La resonancia magnética de sodio (también conocida como 23 Na -MRI) es una técnica especializada de imágenes por resonancia magnética que utiliza fuertes campos magnéticos , gradientes de campos magnéticos y ondas de radio para generar imágenes de la distribución del sodio en el cuerpo, a diferencia de las formas más comunes de Resonancia magnética que utiliza protones (o hidrógeno) presentes en el agua ( 1 H-MRI). [1] [2] Al igual que el protón, el sodio es naturalmente abundante en el cuerpo, por lo que se pueden obtener imágenes directamente sin necesidad de agentes de contraste o hiperpolarización . Además, los iones de sodio desempeñan un papel en importantes procesos biológicos a través de su contribución a la concentración y los gradientes electroquímicos a través de las membranas celulares , lo que los hace de interés como objetivo de obtención de imágenes en la salud y la enfermedad. [3]
A diferencia de la resonancia magnética convencional del protón, la resonancia magnética de sodio se complica por las bajas concentraciones de núcleos de Na en relación con la concentración de moléculas de H 2 O en los tejidos biológicos [4] (10-45 mM) y la menor relación giromagnética del núcleo de 23 Na. en comparación con un núcleo de 1 H. [5] [6] Esto causa una baja sensibilidad de RMN y el requisito de un campo magnético más fuerte para una resolución espacial equivalente . El núcleo cuadrupolar de 23 Na también tiene tasas de relajación transversal más rápidas y múltiples coherencias cuánticas en comparación con el núcleo de 1 H, [6] que requiere secuencias de resonancia magnética especializadas y de alto rendimiento para capturar información antes de que se pierda el contraste utilizado para obtener imágenes del cuerpo.
La concentración de sodio en los tejidos (CST) está estrechamente regulada por las células sanas y se ve alterada por el estado energético y la integridad celular, lo que la convierte en un marcador eficaz de estados patológicos. [4] [6] [7] Las células mantienen una baja concentración intracelular de Na + bombeando activamente iones Na a través del canal Na + /K + ATPasa, y cualquier desafío al metabolismo de la célula causa un bajo suministro de ATP o compromete la membrana celular. La integridad aumentará drásticamente las concentraciones intracelulares de Na + . Después de un ejercicio exhaustivo, por ejemplo, la resonancia magnética con 23 Na puede detectar niveles de Na + en los tejidos que aumentan bruscamente e incluso puede visualizar una comida rica en sodio en el estómago de un paciente. Los tumores malignos en particular alteran drásticamente su metabolismo, a menudo debido a condiciones intratumorales hipóxicas , lo que lleva a una disminución del pH citosólico . Para compensar, los iones Na + del espacio extracelular se intercambian por protones en el antipuerto Na + /H + , [6] cuya pérdida a menudo atenúa el crecimiento del cáncer. [8] Por lo tanto, la resonancia magnética con 23 Na es una herramienta clínica útil para detectar una serie de estados patológicos, incluidas las enfermedades cardíacas [9] y el cáncer, así como para monitorear la terapia. Por ejemplo, se ha demostrado que la resonancia magnética con 23 Na mide la celularidad en el cáncer de ovario. [10] El daño tisular en pacientes con accidente cerebrovascular también se puede evaluar utilizando 23 Na MRI, y un estudio muestra que un cambio de un 50% más de TSC que el TSC en tejido cerebral sano es consistente con un infarto completo, [11] y por lo tanto puede usarse para determinar la viabilidad del tejido y las opciones de tratamiento para el paciente. La malignidad del tumor también se puede evaluar en función de los aumentos en el CET de las células que proliferan rápidamente. Los tumores malignos tienen aproximadamente un 50-60 % de aumento del CET en relación con el de los tejidos sanos [11] ; sin embargo, no se puede determinar que los aumentos en el CET se deban a cambios en el volumen extracelular, el contenido de sodio intracelular o la neovascularización. Otro uso interesante de la resonancia magnética con 23 Na es la evaluación de la esclerosis múltiple, donde la acumulación de sodio en los axones puede provocar la degeneración de los axones. [12] Los estudios preliminares han demostrado que existe una correlación positiva entre el CET elevado y la discapacidad.
Recientemente, se han realizado trabajos para evaluar la utilidad del uso de resonancia magnética de sodio para caracterizar las lesiones del cáncer de próstata en hombres. [13] En este estudio, se tomaron imágenes de los pacientes con resonancia magnética de sodio antes de la extirpación quirúrgica de la próstata. El TSC se extrajo de las imágenes y se comparó con la puntuación de Gleason de las lesiones visualizadas. Este trabajo mostró aumentos estadísticamente significativos en el CET a medida que el cáncer de próstata aumentaba en agresión. Este estudio preliminar sugiere que la resonancia magnética con sodio puede caracterizar con precisión el estadio del cáncer de próstata. Esto sugiere el uso potencial de la resonancia magnética de sodio para un mejor manejo y estadificación de los pacientes con cáncer de próstata en los esquemas de tratamiento.
La resonancia magnética con 23 Na mide la tasa metabólica celular , así como los cambios relacionados con la enfermedad en tejidos y órganos. [14] Había mejorado de 45 minutos de duración a solo 15 minutos con 1,5 T. [6] [11] A diferencia de otras exploraciones por resonancia magnética, la resonancia magnética con sodio captura solo señales de sodio dentro del cuerpo. Para la degeneración del cartílago, el proteoglicano se degrada con carga negativa y el ion sodio cargado positivamente se une al proteoglicano. [2] Tanto el nivel de proteoglicanos como el de sodio disminuyen, por lo que se observan menos señales en la resonancia magnética de sodio. La resonancia magnética de 23 Na es muy sensible y específica para los cambios en los proteoglicanos, por lo que es buena para monitorear la degeneración de los proteoglicanos en el cartílago. [2] [15]