PERFUSIN CEREBRAL POR RESONANCIA MAGNTICA

JOSE LVAREZ VERA OSVALDO MUOZ GALLARDO Universidad de via del mar

Profesor Ricardo Gonzlez B. Via del mar, Chile

MAY 19, 2014

ndice

INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 2

LA PERFUSIN SANGUNEA ............................................................................................................. 3

EL EXAMEN DE PERFUSIN CEREBRAL ........................................................................................ 4

T2* Y EL BOLUS: LA SUSCEPTIBILIDAD MAGNTICA .................................................................. 6

EL PROTOCOLO DEL EXAMEN ......................................................................................................... 9

DIFICULTADES Y ARTEFACTOS ..................................................................................................... 12

APLICACIN DE PERFUSIN RM EN AVE ISQUMICO .............................................................. 13

PROCESOS TUMORALES ................................................................................................................. 14

CASO CLNICO: AVE ISQUMICO ................................................................................................... 15

CASO CLNICO: TUMOR ................................................................................................................... 17

CONCLUSIN ..................................................................................................................................... 18

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................... 19

Introduccin

La inclusin de las tcnicas de perfusin y difusin en la resonancia magntica,

vino a proporcionar una herramienta clnica para el diagnstico de enfermedades

como el ictus hemorrgico y/o isqumico. Su adquisicin es rpida, pero su gran

problema es su interpretacin y programacin como tal, lo que la hace un examen

de difcil interpretacin. No obstante su fortaleza radica en su amplia aceptacin y

no ocupar dosis de radiacin, en comparacin con Tc de perfusin.

La perfusin sangunea

El cerebro humano necesita como promedio unos 150 g. de glucosa y 72 lts. de

oxgeno, en todo el da, para poder cumplir con su intenso y continuo

metabolismo. Para ello, necesita un aporte de 800 ml. de sangre arterial por

minuto, aproximadamente. Las cartidas internas contribuyen con 660 ml. y las

arterias vrtebro basilar, 140 ml. por minuto. As, el cerebro recibe el 15% del

gasto cardiaco. Estas cifras dan paso a una perfusin sangunea de unos de 60

ml/min/100g de tejido cerebral. Descensos temporales de flujo regional por debajo

de 20 a 25 ml/min/100 g. ocasionan deficiencia neurolgica relativamente

transitoria (TIA). La disminucin del flujo sanguneo cerebral por debajo de 10

ml/min/ 100 g. origina lesiones nerviosas irreversibles. La tcnica de perfusin

ms la de difusin permite reconocer la zona conocida como penumbra,

susceptible de recuperacin mediante terapia tromboltica.

El AVE, Stroke o Ictus isqumico, es responsable de ms de 15 millones de

ataques cerebrovasculares anualmente en todo el planeta; 5 millones pierden la

vida; 5 millones quedan con algn grado de invalidez y es la 3 causa de

mortalidad mundial.

Otro de los usos de perfusin cerebral en RM son los tumores malignos, evala la

neoangiognesis y la vascularizacin tumoral, con lo cual ayuda al tratamiento de

ciertos tumores nerviosos como son el glioma, meningioma, linfoma, astrocitoma,

glioblastoma, metstasis, entre otros.

Tambin suele utilizarse en estudios funcionales de cerebro como Alzheimer.

El examen de perfusin cerebral

El concepto de perfusin cerebral, se entiende como el flujo de presin con que la

sangre llega al cerebro y distribuye los nutrientes que lleva, como metabolitos y

oxgeno, los cuales permiten el adecuado funcionamiento cerebral. No obstante en

resonancia magntica, el examen permite apreciar tambin el flujo, el volumen, el

trnsito y el tiempo de forma cuantitativa y cualitativamente comparando diferentes

zonas, lo cual nos permite apreciar el avance de diversas patologas y cuadros

clnicos.

El examen por perfusin se hace en resonadores superconductores de alto campo

magntico (a partir de 1.5 Tesla), se pueden usar secuencias spin-echo y/o echo-

gradiente. Las secuencias GRE tienen una mejor relacin seal ruido (RSR/NSR),

mayor cambio de seal con respecto a la concentracin de medio de contraste y

un comportamiento lineal a grandes concentraciones. Las secuencias GRE

aportan informacin sobre todos los tamaos de vasos, pero dan aumentan los

cambios de seal a mayor tamao del vaso, 3 a 4 m. Las secuencias SE, nos

brindan en cambio informacin sobre vasos pequeos 1 a 2 m. En la clnica y los

estudios se prefieren las secuencias GRE, puesto que segn estudios esta

secuencia es ms sensible para detectar patologas tumorales.

Las secuencias usadas deben poseer una adecuada resolucin temporal, de

forma que las imgenes de una serie dinmica se obtengan en un tiempo

prximo a un segundo. Intervalos mayores proporcionan mediciones menos

exactas mediante las curvas de intensidad-tiempo. Por ello, la gran parte de

los estudios usan secuencias eco-planar (EPI), capaces de generar

aproximadamente 10 imgenes de resonancia magntica (RM) por segundo

en cada serie, lo que las hace ideales para imgenes rpidas dinmicas. Se

necesitan por lo menos 5 imgenes secuenciales por cada corte, para

confeccionar una curva seal-tiempo.

Este examen es de tipo no invasivo, excepto por la utilizacin de una dosis de

gadolinio a 0.2 mmol/kg en forma de bolo a 5 ml/s, de preferencia con inyector

automtico. El contraste empleado es gadolinio, precisamente porque cuando se

encuentra intacta la barrera hematoenceflica (BHE), evita que el contraste

acceda al espacio extravascular.

Para conocimiento del lector, el examen de perfusin tambin es altamente

realizado en T1 con contraste, no obstante este mismo es una perfusin bsica

standard para cuerpo en general. En cambio la secuencia T2* esta ideada para

evaluar tejido neurolgico por su alta sensibilidad a los campos magnticos.

Actualmente existen tcnicas que permiten realizar el examen sin el bolo de medio

contraste, una de ellas es conocida como Arterial Spin Labeling (ASL), la cual usa

agua como trazador en vez del gadolinio.

T2* y el bolus: La susceptibilidad

magntica

Al inyectar el bolo de medio de contraste pueden suceder dos cosas, el bolus

puede pasar a travs del voxel y tomar cierta cantidad de tiempo, o puede ser

dispersado entrando al drenaje de las vnulas en una concentracin diluida. La

concentracin de este bolus de depender de la cantidad de agente contrastante

entrando al voxel por unidad de tiempo, como tambin del delay intravoxel y la

dispersin.

Sabemos que las secuencias potenciadas en T2* se basan en aprovechar su alta

sensibilidad a las heterogeneidades del campo magntico, en este caso estas

heterogeneidades son producidas por los efectos paramagnticos del gadolinio

aplicado como medio de contraste. En otras palabras el gadolinio cambia

notoriamente la susceptibilidad magntica entre el vaso y su medio extravascular,

produciendo una disminucin transitoria de la seal.

Los parmetros de perfusin son extrados por el post-procesado de las curvas de

seal y aparecen en forma de imgenes paramtricas. Dos tcnicas principales

son empleadas para esto:

Modelando la seal de curva (gamma-fit) para eliminar la contribucin de la

recirculacin del trazador proveyendo solamente una cuantificacin relativa

de la data de perfusin.

Deconvolucin por la funcin arterial entrante (fae), tomar en cuenta la

dispersin del bolus en tiempo y la funcin cardiaca del paciente (con

errores sin embargo, ligado a la gran extensin del bolus y las diferencias

entre el hematocrito y los pequeos y grandes vasos, causando variaciones

en la proporcin de volumen plasmtico en que el trazador es distribuido).

Para obtener el mapeo final de la imagen de perfusin por RM, es necesario

realizar un post-procesado de datos a travs de un grfico seal vs tiempo.

Entonces a travs del examen podemos obtener las siguientes mediciones:

Tiempo de llegada (T0): tiempo de llegada del medio contraste al lecho capilar.

Tiempo Pico (TTP): Tiempo en alcanzar el volumen mximo de gadolinio y

detectar el mnimo de seal en el voxel.

Tiempo de Transito Medio o de Perfusin (TTM): Tiempo promedio en que el

flujo sanguneo/gadolinio pasa por el voxel.

Volumen Sanguneo Cerebral (rVSC): Se representa en el rea bajo la curva y

es el volumen ocupado por un tejido, se expresa en ml/gr.

Flujo Sanguneo Cerebral (rFSC): Se define como el cociente entre VSC y el

TTM.

Los parmetros ms usados en Perfusin por RM cerebral son el VSC, el TTM,

TTP y el FSC. Y para FSC y VSC se usan sus valores relativos para las

mediciones.

El rVSC es una medida relativa y por tanto este clculo es cuantitativamente

menos exacto debido a que se obvian circunstancias que varan entre los

pacientes por ejemplo, la arquitectura vascular subyacente, factores fisiolgicos

como el gasto cardiaco o aspectos de la adquisicin por RM como las condiciones

de inyeccin del contraste.

El protocolo del examen

Dependiendo del centro, el cuadro clnico y la solicitud mdica, se varan las

secuencias usadas, no obstante segn los estudios y la bibliografa, se necesitan

al menos secuencias FLAIR axiales, T1W post contraste y por supuesto nuestra

secuencia t2* para la perfusin.

Los parmetros aproximados para el T2* GRE:

TR: 627 ms. TE. 30 ms Angulo: 30-40. Espesor: 4-5 mm (es variable). FOV: 230 mm. RFOV: 70. SCAN %: 70. N DE CORTES: 15-16. MATRIZ: 128X128 N DE ADQUISICIONES: 1. SERIES DINMICAS: 20-40 depende del centro radiolgico. Secuencia: FFE-EPI T2* multishot. Tiempo de adquisicin total: 1:10-1:50 minutos. Tiempo de cada serie dinmica: depende del nmero de cortes (app 40 seg). N total de imgenes: app 600.

Tomando como base y referencia el protocolo estndar de siemens, los pasos son

los siguientes:

Realizar la inyeccin de contraste intravenosa.

Verificar que la va venosa es segura para continuar (no muestra resistencia

al flujo ni extravasacin de contraste).

Luego de realizar las secuencias estndar, es recomendable realizar la

perfusin antes del examen post-contraste t1.

Se recomienda que la orientacin axial de los cortes se hagan en la misma

orientacin que FLAIR y T2.

La direccin de codificacin de fase (Gy) debe ser de anterior a posterior

para reducir los artefactos de susceptibilidad.

Luego de terminado el examen realizar el post-procesado, se abre el examen de

perfusin y debemos realizar una seleccin de nuestra zona de inters (regin of

interest, o ROIs) que puede ser infartada o tumoral por ejemplo, usando los ROIs

(fig 1) sobre los cuales el software calcula la funcin arterial entrante (arterial input

function, FAE), y debera generar muchos grficos en funcin de la FAE,

elegiremos los ms representativos.

Adicionalmente, seleccionamos el grafico que registr los movimientos (fig 2), y

colocamos las tres lneas de rango de tiempo en su lugar, la primera al comienzo

del punto de partida o punto de referencia, la segunda en la entrada de gadolinio

(que se expresa como la cada en el grfico), y la tercera en el peak de la

recuperacin. Con esto podremos obtener las imgenes que representan el CBV y

el FSC.

Fig 1. Imgenes que representan la colocacin de ROIs de la zona a explorar.

Fig 2. Grafico representativo de los rangos de tiempo del gadolinio comportndose en el lecho capilar.

La imagen superior derecha TTP, la superior izquierda representa el FSC, la inferior derecha el TTM y la

imagen inferior izquierda el VSC.

Dificultades y artefactos

Una de las fuentes de error es un bajo gasto cardiaco ya que el flujo no es

suficiente para llevar el medio de contraste e inducir el cambio de seal y obtener

mapeos de perfusin adecuados.

En cuanto a la velocidad de inyeccin del contraste, tasas inferiores a 3ml/s

ocasionan una subestimacin de los valores de VSC, mientras que valores

superiores a 5ml/s no muestran beneficios. En general se emplean tasas de

inyeccin entre 3-5ml/s.

La discontinuidad de la barrera hematoenceflica (BHE), al no estar dentro del

vaso, la concentracin de medio de contraste no ser la adecuada dando valores

errneos.

Por otra parte, cuando aumenta la permeabilidad de la BHE aparecen los efectos

de fuga tanto T1 como T2 (o T2*), como fuente de error en la cuantificacin de los

parmetros de perfusin. El efecto de fuga T1 es debido a que los contrastes de

gadolinio tienen efecto T1 adicional al efecto T2*. El efecto no esperado T1 est

provocado por extravasacin del material de contraste y se identifica como un

aumento de seal por encima de la lnea basal tras la cada inicial. El rea por

encima de la lnea de base es interpretada por el algoritmo como volumen

sanguneo negativo y se sustrae del rea por debajo de la lnea de base causada

por la seal T2* lo que provoca una subestimacin del VSC.

En la imagen A tenemos

un ejemplo de

extravasacin del Gd al

intersticio (fuga). Imagen

B aumento del VSC por

la extravasacin.

Aplicacin de Perfusin RM en AVE

Isqumico

Durante el ave aguda se observan muchos cambios fisiolgicos, partiendo por

una reduccin del flujo sanguneo cerebral (CBF), como mecanismo de

autorregulacin las arterias sufren una vasodilatacin para tratar de compensar la

disminucin del flujo. Esta medida aumenta el volumen cerebral (CBV) en

consecuencia aumenta el MTT. En las zonas que an continan sin ser irrigadas,

el CBF disminuye provocando aumento del lactato por la falta de oxgeno y como

resultado un edema citotxico, el cual provoca una mayor obstruccin del flujo

sanguneo. El colapso completo del flujo sanguneo provocara un infarto cerebral

donde la zona afectada ser irrecuperable por necrosis tisular. La zona que rodea

el infarto se denomina penumbra y es tejido que se puede recuperar, el tamao de

la penumbra depender de condiciones tanto del paciente y de la isquemia que lo

afecta. Estudios demuestran que luego de un infarto los valores del ADC

disminuyen y luego aumentan pasado el tiempo, por lo tanto hay una concordancia

entre el los mapeos de ADC y Perfusin a esto se le denomina mismatch.

Dependiendo de la zona afectada podemos dilucidar cul es la arteria afectada.

Procesos tumorales

En un comienzo, los tumores en una etapa pre-vascular son mantenidos por

oxgeno y nutrientes que difunden desde vasos existentes normales. Cuando el

tumor alcanza un tamao critico de aproximadamente 1 a 4 mm de dimetro, la

isquemia resultante conduce la secrecin de factores angiognicos, cuando se

torna en la conduccin a la proliferacin de nuevos vasos. Estos factores, como el

factor de crecimiento endotelial vascular (FCEV), reclutan y mantienen los vasos

tumorales, que son caracterizados por una tortuosa y ramificada estructura.

Cabe sealar que la determinacin de un tipo de tumor as como su composicin

solo es posible en biopsias de laboratorio, o en el caso de la resonancia magntica

la realizacin de espectroscopia, que nos indicara ms certeramente los

componentes del tumor a estudiar, y as llegar a un diagnstico.

No obstante a lo anterior, los estudios demuestran que la resonancia por perfusin

puede ayudar en la identificacin y clasificacin. Dentro de ellos los estudios

demuestran que los gliomas tienen un alto nivel de angiognesis, y por ende es

registrado en VSC. Se considera que valores entre 1,5-1,75 indica vascularizacin,

otros estudios indican 1,16 a 3,9 en la VSCr indican tumores de alto grado,

adems si realizan exmenes con contraste potenciadas en T1 se puede apreciar

la permeabilidad vascular. La nica excepcin de estos estudios son los tumores

de bajo grado (en la clasificacin WHO), siendo los tumores de alto grado los que

aumentan la vascularizacin notoriamente.

Caso Clnico: AVE Isqumico

Mujer de 49 aos que acude al servicio de urgencias del hospital por trastorno del

habla de una hora de evolucin. La exploracin neurolgica constat una afasia

motora de una hora de evolucin, junto con paresia facial y hemihipoestesia

braquiocrural derechas de carcter leve.

La paciente fue tratada con trombolisis intravenosa consiguindose una

recanalizacin precoz de la arteria cerebral media. Una semana despus la

paciente es dada de alta.

Se realiz una RM a su llegada a urgencias (dentro de las tres primeras horas tras

el inicio de los sntomas), utilizando secuencias ponderadas en T2, difusin y

perfusin as como secuencias angiogrficas para el estudio de los vasos

arteriales intracraneales. La secuencia de difusin mostr una pequea lesin

crtico-subcortical fronto-opercular izquierdo, asociada a un extenso defecto de

perfusin que afectaba de forma completa el territorio irrigado por la divisin

posterior de la arteria cerebral media izquierda. Se realiz un anlisis cuantitativo y

automtico de estas lesiones, que mostr un volumen lesional en difusin de 2,1

cc y un defecto de perfusin de 28,4 cc, con una discordancia (mismatch) del 93%

(proporcin de tejido hipoperfundido sin lesin en difusin).

Tambin se observ una oclusin de la arteria cartida interna con recanalizacin

de sus ramas intracraneales a travs de la arteria comunicante anterior y de la

divisin posterior de la arteria cerebral media izquierda.

Se realiz fibrinlisis intravenosa, consiguindose una recanalizacin completa y

precoz (1 hora) de la arteria cerebral media izquierda.

A los tres das se realiz una nueva RM, utilizando secuencias ponderadas en T1,

T2-FLAIR, y difusin, as como secuencias angiogrficas para el estudio de los

vasos arteriales intracraneales y de los troncos supra-articos. Este estudio

mostr una resolucin completa de las lesiones isqumicas identificadas

inicialmente en la secuencia de difusin y una recanalizacin de la oclusin que

afectaba la divisin posterior de la arteria cerebral media izquierda.

Caso clnico: Tumor

Una mujer de 64 aos de edad, con historia de tumor cerebral recibi radiacin y

tratamiento de quimioterapia unos pocos meses antes de la examinacin. La RM

inicial mostro seal anormal en FLAIR (IR T2), pero el T1W post-contraste no

demostr mejora. Esto apunto a un tumor de bajo grado. Un seguimiento con

perfusin fue realizado, que nuevamente demostr hiperintensidad en FLAIR, pero

las imgenes de perfusin mostraron tejidos altamente perfundidos apuntando a

una neoplasia de alto grado, que fue subsecuentemente resectado. Histologa

confirma un astrocitoma de alto grado.

Imagen muestra cortes axiales, FLAIR, T1W post contraste, y mapa VSC.

Conclusin

La resonancia magntica contina demostrando su alta versatilidad y sensibilidad

frente a distintos cuadros patolgicos, si bien la perfusin por s sola no es opcin

para medicin o diagnstico con alta seguridad, su uso en conjunto con difusin,

angio resonancia, las secuencias estndar y el uso de espectroscopia, son una

poderosa herramienta para las diversas patologas que se puedan encontrar. Si

bien no todos los centros, realizan la creacin y medicin de mapas VSC y FSC,

por su rapidez es un estudio altamente recomendado.

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