Empezamos la sección de la Newsletter del SAI RM tratando un tema de especial interés en vuestras líneas de investigación: ¿sería posible detectar la Mielina por Imagen de Resonancia Magnética? La respuesta es SI pero no con los técnicas de imagen convencionales, requiere de secuencias especiales y un análisis de imagen posterior.
En este primer artículo, me gustaría comentaros esta modalidad como una breve introducción, teniendo en cuenta que no todos vosotros estáis familiarizados con la técnica de RM. Trataré en los siguientes capítulos de ir explicando distintas aplicaciones e introduciendo en cada uno de ellas los parámetros más importantes. He tratado de dar unas breves notas, pues veréis, que hay una gran variedad tanto en adquisición como en el procesamiento de la imagen. Al contrario de lo que ocurre en clínica, se pueden modificar muchos parámetros, pero al igual que esto trae sus ventajas también trae sus desventajas. Se abre un mundo de posibilidades en los que simplemente la modificación de un solo parámetro te hará variar tanto la imagen (contraste, resolución, etc… ) como el tratamiento de la imagen con el postprocesado. Las figuras y tablas que muestro están extraídas de diferentes artículos como muestra y ejemplo de datos que podríamos obtener. Lo ilustro a modo de ejemplo, y como base para abrir ciertas inquietudes…. Empecemos:
La imagen de Resonancia Magnética está basada principalmente en la señal que producen los protones del agua y de distintos componentes que forman las proteínas y los lípidos. Si bien, es posible detectar otros núcleos empleando antenas de radiofrecuencia específicas, prácticamente la mayoría del diagnóstico clínico e imagen preclínica está basada en la imagen de los protones del agua.
En el sistema nervioso (así como en otros tejidos) los protones se encuentran formando parte de diversas estructuras que son detectables y caracterizables por IRM teniendo en cuenta los parámetros de relajación que varían en función del campo magnético.
Concretamente, el tejido nervioso mielinizado está compuesto por varios componentes que tienen distintas propiedades magnéticas (distintos tiempos de relajación). La señal que producen los protones en las diferentes estructuras mielinizadas es apenas detectable porque tienen valores de T2 muy cortos, (rango de microsegundos) empleando secuencias de imagen de RM convencionales. Es más, estos componentes se suelen omitir en los modelos teóricos a partir de los datos de la imagen.
Debido a estos tiempos de relajación tan cortos, se han ido desarrollando secuencias que detecten la mielina indirectamente, estudiando las propiedades del agua asociada a las vainas de mielina y sus interacciones con los protones asociados con proteínas y lípidos que forman éstas.
Una de las técnicas llamada MWI (Myelin Water Imaging) va a estudiar las diferencias en los tiempos de relajación T2 de los protones del agua cuando ésta se encuentra formando parte de distintas estructuras.
Se pueden encontrar 3 componentes que contribuyen a esta señal:
- En el rango de milisegundos agua unida a mielina: representa la MWF (Myelin Water Fraction)
- Un segundo componente en el rango de 50-100 ms que corresponde al agua que se encuentra intra-extracelular (I/E) denominada “other water fraction OWF”
- Y un tercer componente de varios cientos de milisegundos que representa el líquido cerebroespinal (agua libre)
La siguiente figura representa el rango de T2 de los dos primeros componentes: teniendo en cuenta estas dos señales, se puede calcular la fracción de Mielina-agua
De esta manera se podrá calcular la fracción Mielina-agua (MWF) que representará la cantidad de agua atrapada entre la bicapa de Mielinia como la representación de las curvas de decaimiento multiexponencial de los componentes de T2 cortos obtenidas de las imágenes multieco.
Para que podáis estar más familiarizados con la terminología empleada, la siguiente tabla describe estos parámetros y sus principales características:
En la literatura podemos encontrar varias metodologías que estudian un intercambio de protones de agua libre con la ligada a macromoléculas. Es el caso de la técnica de Transferencia de Magnetización. Esta técnica que aplica un pulso de saturación a una frecuencia de resonancia del espectro determinada, no es específica de los protones unidos a mielina. Es decir, estaríamos produciendo un cambio en el contraste, un cambio “cuantitativo” (en los mapas procesados) pero no podríamos asegurar que este cambio estuviese producido solamente por la Mielina.
En las siguientes gráficas se muestra el distinto comportamiento de la señal del agua unida a Mielina y el agua extracelular/axonal con respecto a los valores de T2, T1 y Transferencia de Magnetización.
Si bien, “parece” relativamente fácil implementar la secuencia, reproduciendo los parámetros que se detallan en los artículos (teniendo en cuenta: el campo magnético, las antenas de radiofrecuencia y gradientes del equipo empleado, etc.) es en el post-proceso de las imágenes donde se requiere más conocimiento y dedicación.
Y ya, para terminar, una mención a la imagen de la Mielina en médula. A parte de los estudios de difusión que aportan muchísima información sobre cómo están orientadas las fibras. Podríamos trabajar con la MWI como secuencia complementaria, teniendo en cuenta una serie de inconvenientes:
- Problemas de susceptibilidad magnética, nos encontramos en un medio no homogéneo, mucha interfase tejido medular-tejido óseo
- Inhomogeneidad del campo, es muy difícil obtener un shimming correcto con tanta interfase y artefacto de respiración y flujo
- Presencia de líquido cerebroespinal cuyos valores de T2 podrían enmascarar los valores de T2 buscados
- Programar las secuencias disponibles en el equipo y ajustar los valores de adquisición requeridos: secuencias multieco y secuencias UTE (ultrashot time echo); donde a veces el ajuste de estos parámetros se ven comprometidos por la configuración del equipo.
Bibliografía:
- Magnetic Resonance of Myelin Water: An in vivo Marker for Myelin. Brain Plasticity 2 (2016) 71–91 Review
- Advances in noninvasive myelin imaging. Dev Neurobiol. 2018 Feb;78(2):136-151. Review
- In vivo longitudinal Myelin Water Imaging in rat spinal cord following Dorsal Column transection injury. Magn Reson Imaging. 2014 April; 32(3): 250–258. doi:10.1016/j.mri.2013.12.006.
- So You Want to Image Myelin Using MRI: An Overview and Practical Guide for Myelin Water Imaging J Magn Reson Imaging. 2020 Feb 3. Review
- Assessment of the myelin water fraction in rodent spinal cord using T2‑prepared ultrashort echo time MRI Magn Reson Mater Phy (2016) 29:875–884
- High-resolution myelin water measurements in rat spinal cord. Magn Reson Med. 2008 Apr;59(4):796-802. doi: 10.1002/mrm.21527.
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