PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LA RESONANCIA MAGNÉTICA
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
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Años veinte: Stern-Gerlach confirmó los conceptos de spin electrónico y del momento magnético del electrón.
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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.
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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.
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1949: E. Hahn demostró que usando secuencias de pulsos se generaban ecos de spin.
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1961-62: en España se utilizaron los primeros Espectrómetros de RMN. Estos espectrómetros eran de 60 MHz.
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1955-65: se fueron mejorando la calidad de los espectrómetros. Fue importante el establecimiento de campos estables, que permitían medir protones a 100 MHz.
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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).
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1973-76: surge la RMN bidimensional (2D), que posteriormente se ha extendido hasta 3 y 4 dimensiones.
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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.
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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.
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| Ablación térmica |
Termometría por RM |
Biopsia |
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AngioRM intervencionista |
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.
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Biopsias cerebrales
de manera convencional Vs guiadas por RM |
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Reducción de tiempo de
hospitalización* |
50% - 100% |
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Aumento de eficacia |
100% |
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*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.
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,
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.
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Resección de tumores
de manera convencional Vs guía por RM |
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Reducción de tiempo de
hospitalización |
30% - 70% |
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Reducción de nuevas
resecciones |
50% - 100% |
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Reducción de costes |
10% - 40% |
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Ø El futuro de la RM:
o 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.
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.
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.
o 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.
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 |
 |
2
análisis independientes |
|
-Tensión cortante
de flujo |
Ofrece un análisis mecánico
completo.
Pretende ofrecer información, cuantificar,
demostrar el valor predictivo para eventos
isquémicos futuros.
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.
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.
Imagen de equipo combinado
PET-RM
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.
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.
Ø 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
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
