10-07 Eco de gradiente

Para muchas indicaciones clínicas las secuencias rápidas de adquisición de imá­ge­nes son esenciales para evitar largos tiempos de estudio que podrían causar artefactos por movimiento. El tiempo de estudio puede caer pasar desde mi­nu­tos en el caso de una imagen estándar de espín-eco hasta segundos o incluso mi­lé­si­mas de segundo. El número de indicaciones específicas de determinadas se­cu­en­cias de pulsos rápidos ha aumentado de forma estable a lo largo de los úl­ti­mos años. Las secuencias de eco de gradiente (GRE) eran las secuencias fa­vo­ri­tas de imágenes rápidas, sin embargo, la popularidad de las secuencias de la fa­mi­lia de la RSE está en constante aumento.

Para acelerar la formación de imágenes se pueden acortar el número de pro­me­di­os, el numero de puntos o de líneas de la imagen en la matriz, o la re­pe­ti­ción. En general la relación señal-ruido y la resolución espacial se empobrecerán con métodos de imagen más rápidos, pero, como hemos comentado an­te­ri­or­men­te, un buen diagnóstico clínico no requiere necesariamente una bo­ni­ta ima­gen sino una calidad de imagen suficiente.

Los principales parámetros de contraste de las secuencias rápidas y con­ven­ci­o­na­les se resumen en la Tabla 10-05. La ponderación de las secuencias depende en la actualidad de varios factores que pueden no estar disponible en todos los equipos de IRM.

Tabla 10-05: Pulse sequences and their contrast de­pen­dence. The signal of all pulse sequences is influenced by ρ and by bulk flow.

Las secuencias GRE aprovechan la saturación del sistema de espines que se produce al acortar el TR. Después de aplicar una serie de pulsos de 90° la in­ten­si­dad de la señal se hace más débil hasta que se alcanza un equilibrio (sa­tu­ra­ción). En estas condiciones los pulsos con ángulos menores de 90° son más efi­ca­ces. Sorprendentemente el acortamiento de TR por debajo de 100 ms, incluso por debajo de 10 ms, todavía proporciona imágenes con una relación señal-ruido suficiente para permitir la evaluación y diagnóstico.

Las secuencias de eco de gradiente de este tipo, con TR tan corto, se han dado llamado secuencias FLASH [⇒ Haase]. Están disponibles bajo varios nombres comerciales diferentes (véase el resumen de las secuencias de eco de gradiente Table 10-06 y la Lista de abreviaturas y acrónimos).

Cuando TR es menor que T1 pero mayor que T2*, o cuando se aplican el gra­di­en­te/ RF spoiling para eliminar las coherencias transversales, la intensidad de se­ñal en las secuencias rápidas se puede calcular mediante la siguiente ecu­a­ción:

SI = sinα × [1-exp(-TR/T1)] × exp(-TE/T2)/ 1 - cosα × exp(-TR/T1)

donde α es el ángulo de inclinación, TR el tiempo de repetición, T1 y T2 los ti­em­pos de relajación longitudinal y transversal respectivamente.

10-07-01 El ángulo de inclinació

Las secuencias FLASH agregan un cuarto parámetro a los tiempos TR, TE, y TI: el ángulo de inclinación o pul­so α, también llamado FA (flip angle). Al igual que las secuencias SE, las secuencias GRE pueden ser potenciadas en función de los tiempos de repetición y de eco, la secuencia exacta del pul­so y el ángulo de pul­so.

Sin embargo, hay una gran diferencia: mientras que las secuencias SE y RSE reflejan T2 reales en las imágenes potenciadas en T2, las secuencias GRE sólo muestran contraste T2*. Las Figuras 10-12 muestran el patrón típico de in­ten­si­dad de señal de una secuencia GRE, en este caso de una secuencia FLASH. Por lo general las intensidades de señal alcanzan su máximo con pulsos entre 30° y 60°. Como hemos visto al estudiar la intensidad de la señal y el comportamiento del contraste en las secuencias SE, no se obtienen necesariamente mejores con­tras­tes en el punto de intensidad máxima de la señal. Ocurre lo mismo en las secuencias GRE, como muestra la Figura 10-14 respecto al comportamiento del contraste en imágenes cerebrales: en el momento de mayor intensidad de la se­ñal no hay contraste o éste es pobre.

Figura 10-12:
Gradient echo sequence (spoiled GRE). TR = 400 ms; TE = 20 ms. B₀ = 1.5 T.
Because of the three variables available, there are nearly unlimited possibilities for changing ima­ge contrast. Generally, at low flip angles proton density dominates contrast, at high flip angles T1 becomes more important.

Images (through the brain of a normal volunteer): (a) α = 15°; (b) α = 30° ; (c) α = 45°; (d) α = 60°; (e) α = 75°

Figura 10-13: Animation: Eleven images; α between 8° and 88°. Note that these are simulated images: Both on the picture sequence of Figure 10-12 and on the animated sequence image noise has been removed. Software de simulación: MR Image Expert®

Se observa que las imágenes adquiridas utilizando el ángulo de Ernst tienden a tener un contraste bastante pobre. Se tienen que utilizar mayores ángulos de in­cli­na­ción para mejorar el contraste. El resultado de esto es una reducción de la señal que queda a lo largo del eje z después del pulso de RF. Así, el nivel de la se­ñal depende de la velocidad a la que la señal se recupera durante el TR, y es, por lo tanto, fuertemente dependiente de T1.

La serie de imágenes y la secuencia animada que se muestran en las Figura 10-12 y Figure 10-13 da una visión general de cómo se cambia el contraste con un angulo progresivamente ascendente. Las secuencias GRE pueden pro­por­ci­o­nar un contraste detallado entre el espacio subaracnoideo de la columna ver­te­bral, la médula espinal y la columna vertebral que los rodea. Este efecto mi­e­lo­grá­fi­co de las imágenes ponderadas en T2* permite una detección rápida de las protusiones de los discos y es un ejemplo de las aplicaciones clínicas que pueden tener las secuencias GRE.

Sin embargo, las secuencias SE y, en algunos casos, las secuencias RSE pro­du­cen comúnmente un detalle espacial nítido mayor que el contraste de las imá­ge­nes obtenidas mediante secuencias GRE. Se puede mejorar el contraste uti­li­zan­do medios de contraste, pero, además, aplicando un angulo de in­cli­na­ción elevado se puede mejorar el efecto T1 de los agentes de contraste pa­ra­mag­né­ti­cos.

La creación de contraste T2* se ve dificultada por las in­ho­mo­ge­nei­da­des de campo que no se suavizan me­di­an­te el eco de gradiente. Las inhomogeneidades requieren cortos ti­em­pos de eco y limitan el uso de tiempos de eco largos necesarios pa­ra la ponderación en T2*. La re­duc­ción del TR por debajo de T2 conduce a la generación de co­he­ren­ci­as transversales que pueden ser suavizadas o reorientadas tal y como se describe en el Capítulo 8. La secuencia FLASH (y otras se­cu­en­cias similares; cf. Table 10-06) eliminan el efecto de las co­he­ren­ci­as transversales, por lo general me­di­an­te la aplicación de gradientes de deterioro, para proporcionar un verdadero contraste de saturación parcial. Table 10-06: Rapid imaging techniques correlated to the respective generic pulse sequence. * In this context, contrast-enhanced refers to the radiofrequency pulse sequence; is does not mean enhancement with a con­trast agent.

Las reorientación de secuencias GRE sirve para incorporar las coherencias transversales a la señal observada de modo que se consigue una mejor relación señal-ruido. Sin embargo, la secuencia básica FLASH tiene mas bien un con­tras­te pobre (depende de T1/T2). La versión con realce de contraste, CE-FLASH, of­re­ce un contraste adicional T2, determinándose la cantidad de ponderación T2 por manipulación de los parámetros TR y T2. La ponderación T2 es mayor en valores más largos de T2 (30-60 ms), pero la relación señal-ruido es más pobre que utilizando valores de TR cortos.

Las secuencias GRE son muy sensibles a la susceptibilidad magnética (por ejem­plo la observada en hemorragia y en productos de degradación sanguínea) y a los fenómenos de flujo (angiografía). La Tabla 10-06 resume las características de una secuencia FLASH estándar con en un campo de alta intensidad (1,5 Tes­la).

Tabla 10-07:
Características de una secuencia FLASH estándar con en un campo de alta intensidad (1,5 Tesla)

En exploraciones de eco de gradiente la señal pasa por diferentes ni­ve­les du­ran­te el examen. Por lo tanto, mediante la manipulación del valor inicial se pue­de alterar la evolución de la señal y por tanto el contraste de la imagen. El pro­ce­so más frecuentemente utilizado es un pulso de inversión de 180° seguido por una pausa para la recuperación y el inicio de la exploración inmediatamente pos­te­ri­or (MP-RAGE).

Como ocurría en las secuencias SE se pueden pasar por alto los cam­bi­os patológicos si se realiza una mala se­lec­ción de la secuencias de pul­sos. Esto también es válido para las secuencias rápidas. Si se­lec­ci­o­na­mos una secuencia T1 no podremos distinguir una lesión que posea un T1 similar al de los tejidos vecinos. Si aplicamos una secuencia pon­de­ra­da en T2* no podremos delimitar una lesión con un T2 similar al del tejido circundante. La intensidad de señal de la mal­for­ma­ción vascular de la Figura 10-14 es un buen ejemplo de este pro­ble­ma. Figura 10-14: Gradient echo pulse sequence (spoiled GRE) through the brain of a patient with a vascular malformation in the right occipital hemisphere. The left image series was ta­ken with an echo time TE = 20 ms, the right series with an echo time TE = 120 ms (B0 = 1.5 T). The lesion is nearly invisible in the image series with short TE, but well delineated in the series with long TE. The choice of the appropriate pulse se­quen­ce parameters is pivotal in MR ima­ging. Many different sequences can be applied for different diagnostic questions. In many instances, their contrast behavior has been recorded empirically and the se­quen­ce and specific sequence pa­ra­me­ters have been included in special clinical ima­ging protocols.

Otras secuencias rápidas de adquisición de imagen. En el Capítulo 8 se han descrito varias secuencias rápidas diferentes desarrolladas recientemente, como por ejemplo la EPI. El contraste en EPI depende del módulo de pre­pa­ra­ción utilizado antes del módulo EPI. Este puede ser un módulo SE, un módulo de GRE, o un módulo de IR. El contraste de la secuencia EPI responderá en con­se­cu­en­cia.