Técnicas de Imagen por Resonancia Magnética S4: Parámetros y Secuencias

TÉCNICAS DE IMAGEN POR RESONANCIA MAGNÉTICA S40

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Unidad 4: Parámetros de adquisición y secuencias aplicadas

1. Parámetros aplicados a la obtención de imágenes.
• Tiempo de adquisición (TA).
• Relación señal-ruido (SNR).
• Resolución de contraste (RC).
• Resolución espacial (RE).
2. Secuencias aplicadas en RM.
3. Tipos de secuencias.
• Secuencia Spin Echo (SE).
• Secuencia Turbo Spin Echo (TSE).
• Secuencia SE ultrarrápidas.
• Secuencia Inversión-Recuperación (IR).
• Secuencia Eco de Gradiente (EG).

Parámetros aplicados a la obtención de imágenes

La adquisición de imágenes por RM habitualmente se realizan agrupadas en paquetes de cortes denominados secuencias. Cada una de estas secuencias está caracterizada por parámetros modificables en función del equipo, región anatómica o patología a estudiar, con la finalidad de optimizar los recursos del equipo y obtener las imágenes de mejor calidad diagnóstica posible.

Los 4 parámetros modificables fundamentales son:

• El tiempo de adquisición de la imagen (TA).
• La relación señal-ruido (SNR).
• Contraste.
• ución espacial.

Tiempo de adquisición de la imagen (TA)

Es el tiempo transcurrido para la adquisición de una secuencia compuesta por una o más imágenes. Un estudio estándar tiene un TA de 10-25 minutos. El movimiento del paciente deteriora la imagen, por lo que cuanto menor sea el TA, menor probabilidad de movimientos. Hay secuencias ultrarrápidas diseñadas para pacientes poco colaboradores, pero al usarlas perdemos calidad en la imagen.

Teniendo en cuenta que la fórmula para calcular el TA es: TA=TR.Np.Nad

El TA dependerá de TR, Np (número de codificaciones en fase: número de filas de matriz de fase aplicadas para la adquisición de una imagen) y Nad (número de adquisiciones/excitaciones: nº de veces que se repite la excitación de un tejido para obtener una imagen).

Se intenta conseguir ITA, y para ello podemos:

• ITR, pero puede pasar:
• ISNR
• Inº de cortes que se pueden obtener. Aunque si se usan secuencias rápidas se obtendrán más cortes con I TR (pero î artefactos).
• Inº de codificaciones de fase para lograr un FOV rectangular (si reducimos líneas y no columnas se consigue una matriz rectangular), pero puede pasar:
• ISNR y fresolución espacial porque In°de píxeles para obtener la imagen.
• î artefactos
• Inº de adquisiciones/excitaciones, pero puede pasar:
• ISNR porque I señal al haber menos excitaciones.
• tartefactos

Imágenes de líneas de fase y excitaciones

Imagen adquirida aplicando 256 líneas de fase. TA de ... Imagen adquirida aplicando 384 líneas de fase. TA de ...

Ambas imágenes han sido adquiridas aplicando los mismos parámetros de adquisición, va- riando únicamente el número de codificaciones de fases aplicadas. La imagen de la izquierda tiene una mayor resolución espacial debido al empleo de un mayor número de codificaciones de fase para obtener la imagen. A su vez el incremento de las mismas supone un aumento del TA proporcional al número de codificaciones de fase aplicadas de forma extraordinaria.

Imagen adquirida apli- cando 1 excitación. Imagen obtenida apli- cando 3 excitaciones.

Ambas imágenes muestran una fisura en el maléolo peroneo. La sustancial mejora de la relación S/R permite delimitar mejor el contorno e la fisura.

Relación señal-ruido (SNR)

La intensidad de la señal es la suma de las señales emitidas por los p+ que resuenan en cada unidad de volumen (voxel), representada en cada pixel de la pantalla: A 1intensidad de la señal, 1 calidad de imagen.

Depende de:

• Los parámetros de cada tejido: la señal de la grasa no es de la misma intensidad que la señal del agua.
• Los parámetros de medición: TR, TE, TI (t de inversión) ...
• El propio equipo: imán, pulsos de RF, gradientes ...

El ruido es una alteración indeseable que degrada la salida de las imágenes y no aportan información. Se manifiesta por una pérdida de nitidez y un aumento del tamaño del grano fotográfico.

Habitualmente se produce cuando los parámetros aplicados son incorrectos, pero también aparece por azar y es consecuencia de factores ajenos al operador (bajada de tensión en la red, una bombilla fundida que genera interferencias, movimientos del paciente ... ).

Depende de:

• El propio paciente: cuyo cuerpo actúa como emisor y produce interferencias.
• De la antena: el tamaño desproporcionado de la antena frente a la región anatómica a explorar.
• De la distancia antena-paciente: debido a que la señal emitida durante la relajación es débil.
• De la anchura/amplitud de banda de la antena: este ancho de banda puede ser modificado. Un ancho de banda más estrecho limita la recepción de ruido.

Binomio señal-ruido (S/R)

El binomio señal-ruido (S/R) representa la relación entre la señal recibida por la antena y el ruido inherente en cada secuencia, que a su vez es recogido por la misma antena. El objetivo principal será conseguir una máxima señal con el mínimo ruido. Antes de iniciar cada secuencia, el aparato indica el porcentaje de señal-ruido que se obtendrá con los parámetros programados. Es conveniente trabajar con cifras iguales o superiores al 100% de señal-ruido (1/1 · 100).

Existen parámetros que aumentan la SNR pero que también afectan a otros factores como la resolución espacial (RE) y el tiempo de adquisición (TA).

Los parámetros que influyen en la SNR son:

El paciente Edad, condiciones físicas y el estado de hidratación son factores que alteran el promedio de la relación SNR.

Imán La relación SNR es proporcional al CM. Este debe ser lo más homogéneo posible.

A 1CM, ÎSNR.

Antenas o bobinas La elección de una adecuada antena receptora en función de la región sometida a estudio y de la tecnología aplicada (lineal, cuadratura, conectadas en fase) va a influir con respecto a la SNR. Las bobinas de cuadratura tienen Î SNR porque recogen la señal de dos direcciones del espacio.

Densidad de protones del área en estudio La cantidad de protones en el área de estudio determina la amplitud de la señal recibida: un tejido con înº de protones proporcionará î señal.

La imagen está formada por píxeles (bidimensionales) en filas y columnas y por vóxeles. El voxel es el tamaño del pixel pero en volumen.

Si î tamaño del pixel, îvolumen del voxel, înº de protones que resuenan y î señal recibida.

Volumen del vóxel Tamaño pixel = FOV/tamaño matriz Volumen voxel = tamaño pixel x grosor de corte El volumen del vóxel se puede modificar: A 1 tamaño del pixel y/o î grosor de corte, î volumen voxel.

El tamaño del pixel se puede modificar: A 1 FOV y/o Į tamaño matriz, 1 tamaño pixel.

Tiempo de repetición (TR) El TR controla la recuperación de la magnetización longitudinal. Por tanto, un 1TR proporcionará una 1 SNR, porque permitimos que aquellos p+ con una relajación más lenta sean perceptivos en el siguiente pulso de RF.

Si ITR, no se logrará la recuperación completa de los p+, por lo que el número de p+ disponibles para el siguiente pulso será menor y por tanto, ISNR.

Tiempo de eco (TE) Una disminución del TE procura una lectura de la señal antes de que el desfase de los p+ y los mecanismos de relajación debiliten en exceso la señal.

Por tanto, A ITE, 1SNR.

Este ángulo determina la cantidad de magnetización que se genera en el plano transverso:

Ángulo de inclinación del vector de magnetización Las secuencias spin echo (SE) usan un ángulo de 90° que proporciona mayor señal, ya que toda la magnetización longitudinal es desplazada al plano transverso para ser recogida.

Las secuencias eco de gradiente (EG) usan ángulos inferiores a 90°, por lo que solamente una parte de la magnetización longitudinal es transportada al plano transverso, y por tanto, proporciona menor señal.

At ángulo, 1 SNR.

Número de adquisiciones o excitaciones Número de veces que se recogen los datos: Si înº, 1SNR.

El ancho de banda representa todo el rango de frecuencias que atraviesa el píxel (vóxel).

Anchura de la banda de recepción Si tancho de banda, înº de frecuencias que se incluyen, truido y I SNR.

Si Jancho de banda, se excluyen las altas frecuencias de ruido y por tanto, ruido y 1 SNR - pero 1 TA y 1 artefactos.

Resolución de contraste

La resolución de contraste es la diferencia de señal entre dos estructuras contiguas. Es la diferencia que existe, en una escala de grises, entre tejidos, perceptible por el ojo humano.

Puede variarse en cierta medida para acentuar más la diferencia entre tejidos dentro de una misma secuencia y mejorando la calidad de imagen.

Depende de:

• Los parámetros de los tejidos (tiempos de relajación T1, T2 y DP).
• Los parámetros primarios modificables por el operador (TR, TE, TI, ángulo de inclinación del vector de magnetización).
• Uso de técnicas de supresión o excitación de grasa o agua, porque se eliminan o se excitan selectivamente ciertas estructuras.
• La aplicación de medios de contraste externos.

Para mejorar el contraste podemos ajustar el TR y el TE en función de la potenciación que deseamos obtener, sabiendo que:

• Si 1TR, 1SNR, pot T1, 1 pot DP y T2, 1 TA.
• Si îTE, ISNR, 1pot T2 y no se modifica TA.

Usando adecuadamente estos parámetros de secuencia y conociendo las propiedades de los tejidos se diseñan las secuencias que permitan un contraste entre tejidos patológicos y sanos.

Resolución espacial (RE)

Es la capacidad de diferenciar dos puntos cercanos y pequeños y diferenciar en la imagen estructuras anatómicas adyacentes de pequeño tamaño. Es la capacidad de definición. Viene determinada por el tamaño del voxel y la superficie del pixel: A pixel y voxel, ÎRE.

Dado que:

Tamaño pixel = FOV/tamaño matriz Volumen voxel = tamaño pixel x grosor de corte

El pixel es el elemento más pequeño de una imagen bidimensional digital. El voxel es la correspondencia del pixel pero en volumen.

El FOV es el campo de visión o la región sometida a estudio. Se mide en cm o mm.

La matriz es el número de píxeles que cubren un campo de visión. Se agrupan en filas y columnas.

El grosor de corte es el espesor de tejido que se va a estudiar. Normalmente, todas las secuencias son multicorte y con una separación entre cortes mínima para evitar artefactos.

Para mejorar la RE se puede:

• I tamaño del pixel: esto se consigue al ! FOV y/o î tamaño de la matriz,
• Ivolumen del voxel: esto se consigue Igrosor de corte y \intervalo entre cortes o I tamaño del pixel.

Tener en cuenta que si se quiere mejorar la RE sin modificar el TA, se verá afectada la SNR, porque estamos disminuyendo el voxel/pixel sin aumentar el tiempo de adquisición, por tanto la SNR será menor.