que al eco obtenido un tiempo

por la secuencia mixta o combinada

después se le llamó «segundo eco del T2»,

conocida como GraSE, que significa

cuando claramente se trataba de una

gradient and spin echo, algo así como

secuencia en la que se obtenía más de

«eco de gradiente y de espín».

un eco por TR, cada uno con

En los dos tipos de secuencia (SE y

características propias. La evolución

GE)se pueden intentar «clasificaciones»

tecnológica llevó a la aparición de la

adicionales, en las que se tenga en

técnica denominada genéricamente como

cuenta, por ejemplo, si se forman uno o

«adquisición rápida con realce de la

más ecos por cada TR. En la secuencia

relajación», más conocida por su sigla en

eco de espín convencional de tiempos

inglés RARE (Rapid Acquisition with

cortos, precisamente por la corta

Relaxation Enhancement) o por su

duración de cada TR, de unos ms,

descripción como «rápida» o «turbo», esta

sencillamente no había tiempo sino para

última como analogía a los motores de

obtener un eco por TR. Si el TR usado

los automóviles más veloces.

era largo (por ejemplo, 2000 ms), se podían obtener dos o más ecos en cada repetición, más comúnmente dos ecos, en la secuencia que se llegó a llamar «doble eco». En el escenario habitual, el primer eco era el reflejo de información mixta, con un TE corto, y el segundo eco era el reflejo del uso de tiempos (TE y TR) largos. En aquellos tiempos en que sólo era posible hacer secuencias SE, resultaba práctico contar con una secuencia que fuera capaz de producir dos clases de imágenes, una tipo DP y la otra tipo T2. En los inicios de la RM en el país, surgió una manera «criolla» -y Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 33

tipos de secuencias - SE y FSE Este tipo de secuencias, las «eco de espín

modalidad RARE, que pueden aplicarse

rápido» (Fast SE o Turbo SE) fueron

en diferentes formas, como en el caso de

básicamente una variante de la

las secuencias de inversión (IR, STIR,

secuencia convencional de eco de espín

FLAIR), o en las técnicas ultrarrápidas

en la que se adquirían múltiples ecos por

(HASTE).

cada TR, lo cual requirió de un complejo

Entonces, si queremos clasificar

proceso de manipulación matemática de

secuencias, no las dividimos en «T1» y

la información para la creación de

«T2», sino en SE y GE. Son realmente los

matrices de información numérica

dos tipos de secuencias con los que

imaginaria, matrices que se pudieron

contamos para formar imágenes con RM.

«llenar» de información mediante lo que

Como se mencionó, hay una tercera,

se conoce como trayectorias cartesianas

básicamente la mezcla entre las otras

y no cartesianas del espacio k, que se

dos, GraSE.

salen del objeto de esta revisión (a los interesados, recomiendo la lectura de los apuntes sobre el espacio k, la verdadera razón de ser de las secuencias). Actualmente, las variantes más comunes de las secuencias SE son las que usan la Los dos tipos principales de secuencias son SE y GE. Ambas pueden tener uno o varios ecos. Las variantes principales de la secuencia SE son las rápidas y ultrarrápidas.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 34

generación de ecos de espín De nuevo, para facilitar la representación gráfica del fenómeno de la generación de ecos, se presenta un esquema del estado de «reposo» artificial (el creado por el campo magnético externo) como unos vectores (amarillos) que giran alrededor del eje de dicho campo magnético (magenta). El diagrama se simplifica si se representa esta tendencia como un vector único que se superpone al vector del campo magnético externo. El proceso de excitación se ilustra con la aplicación de un impulso selectivo de RF (selectivo porque tiene una frecuencia que coincide con la de los vectores que precesan alrededor del campo magnético, es decir, igual a la relación giromagnética). En el caso de la secuencia eco de espín (SE), el impulso se llama de 90º porque los vectores son desviados desde el plano vertical (llamado longitudinal) al plano transversal. A este proceso se le llama deflección de la magnetización, el ángulo escogido suele ser de 90º en las secuencias SE, pero puede ser menor o mayor. Es importante recordar que

siendo rostizado, dando vueltas

realmente se trata de un cambio

alrededor de su propio eje... por

energético y no de un movimiento real de

supuesto, como sólo es una pequeña

los átomos (imagino que, si pudiésemos

proporción de átomos los que se

«voltear» los átomos 90º o 180º, el

«voltean», esto tampoco sucedería).

paciente se vería como un pollo que está Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 35

generación de ecos de espín A medida que los vectores se desfasan en el plano transversal (por su relajación a diferente velocidad, que depende de su entorno molecular), cada vector en el plano transversal adquiere una posición o ángulo diferente con respecto al del campo magnético, es decir una fase diferente. La tendencia natural es a continuar así hasta que se acabe el componente transversal, es decir, cuando se haya recuperado completamente el componente longitudinal (vertical). La idea es reenfocar estos vectores, lo cual se logra mediante un estímulo a los espines: un impulso de RF que los obliga a regresar al punto de partida a la misma velocidad que tenían, por lo cual todos se van a encontrar al mismo tiempo en el punto de partida. Esta coincidencia de espines es la que produce el eco que nos interesa: precisamente, el eco de espín, la señal que contiene la información de cuyo procesamiento y análisis se hablará después.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 36

generación de ecos de espín La analogía clásica es la de los corredores de una pista atlética, donde siempre cada uno alcanzará una velocidad diferente. Antes de que la carrera termine (una vuelta), se pide a los corredores hipotéticos (espines) que den media vuelta y regresen al punto de partida, exactamente a la misma velocidad a la que venían. Esto significa que el corredor que iba «ganando» queda «de últimas» y que el que iba de último queda en primer lugar. La manera de «pedir» a los corredores que hagan esto es mediante un impulso de reenfoque, la aplicación de una onda de RF cuya duración (área bajo la curva) sea el doble del impulso de 90º, es decir, un impulso de 180º. El efecto que nos interesa es que, al regresar a la misma velocidad, todos van a llegar al mismo tiempo al punto de partida. Este «empate» es el que

Haber tenido el gusto de asistir a la conferencia de Hahn «cómo me tropecé con el eco de espín», en la cual mostró los apuntes de su cuaderno, y la anotación al margen del momento en que él se da cuenta de que esa señal no es un artefacto sino un eco y escribe «EUREKA» con su puño y letra, fue un momento definitivo en mi formación...

produce el eco que nos interesa: el eco de espín, la señal que añoramos procesar, bautizada spin echo por Erwin Hahn en su artículo original en Physics Review, cuya carátula se reproduce.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 37

generación de ecos de espín Este proceso de reenfocar los vectores o espines se puede repetir las veces que se quiera, siempre que haya algo de magnetización transversal, es decir, antes de que los vectores vuelvan a la posición vertical, donde el componente horizontal es nulo. Así, pueden diseñarse secuencias con varios ecos dentro de un mismo TR. El TR sería el tiempo que tarda en «desaparecer» el componente horizontal o transversal. Teniendo en cuenta que se necesita un tiempo (precisamente el TE) para que surta efecto el impulso de reenfoque de 180º, no siempre hay suficiente tiempo (TR) sino como para uno o dos ecos. Hay que recordar que la gráfica no es exacta: los vectores siempre estarán en una orientación similar a la del eje del campo magnético externo, el componente horizontal sólo tendría valor cero si realmente los vectores quedaran superpuestos. La señal del componente transversal puede ser tan baja (no = 0) que simplemente no es detectable. Es una de las dificultades de tratar de dibujar la tendencia general de millones de millones de protones y aproximarlos a un simple vector que se desplaza 90º cuando esto realmente no es lo que

energético de los espines, que parecen más fáciles de entender si se asimilan a un movimiento angular o vectorial...

sucede. De hecho, como se mencionó antes, ni siquiera hay movimiento real, sino cambios cuánticos en el nivel Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 38

generación de ecos de espín A manera de resumen, la secuencia básica usada en RM es la llamada eco de espín (Spin Echo), en la cual se aplica inicialmente un impulso de RF de 90º, seguido de uno de 180º. El eco se obtiene un tiempo después. Si el tiempo lo permite (TR) se pueden obtener más ecos en cada TR, comúnmente dos por TR. Mediante una combinación de tiempos de repetición (TR) y de tiempos de eco (TE), cada eco se puede «calibrar» para que contenga información sobre el T1 o el T2 de los tejidos, o para obtener información mixta de ambos tiempos de relajación. En la secuencia SE convencional, es necesario repetir la secuencia de impulsos de RF tantas veces como filas de píxeles contenga la imagen. Actualmente, se prefiere la técnica rápida llamada genéricamente Rapid Acquisiton with Relaxation Enhancement o Fast Spin Echo (FSE), eco de espín rápido, rápido por que no requiere de tantas repeticiones como filas de píxeles que contenga una imagen, sino de una fracción del número de filas. Esto se logra porque, en vez de llenar una fila por TR, se pueden llenar varias filas por TR. El factor de «aceleración» depende de si se llenan

Aunque sufre de artefactos propios, la técnica FSE tiene la ventaja de obtener alta resolución espacial a mayor velocidad o resolución temporal (es decir, «mejor y más rápido»).

cuatro, ocho, dieciséis o más filas por TR.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 39

eco de espín En la secuencia más comúnmente

CPMG) hace referencia precisamente al

utilizada, conocida como eco de espín

hecho de que los ecos que se reciben son

(spin echo -SE), se aplica inicialmente un

de los protones o espines.

impulso de 90º, seguido más adelante de uno de 180º. Luego del doble del tiempo entre estos dos impulsos, se recibe una señal -o eco- del tejido estimulado. Se pueden aplicar varios impulsos de 180º, cada uno de los cuales produce un eco. Como se mencionó, los ecos reflejan el proceso de relajación longitudinal y transversal de los tejidos. El paso siguiente a la preparación y a la

Fascímiles de los artículos originales de Carr, Purcell, Meiboom y Gill, que dan nombre a la más común de las secuencias usadas en RM, la secuencia SE o eco de espín.

excitación es obvio: relajación. Se refiere a la liberación de la energía (onda de RF) que se aplicó durante la excitación. Las interacciones entre los espines y su entorno y entre los espines entre sí son las que determinan las características del eco, que es básicamente una onda de RF que contiene información molecular. No es igual la respuesta (eco) de un protón

Cortisol

asociado a una molécula pequeña, como la de agua, que el eco de un espín dentro de una molécula mucho más grande, como la de un ácido graso. He resaltado las palabras eco, de, y espín

Los átomos de hidrógeno de una molécula pequeña como el agua (H-O-H) tendrán mayor movilidad que los que se encuentran en moléculas grandes, como el cortisol o la aldosterona, por mencionar dos ejemplos. Aldosterona

en forma intencional, de manera que sea obvio que el nombre de la secuencia más común (descrita por Carr, Purcell, Meiboom y Gill, por lo cual también se conoce con ese nombre o con la sigla Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 40

inversión - recuperación Una variante de esta secuencia es la de Inversión - Recuperación (Inversion Recovery - IR), que es similar a la anterior, pero añadiendo un impulso inicial de 180º antes de la secuencia SE. Este estímulo previo puede aplicarse durante la fase de preparación o como parte de la fase de excitación. A este estímulo de radiofrecuencia se le conoce como impulso de inversión; en este tipo de secuencia se requiere de un parámetro adicional, conocido como tiempo de inversión (TI o τ -letra griega tau), utilizado para invertir o anular selectivamente la señal de algunos tejidos. Si el TI es corto, (de unos 110 a 130 ms en un equipo de 1.5T), se obtiene una imagen en la cual el tejido graso presenta baja señal. Esta es la secuencia STIR (Short Tau Inversion Recovery). Si,

Como su nombre lo indica, la secuencia IR comienza con una Inversión. A partir de ese momento (Recuperación), los tejidos pueden examinarse cuando el primero de ellos (cerebro - curva verde) cruza la línea de cero señal, o cuando el segundo (líquido - curva roja) lo hace. En el segundo caso, se atenúa la señal de líquido, y éste será de menor señal (oscuro) comparado con el cerebro, efecto obtenido con la secuencia FLAIR (Fluid Attenuated Inversion Recovery)

en cambio, se usa un TI prolongado (de unos 1500 a 2500 ms), se elimina o atenúa la señal de las colecciones líquidas, en una secuencia cuya información predominante es acerca del T2 de los tejidos. Esta secuencia (que es realmente una secuencia «T2», se conoce como FLAIR (Fluid Attenuated Inversion Recovery). Las secuencias que usan la técnica IR se describen con mayor detalle (pero no necesariamente con mayor claridad) en un anexo al final de este documento. Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 41

eco de gradiente Hay además una forma de adquirir señales o ecos sin la aplicación de impulsos de 180º. Esto se hace invirtiendo la polaridad del campo magnético local al que está expuesto el tejido. A este procedimiento se le conoce como adquisición de ecos por inversión de gradientes, o eco de gradiente (Gradient Echo -GE) y es una técnica en la cual se inicia con un impulso similar al utilizado en la secuencia SE, pero usualmente de menor duración. Esto hace que la orientación de los campos magnéticos de los átomos en precesión sea modificada en un ángulo menor de 90º. El eco se obtiene mediante la inversión de la polaridad del campo magnético. Aunque el vector se desplaza menos de 90º, se tiene en cuenta el componente transversal. Si en vez de aplicar un eco para reenfocar este componente en el plano transversal, se invierte la polaridad del gradiente del campo magnético, el efecto es como si todos los vectores cambiaran de cuadrante en el plano transversal. Si en el eco de espín es como si regresaran a la misma velocidad, en el eco de gradiente es como si de un «salto» quedaran en la posición inversa, el más rápido de último, el más lento en primer lugar. Así, al cabo de un tiempo (TE), todos se «reenfocan» produciendo un eco, pero a partir de una inversión de la polaridad del gradiente, no de la aplicación de un impulso de RF.

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 42

eco de gradiente Por tratarse de una técnica en la cual se

También es posible combinar algunas de

usan gradientes para invertir la

estas técnicas, e incluso agregar

polaridad del campo, esta secuencia se

impulsos que estimulen selectivamente

llama eco de gradiente (Gradient Echo –

algunos tejidos para hacer aparecer o

nunca «gradiente de eco»), o eco de

desaparecer su señal. Es el caso

campo (Field Echo- ¡nunca «campo de

específico de los impulsos de saturación

eco»! ). Estos nombres diferencian la

de grasa, en los que se obtienen

técnica de la descrita arriba, donde el

imágenes en las que se elimina la

eco es del espín, no del gradiente.

información de este tipo de tejido. Estas

Cuando se quiere realzar un tipo

secuencias son sensibles al fenómeno de

específico de tejido, se pueden escoger

susceptibilidad magnética, el cual se

secuencias que optimicen el contraste

manifiesta en presencia de metales o

entre el tejido de interés y los tejidos

interfases tisulares con aire. Su

adyacentes, basadas en las diferencias

sensibilidad hace que se conozcan

entre sus tiempos de relajación.

genéricamente como «secuencias de susceptibilidad.»

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 43

tipos de secuencias - GE Las secuencias GE pueden ser

sería lo «esperado» en una secuencia SE

coherentes o incoherentes. Esta

con información T1.

descripción hace referencia al fenómeno conocido como estado de equilibrio, al cual se llega gracias al estímulo repetitivo y rápido que se obtiene al usar pequeños ángulos de deflección de la magnetización. El resultado es una

La descripción de las secuencias GE como coherentes e incoherentes se atribuye a Mark Haacke, un importante investigador (y autor obligado) en el tema del eco de gradiente.

apariencia del líquido que es brillante en todo tipo de secuencia, con información T1 o T2. Como puede ser confuso contar con secuencias con información T1 pero con líquido blanco, se han encontrado varias maneras de interferir o destruir esta «coherencia» del estado de equilibrio. La aplicación de impulsos de

La sigla GE (gradient echo) no debe confundirse con la que representa el nombre de una de las compañías que producen equipos de resonancia magnética, GE (General Electric).

«interferencia» puede «dañar» el estado de equilibrio, y hacer que, en vez de obtener líquido brillante, éste sea oscuro, que Los dos tipos principales de secuencias son SE y GE. Ambas pueden tener uno o varios ecos. Las secuencias GE pueden ser coherentes (con preservación del estado de equilibrio) o incoherentes (con

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 44

tipos de secuencias - GE o FE En inglés, el término spoiling hace

que puede acumularse a favor o en

referencia a la destrucción o «daño» del

contra de la secuencia. Para cada

estado de equilibrio: se usa para las

relación TR/T1, habrá un ángulo óptimo

secuencias «spoiled» (SP), de las que hay,

que dará el mayor componente

por supuesto, muchas variantes: la

transverso con cada impulso de RF

clásica eco de gradiente con interferencia

aplicado, es decir, la mayor señal. A este

(o destrucción) del estado de equilibrio

ángulo óptimo se le conoce como ángulo

(Spoiled Gradient Echo – SPGR) una

de Ernst.

variante rápida (Fast SPGR) y una que adquiere la información como un bloque tridimensional a partir del cual se pueden hacer diferentes reconstrucciones (3D SPGR). Las secuencias spoiled son las mismas incoherentes. Con ellas, se elimina cualquier magnetización residual al final de cada TR, lo cual significa que cada impulso de RF actúa únicamente sobre la magnetización longitudinal. La secuencia fue llamada por Siemens FLASH (Fast Low-Angle SHot), Philips y Toshiba las llaman T1-FFE (Fast Field Echo), porque al destruír el estado de equilibrio, el líquido aparece oscuro, como se espera en las secuencias con ponderación T1. Para General Electric, se llaman SPGR (SPoiled GRadient echo). Este tipo de secuencia es muy útil para adquisiciones 3D, o para estudios dinámicos, luego de la administración de medio de contraste. Usar ángulos menores a 90º significa que habrá siempre una magnetización transversa Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 45

tipos de secuencias - GE o FE Las secuencias eco de gradiente que

requieren varios impulsos preparatorios

son capaces de adquirir imágenes en

durante la adquisición. Estas secuencias

menos de un segundo se conocen como

se usan para lograr imágenes 3D con

secuencias GE ultrarrápidas. Es bien

información T1, pero muy rápidas.

difícil lograr buena señal y buen

Siemens la llama MP-RAGE

contraste con TR y TE muy cortos; para

(Magnetization-Prepared Rapid

un buen contraste T1, se necesita un

Acquisition Gradient Echo), Philips la

ángulo de deflección de la magnetización

conoce como 3D TFE (Turbo Field Echo),

mayor, pero el ángulo óptimo (de Ernst)

el nombre en Toshiba es similar, 3D

cuando el TR es corto es pequeño. El

FFE, para General Electric es 3D fast

truco es aplicar un impulso inicial de

SPGR y para Hitachi es 3D RSSG

inversión (180º) a manera de

(Radiofrequency-Spoiled Steady state

preparación, lo cual incrementa la

acquisition with rewound Gradient echo).

ponderación de la imagen hacia T1. Este

La aplicación típica es la adquisición 3D

tipo de secuencia se puede usar para

del cerebro, que puede usarse para

obtener imágenes rápidas con

mediciones volumétricas y para

información T1.

reconstruir imágenes en todos los planos

Ejemplos de las secuencias ultrarrápidas

a partir de una misma secuencia.

GE son la Turbo FLASH de Siemens, TFE

La secuencia llamada eco planar,

(Turbo Field Echo) de Philips, Fast SPGR

descrita en la década de los años 70 por

de General Electric, T1-FFE (Fast Field

Peter Mansfield (sí, el mismo que recibió

Echo) de Toshiba o la RSSG (RF Spoiled

el premio Nobel de medicina junto con el

SARGE [Steady state Acquisition with

ya fallecido (en 2007) Paul Lauterbur) es

Rewound Gradient Echo]) de Hitachi.

una variante muy rápida de la secuencia

Otra variante de las secuencias

3D SPGR, en la que una sola repetición

ultrarrápidas GE incluye las

(TR) permite obtener TODA la

adquisiciones 3D. Como en la versión

información de un corte (todas las filas

2D, se usan impulsos preparatorios

de pixeles). Este es un ejemplo de una

antes de las adquisiciones, para

secuencia que adquiere más de un eco a

favorecer la ponderación T1. El tiempo

la vez. EPI (Echo Planar Imaging) es

necesario para una secuencia 3D es muy

quizá una de las pocas siglas que ha sido

largo como para que un solo impulso

adoptada sin variación por GE

preparatorio baste, por lo cual se Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 46

tipos de secuencias - GE o FE (General Electric), Siemens, Hitachi,

secuencias incluyen la FISP (Fast

Philips y Toshiba. Esta técnica se usa en

Imaging with Steady-state Precession) de

aplicaciones avanzadas, como las

Siemens, GRASS (Gradient-Recalled

imágenes de difusión y perfusión y las

Acquisition in the Steady State) de

imágenes de RMfuncional.

General Electric, FFE (Fast Field Echo)

La obvia contraparte de las secuencias

de Philips y SARGE (Steady-state

GE incoherentes son las secuencias

Acquisition with Rewound Gradient

coherentes, en las que no se modifica el

Echo) de Hitachi.

estado de equilibrio. En estas secuencias el líquido casi siempre será brillante, sin importar si los parámetros seleccionados favorecen la información T1 o T2. Son muy útiles para obtener lo que se conoce como «hidrografía», secuencias en las que es posible ver todo tipo de cavidades o conductos gracias a su contenido líquido. Las imágenes conocidas como de «efecto artrográfico», «efecto mielográfico», o las usadas para ver los conductos

Una segunda variante de las secuencias

salivares, lacrimales o biliares son

SSFP es la que muestrea una porción del

ejemplos de este tipo de secuencias.

eco de espín. También es una secuencia

Algunas siglas que definen estas

coherente, en cuanto el estado de

secuencias son la SSFP (Steady State

equilibrio no es interferido. Se comparan

Free Precession) o «precesión libre –es

con las secuencias SSFP-FID puesto que

decir, sin interferencia- en estado de

parecen una versión «invertida» de

equilibrio». En la variante FID (Free

dichas secuencias. PSIF (mirrorred FISP

Induction Decay) se toma una muestra

o FISP «en espejo») es el nombre que les

de un componente de la señal del eco de

dio Siemens, mientras que para General

decaimiento de inducción libre. Su

Electric es CE-GRASS (Contrast-

contraste en TR corto se basa en la

Enhanced GRASS) y para Philips es CE-

relación T1/T2*. Si el TR se prolonga, el

FFE (Contrast- Enhanced T2-weighted

contraste es similar al de las secuencias

FFE).

incoherentes. Los nombres de estas Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 47

tipos de secuencias - GE o FE Hitachi sigue siendo la compañía a la

Otra aplicación sería la obtención de

que le gustan los nombres más

imágenes localizadoras rápidas del

complejos: TRSG (Time-Reverse SARGE).

abdomen, estudios fetales y cardiacos.

Estas secuencias tienen una gran

En los equipos Siemens, la secuencia de

ponderación T2, es decir, muestran el

precesión libre en estado de equilibrio se

líquido muy brillante, por lo cual tienen

llama True FISP (Fast Imaging with

aplicación en el llamado «efecto

Steady state Precession). En el diagrama

mielográfico». La combinación de las dos

de tiempo de las secuencias, para lograr

técnicas anteriores resulta en la

«balancear» las secuencias, se requiere

secuencia de Siemens denominada DESS

que las áreas bajo las curvas de los

(Dual-Echo Steady State), en la cual se

gradientes negativos sean iguales a las

obtiene ponderación T2 adicional, útil en

áreas bajo las curvas de los gradientes

aplicaciones ortopédicas, con capacidad

positivos. Para lograr esto, fue necesario

de alta resolución, con adquisición 3D y

esperar al desarrollo de gradientes más

líquido brillante («efecto artrográfico»).

rápidos y más potentes; De ahí el

La variante «balanceada» de las

nombre True FISP, que Siemens usó

secuencias GE coherentes incluye la

para contrastar con su secuencia FISP,

Balanced SSFP y la CISS. En éstas, el

que era sólo parcialmente balanceada.

efecto T2* es menor, y se obtiene mayor

Otro truco usado para «balancear» las

información T2. El contraste obtenido se

secuencias es aplicar impulsos alternos

basa en la relación T2*/T1. Esto significa

positivos y negativos, con ángulos de

que los tejidos con un T2 cercano a su

deflección que oscilan a cada lado del eje

T1 son los que aparecerán más

de magnetización. Toshiba las llama

brillantes. Estas son secuencias muy

True SSFP (Steady State Free

rápidas, y permiten obtener cortes finos,

Precession); Philips prefiere el nombre

como en el caso de la secuencia llamada

Balanced FFE (Fast Field Echo),

FIESTA (Fast Imaging Employing STeady

mientras no sorprende que Hitachi las

state Acquisition, nombre comercial

llame con siglas que hacen referencia a

dado por la compañía GE (General

otras siglas: BASG (BAlanced SARGE –

Electric, ojo, ¡no confundir con Gradient

Steady state Acquisition with Rewound

Echo!)).

Gradient Echo).

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 48

tipos de secuencias - GE o FE La modalidad CISS hace referencia a las

RARE, a la vez que se adquieren

secuencias balanceadas de estado de

múltiples ecos de gradiente al estilo EPI.

equilibrio, en las que se alterna la fase

El resultado es una secuencia muy

de cada impulso de RF para mejorar la

rápida con información T2, con mejor

calidad de las imágenes mediante lo que

resolución que su equivalente en SE, y

se conoce como una «interferencia

con menos distorsión que la secuencia

constructiva» (Constructive Interference

EPI convencional. Mientras que la grasa

Steady State, que es el mismo nombre

en las secuencias RARE con información

que adoptó Siemens (CISS), mientras

T2 es muy brillante, con las secuencias

que en General Electric se llama FIESTA-

híbridas se vuelve a obtener una

C (Fast Imaging with stEady-STate

disminución en la señal de la grasa en

Acquisition and phase Cycling).

T2, como sucedía con las secuencias

Por último, menciono la secuencia

convencionales SE. La secuencia híbrida

híbrida que combina SE y GE, conocida

es rápida y de alta resolución, tiene

como GraSE (Gradient and Spin Echo)

aplicación en estudios con información

en equipos General Electric o TurboGSE

T2 del cerebro y las articulaciones.

en los de Siemens. Se trata de una combinación de técnicas en las que se quiere obtener «lo mejor de dos mundos», es decir, ecos que son formados por impulsos de RF al estilo de la técnica

Apuntes Magnéticos - secuencias

AJ Morillo 49

generación de ecos de gradiente Con el mismo esquema vectorial se puede tratar de explicar la manera cómo se obtienen ecos en la secuencia llamada eco de gradiente (GE) o eco de campo (Field Echo, FE). El proceso de excitación se ilustra con la aplicación de un impulso selectivo de RF (ya expliqué por qué se llama selectivo). En el caso de la secuencia eco de gradiente (GE), el impulso comúnmente es menor a 90º. En esta secuencia, no es necesario esperar a que haya una deflección de la magnetización desde la posición vertical hasta la horizontal, lo cual permite mayor velocidad y menor depósito de energía sobre los tejidos expuestos a estos impulsos de RF. Aunque no se llegue hasta los 90º, siempre habrá un componente transversal. En el plano transversal ocurre lo mismo que en las secuencias SE. Una vez interrumpido el estímulo que cambió la orientación del vector de magnetización (el impulso