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Agente de contraste para resonancia magnética

Los agentes de contraste para resonancia magnética son agentes de contraste que se utilizan para mejorar la visibilidad de las estructuras corporales internas en las imágenes por resonancia magnética (IRM). [1] Los compuestos más utilizados para mejorar el contraste son los agentes de contraste a base de gadolinio (GBCA). Dichos agentes de contraste para resonancia magnética acortan los tiempos de relajación de los núcleos dentro de los tejidos corporales después de la administración oral o intravenosa .

Teoría del funcionamiento

En los escáneres de resonancia magnética, las secciones del cuerpo se exponen a un campo magnético intenso que hace que los núcleos de hidrógeno ("espines") del agua en los tejidos se polaricen principalmente en la dirección del campo magnético. Se aplica un pulso de radiofrecuencia intenso que inclina la magnetización generada por los núcleos de hidrógeno en la dirección de la bobina receptora donde se puede detectar la polarización del espín. Las oscilaciones rotacionales moleculares aleatorias que coinciden con la frecuencia de resonancia de los espines nucleares proporcionan los mecanismos de "relajación" que llevan la magnetización neta de nuevo a su posición de equilibrio en alineación con el campo magnético aplicado. La magnitud de la polarización del espín detectada por el receptor se utiliza para formar la imagen de RM, pero decae con una constante de tiempo característica conocida como el tiempo de relajación T1 . Los protones del agua en diferentes tejidos tienen diferentes valores de T1, que es una de las principales fuentes de contraste en las imágenes de RM. Un agente de contraste generalmente acorta, pero en algunos casos aumenta, el valor de T1 de los protones del agua cercanos, alterando así el contraste en la imagen.

La mayoría de los agentes de contraste de resonancia magnética que se utilizan en la práctica clínica actúan acortando el tiempo de relajación T1 de los protones dentro de los tejidos a través de interacciones con el agente de contraste cercano. El movimiento impulsado térmicamente de los iones metálicos fuertemente paramagnéticos en el agente de contraste genera los campos magnéticos oscilantes que proporcionan los mecanismos de relajación que mejoran la velocidad de decaimiento de la polarización inducida. El muestreo sistemático de esta polarización sobre la región espacial del tejido que se examina forma la base para la construcción de la imagen.

Los agentes de contraste para resonancia magnética pueden administrarse por inyección en el torrente sanguíneo o por vía oral, según el sujeto de interés. La administración oral es adecuada para las exploraciones del tracto gastrointestinal , mientras que la administración intravascular resulta más útil para la mayoría de las demás exploraciones.

Los agentes de contraste para resonancia magnética se pueden clasificar [2] según su:

Gadolinio (III)

Efecto del medio de contraste en las imágenes: Defecto de la barrera hematoencefálica después de un accidente cerebrovascular que se muestra en la resonancia magnética. Imágenes ponderadas en T1 , imagen izquierda sin medio de contraste, imagen derecha con administración.

Los agentes de contraste para resonancia magnética que contienen gadolinio (III) (a menudo denominados simplemente "gado" o "gad") son los más utilizados para la mejora de los vasos en la angiografía por resonancia magnética o para la mejora de los tumores cerebrales asociados con la degradación de la barrera hematoencefálica (BHE). [3] [4] Se han administrado más de 450 millones de dosis en todo el mundo desde 1988 hasta 2017. [5] Para vasos grandes como la aorta y sus ramas, la dosis puede ser tan baja como 0,1 mmol/kg de masa corporal. A menudo se utilizan concentraciones más altas para una vasculatura más fina. [6] A una concentración mucho más alta, hay un mayor efecto de acortamiento de T2 del gadolinio, lo que hace que el brillo del gadolinio sea menor que el de los tejidos corporales circundantes. [7] Sin embargo, a dicha concentración, causará una mayor toxicidad para los tejidos corporales. [8]

Los quelatos de Gd 3+ son hidrófilos y no cruzan fácilmente la barrera hematoencefálica intacta. Por lo tanto, son útiles para mejorar las lesiones y los tumores en los que la barrera hematoencefálica está comprometida y el Gd (III) se filtra. [9] [a] En el resto del cuerpo, el Gd 3+ permanece inicialmente en la circulación, pero luego se distribuye al espacio intersticial o se elimina por los riñones .

Agentes de contraste a base de gadolinio (GBCA) disponibles ( nombres comerciales , aprobados para uso humano por la EMA [10] [ ¿cuándo? ] y por la FDA en 1988; [11] [12] ( dosis estándar [13] )):

Agentes del fluido extracelular

Agentes de la piscina de sangre

Agentes hepatobiliares (hígado)

Seguridad

El gadolinio (III) es un ion acuoso libre y solubilizado, altamente tóxico, pero los compuestos quelados generalmente se consideran lo suficientemente seguros para ser administrados. El Gd 3+ libre tiene una dosis letal media de 0,34 mmol/kg (IV, ratón) [17] o 100–200 mg/kg, pero la DL50 aumenta por un factor de 31 [18] cuando el Gd 3+ está quelado. [19]

El espectro de reacciones adversas a los medicamentos es mayor con los agentes de contraste a base de gadolinio que con los agentes de contraste yodados ( agentes de radiocontraste ). [20]

El uso de quelatos de Gd 3+ en personas con enfermedad renal aguda o crónica puede causar fibrosis sistémica nefrogénica (FSN), [21] [22] [23] una enfermedad sistémica rara pero grave que se asemeja al escleromixedema y en cierta medida a la esclerodermia . Puede ocurrir meses después de la inyección de contraste. [24] Los pacientes con función renal deteriorada tienen mayor riesgo de FSN, y los pacientes en diálisis tienen mayor riesgo que los pacientes con enfermedad renal crónica . [25] [26] La FSN puede ser causada por agentes de contraste de MRI lineales y macrocíclicos [27] [28] (se ha encontrado que los compuestos iónicos macrocíclicos son los menos propensos a liberar Gd 3+ ), [29] [21] que contienen gadolinio, aunque con mucha más frecuencia por lineales.

Se ha descubierto que el gadolinio permanece en el cerebro, el músculo cardíaco, los riñones, el hígado y otros órganos después de una o más inyecciones de agentes de contraste a base de gadolinio lineal o macrocíclico, incluso después de un período prolongado de tiempo. [30] [31] La cantidad difiere según la presencia de lesión renal en el momento de la inyección, la geometría molecular del ligando y la dosis administrada. [ cita requerida ]

Si bien la NSF es una forma grave de enfermedad, la enfermedad por depósito de gadolinio (GDD) es una variante leve con dolor (por ejemplo, dolor de cabeza), fatiga y/o depósitos de gadolinio. [32]

Estudios in vitro han encontrado que los agentes de contraste basados ​​en gadolinio son neurotóxicos , [33] y un estudio encontró que la intensidad de la señal en el núcleo dentado de la resonancia magnética (indicativa de deposición de gadolinio) se correlacionaba con una menor fluidez verbal. [34] La confusión se informa a menudo como un posible síntoma clínico. [33] La FDA ha pedido a los médicos que limiten el uso de agentes de contraste de gadolinio a los exámenes en los que se obtiene la información necesaria solo a través de su uso. [35] Las inyecciones intratecales de dosis superiores a 1 mmol se asocian con complicaciones neurológicas graves y pueden provocar la muerte. [36] [37] El sistema glinfático podría ser el acceso principal de GBCA al cerebro en inyección intravenosa. [38] [39]

La evidencia continua de la retención de gadolinio en el cerebro y otros tejidos después de la exposición a medios de contraste que contienen gadolinio ha llevado a una revisión de seguridad por parte del Comité de Medicamentos de Uso Humano (CHMP) que llevó a la EMA a suspender los medios lineales basados ​​en gadolinio, en los que Gd 3+ tiene una menor afinidad de unión, en 2017. [16]

En los Estados Unidos, la investigación ha llevado a la FDA a revisar sus advertencias de clase para todos los medios de contraste a base de gadolinio. Se recomienda que el uso de medios a base de gadolinio se base en una cuidadosa consideración de las características de retención del contraste. Se debe tener especial cuidado en pacientes que requieren múltiples dosis de por vida, embarazadas, pacientes pediátricos y pacientes con afecciones inflamatorias. Minimizar los estudios de imágenes repetidos de GBCA cuando sea posible, en particular los estudios de resonancia magnética con intervalos cortos de tiempo. Sin embargo, no se deben evitar ni posponer las exploraciones de resonancia magnética de GBCA necesarias. [40]

En diciembre de 2017, la FDA anunció en un comunicado sobre la seguridad de los medicamentos que exige que se incluyan estas nuevas advertencias en todos los GBCA. La FDA también pidió una mayor educación de los pacientes y exigió a los proveedores de contrastes de gadolinio que realicen estudios clínicos y en animales adicionales para evaluar la seguridad de estos agentes. [41]

La autoridad sanitaria francesa recomienda utilizar la dosis más baja posible de un GBCA y solo cuando no se pueda obtener información diagnóstica esencial sin él. [42]

En noviembre de 2009, la Organización Mundial de la Salud emitió una restricción sobre el uso de varios agentes de contraste de gadolinio, indicando que "los agentes de contraste de alto riesgo que contienen gadolinio ( Optimark , Omniscan , Magnevist , Magnegita y Gado-MRT ratiopharm ) están contraindicados en pacientes con problemas renales graves, en pacientes que están programados para un trasplante de hígado o que lo han recibido recientemente y en bebés recién nacidos de hasta cuatro semanas de edad". [43]

En la resonancia magnética durante el embarazo , los agentes de contraste de gadolinio en el primer trimestre se asocian con un riesgo ligeramente mayor de diagnóstico infantil de varias formas de reumatismo , trastornos inflamatorios o afecciones cutáneas infiltrativas , según un estudio retrospectivo que incluyó a 397 bebés expuestos prenatalmente al contraste de gadolinio. [44] En el segundo y tercer trimestre, el contraste de gadolinio se asocia con un riesgo ligeramente mayor de muerte fetal o neonatal, según el mismo estudio. [44]

Las reacciones anafilactoides son poco frecuentes y se producen en aproximadamente el 0,03-0,1 %. [ cita médica requerida ]

Óxido de hierro: superparamagnético

Existen dos tipos de agentes de contraste de óxido de hierro : óxido de hierro superparamagnético (SPIO) y óxido de hierro superparamagnético ultrapequeño (USPIO). Estos agentes de contraste consisten en coloides suspendidos de nanopartículas de óxido de hierro y cuando se inyectan durante la obtención de imágenes reducen las señales T2 de los tejidos absorbentes. Los agentes de contraste SPIO y USPIO se han utilizado con éxito en algunos casos para la evaluación de lesiones hepáticas. [45] [46]

Hierro platino: superparamagnético

Se han descrito partículas superparamagnéticas de hierro y platino (SIPP, por sus siglas en inglés) que tienen relajaciones T2 significativamente mejores en comparación con las nanopartículas de óxido de hierro más comunes . Las SIPP también se encapsularon con fosfolípidos para crear micelas inmunológicas furtivas de SIPP multifuncionales que se dirigían específicamente a las células de cáncer de próstata humano. [55] Sin embargo, estos son agentes en investigación que aún no se han probado en humanos. En un estudio reciente, se sintetizaron micelas de SIPP multifuncionales y se conjugaron con un anticuerpo monoclonal contra el antígeno de membrana específico de la próstata. [55] El complejo se dirigió específicamente a las células de cáncer de próstata humano in vitro, y estos resultados sugieren que las SIPP pueden tener un papel en el futuro como agentes de contraste específicos para tumores. [ cita requerida ]

Manganeso

Los quelatos de manganeso (II) como Mn-DPDP ( mangafodipir ) mejoran la señal T 1. [56] El quelato se disocia in vivo en manganeso y DPDP; el manganeso se excreta en la bilis , mientras que el DPDP se elimina mediante filtración renal. [57] El mangafodipir se ha utilizado en ensayos clínicos de neuroimagen humana, incluso para enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple . [58] [59] Los iones de manganeso (II) se utilizan a menudo como agente de contraste en estudios con animales, a menudo llamados MEMRI (MRI mejorada con manganeso). [60] Debido a que los iones Mn 2+ pueden entrar en las células a través de los canales de transporte de calcio, se ha utilizado para imágenes cerebrales funcionales. [61]

También se han estudiado los quelatos de manganeso (III) con porfirinas y ftalocianinas . [56]

A diferencia de otras nanopartículas basadas en óxido de hierro bien estudiadas, la investigación sobre las nanopartículas basadas en Mn se encuentra en una etapa relativamente temprana. [62]

Administración oral

Una amplia variedad de agentes de contraste orales pueden mejorar las imágenes del tracto gastrointestinal . Entre ellos se incluyen los quelatos de gadolinio y manganeso, o las sales de hierro para mejorar la señal T 1. Se han utilizado SPIO, sulfato de bario , aire y arcilla para reducir la señal T 2. También se pueden utilizar productos naturales con alta concentración de manganeso, como el arándano y el té verde , para mejorar el contraste en T 1. [63]

El perflubrón , un tipo de perfluorocarbono , se ha utilizado como agente de contraste para imágenes de resonancia magnética gastrointestinal en niños. [64] Este agente de contraste actúa reduciendo la cantidad de iones de hidrógeno en una cavidad corporal, lo que hace que aparezca oscura en las imágenes.

Agentes de contraste para resonancia magnética basados ​​en proteínas

Investigaciones más recientes sugieren la posibilidad de utilizar agentes de contraste basados ​​en proteínas, basándose en la capacidad de algunos aminoácidos para unirse al gadolinio. [65] [66] [67] [68]

Véase también

Notas al pie

  1. ^ "Se cree que la alteración de las uniones estrechas de la BHE es un evento temprano o iniciador en la formación de nuevas lesiones en la EM . La RMN T1-w en combinación con agentes de contraste a base de gadolinio de bajo peso molecular (GBCA) se utiliza con mayor frecuencia para caracterizar el compromiso de la BHE en la EM . Los GBCA de la RMN no cruzan fácilmente las membranas celulares, son ávidos marcadores del espacio extracelular y se cree que ingresan al cerebro desde la sangre por transporte difusivo entre células endoteliales (es decir, a través de vías intercelulares). Aunque se cree ampliamente que los GBCA de la RMN no cruzan la BHE en condiciones homeostáticas, existe evidencia sustancial de que lo hacen, aunque con constantes de velocidad de transferencia de volumen muy pequeñas". — Bagnato, Gauthier, Laule, et al. (2020) [9]

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