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Pasado, Presente y Futuro de la Resonancia Magnética


resonancia-mag

Es espectacular cómo han evolucionado las técnicas de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en el campo clínico. Desde que empezara a utilizarse para el estudio por imagen del cerebro, la médula espinal y la columna vertebral con aplicaciones muy limitadas pero, sin duda revolucionarias, hasta nuestros días, en los que su uso es casi imprescindible para el diagnóstico de todo tipo de lesiones y patologías: osteo-musculares, cardíacas, oncológicas, hepáticas y de vías biliares, neurológicas y un largo etcétera; han sido muchos los avances científicos y técnicos en este campo. En este artículo pretendemos presentar algunos de estos avances desde el nacimiento de la RMN hasta nuestros días, y apuntar algunos de los que están por venir.

 

Primeros pasos de la RMN

Años veinte: Stern-Gerlach confirmó los conceptos de spin electrónico y del momento magnético del electrón.
1939: El experimento crucial, Rabí desarrolló las técnicas de haces moleculares. Esto permitió la observación de RMN y constituyó la primera medición del momento magnético del protón. En este momento nació la RMN, pero Rabi la denominó Espectroscopía de Radiofrecuencia.
1945: Purcell, Torrey y Pound hicieron la primera detección de RMN en materia condensada. En Diciembre de 1945, Bloch consiguió detectar también señales de RMN de protón. Se mejoró la calidad de los dispositivos experimentales y como consecuencia se aumentó la resolución de las señales. Esto permitió el descubrimiento del desplazamiento químico.
1949: E. Hahn demostró que usando secuencias de pulsos se generaban ecos de spin.
1961-62: en España se utilizaron los primeros Espectrómetros de RMN. Estos espectrómetros eran de 60 MHz.
1955-65: se fueron mejorando la calidad de los espectrómetros. Fue importante el establecimiento de campos estables, que permitían medir protones a 100 MHz.
1966: se construyeron imanes permanentes de solenoide, con campos estables mucho más elevados (Permitían medir protones a 220 MHz). También se descubrió el método de pulsos y transformación de Fourier, que permitía excitar con un único pulso de radiofrecuencia de gran intensidad y corta duración, todos los protones de la muestra. Se empezaron a utilizar secuencias multipulso, que aumentaban la relación Señal-Ruido (SNR).
1973-76: surge la RMN bidimensional (2D), que posteriormente se ha extendido hasta 3 y 4 dimensiones.
1974: El grupo de investigadores de la Universidad de Aberdeen: Jim Hutchison, Bill Edelstein et col. Publican la primera imagen de RMN del cuerpo de un ratón.
En la actualidad, el campo magnético homogéneo ha aumentado por encima de los 900 MHZ para protón y el desarrollo de la informática, nos ha permitido utilizar ordenadores de gran capacidad y velocidad en RMN, gracias a esto, la RMN, es una técnica diagnóstica rutinaria en los hospitales de todo el mundo.

 

Usos Actuales de la RM

Actualmente son muchos los usos clínicos que se le dan a la RM: imágenes de RM, espectroscopia, RM funcional, intervencionismo por RM, etc. De todos ellos quizá este último sea uno de los más desconocidos, novedosos e incipientes, es por esto que vamos a profundizar algo más en él.

En primer lugar, cabría preguntarse el por qué del uso de la resonancia magnética en intervencionismo, pues bien como vemos a continuación, su utilización está justificada por varias razones: no utiliza radiación ionizante, da una excelente información de los tejidos blandos, tenemos la posibilidad de adquirir imágenes funcionales, adquirimos información en tiempo real durante tratamientos, podemos realizar una monitorización de la temperatura del paciente para prevenir quemaduras, se pueden realizar procedimientos mínimamente invasivos como introducción de catéteres o biopsias y es compatible con rayos X (arco en C). Además de estas ventajas, según el equipo que se utilice, podemos contar con varios accesorios: antenas flexibles en diferentes tallajes, sistemas de sujeción del paciente, dispositivos de inclinación de la cabeza (muy útil en cirugías), etc.

De este intervencionismo con RM nos podemos beneficiar ya en prácticamente todo el mundo ya que existen equipos en funcionamiento en España, Francia, Bélgica, Alemania, Canadá, Estados Unidos, etc.

Algunas de las aplicaciones más destacadas son: la ablación térmica guiada por RM, termometría por RM, realización de biopsias, AngioRM intervencionista y neurocirugía guiada por RM.

 

Ablación Térmica

Ablación Térmica

Termometría por RM

Termometría por RM

BiopsiaBiopsia

AngioRM Intervencionista

AngioRM

Neurocirugía guiada por RM

Neurocirugía guiada por RM

 

Ablación térmica guiada por RM
Las ablaciones térmicas representan, cada vez más, una alternativa mínimamente invasiva a la cirugía abierta para una gran variedad de aplicaciones oncológicas. La distribución espacial y características temporales de la evolución térmica de la lesión pueden ser monitorizadas en tiempo real mediante imágenes y termometría de RM.

 

Termometría por RM
Esta aplicación nos da la posibilidad de controlar mediante imágenes, el calor que recibe el paciente con los pulsos de radiofrecuencia, y de esa forma evitar posibles quemaduras.

 

Biopsias guiadas por RM
La localización exacta de donde realizar una biopsia incluyendo la planificación de la ruta de acceso y un control monitorizado, es esencial para un diagnóstico preciso, evitando complicaciones y minimizando la necesidad de repetir las biopsias. Gracias a su realización con la ayuda de la RM, podemos realizar biopsias con todos estos beneficios.

 

Biopsias cerebrales de manera convencional Vs guiadas por RM
Reducción de tiempo de hospitalización* 50% – 100%
Aumento de eficacia 100%

*Posibles en pacientes ambulantes, sin necesidad de hospitalizarlos.

 

AngioRM intervencionista
Pueden utilizarse catéteres especializados y guías de alambre junto con protocolos especializados para las intervenciones en el sistema vascular, así como para las intervenciones en otras estructuras tubulares, como los conductos biliares.

Podemos utilizar esta aplicación, por ejemplo para la colocación de stents en las lesiones estenóticas, utilizando antenas activas incorporadas en los catéteres y guías de alambre, pudiendo obtener imágenes de alta resolución intravascular; además, con determinadas máquinas podemos realizar un seguimiento con microbobinas de la angiografía por RM.

 

Neurocirugía guiada por RM
Esta técnica supone un alto coste en la instalación: se requieren dos salas con todo el equipo necesario, y para dos usos diferentes; pero este gasto está justificado.

 

Quirofano  RM
Quirófano preparado para neurocirugía guiada por RM

 

Actualmente se dispone de muchos accesorios y funciones de los equipos que permiten realizar de una forma más precisa las intervenciones como pueden ser: mesas multifunción, sistemas de navegación, sistemas de fijación de las antenas, etc.

Es posible la resección total de un tumor y la precisa protección de los tejidos circundantes sanos, fundamentales para los resultados del paciente a largo plazo en neurocirugía. La resonancia magnética, con su excelente contraste de tejidos blandos, es la modalidad de imagen ideal para guiar los procedimientos neuroquirúrgicos. La tabla gira hasta 180 grados para permitir que la cabeza del paciente esté colocada fuera de la línea de 5 Gauss [1], donde el procedimiento se puede realizar con los instrumentos normales y sin cambiar la rutina quirúrgica. El diseño giratorio exclusivo facilita el buen funcionamiento de los aparatos de anestesia, independientemente de la posición de la mesa. El tiempo requerido para mover al paciente desde el centro del imán a la posición de trabajo es de menos de 90 segundos.

 

Resección de tumores de manera convencional Vs guía por RM
Reducción de tiempo de hospitalización 30% – 70%
Reducción de nuevas resecciones 50% – 100%
Reducción de costes 10% – 40%

 

El futuro de la RM

Ultra alto campo
Los equipos de RM que utilizan imanes capaces de producir ultra altos campos magnéticos, es decir, por encima de 3 Tesla, se han convertido en los últimos años en una fuente inagotable de descubrimientos para los investigadores, es por esto por lo que el número de estos equipos se ha multiplicado. Sabemos que en 2009 más de 30 equipos de 7 Tesla estaban ya a pleno funcionamiento entre EE.UU., Europa y Asia; equipos de 9,4 T habían superado ya las pruebas de seguridad en humanos en EE.UU, y estaban comenzando a instalarse en Europa junto con equipos de 11,7 T para su uso experimental con humanos, si bien en el campo de la investigación con animales se habían alcanzado los 16 T y a nivel microscópico se realizaban ya estudios ex-vivo con equipos de hasta 21 T.

El por qué de esta creciente inversión en los equipos de RM de ultra alto campo (Ultra High Field: UHF) hay que buscarlo principalmente en el campo clínico, y es que las posibilidades que estos equipos ofrecen a la evolución de la medicina moderna son infinitas.

Es fascinante, por ejemplo, contemplar la resolución espacial que es capaz de conseguir una imagen de RM obtenida con un equipo de 7 T, hasta el punto de dar lugar a nuevos compendios de anatomía con detalles nunca antes descritos, ya que, según afirman los anatomistas involucrados, estas imágenes son capaces de hacer visibles estructuras que ni siquiera pueden apreciarse por medio de la disección, y además nos permiten hacerlo de forma no invasiva.

 

cerebro humano
T2 axial cerebro humano. 3Tesla – T2 axial cerebro humano. 7 Tesla

 

A las ya conocidas ventajas de la RM sobre otras técnicas de diagnóstico por imagen (mayor caracterización tisular, no uso de radiaciones ionizantes ni de contraste yodados, técnica no invasiva, etc.) hay que sumarle las ventajas que añade el UHF. La primera y principal, ya la hemos comentado: una mayor resolución espacial, la cual se obtiene, además, en un tiempo record, ya que al aumentar el campo magnético mejoramos la relación señal-ruido, lo que permite reducir los tiempos de adquisición. Por otra parte, es tal la nitidez de la imagen para estructuras incluso de muy pequeño tamaño, que reduce la necesidad de utilizar contrastes.

Como resultado de estos avances, los científicos están trabajando para detectar y monitorizar patologías en estadíos más tempranos, y diseñar tratamientos personalizados más eficaces y menos agresivos, por ejemplo, hasta la fecha cuando a un paciente le diagnosticaban un tumor cancerígeno y le prescribían un tratamiento de radioterapia para destruir el tumor, los médicos tenían que esperar semanas para poder visualizar en imagen si el tamaño del tumor estaba disminuyendo y por tanto el tratamiento estaba siendo eficaz, sin embargo, en el futuro con equipos de UHF, será posible observar la destrucción celular en tiempo real, de manera que el tratamiento del paciente pueda rediseñarse y ajustarse a cada individuo en base a los resultados obtenidos.

Actualmente los principales campos de investigación de la RM de UHF en clínica son la neurología y la cardiología.

Pero, como no podía ser de otra manera, los equipos de UHF en RM también presentan sus desventajas, la primera de ellas es el elevado coste económico que implica su instalación y mantenimiento, debido principalmente a las medidas de seguridad que requieren campos magnéticos de tal magnitud, por ejemplo, para albergar un equipo de 7 T (140.000 veces el campo magnético terrestre) es necesario un blindaje de aproximadamente 400 toneladas de acero y un recinto de unos 200 m2 para que el operador del equipo y los pacientes tengan un lugar dónde ubicarse fuera de la línea de 5 gauss; por la misma razón, las medidas de seguridad para evitar accidentes con elementos ferromagnéticos deben ser muy estrictas lo que dificulta la realización de estas pruebas de forma cotidiana.

 

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Diseño de la instalación para un equipo de 7T con 406 toneladas de blindaje

 

Por otra parte, es inevitable que al hablar de campos magnéticos de estas magnitudes nos surjan dudas sobre la seguridad de la exposición a radiaciones no ionizantes por parte tanto de los pacientes como de los profesionales que realizan su trabajo en torno a estos equipos. Lo cierto es que la experiencia con la que contamos para valorar las consecuencias de la exposición a estos campos magnéticos en el ser humano, es de apenas unos lustros, lo cual hace que los resultados de los estudios llevados a cabo en este campo sean relativos y no del todo definitivos, por lo que las opiniones al respecto son muy variopintas y, si bien no existe ningún estudio que apunte en sus conclusiones a que la exposición a radiaciones no ionizantes pueda dar lugar a daños para la salud del ser humano, también parece pronto para afirmar de manera rotunda que esta exposición es totalmente inocua.

Si nos atenemos a la legislación aplicable en estos momentos la cuestión tampoco parece aclararse, ya que siguiendo las recomendaciones de la Comisión Internacional de Protección contra Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP), en el año 2004, en Europa se publicó la Directiva 2004/40 en la que se establecían límites de exposición que restringían tanto los niveles a los que se podría trabajar, que dificultaba el uso de equipos de RM de alto campo y destruía el futuro de los equipos de UHF; si bien al constatarse cuales podrían ser las consecuencias de la aplicación de esta norma y, a la vista de que no hay estudios concluyentes sobre las consecuencias para la salud, se decide aplazar la implementación de la misma hasta abril de 2012, a la espera de nuevos estudios sobre el tema y en aras de lograr una norma que asegure la protección de la salud sin acabar con las aplicaciones beneficiosas que existen a día de hoy en el campo médico y las que en el futuro podrían descubrirse.

Podríamos decir, como conclusión, que si bien la RM de UHF presenta un gran futuro en el campo de la investigación médica dadas sus numerosísimas aplicaciones, muchas aún por descubrir, su aplicación rutinaria en clínica aún debe superar grandes limitaciones, por lo que solamente el tiempo nos dirá lo que el futuro le depara.

 

Investigaciones en curso
Veamos ahora algunas de las investigaciones que a día de hoy se desarrollan en relación con la RM:

  • ·Neurotransmisor Dopamina:
    Sensor de R.M capaz de responder a unas sustancias químicas que detecta el neurotransmisor conocido como dopamina. Se ha diseñado una sonda molecular artificial capaz de cambiar las propiedades magnéticas en respuesta al neurotransmisor de dopamina. Conecta los fenómenos moleculares en el sistema nervioso con técnicas de imagen del cerebro. Permite explorar procesos muy precisos y relacionados con el funcionamiento general del cerebro y del organismo.
  • ·Placas de ateroma:
    Las técnicas actuales evalúan si el paciente tiene placas o no, pero no cuales son las que tienen más riesgo de provocar rupturas en el vaso. Las técnicas que se están desarrollando en torno a la RM van a ayudar a identificar ese riesgo.Calcula la tensión: deformación de la pared del vaso por la placa.
    Obteniendo: Valores tensión pared placa y Tensión cortante de flujo (2 análisis independientes).Ofrece un análisis mecánico completo.
    Pretende ofrecer información, cuantificar, demostrar el valor predictivo para eventos isquémicos futuros.
  • ·RM-DX miniatura:
    Consiste en un microchip de R.M que contiene: microbobinas, un pequeño imán portátil y una red de microfluidos para el manejo de muestras y electrónica. Se está utilizando para llevar a cabo el estudio de la tuberculosis en países del tercer mundo que necesitan un método de DX económico y sensitivo.
  • ·PET-RM:
    Ya existen equipos en funcionamiento como el de Ginebra, en el que se están llevando a cabo estudios en oncología y el de Nueva York en el que se realizan investigaciones en cardiología.R.M: Se encarga de obtener la imágen anatomía en sus múltiples modalidades.
    PET: Su función es evaluar la funcionalidad de diferentes procesos orgánicos.Es una alternativa menos radiante, especialmente eficaz en la caracterización de órganos blandos. Los dos dispositivos están separados por tres metros, y es la camilla con el paciente inmovilizado la que se desplaza de un equipo a otro, permitiendo la misma localización en ambas pruebas.equipo combinado PET-RM
    Imagen de equipo combinado PET-RM
  • ·Autopsias:
    También se están haciendo investigaciones en el campo de las autopsias virtuales con R.M. Esta técnica permite hacer un mapa de lesiones del cadáver de manera no invasiva, aunque actualmente sigue siendo un método complementario a la autopsia clásica, combinando la información interna-externa.
  • ·Imágenes superfrías:
    Los estudios se centran en los tumores agresivos, que producen altos niveles de lactato (observaron que tras la absorción del piruvato se convierte en lactato, muestra una conversión metabólica). La investigación está dirigida a la estadificación de tumores de próstata, con reducción del tiempo de exploración, del coste de las pruebas y en consecuencia reducción del estrés de los pacientes. Y hasta aquí el repaso por la evolución de la RM, cerraremos este paseo haciendo una consulta a expertos en la materia para averiguar su opinión al respecto.

 

Opinión de los Expertos

Realizada una encuesta de opinión sobre la situación actual y futura de los equipos de RM, al personal del Servicio de Radiodiagnóstico del Hospital Universitario Puerta de Hierro Majadahonda vinculado al manejo de equipos de RM, estas fueron las conclusiones obtenidas:

o ¿Qué mejoraría o cambiaría de los equipos actuales de RM?: Los equipos actuales aún tienen mucho que mejorar: tiempos de adquisición largos, elevados niveles de ruido, poca versatilidad tanto del equipo como de sus accesorios (antenas), campos de visión limitados, etc.

o ¿Cuál cree que será la línea de evolución de los equipos de RM en el futuro?: La evolución más inmediata de la RM debe encaminarse a resolver los problemas actuales de los equipos.

o ¿Cuáles cree que serán los campos de aplicación más habituales en el futuro?: Los campos de aplicación con más futuro serán la neurorradiología, el músculo-esquelético y las nuevas técnicas: RM funcional, espectroscopia, etc.

o ¿Qué opina del uso de equipos de UHF en RM clínica?: El UHF aún está muy limitado y tiene que ser más experimentado antes de que pueda aplicarse al campo clínico.

o ¿Qué opina acerca de los equipos abiertos de RM?: Los equipos abiertos son una buena opción pero deben mejorarse para igualar las prestaciones de los equipos cerrados.

o ¿Cuál es su opinión en relación con el intervencionismo por RM?: El intervencionismo por RM abre nuevas posibilidades pero aún tiene grandes limitaciones (tiempo, manejabilidad, falta experiencia, etc.).

o ¿Qué opina de la seguridad en la exposición a campos magnéticos del personal profesionalmente expuesto?: No existe seguridad sobre los efectos de la exposición a campos magnéticos entre los profesionales, una gran mayoría opinan que hay que investigar más y que posiblemente se esté ocultando información.

o ¿Qué cree que limita actualmente la evolución de la RM?: La evolución de la resonancia se ve afectada principalmente por las limitaciones económicas.

Sin duda, investigadores, médicos, técnicos, casas comerciales y estados de todo el mundo deberán hacer confluir sus opiniones sobre el uso de equipos de RM en clínica para permitir que la evolución de esta técnica depare todavía enormes avances en el campo de la salud.

Nadia Gil Montoro
Gema Martinez Prieto
Manoli Mansilla Vera
Maite Pagán Muñoz

Estudiantes de Técnico Superior en Diagnóstico por Imagen
Hospital Universitario Puerta de Hierro Majadahonda

 

[1] Línea de 5 Gauss: límite que marca la zona en la cual el campo magnético se encuentra por debajo de los 0.5 mT.

 

REFERENCIAS: 

  • Field Strength summer 2009: Carbon-13 spectroscopy at 7.0 T of calf muscle and brain.
  • Field Strength december 2008: News: Philips 7.0 T user meeting a resounding success.
  • Field Strength September/October 2008: 7.0 T researchers look for clues to causes of diabetes.
  • 21 Tesla MRI Microscopy of Mice Kidney, Heart and Skin: Quantitation of MRI Visible Features: R. Sharma & S. Sharma et al.
  • ScienceDaily January 2008: World’s Most Powerful MRI Ready To Scan Human Brain.
  • ScienceDaily January 2009: Cardiac Imaging: 7-Tesla Magnetic Resonance Tomograph Provides Sharper Pictures.
  • Directiva 2004/40/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 2004.
  • Directiva 2008/46/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2008.
  • Phisicsword.com: Threats to ultrahigh-field MRI in Europe: Denis Le Bihan.
  • Presente y futuro de la RM: Juan Antonio Gómez Barriga, Especialista en aplicaciones de RM Philips.
  • http://www.uam.es
  • http://www.siemens.com/healthcare
  • http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/
  • http://www.nibib.nih.gov/
  • http://www.elmundo.es: 12/05/2010 Salud: El matrimonio del PET y la RM: M. Sainz

 

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