Perfusión por resonancia magnética: bases físicas y aplicación clínica

rEVISIÓN
Perfusión por resonancia magnética:
bases físicas y aplicación clínica
Nicolás Fayed-Miguel, Julio Castillo-Blandino, Jaime Medrano-Lin
Objetivos. Revisar una de las más importantes técnicas funcionales en resonancia magnética (RM), la perfusión, con énfasis en sus aplicaciones y, particularmente, en el diagnóstico y seguimiento de lesiones cerebrales. En primer lugar, discutimos los principios físicos y resultados de la técnica, y luego sus aplicaciones más importantes.
Desarrollo y conclusiones. Habitualmente, se utilizan dos tipos diferentes de técnicas de RM: susceptibilidad dinámica de
contraste T2* (DSC) y series dinámicas potenciadas en T1 (DCE). La DSC mide la farmacocinética del primer paso del bolo
de contraste a través de un volumen determinado. Por el contrario, la DCE mide la permeabilidad capilar, derivándola
mediante un modelo compartimental de series de imágenes en secuencia T1. La utilidad de la perfusión se ha descrito en
tumores cerebrales, isquemia cerebral, enfermedades neurodegenerativas y trastornos inflamatorios. En esta revisión
describimos las bases físicas y la contribución de la perfusión por RM en el diagnóstico y seguimiento de las enfermedades
del sistema nervioso central.
Palabras clave. Enfermedades del sistema nervioso central. Fisiopatología. Perfusión. Resonancia magnética.
Servicio de Neurorradiología;
Hospital Quirón; Zaragoza,
España (N. Fayed-Miguel,
J. Medrano-Lin). Servicio de
Neurorradiología; Hospital
Bautista; Managua, Nicaragua
(J. Castillo-Blandino).
Correspondencia:
Dr. Nicolás Fayed Miguel. Servicio
de Neurorradiología. Hospital
Quirón. P.º Mariano Renovales, s/n.
E-50006 Zaragoza.
E-mail:
[email protected]
Aceptado tras revisión externa:
03.06.09.
Introducción
La perfusión sanguínea no es más que el aporte de
sangre a un determinado tejido. Con este mecanismo se asegura la llegada de nutrientes y oxígeno [1].
La resonancia magnética (RM) se ha convertido en
un poderoso instrumento clínico para la evaluación
de la anatomía cerebral. Los avances en la tecnología han extendido sus aplicaciones a la evaluación
de la función cerebral vía al acceso de numerosos
parámetros funcionales y metabólicos. Uno de estos parámetros es la perfusión cerebral, que describe el paso de la sangre a través de la red vascular
cerebral. La perfusión por RM (pRM) se refiere a
técnicas desarrolladas y usadas para la obtención
de medidas no invasivas de parámetros hemodinámicos [2]. Otras técnicas se han desarrollado para
evaluar las lesiones en las que existe rotura de la barrera hematoencefálica, estudiando diversos parámetros producto del escape del medio de contraste, llamados estudios de permeabilidad, en los que
se obtienen datos como el escape del contraste del
plasma al espacio extracelular (Ktrans, constante de
transferencia), la fracción de volumen de tejido que
abarca el espacio extracelular (Ve, espacio de escape) y el retorno de contraste del espacio extracelular al plasma (Kep, constante de proporción) [3].
Estas técnicas tienen un gran potencial como
instrumentos clínicos para el diagnóstico y segui-
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miento de enfermedades cerebrovasculares y otras
alteraciones cerebrales, incluyendo la evaluación de
enfermedades neurodegenerativas, la valoración no
invasiva de la histología de los tumores, así como la
determinación de los efectos de medicamentos usados en estas condiciones, entre otras.
El propósito de esta revisión es proporcionar en
forma comprensible las bases físicas de la pRM y
sus aplicaciones clínicas actuales (Tabla).
Cómo citar este artículo:
Fayed-Miguel N, Castillo-Blandino
J, Medrano-Lin J. Perfusión por
resonancia magnética: bases
físicas y aplicación clínica. Rev
Neurol 2010; 50: 23-32.
© 2010 Revista de Neurología
Técnicas y bases físicas de la pRM
Las técnicas actuales que permiten determinar la
perfusión cerebral incluyen la medicina nuclear utilizando cámaras de tomografía simple por emisión
de fotón único (SPECT) y tomografía por emisión de
positrones (PET), tomografía con inhalación de xenón, pRM y perfusión por tomografía (pCT).
Dado que la perfusión implica el transporte de
material a través del tejido, todas las medidas de perfusión requieren una cantidad de trazador cuyo
transporte en la sangre pueda medirse.
Durante la última década se han desarrollado dos
técnicas de pRM que han demostrado ser prácticas
en el contexto clínico y útiles para el diagnóstico:
éstas son la RM de susceptibilidad dinámica al contraste (DSC), que utiliza un trazador exógeno, y el
marcaje del espín arterial, que utiliza un trazador
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N. Fayed-Miguel, et al
Tabla. Indicaciones y diagnóstico diferencial en perfusión por resonancia magnética.
Patología
Perfusión aumentada
Perfusión disminuida
ACV agudo
Infarto, penumbra
ACV subagudo
Perfusión de lujo, transformación hemorrágica
Tumores
Glioma de alto grado, metástasis,
oligodendroglioma, meningioma, linfoma,
recidiva tumoral, edema infiltrativo
Glioma de bajo grado, neurinoma, lesiones
desmielinizantes tumefactivas, toxoplasmosis,
radionecrosis, edema no infiltrativo (metástasis)
Epilepsia
Períodos ictales
Períodos interictales
Esquizofrenia
Cortezas occipitales, cerebelo, ganglios basales
Corteza prefrontal
TDAH
Occipital, parietal, ganglios basales
Corteza cerebral, cerebelo
Migraña con aura
Esclerosis múltiple
Occipital unilateral
Placas activas
Placas inactivas
Alzheimer
Temporoparietal, cíngulo posterior
Depresión mayor
Frontal, tálamo izquierdo
Demencia por cuerpos de Lewy
Frontal, occipital medial
Parkinson
Frontal, parietal
Parkinson y demencia
Frontal, parietal, occipital
Absceso
Zona inflamatoria perilesional
Malformaciones arteriovenosas
Nido angiomatoso
Necrosis central, cápsula
ACV: accidente cerebrovascular; TDAH: trastorno por déficit de atención/hiperactividad.
endógeno [1]. Estas técnicas asumen que el trazador
usado para medir la perfusión no sea difusible, y que
tampoco pueda metabolizarse ni absorberse por el
tejido que atraviesa. En el modelo de cinética de trazador, el primer paso del trazador a través del entramado capilar de los tejidos se rastrea y analiza [4].
Imagen con contraste de
susceptibilidad dinámica (DSC)
Es el método más popular para obtener imágenes de
pRM. Al ser todos los medios de contraste magnéticos y paramagnéticos actualmente disponibles
demasiado grandes para cruzar la barrera hematoencefálica, los medios de contraste serán intravasculares dentro del tejido cerebral normal. Los
estudios dinámicos aprovechan los cambios en
la magnetización local producidos por el medio
de contraste a su paso a través de la red vascular
[1]. Dichos cambios en el campo magnético local
pueden medirse como cambios de señal en RM, a
través del uso de técnicas de imagen ultrarrápidas,
24
como las ecoplanares, tanto a través de secuencias
de pulso espín eco como de eco de gradiente [4].
En la práctica, el medio de contraste se administra por vía intravenosa con un inyector a una
velocidad de 5 mL/s. El intervalo de tiempo entre
imágenes sucesivas debe ser de 1 a 2 segundos [4].
Los datos de la curva señal-tiempo pueden transformarse posteriormente en una curva concentración del trazador-tiempo (ΔR2) [5].
Imagen en estado estable
(steady state imaging)
La técnica en estado estable potenciada en secuencia T1 se usa para determinar el volumen sanguíneo cerebral absoluto con alta resolución espacial a
través del todo el cerebro. Sin embargo, se pueden
obtener malos resultados en áreas donde la barrera
hematoencefálica está rota, donde se viola la presunción del trazador no difusible. Se ha desarrollado
un abordaje combinado usando las técnicas T1 y T2
o T2* como método para minimizar los efectos con-
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Perfusión por resonancia magnética: bases físicas y aplicación clínica
fusos producidos por el escape vascular en las áreas
donde la barrera hematoencefálica está rota [6-10].
Parámetros hemodinámicos de perfusión
Los parámetros hemodinámicos que obtenemos
son valores relativos que no permiten una comparación directa entre diferentes sujetos y que inclusive
pueden diferir dentro del mismo sujeto al realizar el
estudio en diferentes momentos en el tiempo.
Figura 1. Curva dinámica de susceptibilidad al paso del contraste. 1. Señal de base. 2. Llegada del medio de contraste. 3. Máxima concentración de contraste. 4. Eliminación del medio de contraste. 5. Posterior
recirculación del contraste hasta llegar a la señal base. S0: señal antes
del paso del contraste; S(t): señal durante el paso del contraste; TTM:
tiempo de tránsito medio; TTP: tiempo hasta el pico; VSCr: volumen
sanguíneo cerebral relativo (área dentro de la curva).
Volumen sanguíneo cerebral
(cerebral blood volume: CBV)
Se define como el total de volumen sanguíneo en
una región determinada del cerebro. El CBV se
mide en unidades de mL de sangre por 100 g de tejido cerebral (mL/100 g) (Fig. 1).
Flujo sanguíneo cerebral (cerebral blood flow: CBF)
Se define como el volumen de sangre que se mueve
a través de una determinada región del cerebro en
la unidad de tiempo, y representa el flujo capilar en
el tejido. El CBF tiene sus unidades en mL de sangre
por 100 g de tejido cerebral por minuto (mL/100 g/
min). El CBF normal es típicamente mayor que 5060 mL/100 g/min.
Tiempo de tránsito medio (mean transit time: MTT)
Es un concepto un poco más complejo. Debido a
que el tiempo de tránsito de la sangre a través del
parénquima cerebral varía en dependencia de la distancia recorrida entre la entrada arterial (arterial
inflow) y la salida venosa (venous outflow), el MTT
se define como el promedio de tiempo de tránsito
de la sangre a través de una determinada región del
cerebro [4], de acuerdo con el principio de volumen
central que establece que MTT = CBV/CBF [7,11].
Tiempo de llegada (time to arrival: T0)
Imágenes de permeabilidad
Los estudios de permeabilidad endotelial vascular
tienen gran importancia en el estudio de la patología tumoral cerebral, ya que brindan una importante información relacionada con la integridad de
la barrera hematoencefálica, morfología vascular,
naturaleza de la neovascularización, fisiopatología
tumoral y pronóstico [12].
Cuando se administra contraste en casos de ruptura de la barrera hematoencefálica, habrá fuga o
escape de éste al espacio extravascular extracelular
(EES, extravascular extracelular space).
Medir la permeabilidad endotelial, área de superficie endotelial y tamaño del EES requiere un
análisis cuantitativo del escape del contraste del espacio vascular al EES. La principal consideración al
escoger la adecuada secuencia de resolución temporal es la forma de la curva concentración-tiempo
en el plasma, que se llama usualmente función de
entrada arterial (AIF, arterial input function) [13].
Se define como el tiempo desde el momento de inyección del contraste hasta que se detecta su llegada al vóxel.
Aplicaciones clínicas
Tiempo hasta el pico (time to peak: TTP)
Los accidentes cerebrovasculares (ACV) constituyen la tercera mayor causa de muerte en los países
occidentales y la mayor causa de discapacidad de
larga evolución, llegando a ser uno de los mayores
generadores de gastos en salud. A pesar de la magnitud del problema ocasionado por los ACV isquémi-
Podemos definirlo como el tiempo transcurrido desde que se inyecta el contraste hasta que se detecta el mínimo de señal en el vóxel (coincide con la
máxima concentración de contraste) [2].
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Accidentes cerebrovasculares
25
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Figura 2. Infarto silviano derecho sin tratar a la sexta hora de evolución: a) Extenso edema en secuencias FLAIR; b) Oclusión de la arteria silviana derecha en angiorresonancia magnética; c) Hiperseñal en
difusión; d) Disminución en el coeficiente de difusión aparente, visible en negro; e) Hipoperfusión en el
territorio silviano derecho (azul oscuro).
a
c
b
d
e
cos, no existían tratamientos activos hasta mediados
de los años noventa, período en que se desarrolló
la terapia trombolítica, tanto intravenosa como intraarterial.
En la actualidad, los mayores determinantes del
tratamiento del ACV isquémico son la presentación
clínica, el tiempo de evolución [14] y los hallazgos
negativos en la tomografía axial computarizada
(TAC) sin contraste. Sin embargo, existe la oportunidad para mejorar la eficacia y monitorizar el
tratamiento gracias a la información que brinda la
aplicación de imágenes fisiológicas de la RM [4,15].
Probablemente, el estudio de la patología isquémica cerebral es la aplicación más difundida de la
perfusión por TAC o por RM, y se ha validado tanto en modelos animales como en estudios clínicos
[16]. Algoritmos básicos, como el TTM, ofrecen información esencial para tomar decisiones cruciales.
Tanto las técnicas de TAC como de RM son sencillas, rápidas y altamente eficaces en el diagnóstico
de infarto isquémico agudo, y son necesarias para
seleccionar los candidatos a trombólisis durante las
primeras 3-6 horas.
26
Normalmente, la sustancia gris tiene valores de
perfusión (CBF) de 60 mL/min/100 g, lo que varía
en un estrecho margen por mecanismos de autorregulación. Reducciones en el CBF por debajo de
20 mL/min/100 g causan disfunción neuronal y
marcan el límite de isquemia reversible, pudiendo
pasar dos o más horas antes de que ocurra el infarto. En cambio, valores de CBF por debajo de 10-12
mL/min/100 g pueden causar muerte neuronal en
cuestión de minutos [2,17,18]. En las áreas de disminución grave del flujo, la citotoxicidad y la muerte por necrosis celular ocurren en minutos. Estas
áreas son las llamado centro (core) del infarto. Sin
embargo, las células en la zona periférica reciben
aporte de la circulación colateral. Esta región periférica se llama ‘penumbra isquémica’ y contiene
tejido en riesgo que puede ser salvado con la pronta
instalación de la terapia apropiada [19].
Un gran número de investigaciones han sugerido que en la presencia de un ACV agudo, la imagen
de perfusión, combinada con la imagen de difusión,
puede ayudar a determinar el tejido isquémico viable en riesgo alrededor del infarto, llamado área de
penumbra isquémica [20]. Se piensa que la diferencia entre las alteraciones en difusión y perfusión representan el potencial tejido isquémico en riesgo de
infarto aún salvable o área de penumbra isquémica
(Fig. 2) [21].
Estudios preliminares han sugerido que, al comparar las alteraciones observadas en las imágenes
de difusión con las imágenes de CBV, estas últimas
son mejores para predecir el tamaño final del infarto [22]. Los hallazgos en las imágenes de CBF y
MTT generalmente sobrestiman el tamaño final de
las lesiones, por lo que se deben utilizar para definir
el área de penumbra isquémica [23].
Grandin et al determinaron los límites para
identificar los tejidos en progresión a infarto con la
altura del pico y el TTP (< 54% y > 5,2 s, respectivamente), o un valor absoluto de CBF < 35 mL/100
g/min [24]. Shih et al encontraron que un TTP mayor o igual a 6 segundos identifica tejido infartado
[25]. Schaefer et al encontraron valores de volumen
sanguíneo cerebral relativo (rCBV) de 0,32 ± 0,11
en el centro del infarto, 0,46 ± 0,13 en el área de
penumbra que se encuentra progresando a infarto,
y 0,58 ± 0,12 en el área de penumbra que no está
progresando a infarto [26].
Neumann-Haefelin et al encontraron que un retraso en el TTP mayor de 6 s en regiones con imágenes de difusión normales se asocian a crecimiento
de la lesión, y concluyeron que sólo los pacientes con
déficit grave de perfusión en el área de penumbra isquémica tienen alto riesgo de progresión [27]. Tam-
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Perfusión por resonancia magnética: bases físicas y aplicación clínica
bién se ha hallado que la elevación del CBV tiene un
efecto protector en la evolución del infarto [28].
De acuerdo con otro estudio, la caída del CBF
por debajo del 35% del flujo cerebral normal sugiere
un aumento en el riesgo de hemorragia en los pacientes con ACV [29]. Actualmente, el parámetro
más utilizado para discriminar el tejido cerebral en
riesgo es el área de penumbra isquémica [30].
En los casos de infartos subagudos, es posible
evaluar la hiperemia perilesional, caracterizada por
un aumento en el CBV, alrededor del centro del infarto, aunque el CBF puede estar disminuido por la
prolongación del tiempo de tránsito [31].
Kassner et al encontraron que los valores altos
en los mapas de permeabilidad son predictores de
la transformación hemorrágica de los infartos isquémicos. Estos hallazgos pueden utilizarse para
seleccionar los pacientes que pueden recibir terapia
trombolítica [32].
La pRM se puede usar antes y después del uso de
vasodilatadores, como dióxido de carbono, anhidrasa carbónica o acetazolamida [33]. Producto de una
pobre respuesta al uso de agentes vasodilatadores, la
pRM puede mostrar otras alteraciones en el hemisferio cerebral ipsilateral a la estenosis carotídea grave u oclusión, como retraso en el tiempo de llegada
del contraste, TTP y un prolongado TTM [34].
Tumores cerebrales
La morfología vascular y el grado de angiogénesis
son elementos importantes a la hora de evaluar los
diferentes tipos de tumores y determinar la agresividad biológica de las neoplasias intracraneales [35].
La angiogénesis es un proceso complejo imprescindible para el crecimiento y metástasis de los tumores malignos. Un crecimiento del tejido sólido
tumoral más allá de 1-2 mm no puede darse sin un
adecuado soporte vascular [36].
Al realizar estudios de pRM en tumores, el parámetro hemodinámico que se debe evaluar es el
rCBV. Las regiones con alto rCBV representan las
áreas de mayor densidad capilar y, por tanto, de
mayor agresividad tumoral. Este método es seguro cuando la fuga o escape vascular de contraste es
bajo. Sin embargo, cuando el escape vascular es alto,
el valor del rCBV puede ser subestimado. Se pueden
también caracterizar los tumores a través del estudio
de su permeabilidad utilizando modelos farmacocinéticos multicompartamentales; sin embargo, esta
técnica tampoco se considera válida en situaciones
de alto grado de escape vascular de contraste [37].
Las medidas de rCBV en estudios de DSC han
mostrado correlación con los datos de la angiogra-
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fía convencional e histología [38]. En pacientes que
reciben quimioterapia, la pRM puede ser un método no invasivo para ver cambios en el rCBV y monitorizar la eficacia terapéutica [39].
Los mapas de rCBV han detectado progresión
tumoral antes que otras modalidades de imagen. En
un estudio que siguió la evolución de 59 pacientes
con mapas de rCBV, se detectó progresión tumoral
4,5 meses antes que con RM en el 32%, 4,5 meses
antes que el SPECT en el 63%, y unos 6 meses antes
que las manifestaciones clínicas en el 55% [40].
Los astrocitomas de bajo grado tienen un rCBV
menor con respecto al de los astrocitomas anaplásicos o glioblastomas [36,41]. Esto es útil para indicar el lugar donde realizar biopsias estereotáxicas y
para disminuir la tasa de errores de la histología en
gliomas de alto grado debido a la heterogeneidad
del tumor (Fig. 3), siendo esto particularmente interesante en tumores que no captan contraste [36].
La presencia de ruptura de la barrera hematoencefálica predice malignidad tumoral con un 92% de
sensibilidad y un 90% de especificidad [42].
Los estudios de DSC también son útiles en la diferenciación entre masas intra y extraaxiales, en los
que típicamente las masas extraaxiales tienen valores más altos de rCBV. Los resultados de un estudio
preliminar [43] sugieren la diferencia de susceptibilidad en las curvas de intensidad señal-tiempo si un
meningioma recibe aporte vascular dural o pial.
El linfoma primario cerebral es una neoplasia
de alto grado de malignidad que por imagen puede confundirse con un glioblastoma, metástasis e
incluso procesos infecciosos, particularmente la
toxoplasmosis cerebral. Su diagnóstico diferencial
es importante por las diferencias en los enfoques
terapéuticos entre las diferentes lesiones mencionadas. Los linfomas presentan valores bajos de rCBV
(media: 1,44 ± 0,67) en comparación con los glioblastomas (media: 5,5 ± 4,5) [44]. También existen
diferencias entre el linfoma, con aumento de rCBV
en éste, y disminución en la toxoplasmosis [45].
Establecer diagnóstico diferencial, entre abscesos y tumores quísticos es complicado con los métodos convencionales. La cápsula de los abscesos
presenta valores bajos de rCBV (0,76 ± 0,12) comparado con la sustancia blanca contralateral (Fig. 4).
Los gliomas y las metástasis presentan valores altos
de rCBV en la porción capsular, siendo éstos 5,51 ±
2,08 y 4,58 ± 2,59, respectivamente [46].
La perfusión puede ser necesaria para diferenciar un glioma de una metástasis. Las medidas de
rCBV en las regiones perilesionales son mayores
en el caso de un glioma de alto grado, debido a que
éste presenta un edema infiltrativo, y menores en el
27
N. Fayed-Miguel, et al
Figura 3. a) Astrocitoma grado III-IV prerrolándico izquierdo con captación heterogénea de gadolinio en secuencias T1; b) Mapas de perfusión;
c) Curvas de perfusión para realizar biopsia estereotáxica con lavado rápido ascendente (línea n.º 2).
a
b
caso de metástasis, ya que el edema es puramente
vasogénico [36].
La diferenciación entre necrosis posradiación y
recidiva tumoral presenta obviamente implicaciones terapéuticas. En la radionecrosis, se observa
una reducción del rCBV [47,48].
Epilepsia
La RM convencional se ha utilizado extensamente
para detectar los cambios en el tejido cerebral producidos por las crisis convulsivas crónicas o para
el diagnóstico de lesiones que originan las crisis.
Sin embargo, en muchas ocasiones no se asocian a
cambios observables en la RM convencional.
La pRM es sensible a cambios fisiológicos que
ocurren en el cerebro en períodos ictales e interictales. Se ha demostrado una hiperperfusión cerebral usando la pRM durante los períodos ictales.
Las áreas con aumento de perfusión demostradas
con RM concuerdan en forma racional con las regiones que se cree que son epileptogénicas, basadas
en los síntomas y exámenes clínicos (electroencefalograma, PET y SPECT). En períodos interictales,
muchos estudios muestran hipoperfusión. Aunque
se ha descrito una asimetría en los mapas de CBF
en la región temporal mesial de un 5% en sujetos
normales, asimetrías mayores se han descrito en
pacientes con epilepsia del lóbulo temporal. Las zonas de hipoperfusión también son útiles para localizar el foco epileptogénico [49].
Trastorno por déficit de atención/hiperactividad
En los estudios de PET en pacientes con déficit de
28
c
atención/hiperactividad, se ha encontrado disminución del CBF en la circunvolución del cíngulo
anterior, circunvoluciones temporales y precuneo
(regiones cerebrales típicamente asociadas con las
tareas de memoria y atención), pero sin cambios
en la corteza frontal medial derecha. Sin embargo, áreas como los ganglios basales muestran un
aumento en el CBF [50]. Un estudio de SPECT en
pacientes con déficit de atención/hiperactividad
demostró una disminución en el flujo en la corteza
prefrontal lateral derecha, corteza temporal media
derecha, ambas cortezas prefrontales orbitales y
ambas cortezas cerebelosas, así como un aumento
del flujo en lóbulos parietales y occipitales, al comparar estos pacientes con el grupo control. Este estudio confirma la presencia de déficit funcional en
la corteza prefrontal y describe nuevos problemas
en la zona límbica, somatosensorial y cerebelo en
estos pacientes [51].
Esquizofrenia
Los estudios de perfusión de pacientes esquizofrénicos están casi siempre limitados por razones logísticas. En un estudio de pRM de 10 pacientes esquizofrénicos, se observó aumento del CBV en ambas
cortezas occipitales, ganglios basales y cerebelo
[52]. Otro estudio ha encontrado disminución en la
perfusión de la corteza prefrontal en los pacientes
con esquizofrenia [53].
Migraña
Los estudios de imagen están indicados en los casos
de cefaleas atípicas [54].
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Perfusión por resonancia magnética: bases físicas y aplicación clínica
Las nuevas modalidades funcionales de imagen
nos han permitido dilucidar y explorar múltiples
aspectos en la patogénesis de la migraña.
En un estudio con SPECT de pacientes con migraña sin aura, no se observaron cambios en el rCBF
en los períodos asintomáticos. Durante los ataques,
el 74% de los pacientes presentó una hipoperfusión
focal unilateral, principalmente en la región occipital. Las áreas de bajo flujo generalmente correspondieron con el sitio de dolor. En las migrañas con
auras se observaron zonas de hipoperfusión en dos
tercios de los pacientes. Durante los ataques se observó una marcada reducción de flujo en la mayoría
de los pacientes (85%), principalmente en la región
parietooccipital [55].
Un estudio encontró que durante las auras hay
un descenso significativo del rCBF (27%) en la corteza occipital contralateral al hemicampo visual
afectado. En las migrañas sin auras no se observaron cambios hemodinámicos. Estos hallazgos sugieren que los cambios en el flujo sanguíneo del lóbulo
occipital son más característicos de las migrañas
con auras [56].
En un estudio con difusión y pRM de cuatro pacientes con trastornos visuales migrañosos persistentes, no se encontraron cambios significativos en
las cortezas visuales ni en otros sitios, lo que sugiere que los cambios de perfusión y difusión no tienen un papel importante en su fisiopatología [57].
Esclerosis múltiple
Desde hace mucho tiempo se conoce que el proceso
inflamatorio vascular cerebral es un evento crítico en
la patogénesis de la esclerosis múltiple [58], y que las
placas típicas de esclerosis múltiple se desarrollan a
lo largo de las estructuras venosas [59], por lo que
la perfusión cerebrovascular puede estar potencialmente alterada debido a la estrecha relación entre la
esclerosis múltiple y la patología vascular [60]. Ge et
al estudiaron las características de perfusión de las
lesiones de esclerosis múltiple con pRM, y encontraron una disminución en la perfusión en las lesiones y
sustancia blanca contralateral de apariencia normal
de los pacientes al compararlos con los controles. Al
comparar las lesiones de esclerosis múltiple que realzan con contraste con la sustancia blanca contralateral de apariencia normal, encontraron un aumento
significativo del CBV, lo que indica la presencia de
vasodilatación por el proceso inflamatorio [61].
La pRM también ha demostrado utilidad en diferenciar lesiones desmielinizantes tumefactivas de
los tumores que pueden simularlas, encontrando
diferencias estadísticamente significativas en los va-
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Figura 4. a) Absceso cerebral en secuencias T2 con necrosis central, cápsula periférica y edema perilesional; b) Mapas con marcada disminución de perfusión en la región central necrótica y en menor medida en la cápsula. Marcado aumento de perfusión (en rojo) del proceso inflamatorio en la periferia.
a
b
lores de rCBV de las lesiones desmielinizantes tumefactivas y los tumores [62].
Enfermedad de Alzheimer y otras demencias
La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno
neurodegenerativo que provoca una pérdida progresiva de la memoria y de las funciones cognitivas.
El daño neuropatológico es más grave en la región
temporal posterior, lóbulo parietal inferior y estructuras límbicas, con escasa afectación de la corteza
motora y sensitiva primaria. Inicialmente, las medidas cuantitativas (estudios de volumetría) de las
estructuras mediales del lóbulo temporal describieron diferencias significativas entre la EA y los otros
tipos de demencias [63].
Los test cognitivos pueden demostrar demencias
caracterizadas por problemas de memoria y déficit
del lenguaje en pacientes con TAC o RM normales
para su edad. Esto ha llevado al desarrollo y aplicación de nuevas técnicas capaces de detectar alteraciones en estos pacientes [64-66] para el diagnóstico, predicción y seguimiento de estos pacientes.
Harris et al encontraron que las ratios de rCBV
(tomando como referencia el rCBV del cerebelo) en
la corteza temporoparietal eran un 20% más bajos
en los pacientes con EA, presentando una sensibilidad del 95% en pacientes con EA moderada y del
88% en los casos leves. La especificidad fue del 96%
y la sensibilidad de la valoración cuantitativa de la
pRM, mejor que la valoración visual del SPECT [67].
También se ha encontrado disminución en las ratios
de rCBV en la corteza temporoparietal en EA, con
una sensibilidad y especificidad del 91 y 90%, respec-
29
N. Fayed-Miguel, et al
tivamente. Valores más bajos de sensibilidad y especificidad se obtuvieron en la corteza sensitivomotora e hipocampo [68]. Johnson et al encontraron que
los pacientes con EA presentaban hipoperfusión en
la corteza parietal inferior derecha, ambas circunvoluciones del cíngulo posterior, ambas circunvoluciones frontales superiores y medias, y, con menos
frecuencia, en el lóbulo parietal inferior izquierdo
[69]. Callen et al demostraron que los pacientes con
EA muestran una significativa disminución de la
perfusión en las estructuras límbicas. La perfusión
del cíngulo posterior permitió discriminar entre
pacientes con EA de controles normales con una
efectividad del 93% (sensibilidad del 95% y especificidad del 88%) [70].
La EA debe diferenciarse de la depresión mayor.
Los estudios de perfusión también han demostrado
utilidad en diferenciar estas entidades. Hanada et al,
mediante SPECT, observaron disminución de flujo
en región parietal lateral, temporal lateral, precuneo
y cíngulo posterior en pacientes con EA al compararlos con los pacientes con depresión mayor. Éstos
presentaban disminución del flujo en la región frontal lateral, tálamo izquierdo y frontales mediales al
compararlos con los pacientes con EA [71].
Se han realizado estudios de perfusión con SPECT
para monitorizar el tratamiento de la EA, concluyendo que varios tratamientos actuales (rivastigmina y
donepecilo) previenen la reducción del rCBF; sin
embargo, también se ha descrito que el deterioro
cognitivo continúa después de los dos años de tratamiento [72].
Recientemente, se han realizado estudios para
tratar de establecer un diagnóstico diferencial de los
diferentes tipos de demencias. Se ha descrito que la
perfusión occipital medial es significativamente menor en la demencia por cuerpos de Lewy que en la
EA [73]. La enfermedad de Parkinson sin demencia
presenta menos flujo parietal y frontal al compararla con los controles normales. Cuando los pacientes
con enfermedad de Parkinson presentan demencia,
la reducción del flujo se extiende a otras áreas, incluyendo la región occipital. La enfermedad de Parkinson con demencia y la demencia de cuerpos de
Lewy muestran patrones de reducción de flujo similares, aunque el flujo frontal está más reducido en
la demencia por cuerpos de Lewy. La EA muestra
una discreta reducción del flujo occipital, pero una
grave reducción del flujo temporoparietal [74]. En
la demencia por cuerpos de Lewy hay una disminución frontal del flujo al comprarlo con los pacientes
con EA. Se han comparado los cambios en la perfusión con SPECT y el test minimental de Folstein,
presentando una correcta clasificación entre el 80
30
y el 100% de los casos [75,76]. Estos cambios en la
perfusión de los diferentes tipos de demencias, descritos recientemente, se han realizado con técnicas
de SPECT, y hasta la fecha no hemos encontrado
ningún estudio similar realizado con pRM.
Conclusiones
Con la pRM podemos obtener una mayor sensibilidad y especificidad en el diagnóstico de algunas
patologías del sistema nervioso central, una mejor
aproximación histológica, así como un mejor control de la progresión de las enfermedades y la respuesta terapéutica. Podemos utilizar la perfusión
cerebral como guía para el planteamiento quirúrgico y biopsia. En el futuro próximo, la perfusión
deberá evaluar de manera cuantitativa el volumen
y flujo sanguíneo cerebral, mejorando el posprocesado de las imágenes y disminuyendo los artefactos
causados por la rotura de la barrera hematoencefálica y la recirculación sanguínea.
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Perfusion by magnetic resonance imaging: its physical foundations and clinical application
Aims. We review one of the most important functional techniques in magnetic resonance imaging, perfusion MRI (pMRI)
with emphasis in its applications, particularly in the diagnosis and follow up of brain lesions. First, we discuss the physical
principles and results of the technique, then, we discuss its major applications.
Development and conclusions. In clinical settings, two different contrast-based MRI techniques are used: T2*-weighted
dynamic susceptibility constrast MRI (DSC) and T1-weighted dynamic contrast enhancement imaging (DCE). DSC measures
the pharmacokinetics of first pass contrast bolus through a predefined volume. In contrast, DCE measures capillary
permeability, derived it from an assumed compartment model in a time-series of T1-weighted images. The major
usefulness of pMRI has been reported in brain tumors, brain ischemia and inflamation, and degenerative disorders. In
this paper we review the physical basis and the contribution of MRI perfusion to the diagnosis and prognosis of several
diseases of the central nervous system.
Key words. Central nervous system diseases. Magnetic resonance imaging. Pathophysiology. Perfusion.
32
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