Filmar órganos y articulaciones en tiempo real usando tecnología de RM

Instruir al paciente que permanezca inmóvil es crucial para los pacientes que están siendo examinados con resonancia magnética (RM). Es la única manera de obtener imágenes claras para el diagnóstico. Hasta ahora, era por lo tanto casi imposible visualizar los órganos en movimiento usando RM. Científicos alemanes ahora han tenido éxito en reducir significativamente el tiempo requerido para registrar imágenes –en solo un cincuentavo de segundo.

Con este descubrimiento, la dinámica de los órganos y las articulaciones pueden ser filmadas "vivas” por primera vez: los movimientos del ojo y la quijada, así como la flexión de la rodilla y el corazón latiendo. El método RM nuevo tiene el potencial de añadir información importante acerca de enfermedades de las articulaciones y el corazón.

Un proceso que requería varios minutos hasta bien entrados los años 1980, ahora solo toma unos segundos: el registro de imágenes de cortes transversales del cuerpo humano por RM. Esto fue logrado con la técnica FLASH (disparo rápido en ángulo bajo) desarrollada por los científicos alemanes Dr. Jens Frahm y Dr. Axel Haase del Instituto de Química Biofísica Max Planck (Göttingen, Alemania). FLASH transformó la tecnología RM y fue responsable para su establecimiento como una modalidad muy importante en la imaginología diagnóstica.

Los investigadores, trabajando con el Dr. Jens Frahm, jefe de la empresa sin fines de lucro Biomedizinische NMR Forschungs, GmbH (Gottingen, Alemania), logró acelerar adicionalmente el proceso de toma de imágenes. El método MRI nuevo desarrollado por el Dr. Frahm, el Dr. Martin Uecker, y el Dr. Shuo Zhang reduce el tiempo de toma de imagen a 20 milisegundos, haciendo posible obtener "registros vivos” de articulaciones y órganos en movimiento con una resolución temporal hasta ahora inaccesible y sin artefactos.

"… como fue el caso con FLASH, primero debemos aprender a usar las posibilidades RM en tiempo real para propósitos médicos”, dijo el Dr. Frahm. "Los desafíos nuevos por lo tanto también aumentan para los médicos. El progreso técnico tendrá que ser ‘traducido' en protocolos clínicos que suministran respuestas óptimas a preguntas médicas relevantes”.

Para lograr el descubrimiento para las mediciones RM que solo toman fracciones muy pequeñas de un segundo, tenían que combinarse exitosamente varios desarrollos entre sí. Aunque todavía dependen de la técnica FLASH, los científicos usaron una codificación radial de los datos espaciales que hacen insensibles las imágenes a los movimientos. La matemática fue requerida para reducir los tiempos de toma aún más. "Se registran considerablemente menos datos de los que son registrados usualmente para el cálculo de una imagen. Desarrollamos una reconstrucción matemática nueva que nos permite calcular una imagen significativa de los datos que son, de hecho, incompletos”, explicó el Dr. Frahm.

En el caso extremo, es posible calcular una imagen de calidad comparativa de solo el 5% de los datos requeridos para una imagen normal, que corresponde a una reducción del tiempo de medición por un factor de 20. Como resultado, los científicos han acelerado la RM desde mediados de los años 1980 por un factor de 10.000.

Aunque esas mediciones RM rápidas pueden ser implementadas fácilmente en los dispositivos RM actuales, se produce una especie de cuello de botella cuando se trata de la disponibilidad de equipos suficientemente poderosos para la reconstrucción de la imagen. Explicó el físico Dr. Uecker, "El esfuerzo computacional requerido es gigantesco. Por ejemplo, si examinamos el corazón durante solo un minuto en tiempo real, se originan entre 2.000 y 3.000 imágenes de un volumen de datos de dos gigabytes”.

El Dr. Uecker posteriormente diseñó el proceso matemático de tal manera que está dividido en pasos que pueden ser calculados en paralelo. Esos cálculos complicados son realizados usando unidades de procesamiento gráfico rápido (GPUs) que fueron desarrolladas originalmente para juegos de computador y visualización tridimensional. "Nuestro sistema de computador requiere aproximadamente 30 minutos en la actualidad para procesar una película de un minuto”, dijo el Dr. Uecker.

Por lo tanto, según los científicos, tomará un tiempo hasta que los sistemas RM están equipados con computadores que permitirán el cálculo inmediato y la presentación viva de las imágenes durante los exámenes. Para minimizar el tiempo que su tecnología requiere para alcanzar aplicación práctica, los investigadores de Göttingen están trabajando en cooperación estrecha con la compañía Siemens Healthcare (Erlangen, Alemania).

Los hallazgos de investigación fueron publicados en línea el 27 de agosto de 2010, en la revista NMR in Biomedicine.


Enlaces relacionados:

Max Planck Institute for Biophysical Chemistry
Biomedizinische NMR Forschungs
Siemens Healthcare