La resonancia magnética de sodio (también conocida como 23 Na -MRI) es una técnica especializada de imágenes por resonancia magnética que utiliza campos magnéticos fuertes , gradientes de campo magnético 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 utilizan protones (o hidrógeno) presentes en el agua ( 1 H-MRI). [2] [3] Al igual que el protón, el sodio es naturalmente abundante en el cuerpo, por lo que se puede obtener imágenes directamente sin la necesidad de agentes de contraste o hiperpolarización . Además, los iones de sodio desempeñan un papel en procesos biológicos importantes a través de su contribución a la concentración y los gradientes electroquímicos a través de las membranas celulares , lo que lo hace interesante como objetivo de imágenes en la salud y la enfermedad. [4]
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 H2O en los tejidos biológicos [ 5] (10-45 mM) y la menor relación giromagnética del núcleo de 23 Na en comparación con un núcleo de 1 H. [6] [7] Esto provoca 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 coherencias cuánticas múltiples en comparación con el núcleo de 1 H, [7] lo 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 tisular (TSC) está estrechamente regulada por las células sanas y se modifica por el estado energético y la integridad celular, lo que la convierte en un marcador eficaz de estados patológicos. [5] [7] [8] Las células mantienen una concentración intracelular baja de Na + bombeando activamente iones Na a través del canal Na + /K + ATPasa, y cualquier desafío al metabolismo celular que provoque un bajo suministro de ATP o comprometa la integridad de la membrana celular 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 para explicar las 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 + , [7] cuya pérdida a menudo atenúa el crecimiento del cáncer. [9] Por lo tanto, la RMN con 23 Na es una herramienta clínica útil para detectar una serie de estados patológicos, incluidas las enfermedades cardíacas [10] y el cáncer, así como para controlar la terapia. Por ejemplo, se ha demostrado que la RMN con 23 Na mide la celularidad en el cáncer de ovario. [11] El daño tisular en pacientes con accidente cerebrovascular también se puede evaluar utilizando la RMN con 23 Na, y un estudio muestra que un cambio de 50 % más de TSC que el TSC en el tejido cerebral sano es consistente con un infarto completo [12] y, por lo tanto, se puede utilizar para determinar la viabilidad tisular y las opciones de tratamiento para el paciente. La malignidad tumoral también se puede evaluar en función de los aumentos de TSC de las células que proliferan rápidamente. Los tumores malignos tienen aproximadamente un 50-60 % más de TSC en relación con el de los tejidos sanos [12] ; sin embargo, no se puede determinar que los aumentos de TSC 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, en la que la acumulación de sodio en los axones puede provocar la degeneración axonal. [13] Estudios preliminares han demostrado que existe una correlación positiva entre el TSC elevado y la discapacidad.
Recientemente, se ha llevado a cabo un trabajo para evaluar la utilidad de utilizar la resonancia magnética de sodio para caracterizar las lesiones de cáncer de próstata en hombres. [14] En este estudio, se tomaron imágenes de los pacientes con resonancia magnética de sodio antes de la extirpación quirúrgica de la próstata. Se extrajo el TSC de las imágenes y se comparó con la puntuación de Gleason de las lesiones obtenidas por imágenes. Este trabajo mostró aumentos estadísticamente significativos en el TSC a medida que aumentaba la agresividad del cáncer de próstata. Este estudio preliminar sugiere que la resonancia magnética de sodio puede caracterizar con precisión el estadio del cáncer de próstata. Esto sugiere el uso potencial de la resonancia magnética de sodio para mejorar el manejo y estadificar a los pacientes con cáncer de próstata en esquemas de tratamiento.
La resonancia magnética con 23 Na mide la tasa metabólica celular , así como los cambios relacionados con la enfermedad en los tejidos y órganos. [15] Ha mejorado de 45 minutos de duración a solo 15 minutos a 1,5 T. [7] [12] A diferencia de otras exploraciones por resonancia magnética, la resonancia magnética de sodio captura solo señales de sodio dentro de los cuerpos. Para la degeneración del cartílago, el proteoglicano se degrada con carga negativa y el ion sodio cargado positivamente se une al proteoglicano. [3] Tanto el nivel de proteoglicano como el de sodio disminuyen, por lo que se observan menos señales mediante la resonancia magnética de sodio. La resonancia magnética con 23 Na es muy sensible y específica al cambio en el proteoglicano, por lo que es bueno usarla para monitorear la degeneración del proteoglicano en el cartílago. [3] [16]