El etiquetado de espín arterial (ASL), también conocido como etiquetado de espín arterial , es una técnica de imágenes por resonancia magnética que se utiliza para cuantificar la perfusión sanguínea cerebral al etiquetar el agua sanguínea a medida que fluye por el cerebro. ASL se refiere específicamente al etiquetado magnético de la sangre arterial debajo de la placa de imagen, sin la necesidad de contraste de gadolinio , [1]que es el primero de su tipo en términos de imágenes de perfusión. Son posibles varios esquemas de ASL, el más simple es la recuperación de inversión alternante de flujo (FAIR) que requiere dos adquisiciones de parámetros idénticos con la excepción de la saturación fuera de corte; teóricamente, la diferencia entre las dos imágenes se debe únicamente a los giros de entrada, y puede considerarse un " mapa de perfusión ". [2] La técnica fue desarrollada por John Detre, Alan P. Koretsky y compañeros de trabajo en 1992. [3]
Física
El etiquetado del espín arterial utiliza las moléculas de agua que circulan con el cerebro y, mediante un pulso de radiofrecuencia, rastrea el agua sanguínea a medida que circula por el cerebro. Después de un período de tiempo en microsegundos (suficiente para permitir que la sangre circule por el cerebro), se captura una imagen de "etiqueta". También se adquiere una imagen de "control" antes del etiquetado del agua sanguínea. Una técnica de resta da una medida de perfusión. Para aumentar la SNR , se pueden promediar las colecciones de imágenes de control y etiquetas. También hay otras especificaciones en la resonancia magnética que pueden aumentar la SNR, como la cantidad de bobinas de la cabeza de la resonancia magnética, o una fuerza de campo más fuerte (3 T es estándar, pero 1.5 T es satisfactorio). Para escalar correctamente los valores de perfusión en unidades de flujo sanguíneo cerebral (CBF, ml / 100g / 1 min), se recomienda adquirir un mapa de densidad de protones separado con los mismos parámetros (pero TR más largo para relajar completamente los espines sanguíneos) como bien. Alternativamente, la imagen de control promedio se puede usar para generar CBF, que es el caso de las lecturas de pCASL de Phillips . Por lo general, también se aplica la supresión de fondo para aumentar la SNR. Debido a las diferentes variaciones de cada implementación, se recomienda que un gran estudio de múltiples escáneres diseñe un protocolo que minimice la variedad de métodos de lectura utilizados por cada escáner.
Un estudio ha demostrado que, aunque existen diferencias de vóxeles cuando se utilizan diferentes métodos de lectura, el CBF promedio de materia gris sigue siendo comparable. Las diferencias en SNR son evidentes cuando se compara cada vóxel, pero colectivamente son insignificantes. [4]
Etiquetado continuo de espín arterial
En el etiquetado de espín arterial continuo (CASL), el agua sanguínea se invierte a medida que fluye a través del cerebro en un plano. CASL se caracteriza por un solo pulso largo (alrededor de 1-3) segundos. Esto puede ser una desventaja para ciertos escáneres que no están diseñados para mantener un pulso de radiofrecuencia tan largo y, por lo tanto, requerirían ajustes en un amplificador de RF . Esto se rectifica en el etiquetado de espín arterial pseudo-continuo (pCASL), donde un solo pulso largo se reemplaza con pulsos múltiples (hasta mil) milisegundos. Esto conduce a una mayor eficiencia de etiquetado. pCASL es la implementación preferida de ASL. [5] Existen diferentes módulos de lectura para pCASL, dependiendo del escáner utilizado, con pCASL 2D generalmente implementado para todos los escáneres y una pila de espirales pCASL 3D implementada en los escáneres GE .
Etiquetado de espín arterial pulsado
En el etiquetado de espín arterial por pulsos (PASL), el agua sanguínea se invierte a medida que pasa a través de una placa de etiquetado (de 15 a 20 cm) en lugar de un plano. Existen diferentes variaciones de estas implementaciones, incluidas EPISTAR y PICORE y PULSAR. La mayoría de los escáneres se han diseñado para tener PASL listo para usar para fines de investigación.
Etiquetado de espín arterial selectivo por velocidad
El etiquetado de espín arterial selectivo por velocidad es una estrategia que aún requiere validación. El marcaje de espín arterial selectivo por velocidad es ventajoso en una población en la que el flujo sanguíneo puede estar impedido (por ejemplo, accidente cerebrovascular), porque el marcaje se produce más cerca de los capilares. Esto permite que la caída posterior al etiquetado sea más corta. [6]
Análisis de imágenes ASL
Los mapas de ASL se pueden analizar principalmente utilizando las mismas herramientas para analizar fMRI y VBM . Se han desarrollado muchas cajas de herramientas específicas de ASL para ayudar en el análisis de ASL, como BASIL (inferencia bayesiana para RM de etiquetado de espín arterial), parte del paquete de neuroimagen FSL y también la caja de herramientas de ASL de Ze Wang (usando MATLAB) para ayudar en la resta y el promedio de los pares etiquetados / control. [7] A menudo se necesita un control de calidad visual para asegurarse de que el mapa de perfusión sea válido (como el registro correcto o la segmentación correcta de materiales no cerebrales como la duramadre ). Se puede analizar un enfoque de cerebro / vóxel completo registrando el mapa ASL en el espacio MNI para comparaciones de grupos. Un enfoque de región de interés se puede analizar registrando el mapa ASL en un grupo seleccionado, o un atlas , como un estándar (como el atlas cortical de Harvard-Oxford) o un atlas individual desarrollado por software como FreeSurfer . El procedimiento recomendado de registro de ASL para el análisis de voxel es registrar el mapa de perfusión en una segmentación de materia gris de cada individuo en un procedimiento no rígido.
La materia gris a menudo requiere más oxigenación y es la fuente de más actividad cerebral en comparación con la materia blanca . Por lo tanto, el CBF de materia gris suele ser más alto que el CBF de materia blanca. El valor único de CBF de materia gris a menudo se aísla para ofrecer una visión general amplia de las diferencias de CBF. La sustancia gris y la sustancia blanca CBF se pueden localizar utilizando atlas o Freesurfer .
Se puede diseñar la conectividad funcional ASL , con parámetros propicios para un tiempo de exploración prolongado. Los estudios han sugerido que el ASL complementa bien los hallazgos de la resonancia magnética funcional en estado de reposo, pero puede diferenciar menos entre las redes cerebrales en reposo (como la red de modo predeterminado ). [8]
Comparación con fMRI
La resonancia magnética funcional (fMRI) ha sido la modalidad de elección para visualizar la actividad cerebral y aprovecha una variedad de técnicas que se pueden utilizar para interpretarla. Sin embargo, la señal que está adquiriendo fMRI es la señal BOLD , que no se correlaciona directamente con el flujo sanguíneo. Por otro lado, el flujo sanguíneo cerebral lo hace, lo que permite el análisis de enfermedades cardiovasculares (ECV) y de factores de riesgo inflamatorios , y trastornos (como la esquizofrenia y el trastorno bipolar ) que tienen efectos comórbidos con las ECV. [9] Las imágenes de ASL pueden ser una herramienta útil para complementar la resonancia magnética funcional y viceversa.
Uso clínico
En el infarto cerebral , la penumbra tiene una perfusión disminuida. [10] Además de las enfermedades neurovasculares agudas y crónicas, se ha demostrado el valor del ASL en tumores cerebrales , epilepsia y enfermedades neurodegenerativas , como la enfermedad de Alzheimer , la demencia frontotemporal y la enfermedad de Parkinson . [11]
Aunque la forma primaria de fMRI utiliza el contraste dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD), [12] ASL es otro método para obtener contraste. [13]
Se han realizado investigaciones para aplicar el ASL a las imágenes renales, [14] las imágenes del páncreas, [15] y las imágenes de la placenta. Un desafío para este tipo de perfusión no cerebral es el movimiento debido a la respiración. Además, hay mucho menos desarrollo en la segmentación de estos órganos específicos, por lo que los estudios son a una escala relativamente pequeña.
Seguridad
La ASL es en general una técnica segura, aunque pueden producirse lesiones como resultado de procedimientos de seguridad fallidos o errores humanos como otras técnicas de resonancia magnética. [dieciséis]
ASL, al igual que otras modalidades de resonancia magnética, genera una buena cantidad de ruido durante la exploración, por lo que se recomiendan tapones para los oídos.
Referencias
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- ^ "Etiquetado de spin arterial" . Universidad de Michigan . Consultado el 27 de octubre de 2017 .
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enlaces externos
- mriquestions.com [1]