La resonancia magnética del flujo de líquido cefalorraquídeo (LCR) se utiliza para evaluar el flujo pulsátil de LCR tanto cualitativa como cuantitativamente. La resonancia magnética de contraste de fase 2D con resolución temporal y codificación de velocidad es el método más común para el análisis del LCR. [1] La resonancia magnética del flujo de líquido del LCR detecta el flujo de ida y vuelta del líquido cefalorraquídeo que corresponde a pulsaciones vasculares provenientes principalmente del ciclo cardíaco del plexo coroideo. El transporte masivo de LCR, caracterizado por su circulación a través del sistema nervioso central , no se utiliza porque es demasiado lento para evaluarlo clínicamente. [2] El LCR tendría que pasar a través del sistema linfático del cerebro y ser absorbido por las granulaciones aracnoideas.
El LCR es un líquido transparente que rodea el cerebro y la médula espinal. [3] La tasa de formación de LCR en humanos es de aproximadamente 0,3 a 0,4 ml por minuto y el volumen total de LCR es de 90 a 150 ml en adultos. [2]
Tradicionalmente, el LCR se evaluaba principalmente mediante procedimientos invasivos como punción lumbar, mielografías, estudios de radioisótopos y monitorización de la presión intracraneal. Recientemente, los rápidos avances en las técnicas de imagen han proporcionado métodos no invasivos para la evaluación del flujo. Uno de los métodos más conocidos es la resonancia magnética de contraste de fase y es la única modalidad de imagen para evaluación tanto cualitativa como cuantitativa. El constante progreso de las secuencias de resonancia magnética brinda una nueva oportunidad para desarrollar nuevas aplicaciones y mejorar mecanismos desconocidos del flujo del LCR. [4]
El estudio del flujo de LCR se convirtió en una de las principales aplicaciones de la resonancia magnética con contraste de fases. La clave de la resonancia magnética con contraste de fases (PC-MRI) es el uso de un gradiente bipolar. [4] Un gradiente bipolar tiene magnitudes positivas y negativas iguales que se aplican durante el mismo tiempo. El gradiente bipolar en PC-MRI se coloca en una secuencia después de la excitación de RF pero antes de la recopilación de datos durante el tiempo de eco de la modalidad de MRI genérica. El lóbulo bipolar debe aplicarse en los tres ejes para obtener imágenes del flujo en las tres direcciones.
La base del gradiente bipolar en PC-MRI es que cuando se usa este gradiente para cambiar frecuencias, no habrá cambio de fase para los protones estacionarios porque experimentarán magnitudes positivas y negativas iguales. [4] Sin embargo, los protones en movimiento sufrirán varios grados de cambio de fase porque, a lo largo de la dirección del gradiente, sus ubicaciones cambian constantemente. Esta noción se puede aplicar para monitorear protones que se mueven a través de un plano. A partir del contraste de fases se pueden detectar los protones flotantes. En la ecuación para determinar la fase, este gradiente bipolar no elimina la influencia de la susceptibilidad local. Así, es necesario invertir una segunda secuencia con el gradiente bipolar, y restar la señal de la adquisición original. El propósito de este paso es cancelar las señales de esas áreas estáticas y producir la apariencia estática característica en las imágenes de contraste de fase.
donde = cambio de fase, = relación giromagnética, es la velocidad del protón y es el cambio en el momento magnético
Ecuación 1. Se utiliza para calcular el cambio de fase, que es directamente proporcional a la intensidad del gradiente según el cambio en el momento magnético. [5]
En las imágenes de contraste de fase, existe una correlación directa entre el grado de cambio de fase y la velocidad del protón en la dirección del gradiente. Sin embargo, debido a la limitación de los ángulos superiores a 360°, el ángulo volverá a 0° y sólo se podrá medir un rango específico de velocidades de protones. Por ejemplo, si una determinada velocidad provoca un cambio de fase de 361°, no podemos distinguir ésta de una velocidad que provoca un cambio de fase de 1°. Este fenómeno se llama aliasing. Debido a que tanto la velocidad en dirección hacia adelante como la velocidad en dirección hacia atrás son importantes, los ángulos de fase generalmente están dentro del rango de −180° a 180°. [5]
Usando el gradiente bipolar, es posible crear un cambio de fase de espines que se mueven con una velocidad específica en la dirección del eje. Los espines que se mueven hacia el gradiente bipolar tienen un cambio de fase neto positivo, mientras que los espines que se alejan del gradiente tienen un cambio de fase neto negativo. Los cambios de fase positivos generalmente se muestran en blanco, mientras que los cambios de fase negativos se muestran en negro. El cambio de fase neto es directamente proporcional tanto al tiempo de aplicación del gradiente bipolar como a la velocidad del flujo. Por eso es importante elegir un parámetro de velocidad que sea similar en magnitud y ancho al del gradiente bipolar; esto se denomina codificación de velocidad. [4]
La codificación de velocidad (VENC), medida en cm/s, está directamente relacionada con las propiedades del gradiente bipolar. El VENC se utiliza como la velocidad de fluido estimada más alta en PC-MRI. Subestimar VENC conduce a artefactos de aliasing, ya que cualquier velocidad ligeramente superior al valor de VENC tiene un cambio de fase de signo opuesto. Sin embargo, sobreestimar el valor de VENC conduce a una señal de flujo adquirida más baja y a una SNR más baja. El flujo típico de LCR es de 5 a 8 cm/s; sin embargo, los pacientes con circulación hiperdinámica a menudo requieren VENC más altas, de hasta 25 cm/s. [2] Un valor VENC preciso ayuda a generar la señal más alta posible.
Ecuación 2. Se utiliza para calcular VENC, que es inversamente proporcional a la intensidad del gradiente. [5] Las variables son equivalentes a las definidas en la Ecuación 1 .
PC-MRI se hace a partir de una imagen de magnitud y fase para cada plano y se obtiene VENC. En la imagen de magnitud, el líquido cefalorraquídeo (LCR) que fluye es una señal más brillante y los tejidos estacionarios se suprimen y se visualizan como un fondo negro. La imagen de fase está codificada por cambio de fase, donde las señales blancas altas representan el flujo de LCR hacia adelante y las señales negras bajas representan el flujo hacia atrás. Dado que la imagen de fase depende de la fase, la velocidad se puede estimar cuantitativamente a partir de la imagen. El fondo es de color gris medio. También hay una imagen reformulada, que es la magnitud del flujo de la señal compensada. Incluye un flujo de señal alto y brillante y un fondo visible. [1]
La imagen de velocidad de contraste de fase tiene mayor sensibilidad al flujo de LCR que la imagen de magnitud, ya que la imagen de velocidad refleja los cambios de fase de los protones. [5] Hay dos conjuntos de imágenes de contraste de fases que se utilizan para evaluar el flujo del LCR. La primera es la obtención de imágenes del plano axial, con una velocidad a través del plano que muestra la dirección craneocaudal del flujo (desde el extremo craneal al caudal de la estructura). La segunda imagen está en el plano sagital, donde la velocidad se muestra en el plano y muestra la dirección craneocaudal. La primera técnica permite la cuantificación del flujo, mientras que la segunda permite la evaluación cualitativa. El análisis del plano transversal generalmente se realiza perpendicular al acueducto y es más preciso para la evaluación cuantitativa porque minimiza el efecto de volumen parcial, una limitación principal de la PC-MRI. El efecto de volumen parcial ocurre cuando un vóxel incluye un límite de materiales estáticos y en movimiento, esto conduce a una sobreestimación de la fase que resulta en velocidades inexactas en los límites de los materiales. Estas imágenes cuantitativas y cualitativas del flujo de LCR se pueden adquirir en aproximadamente 8 a 10 minutos más que una resonancia magnética normal. [4]
Los factores que afectan la PC-MRI incluyen VENC, tiempo de repetición (TR) y relación señal-ruido (SNR). Para capturar un flujo de LCR de 5 a 8 cm/s, es necesario utilizar un fuerte gradiente bipolar. VENC es inversamente proporcional a la magnitud y al tiempo de aplicación. Esto significa que un valor de VENC más lento necesita un gradiente bipolar de mayor magnitud aplicado durante más tiempo. Esto da como resultado un valor TR mayor; sin embargo, el TR sólo se puede aumentar hasta cierto punto, ya que se necesita un tiempo de repetición corto para una mayor resolución temporal, ya que los datos se trazan en relación con un ciclo cardíaco completo. Por lo tanto, es importante equilibrar estos parámetros para maximizar la resolución.
Para cuantificar el flujo de LCR, es importante definir la región de interés, lo que se puede hacer mediante una medición del área de sección transversal, por ejemplo. Luego, se puede trazar la velocidad versus el tiempo. La velocidad suele ser pulsátil debido a la sístole y la diástole, y el área bajo la curva puede determinar la cantidad de flujo. La sístole produce un flujo hacia adelante, mientras que la diástole produce un flujo hacia atrás. [1]
El flujo de LCR se puede utilizar para diagnosticar y tratar la estenosis del acueducto, la hidrocefalia de presión normal y la malformación de Chiari. [6]
La estenosis del acueducto es el estrechamiento del acueducto de Silvio que bloquea el flujo de LCR, provocando una acumulación de líquido en el cerebro llamada hidrocefalia. La disminución del volumen sistólico del acueducto y la velocidad sistólica máxima podrían detectarse a través del flujo de LCR para diagnosticar a un paciente con estenosis del acueducto.
La hidrocefalia de presión normal (NPH) analiza los valores y las velocidades del flujo del LCR, lo cual es importante para el diagnóstico porque la NPH es idiopática y presenta síntomas variables entre los pacientes, como incontinencia urinaria, demencia y alteraciones de la marcha. El aumento del volumen y la velocidad sistólica del LCR del acueducto son indicadores de NPH. [7] Es de vital importancia reconocer y tratar la NPH porque la NPH es una de las pocas causas potencialmente tratables de demencia. El tratamiento de elección en la NPH es la cirugía de derivación ventriculoperitoneal (VPS). Este tratamiento necesita una derivación VP, que es un catéter con una válvula cuyo objetivo es implementar una salida unidireccional de la cantidad excesiva de LCR de los ventrículos. Es obligatorio realizar un control de la permeabilidad debido a algunas posibles complicaciones como infecciones y obstrucción. Debido al desarrollo y la difusión de la RM-PC, reemplazó a las imágenes de eco de espín (SE), que es la forma tradicional de elegir pacientes que podrían beneficiarse de una VPS. Y la PC-MRI se convirtió gradualmente en la secuencia más utilizada para evaluar el patrón de flujo del LCR en pacientes con NPH en relación con el ciclo cardíaco. [4]
La malformación de Chiari (CMI) se produce cuando las amígdalas cerebelosas atraviesan el agujero magno del cráneo. El flujo de LCR varía según el nivel de descenso de las amígdalas y el tipo de malformación de Chiari, por lo que la resonancia magnética también puede ser útil para decidir el tipo de cirugía a realizar y monitorear el progreso. [8] El flujo de LCR se alterará dentro de diferentes regiones de la médula espinal y el tronco del encéfalo debido a los cambios en la morfología de la fosa posterior y la unión craneocervical, lo que permite que la RM-PC sea una técnica fundamental en los estudios de investigación y la evaluación clínica de CMI.
En PC-MRI, el análisis cuantitativo del volumen sistólico, la velocidad máxima media y la velocidad sistólica máxima sólo es posible en el plano perpendicular al flujo unidireccional. Además, no es posible calcular el flujo multidireccional en planos multiaxiales en PC-MRI 2D o 3D. Esto significa que no es una técnica útil en aplicaciones clínicas que tengan flujo turbulento.
La emergente RM-PC 4D está mostrando resultados prometedores en la evaluación del flujo multidireccional. [4] La modalidad de imágenes 4D agrega tiempo como dimensión a la imagen 3D. Existen muchas aplicaciones de 4D PC-MRI, incluida la capacidad de examinar patrones de flujo sanguíneo. Esto es particularmente útil para las imágenes cardíacas y aórticas, pero la principal limitación sigue siendo el tiempo de adquisición de las imágenes.
