Ghid IRM 

Imagistica prin rezonanta magnetica este la ora actuala una dintre cele mai moderne si mai importante investigatii imagistice. Are rol major atat in diagnostic, cat si in stadializarea si monitorizarea diverselor patologii. Marele avantaj al IRM il confera faptul ca este o tehnica noninvaziva, neiradianta si care dispune de multiple posibilitati (secvente) de identificare si evaluare a leziunilor.

In cele ce urmeaza vom prezenta un scurt istoric, de la notiunea de magnetism si pana la aparatul de IRM din zilele noastre si vom incerca sa deslusim principiile de functionare ale acestei tehnicii.

Primele mentionari si studii asupra magnetismului au inceput inca din antichitate, cand a fost enuntat faptul ca Pamantul insusi este un magnet. De-a lungul timpului o serie de alte cercetari si descoperiri au fost facute, descoperiri care au culminat in final cu descrierea unui  fenomen fizico-chimic bazat pe proprietatile magnetice ale anumitor nuclei din sistemul periodic. Aceasta a fost Rezonanta Magnetica Nucleara, pentru care E.M.Purcell si F.Bloch au primit premiul Nobel pentru fizica in anul 1952.

In Romania, prof dr. Gheorghe Mateescu este considerat a fi parintele rezonantei magnetice.

 

Fenomenul de rezonanta magnetica

Rezonanta magnetica nucleara consta in studiul modificarilor de magnetizare a nucleelor unei substante sub actiunea conjugata a doua campuri magnetice: un camp magnetic static si un camp magnetic rotitor.

Imagistica prin rezonanta magnetica este considerata a fi o spectroscopie de protoni.

Principalele nuclee de interes biologic care poseda proprietati magnetice sunt nucleele de hidrogen, carbon, fluor, fosfor si sodiu. Nucleu de hidrogen este singurul cu rol in imagistica prin rezonanta magnetica datorita faptului ca hidrogenul reprezinta circa doua treimi din numarul total de atomi ai organismului.

 

Formarea imaginii si principii de functionare

Protonii prezinta miscare de rotatie in jurul propriei axe,o miscare care este aleatorie si care poarta denumirea de spin. Protonul, fiind o particula incarcata electric, in timpul miscarii genereaza in jurul sau un camp magnetic.

Atunci cand introducem un corp intr-un aparat de rezonanta magnetica, toti protonii de hidrogen aflati in miscare se vor alinia de-a lungul campului magnetic produs de aparat. Cand toti protonii au fost aliniati, spunem ca structura de examinat a fost magnetizata. Pozitia in spatiu a vectorului protonului poate fi reprezentata in cele trei axe: x,y si z , astfel incat atunci cand o structura este complet magnetizata aceasta va avea vectorul orientat pe axa z si valoarea in planul xy va fi 0 (zero).

Pentru a obtine secventele ponderate T1 si T2 este nevoie de aplicarea de impulsuri de radiofrecventa.

Prima unda de radiofrecventa de 90 grade care este aplicata structurii de examinat face ca vectorul sa fie nul pe axa z si maxim pe axa xy. Cand impulsul nu mai este aplicat, vectorul incepe sa revina la orientarea initiala.

Constanta T1 reprezinta timpul necesar pentru ca 63% din protonii unei anumite structuri sa revina la valoarea maxima pe axa Zz (initiala). Valoarea T1 este dependenta atat de intensitatea campului magnetic cat si de structura substantei.

Constanta T2 reprezinta timpul necesar pentru ca 63% din protonii unei anumite structuri sa ajunga la valoarea zero in planul XY; de asemeni valoarea T2 este dependenta atat de intensitatea campului magnetic cat si de structura substantei.

Scaderea T2 este mai rapida decat cresterea T1 astfel incat pentru a putea masura valoarea vectorului in planul XY este nevoie sa fie aplicat un al 2-lea impuls de radiofreventa, de aceasta data de 180 grade si care are rolul de a aduna vectorii defazati in planul Xy spre un vector unic care este considerat a fi un ecou al primei excitatii.

Timpul scurs intre aplicarea impulsului de 90 grade si aparitia ecolului poarte numele de timp de ecou TE.Se pot aplica impulsuri de 180  grade in mod succesiv, acestea ducand la un ecou din ce in ce mai mic, pana cand nu va mai putea fi masurat, moment in care ciclul se reia.

Timpul scurs intre aplicarea a doua impulsuri de 90 grade poarta numele de timp de repetitie TR.

TE si TR sunt ambele variabile ce pot fi modificate de examinator.

Cand avem TE si TR scurti, imaginea se va forma predominant pe baza constantelor T1, ea purtand numele de secventa ponderata T1.

Cand TE si TR sunt lungi,imaginea se va forma predominant pe baza constantelor T2, ea purtand numele de secventa ponderata T2.

Cand avem un TE scurt si un TR lung, imaginea va fi formata in functie de densitatea de protoni a substantei, ea purtand numele de secventa de densitate protonica PD.

Alte doua tipuri de secvente sunt STIR(Short Time Inversion Recovery) si FLAIR (Fluid Atenuated Inversion Recovery), acestea fiind secvente de inversiune.

Secventele FLAIR secvente in care apa este anulata – au utilitate majora in evaluarea patologiei substantei albe cerebrale: in acest tip de secventa fluidul este atenuat si apare in hiposemnal in timp ce zonele de glioza si ariile de demielinizare raman in hipersemnal, ajutand la diagnosticul diferential leziunile ischemice, chistice sau cu spatiile Virchow-Robin dilatate.

Secventele STIRsecvente in care grasimea este atenuata – au utilitate in principal in examinarea aparatului musculo-scheletal dar si in examinarile cu substanta de contrast. Examinarile cu substanta de contrast se realizeaza doar in secventele ponderate T1, astfel incat doar substanta de contrast captata va fi in hipersemnal, in timp ce hipersemnalul grasimii din T1 este inhibat de secventa STIR.

 

Imagistica de difuzie si imagistica de difuzie tensoriala

Imagistica de difuzie se bazeaza pe miscarea browniana a moleculelor de apa dintr-o structura biologica. Astfel, pe de o parte avem structuri cu o celularitate laxa care permite miscari ample ale moleculelor de apa- miscare anizotropica si  nerestrictiva si pe de alta parte avem structuri cu celularitate densa care limiteaza gradul de miscare al moleculelor- miscare anizotropa si restrictionata.

Secventele de difuzie evalueaza miscarea anizotropa fie restrictionata fie nerestrictionata, in timp ce secventele de difuzie tensoriala evalueaza miscarea izotropa.

Secventele de difuzie au o mare utilitate in caracterizarea catorva elemente care restrictioneaza miscarea apei, ajutand astfel la diagnosticul diferential al multor patologii.

Difuzia tensoriala evalueaza izotropia miscarii apei in sistemul nervos de-a lungul axonilor; astfel codarea in culoare si reconstructia tridimensionala permit obtinerea de imagini 3D ale fasciculelor de substanta alba.

Efectul structurilor patologice asupra tractelor nervoase evidentiat prin imaginile 3D are rol major in stabilirea protocolului chirurgical.

 

Spectroscopia in rezonanta magnetica

Cu ajutorul spectroscopiei putem stabili cu certitudine cantitatea unor molecule de interes in esantionul de tesut de examinat.Astfel putem defini atat tipul de molecula cat si cantitatea acesteia, lucru care se va transpune intr-un grafic. Dezechilibre in raportul dintre diversi metaboliti de la nivelul structurilor biologice ne indica prezenta proceselor patologice.

 

Echipamentul de rezonanta magnetica este format din magnetul principal in care este introdus pacientul. In functie de tipul de aparat, magnetul poate fi sub forma cilindrica sau in forma literei „C”, la aparatele deschise. In jurul zonei de interes ce se doreste a fi examinata se aseaza o bobina de radiofrecventa, uzual numita si antena, care are rolul de a emite impulsurile de radiofrecventa de 90 si de 180 de grade.

 

Artefacte in examinarea IRM

Artefacte de hardware si aparat RM

  • Artefact herring bone;
  • Margini Moire ;
  • Artefact zebra;
  • Artefact de punct central;
  • Artefact zipp;

Artefacte de software RM

  • Suprapunere de sectiuni;
  • Artefacte cross-excitation;

Miscarea pacientului sau a organelor sale interne

  • Artefact de miscare in directia de codare a fazei;
  • Artefact de intrare in sectiune;

Neomogenitati de tesut sau corpi straini

  • Margine neagra;
  • Unghi magic;
  • Artefact de susceptibilitate magnetica;
  • Artefact de shift chimic;

Artefacte legate de transformari Fourier sau masurare Nyquist

  • Artefact de trunchiere;
  • Artefact de umplere „0” ;
  • Artefact de Aliasing.

 

Contraindicatii absolute si relative in IRM

Contraindicatii absolute

  • Prezenta de pace-maker (pacientii nu sunt admisi in magneti mai mari de 0,1T);
  • Implant cohlear;
  • Clipuri metalice arteriale.

Contraindicatii relative

  • Alte proteze sau materiale medicale implantate pacientilor si despre care nu exista date precise de la producator ca ar fi „MRI-safe”;
  • De-a lungul timpului producatorii au adaptat materialele sanitare implantabile astfel incat ele sa fie compatibile cu aparatura de rezonanta (nu migreaza, nu se incalzesc si nu provoaca leziuni); raman insa artefacte de imagine.

Contraindicatiile substantei de contrast in rezonanta magnetica sunt similare cu cele din radiologia conventionala si computer tomografie, ele fiind legate de functia renala, alergii.

 

Indicatiile examinarii prin rezonanta magnetica

Avantajele folosirii rezonantei magnetice fac din aceasta o tehnica de examinare moderna, foarte indicata si larg raspandita in serviciile medicale:

  • Tehnica de examinare non invaziva;
  • Fara expunere la radiatii (tehnica bazata pe campul electromagnetic);
  • Multiple posibilitati de expunere si evaluare a leziunii (prin secvente T1,T2, STIR,FLAIR, etc);
  • Necesita administrare de substanta de contrast rar.