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Una Imagen Más Clara Para la Resonancia Magnética del Seno

Wednesday, June 29, 2011

Comparison of 3D images using a standard breast coil (top) and the custom Stanford breast coil with similar scan times (bottom) in a healthy volunteer. The 18-channel array of small coils allows much sharper images to be obtained and offers clearer views of the breast in three perpendicular directions.

Comparison of 3D images using a standard breast coil (top) and the custom Stanford breast coil with similar scan times (bottom) in a healthy volunteer. The 18-channel array of small coils allows much sharper images to be obtained and offers clearer views of the breast in three perpendicular directions. Images courtesy of Dr. Catherine Moran, Stanford University.

Los investigadores de la Universidad de Stanford están desarrollando tecnologías destinadas a mejorar dramáticamente la RM como una herramienta para obtener imágenes del seno, a la vez que se disminuye la tasa de falsos positivos y se reducen de manera significativa los costos médicos asociados.

Debido a su capacidad para detectar lesiones en el seno que la mamografía puede pasar por alto, la resonancia magnética (RM) juega un papel importante en la evaluación de la magnitud del cáncer de seno en mujeres recientemente diagnosticadas y en el seguimiento de mujeres con alto riesgo de desarrollar la enfermedad. Basándose en las ondas de radio creadas por los campos magnéticos, la RM crea imágenes sin exponer a los pacientes a radiaciones ionizantes. A pesar de estas ventajas, la RM tiene una capacidad limitada para distinguir claramente si una lesión es cancerosa o benigna. Debido a esto, la RM del seno produce un número considerable – alrededor del 13 por ciento o a veces más alto – de resultados falsos positivos, hallazgos sospechosos que requieren mayor investigación, incluyendo la biopsia. Estos diagnósticos pueden conducir a la ansiedad del paciente y a un gasto adicional.

Brian Hargreaves, investigador principal y profesor adjunto de radiología en la Universidad de Stanford, cree que los escaneos de mayor resolución son la clave para mejorar las capacidades de diagnóstico de la resonancia magnética. Su equipo de investigación está desarrollando un nuevo hardware y software que le permitirá a los radiólogos ver las principales características de las lesiones mamarias sospechosas, tales como el tamaño, la forma, la distribución en el seno, y la arquitectura interna, así como los bordes irregulares que por lo general indican malignidad. Los escáneres actuales para RM del seno no tienen la claridad para capturar dichas características con gran detalle. "Estamos tratando de mejorar la especificidad total o la exactitud de la RM del seno", dice Hargreaves.

 

Antenas de Radio Diminutas

Multi-element coil array "bra" allows for faster breast MRI exams with higher spatial resolution that will help improve noninvasive diagnosis and characterization of breast cancer.

Multi-element coil array "bra" allows for faster breast MRI exams with higher spatial resolution that will help improve noninvasive diagnosis and characterization of breast cancer.

Para crear las imágenes más claras posibles, los investigadores construyeron una serie de bobinas diminutas que actúan como antenas, recibiendo la señal de radiofrecuencia que el cuerpo produce cuando se aplica un campo magnético. La adquisición de imágenes es más rápida con la serie de bobinas, ya que las bobinas individuales captan la señal de diferentes partes del cuerpo al mismo tiempo.

La determinación del tamaño correcto de la bobina fue muy importante. Según explica Hargreaves, una bobina que es demasiado pequeña no puede captar la señal desde el interior del cuerpo, y las bobinas que son demasiado grandes captan demasiada interferencia o ruido. El estudiante de posgrado Anderson Nnewihe construyó una serie de 18 bobinas como "sujetador" que flanquea ambos senos en un escáner convencional de RM del seno. Acostados boca abajo, los pacientes ponen sus senos en los soportes en forma de cuenco y empieza el escaneo.

Hargreaves señala que la RM del seno representa un desafío especial para el tiempo de adquisición de las imágenes. Por lo general, la RM del seno requiere la inyección intravenosa de un agente de imagen que es absorbido por el tumor en 30 a 60 segundos y se infiltra en los tejidos circundantes en 5 a 8 minutos, a menudo ensombreciendo el tumor. "Lo que quieres es obtener la imagen rápidamente para ver qué áreas se iluminan primero", dice Hargreaves.

Para crear imágenes claras rápidamente, Kyung Sung, una investigadora que trabaja con Hargreaves, ha desarrollado un proceso que hace más con menos información. Un escaneo de RM convencional del seno tarda hasta una hora debido a la gran cantidad de datos recopilados para crear un escaneo. "Recopilamos pequeños trozos de información de una manera especial que nos permite crear imágenes como si hubiéramos recopilado más detalles en cada punto", explica Hargreaves. Utilizando un software diseñado especialmente, una computadora "construye" la imagen final de una serie de señales dispersas recopiladas del cuerpo. Cada capa sucesiva de señales llena la imagen final con la ayuda del programa de computadora. El resultado es una imagen clara creada con una fracción de los datos utilizados para los escaneos de RM convencional del seno. El proceso de Stanford es similar a la filmación de una película con una cámara muy rápida, pero baja en píxeles. El programa de computadora transforma entonces la película de modo que es indistinguible de una tomada con una cámara más lenta y alta en píxeles, o de alta definición, pero adquirida a una velocidad mucho más alta. "Cuanto más sepamos acerca de los patrones de mejora en el tejido normal y los tumores, más podremos utilizar esta información para enfocar la imagen", dice Hargreaves.

Mejorar la capacidad de la RM para detectar lesiones del seno también requiere la integración de técnicas para eliminar la grasa dentro del seno. La grasa ensombrece el diagnóstico porque aparece muy brillante en la mayoría de las secuencias de RM. Debido a que la señal de RM de la grasa tiene una frecuencia única como la de una estación de radio, los investigadores utilizan una técnica para apagar la señal de la grasa.

 

Amplificando los Conductos Mamarios

La claridad mejorada proporcionada por el conjunto de bobinas le permite a los investigadores crear imágenes submilimétricas de los conductos mamarios donde comienzan la mayoría de los cánceres de seno. En una mujer no lactante, los conductos mamarios se colapsan. Estas estructuras a veces se llenan de células rebeldes que pueden resultar en condiciones benignas y malignas, tales como papiloma intraductal y carcinoma ductal in situ. El enfoque de Stanford es "como poner una lupa en o alrededor del conducto", dice el radiólogo de Stanford, Bruce Daniel, quien provee la dirección clínica en el proyecto. Utilizando los resultados clínicos obtenidos por cirugía o biopsia, los investigadores pueden correlacionar la apariencia del conducto o el patrón de las células encontradas en los escaneos de RM.

A la vez que los investigadores introducen las nuevas bobinas del seno y las técnicas de adquisición de imágenes en la clínica, evaluarán si es que pueden ver los tumores con mejor claridad, diferenciar tumores de condiciones benignas similares, y observar cuáles imágenes del seno se hacen más claras por el nuevo enfoque. También determinarán si las técnicas revelan nuevas características importantes que antes no fueron visibles. Sus hallazgos podrían así extender el poder de la RM para identificar los cánceres muy pequeños del seno a la primera pasada. Hargreaves anticipa que la nueva técnica podría revelar tumores tan pequeños como de 2 mm – la mitad del tamaño de los tumores identificados por la RM convencional del seno.

Haciendo la RM una Opción Para Más Mujeres

Para mover el enfoque de Stanford más allá del laboratorio se requerirá de la alineación de varias actividades claves. La comercialización de las series de bobinas es crítica, y Hargreaves señala que el fabricante de RM General Electric (GE) ha ayudado con y certificado la tecnología de Stanford de bobinas del seno. Se necesitan también amplios estudios clínicos para determinar si el enfoque de Stanford ofrece una mayor sensibilidad para detectar lesiones cancerosas.

Mediante el mejoramiento de la resolución de la imagen de RM del seno, Daniel ve mayores oportunidades para la RM en pacientes sometidos a quimioterapia. "Las formas en que tratamos el cáncer del seno están aumentando. La RM podría ser utilizada para informar a los médicos sobre cómo los tumores individuales de los pacientes están respondiendo al tratamiento ", él dice.

 

Utilizando la Difusión de Agua con la RM Tridimensional

Daniel y Hargreaves también están colaborando en otro proyecto que, si tiene éxito, podría eliminar la necesidad de agentes de imagen intravenosos en la RM del seno en algunos casos. La técnica crea imágenes de RM tridimensionales y de alta resolución mediante la difusión (o la propagación) de las moléculas de agua para revelar tumores. El agua que se difunde a través del tejido normal y sano se ve oscuro, pero cuando las moléculas de agua encuentran células tumorales densamente pobladas, la difusión es limitada haciendo que el tumor aparezca más brillante que otros tejidos. Al eliminar el agente de imagen, el costo por estudio de cada paciente disminuye considerablemente, un técnico puede realizar el escaneo, y todo el proceso se hace sin dolor.

Los resultados positivos de todos estos esfuerzos pueden hacer que la RM del seno sea una opción para muchas mujeres que de otra manera no serían candidatas para la tecnología de acuerdo con las directrices actuales. Hargreaves y Daniel señalan que las técnicas de imagen se aplicarán también a la visualización de los cánceres en otros sistemas de órganos y que la técnica de difusión de imágenes en 3D es prometedora para las imágenes de cartílago en las articulaciones y entre los discos de la columna vertebral.

Este trabajo fue apoyado en parte por el Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas.

 


Nnewihe AN, Grafendorfer T, Daniel BL, Calderon P, Alley MT, Robb F, Hargreaves BA. Custom-fitted 16-channel bilateral breast coil for bidirectional parallel imaging. Magnetic Resonance in Medicine. Wiley-Liss Inc. First published online 2011 Feb 1.