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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 1
Apuntes MagnéticosFísica de la resonancia magnética -
el espacio k
Aníbal J. Morillo, MD. 2011
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 2
Presentación¿Es necesario entender el espacio k para interpretar imágenes por RM ? Creo que no. Pero creo que el comprender los
aspectos fundamentales acerca de la manera cómo se forman las imágenes es indispensable para aprovechar mejor
las capacidades de éste método. Sin duda, con un mayor conocimiento del origen de las imágenes, se podrá planear
mejor su uso.
Hace más años de los que quisiera reconocer, tuve la feliz oportunidad
de visitar uno de los centros pioneros en RM en el mundo, en la Universidad
de Pensilvania en Filadelfia, EE.UU. Mi primera experiencia con el espacio k
fue aterradora. Se trataba de una nueva manera de procesar la información
que hacía algunos años yo pensaba que ya había entendido, sobre la cual no
tenía conocimiento alguno. El grupo de excelencia liderado en ese entonces
por el Dr Herbert Kressel incluia a los principales autores de los artículos y
capítulos explicativos de la física de la RM en los más importantes textos
sobre el tema. Varios de ellos habían hecho aportes significativos a la tecnología usada en los equipos, algunos de los
cuales aún hacen parte de las técnicas y trucos habituales o estándares en los diferentes equipos. Semanalmente,
había una reunión que parecía casi esotérica, donde se trataban temas avanzados sobre los cuales aún no existían
respuestas, incluso de parte de los físicos que allí exponían sus aproximaciones teóricas a los problemas prácticos a
los que se enfrentaban a diario.
Al final de más de un año de visitas a este espacio, pude comprenderlo a un nivel que considero menos que elemental,
pero que me ha permitido aprovechar mejor la técnica, planear mejor los protocolos de examen y entender mejor la
apariencia de las imágenes que obtengo. Recuerdo gratamente las presentaciones de Felix Wehrli, autor obligado sobre
la física de la RM, así como las enseñanzas de otros miembros de ese equipo, y a los de otros departamentos, a
quienes también pude aprovechar para consolidar mis conocimientos sobre el espacio k, como Mitchell Schnall,
Herbert Kressel, Donald Mitchell, John Haselgrove, John Listerud, Hernán Jara, Robert Lenkinski, además de los
muchos otros que me acompañaron en mis frecuentes visitas a este extraño espacio de números imaginarios.
Uno de los profesores invitados a la U de Pensilvania llegó de la Universidad de Stanford, y dictó una conferencia
magistral que fue calificada por los físicos que yo más admiraba como «la mejor conferencia jamás dictada sobre el
espacio k». Gracias a que esa conferencia de Norbert Pelc fue grabada en vídeo, pude revisarla cientos de veces hasta
lograr captar algunos de los conceptos que me atrevo a enseñar, con una superficialidad que sin duda refleja mi nivel
de formación en física (nulo) pero que parece haber sido útil para quienes apenas se adentran en las aguas profundas
del espacio k.
Se recomienda encarecidamente la lectura de los apuntes sobre secuencias antes de intentar avanzar el tema del
espacio k. Muchos de los conceptos requeridos para comprender que el llenamiento del espacio k es la razón por la
cual hacemos secuencias deben conocerse antes de intentar aproximarse al espacio k.
La serie APUNTES de PONDO ® es una compilación de índole educativa, con la que se pretende divulgar información relacionada o nocon la radiología y ciencias afines o disímiles. Se basa en referencias bibliográficas, conferencias, esquemas y experiencia (que nosiempre es sinónimo de vejez). Cualquier laxitud en las normas de autoría se cobija en la intención docente y sin ánimo de lucro deesta información. La interred ha demostrado ser una fuente inagotable de referencias, esquemas y fotografías. El uso de motores debúsqueda convencionales permite una velocidad de navegación tan alta, que en ocasiones se pierde la pista de los sitios visitados, conla consiguiente omisión involuntaria de las respectivas referencias. Sin embargo, un viajero virtual avezado puede rehacer el caminonavegado o encontrar nuevos senderos por las diferentes disciplinas del conocimiento.Se han hecho esfuerzos para dar un adecuado reconocimiento a las fuentes utilizadas, plagiadas o modificadas. Aunque los APUNTES
de PONDO® son de uso y divulgación libre, se recomienda abstenerse de utilizar las fotografías, figuras, esquemas y tablas con finesdiferentes a los de la formación personal, ilustración o diversión, para evitar la propagación de violaciones flagrantes a los derechos deautor.
La ciencia está en permanente evolución. La lectura de la serie APUNTES de PONDO® debe ser crítica y complementada con otrasfuentes de información. El autor no se hace responsable por el contenido o veracidad de esta información o por las consecuencias
derivadas de conductas o decisiones tomadas con base en los APUNTES de PONDO ®.
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 3
1. Presentación
2. Introducción
3. la señal
4. de la señal a la imagen
5. localización espacial de señales
6. gradientes
7. eventos de una secuencia
8. apariencia del espacio k
9. llenado progresivo del espacio k
10. el dominio de frecuencias
11. espacio k y secuencias
12. llenado secuencial del espacio k
13. espacio k cartesiano
14. espacio k no cartesiano
15. paréntesis numérico
16. y todo esto ¿para qué sirve?
17. reconstrucción del espacio k
18. la transformada de Fourier
19. anatomía del espacio k
20. llenado rápido del espacio k
21. conclusión
22. corolario final
23. Bibliografía
Organización
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 4
En estos apuntes revisaremos conceptos
físicos avanzados, necesarios para
comprender la manera de formar
imágenes mediante el fenómeno de
resonancia magnética nuclear.
Trataremos de entender el espacio k. El
esfuerzo por comprender este tema nos
puede llevar a sudoración profusa, pero
no hay por qué preocuparse: en casos de
hiperhidrosis, nuestro héroe Magneto nos
puede ayudar.
Para evitar la ansiedad, tomo de la red un
ejemplo del nivel de matemáticas que se
requiere para entender estos apuntes.
La comprensión del espacio k y las
maneras de completarlo o llenarlo son
realmente el camino para entender las
imágenes por RM. El espacio k es un
espacio imaginario, concepto que en sí
mismo puede ser difícil de aprehender.
Introducción
Aviso publicitario que hace referenciaa los problemas de sudoración
excesiva que pueden ser resueltos porMagneto , el mutante de X-Men
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 5
El trío musical conformado por Tim
Hodgkinson, Gendos Chamzyryn y Ken
Hyder interpretan música conocida como
«nueva era», el trío se llama k-space…
¿y porqué no? Si hubo un grupo
norteamericano de rock llamado Tesla,
cuyo primer álbum fue Mechanical Resonance …
(como podría esperarse, como fondo
musical de la versión que dicto como
conferencia, se encuentra un pequeño
fragmento de Modern Day Cowboy , pieza
que ha sido usada para videojuegos
interactivos como el famoso Guitar Hero .
Los primeros tres componentes de las
secuencias de impulsos de
radiofrecuencia ya han sido descritos en
los apuntes sobre secuencias: la
preparación, la excitación y la relajación.
En esta presentación se hará énfasis en
los métodos para la ubicación espacial de
las señales y la formación de las
imágenes.
Ya se ha visto cómo la señal adquirida, el
eco, contiene información acerca de las
moléculas donde se encuentran los
protones que generan dichos ecos. Así, en
una molecula hipotética, obtendremos
una señal que nos da indicios acerca de la
composición de la misma, aunque sólo
estemos obteniendo información acerca
de los protones o átomos de hidrógeno
que la conforman.
Introducción
Partes de una secuencia de impulsos de RF
- Preparación
- Excitación
- Relajación
-Ubicación espacial de las señales
-Formación de las imágenes
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 6
La curva o señal será más alta donde más
átomos de hidrógeno se encuentren.
Con las «pistas» ofrecidas por la
espectroscopía, se puede dar con el
metabolito que produce una curva dada.
Las primeras aplicaciones de la RMfueron para la química analitica. El
análisis de espectros se utiliza para
determinar la composición química de
diferentes sustancias. Los trabajos de
espectroscopía han sido galardonados en
dos ocasiones diferentes con el premio
Nobel de química, en 1991 para Ernst yen 2002 para Wüthrich.
El unico objetivo de la secuencia de
impulsos de radiofrecuencia es adquirir
información (en forma de ecos) para
formar imágenes. Todas las cosas que
pasan durante una secuencia (descritas
en detalle en los apuntes sobresecuencias, cuya lectura debe
completarse antes de éstos) son
precisamente para formar dichas
imágenes.
Es mediante la repetición de los eventos
de una secuencia que se obtiene toda la
información que finalmente va a formar la
imagen o el corte, con los contrastes que
hemos podido escoger para tratar de
caracterizar los tejidos que examinamos.
Así, la manera de llegar de la señal a la
imagen es la manipulación del espacio k.
la señal
ADVERTENCIA
Si NO ha leído los apuntes sobre secuencias , no
vale la pena que siga leyendo estos apuntes. Muchos
de los conceptos aquí mencionados fueron explicados
en esos apuntes. El autor no se responsabiliza por la
incomprensión de los apuntes sobre el espacio k ,
incluso si se han leído previamente los de secuencias .
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 7
Lo primero es hacer un corte. Ese corte
contiene informacion acerca de los
átomos de hidrógeno, protones o espines,
que podemos codificar para formar un
plano de dos ejes, x y y. La idea es utilizar
ondas de radio para localizar las señales
en el espacio. Me pregunto si el lector
sabía que se pueden usar ondas de radio
para localizar señales en el espacio. En
este momento de la conferencia insisto
en que levanten la mano todos los que
hayan participado en un experimento
similar, en el cual se usen ondas de radio
para localizar señales en el espacio
(comúnmente, los asistentes adquieren
una mirada de incomprensión). Insisto en
la pregunta y le pido a todos los
asistentes que levanten la mano.
¿Localización espacial mediante ondas de
radio?
A continuación, muestro una imagen de
un radio, y doy permiso de bajar la mano
sólo a quienes nunca hayan sintonizado
un radio. Acompaño la imagen del radio
de un esquema de una ciudad hipotética
(BOG), con calles y diferentes ubicaciones
geográficas en el espacio. Con este
esquema, muestro cómo, al sintonizar
diferentes emisoras de la ciudad de
Bogotá, recibimos señales que sólo
pueden provenir de los lugares desde
donde transmiten dichas emisoras.
de la señal a la imagen
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 8
Hago referencia a la tristemente
desaparecida emisora HJCK, que emitía a
cerca de 90 millones de ciclos por
segundo (89.9 MHz) desde la Carrera 13
con Calle 82. Al cambiar el dial a
91.9MHz, se encuentra la emisora de mi
alma mater, la Pontificia Universidad
Javeriana, cuya transmisión se originaba
desde el campus de esa univesidad, en la
Calle 41 con Carrera 7. Se mueve el dial
de nuestro radio y se sintoniza a 98.5
MHz, y obtenemos señales que provienen
del campus de la Universidad Nacional de
Colombia. Un poco más al sur de la
ciudad, encontramos otra emisora
universitaria interesante, la HJUT, que
también podemos sintonizar en Bogotá
en la frecuencia modulada, al llevar
nuestro dial a los106.4 MHZ. Con este
ejemplo, es claro que con ondas de radio
se pueden localizar lugares específicos en
el espacio, y que éste es un experimento
bastante común (algunos de los
asistentes a la conferencia siguen
perplejos, otros ya han sucumbido al
sueño).
Es exactamente lo mismo que hacemos
cuando hacemos cortes mediante RM,
tratar localizar señales, sólo que en RM
buscamos lugares anatómicos, no
ubicaciones geográficas y no buscamos
emisoras con buena música, simplemente
queremos oír «el canto de los protones».
localización espacial de señales
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 9
Según el concepto de relación
giromagnética, la intensidad del campo
magnético influye directamente en la
frecuencia de precesión. Si todo el
campo magnético fuera homogéneo, todos
los espines tendrían la misma frecuencia
de precesión. He aquí la importancia del
concepto de gradientes.
En los campos magnéticos de uso clínico,
se introduce el concepto de gradiente,
para que en cada punto a lo largo de los
ejes del imán haya un campo magnético
de diferente intensidad.
Eso significa que se puede localizar la
señal con base en su frecuencia, puesto
que cada protón o espín estimulado
tendrá una frecuencia que tiene que ver
con la intensidad del campo a que está
expuesto. Se ilustra un ejemplo con
cuatro muestras de agua, en un campo
magnético cuya intensidad decrece de
izquierda a derecha.
Se puede entender que en el sitio donde el
campo es mayor (extremo izquierdo), se
obtendrá la mayor frecuencia. La
amplitud de las señales va a depender de
la concentración de espines, en este caso,
del volumen de agua. En el segundo vaso
o tubo de ensayo, se obtendrá una señal
de mayor amplitud (mayor cantidad de
agua), pero a una frecuencia menor.
gradientes
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 10
El tercer vaso muestra una frecuencia
más lenta, con una señal más baja que la
del último vaso, pero mayor que la del
primero. La última de las muestras a lo
largo del imán es la de señal más alta, por
su mayor contenido, pero de menor
frecuencia. Con esos dos parámetros
(frecuencia y amplitud), podemos
entonces localizar las señales en el
espacio para hacer un mapa o imagen.
La idea de los gradientes se la debemos a
dos grandes de la RM, Paul Lauterbur y
Sir Peter Mansfield, ambos galardonados
por el comité Nobel en 2003 con el premio
correspondiente a fisiología o medicina.
Ya se ha descrito la serie de eventos que
suceden durante una secuencia de RM,
como la aplicación de impulsos de
radiofrecuencia, la selección del corte a
estimular en un volumen de tejido y la
aplicación de dos gradientes adicionales,
el de codificación de fase y el de
codificación de frecuencia. La idea es
tratar de entender porqué se hacen todas
estas cosas durante una secuencia.
La respuesta es sencilla: para formar una
imagen.
Cada uno de los eventos está diseñado
para la localización de las señales en el
espacio, que es la manera de hacer mapas
de contrastes que reflejan las
interacciones de los tejidos con el campo
magnético.
gradientes
Ejemplo cotidiano de tres muestras deagua de diferente volumen... un «barcanino» en una calle de la ciudad deNueva York.
En el congreso anual de la ISMRM, hay dosconferencias magistrales que se llevan a
cabo en sesión plenaria, la conferencia Paul
Lauterbur y la conferencia Sir Peter
Mansfield. (En la trigésima versión de esta
reunión científica, la conferencia Paul
Lauterbur iba a ser dictada por Carr (el
mismo de la secuencia Carr – Purcell –
Meiboom- Gill mencionada en los apuntes
de secuencias), pero al morir en ese año
(2008), le asignaron esa charla a su hija,
quien hizo una reseña biográfica de su
padre.)
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 11
Con las técnicas SE y GE se logran mapas
que son realmente las imágenes o cortes
que vemos en diferentes planos.
Cualquier reconstrucción adicional utiliza
la misma información espacial que hemos
adquirido.Esa es la magia del espacio k. Un espacio
lleno de información numérica (números
imaginarios) con la que finalmente se va a
formar una imagen. Gracias a la
tecnologia EVOLVE, exclusiva de los
equipos Elscint®, como en el primer imán
superconductivo que llegó a Colombia, se
podía ver el llenado progresivo del espacio
k. Con dicha tecnología, se mostraban en
la pantalla las imágenes reconstruidas
con sólo parte de la información.
Aunque desde las primeras imágenes hay
una idea general del nivel de corte, la
homogeneidad de los estímulos y la
progresión en el tiempo lleva a
información que permite reconstruir en
forma veraz el corte. La ventaja de esta
tecnología era la de poder interrumpir el
llenado del espacio k cuando el examen
fuera lo suficientemente diagnóstico, por
eventos de una secuencia
A estas alturas, tiene que haber quedado suficientemente claro que esimprescindible haber leído antes los apuntes sobre secuencias, de donde seha obtenido esta gráfica, también explicada en esos apuntes.
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 12
ejemplo en pacientes con pobre tolerancia
a las secuencias muy prologadas. Aún
sacrificando algo de resolución espacial
(concepto del que también se habló en
otra sesión) se podía obtener suficiente
resolución de contraste como para
detectar focos de señal anormal.
En la página siguiente, tres muestras del
resultado del llenado progresivo del
espacio k de un mismo corte. En ese
ejemplo, se asume que cada estímulo se
hace una sola vez. En la práctica, es
común que cada estímulo se repita dos o
más veces, lo cual incrementa el tiempo
total de la secuencia en ese mismo
número de veces. A ese parámetro se le
conoce como número de excitaciones
(NEX) o de adquisiciones (ACQ). En las
secuencias SE convencionales
corresponde al factor por el cual se
multiplica el tiempo de duración de una
secuencia. Ejemplo: TR 1000ms, matriz
de 256, duración de 256 segundos
(1000ms= 1 seg). Si se aumenta el factor
NEX a 4, el resultado final se multiplica
por 4. De un poco más de 4 minutos
(256/60), con 4 ACQ la secuencia tardaría
unos 17 minutos. Por supuesto, me
refiero a una secuencia SE convencional,
en la forma clásica, sin aplicar ningún
«truco» para ahorrar tiempo.
apariencia del espacio k
Un corte está conformado por múltiplesvóxeles, pequeños cubos que contienen lainformación de la fase y la frecuencia de losátomos de hidrógeno que hay en cada uno.Como en cada vóxel hay muchos átomos, la
señal es un promedio de todos los átomos allícontenidos. La manera de asignar «colores» enla escala de grises y «formas», quecorresponden a las estructuras anatómicas es
convertir esa información -un mapa de fases yfrecuencias- en una imagen «dibujada» enesacla de grises. También se mencionó que elproceso se hace fila por fila, llenando lainformación paso a paso. La informacióncontenida en el espacio k es acerca del detalle
y el contraste, y NO corresponde punto apunto con la ubicación en la imagen.
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 13
Evolución del espacio k.
Al comienzo del proceso,
cuando sólo se han llenado
12 filas del espacio k, de untotal de 220, es posible intuir
que se trata de un cráneo,
pero no es posible discernir
sus detalles anatómicos ni
se entiende fácilmente el tipo de contraste
que se va a obtener en la imagen final. En
este punto, se han hecho 12 repeticionesde la secuencia, es decir, una docena de
intervalos TR. El tiempo transcurrido
depende de ese intervalo. Si el TR
seleccionado es de 500ms, hasta ahora
habrán pasado 6 segundos desde el inicio
de la secuencia. En la imagen del centro,
ha transcurrido el doble de ese tiempo, yes aún más fácil adivinar que estamos
reconstruyendo un cerebro. Cuando han
transcurrido 54 segundos, se han llenado
108 de 220 filas de píxeles (quecorresponden a vóxeles del corte), y ya es
posible discernir algunas de las
estructuras anatómicas, como los
ventrículos. Aquí se nota que la sustancia
blanca es más oscura que la sustancia
gris, por lo que ésta
debe ser una secuenciacon información mixta
o DP y no una «T1».
Eso significa que el TR
podría ser de unos 2s,
y que nuestros cálculos
de tiempo se deben
cuadruplicar. (Hagacuentas).
llenado progresivo del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 14
El espacio k es también conocido como
un dominio de frecuencias, y se grafica
como dos ejes perpendiculares, x y y. (Kx y Ky). Los círculos amarillos corresponden
a la información de cada píxel, en cada
espacio k hay frecuencias altas en la
periferia y bajas en el centro.
Cada corte tiene su propio espacio k. Si
se hacen 20 cortes, cada uno tiene su
respectivo espacio k, que es el «sitio»donde está la información numérica a
partir de la cual se reconstruye cada
corte. Uso comillas para nombrar el
espacio o «sitio», pues no se trata
realmente de un lugar en el espacio, ni un
«cajón» donde encontremos una gran
cantidad de números imaginarios, aunquesu nombre («espacio») sugiera que se trata
de algún rincón que podríamos visitar…
El juego consiste en localizar las señales
con base en esos dos ejes, para tener idea
de dónde están las cosas. En el popular
juego de estrategia conocido como Batalla
Naval , cada jugador tiene un turno paralocalizar, mediante coordenadas, la
ubicación de los barcos de su
contrincante, en forma análoga a la
localización de señales para reconstruir la
posición anatómica de diferentes partes
de un órgano. La gracia del juego
estratégico es que hay muchos espaciosen blanco; en el «juego» del llenado del
espacio k, la gran mayoría de los lugares
contienen alguna información numérica.
el dominio de frecuencias
Reconocer el juego Batalla Naval puedeser un indicio de longevidad...
A diferencia del juego estratégico, en el«juego» de reconstrucción, todos lospuntos del espacio k contieneninformación útil para reconstruir laimagen, es decir, detalle y contraste.
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 15
De nuevo, pero en una vista
tridimensional, en ese espacio k hay
frecuencias bajas en la parte central yaltas en la periferia. Para obtener una
imagen veraz, se necesitan todas las
frecuencias, o un muestreo suficiente,
que sea capaz de identificar a la mayoría
de las frecuencias.
El dominio de frecuencias o espacio k
comienza como un espacio vacío, sin
información (En los esquemas, los
círculos se encuentran vacíos al
comienzo).
A medida que avanzan los eventos de unasecuencia, se va llenando el espacio k con
información (círculos rellenos).
La versión en vivo de la conferencia se
comprende mejor gracias a los efectos de
la animación: el esquema se vuelve
dinámico, para tratar de entender que
durante la lectura del eco se va llenandola información acerca del mismo. El
tiempo transcurre en el esquema de
izquierda a derecha. En estos esquemas,
se representan dos repeticiones de unamisma secuencia. Durante cada TR se
llena una fila del espacio k. El dominio de
frecuencias o espacio k se superpone al
esquema temporal de la secuencia. Se
han tratado de representar los fenómenos
más relevantes de cada secuencia,
incluyendo los que ocurren en formasimultánea o sucesiva. En algunas de las
repeticiones no hay muchos cambios
(como en la primera y segunda filas,
donde todo se repite igual. La primera fila
representa los impulsos de RF, la segunda
es el gradiente que determina la posición
del corte de donde se obtiene la
información). El cambio que se nota en
cada repetición de la tercera fila se
manifiesta como un cambio en la fila de
información que se obtiene. Esta fila
representa la codificación de fase, y
cambia en cada repetición o TR.
espacio k y secuencias
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 16
En cada repetición de la secuencia, se
debe indicar al equipo el sitio que se
quiere estimular, denominado gradiente Zo gradiente de corte. Hasta no obtener
toda la información para un mismo corte,
no habrá cambios en este impulso de RF.
Siempre que se mantengan del mismo
tamaño (área bajo la curva), todos los
estímulos se refieren al mismo corte en el
volumen de tejido.
Algo similar ocurre con la secuencia de
impulsos, que se repite igual, en este
caso, un impulso de 90º seguido de uno
de 180º.
En la primera repetición no se aplicaningún gradiente de fase (X, color azul).
Esto se hace cuando el llenado del
espacio k es el convencional, es decir,
comenzando con la fila central. En la
segunda repetición, el gradiente X indica
que se va a comenzar a llenar la segunda
fila del espacio k, justo por encima de lafila central.
En este ejemplo, el corte seleccionado
siempre es el mismo, por lo cual no hay
cambios en el gradiente aplicado (segundalínea, Z). La fase (tercera fila) va
cambiando para ir llenando las filas del
espacio k. En la tercera repetición (TR), el
gradiente es negativo, de un tamaño
similar al de la segunda repetición. Esto
indica que se va a llenar una fila que está
por debajo de la fila central, a unadistancia similar a la que separa la fila
central de la fila que queda
inmediatamente por encima de ella.
La cuarta repetición muestra un nuevo
gradiente positivo, más alto que el último
gradiente positivo usado. El resultado
parece obvio: vamos a llenar una fila queestá por encima de la primera fila que a
su vez está encima de la fila central.
Entonces: el tamaño del gradiente de
codificación de fase (X) indica la altura de
la fila que se va a llenar con respecto a la
fila central. La dirección de ese gradiente
indica si la fila está por encima o pordebajo de la fila central. En la forma
convencional de llenado del espacio k, se
alternan filas positivas y negativas.
La repetición (TR) hace que se progrese en
el llenado de los ejes cartesianos (es decir
X y Y). La técnica clásica o convencional
es comenzar a llenar la parte central parair progresando a la parte periférica del
llenado secuencial del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 17
espacio k. Como se explicó, se alternan
filas: primero la central, luego una fila por
encima, luego una fila por debajo, le siguela segunda fila por encima, la segunda fila
por debajo y así sucesivamente, hasta
completar todas las filas, es decir, 128,
256 o el número de filas que se haya
escogido como resolución espacial.
En una especie de serie de fotografia
estática del proceso dinámico, se observacómo el cambio de fase prepara el terreno
para adquirir una fila. La fila cambia con
cada fase. Los cambios de fase se
representan con diferencias en la altura
de la onda. Los cambios en su polaridad
indican que la fila que se llena está a un
lado u otro de la fila central.
La flecha indica que el gradiente negativo,
pequeño, corresponde a la selección de la
fila que está justo debajo de la fila central.En este esquema, las fillas rellenas
indican que ya fueron recogidos los datos
(ya están llenas). Las filas con puntos
vacíos son las que aún no se han llenado.
En el momento de esta «foto», va a
comenzar apenas el proceso de llenado de
dos filas. La que está justo por debajo dela central (gradiente negativo) y la que le
sigue en turno: la segunda fila por encima
de la fila central, que corresponde a un
gradiente positivo, más alto que el que
corresponde a las filas adycentes al
centro.
espacio k cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 18
La secuencia clásica comienza en el
centro del espacio k. El gradiente de
lectura, magenta, durante el cual se «lee»la información contenida en el eco, se
invierte para comenzar el llenado del
espacio k (la lectura) en forma de un
plano cartesiano convencional, de derecha
a izquierda sobre la misma línea. Si en el
esquema anterior el momento en el
tiempo que corresponde a la aplicacióndel primer gradiente de fase negativo
señalaba la posición central, en este
momento han transcurrido algunos
milisegundos. La flecha indica que ya
comenzó el gradiente de lectura, el área
bajo la curva de polaridad negativa lleva
el llenado del espacio k a su extremo
izquierdo. Si no se inviertera la polaridad,
el llenado comenzaría en el centro.
Nótese que no se ha llenado ninguno delos puntos de esta fila.
La lectura del espacio k comienza en un
extremo de una línea. El esquema trata
de hacer coincidir la aparición del eco con
el inicio de la lectura. Aunque se conoce
como gradiente de frecuecia (Y), el
gradiente con el cual se «lee» el eco, que,por supuesto, contiene la información
molecular que nos interesa, y que hemos
decidido ponderar hacia T1 o T2 mediante
los tiempos que escogimos para los
impulsos de RF (los del primer canal o fila
de este esquema temporal, la línea
amarilla superior).
espacio k cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 19
Se llega al final de la fila del espacio k
(esquema de abajo) en el momento en que
se termina el eco y la lectura del mismo.
Poco tiempo después se cambiará de fila
(el pequeño espacio entre el final de este
gradiente -base de la flecha- y laaplicación del siguiente gradiente de
codificación de fase –gradiente x, azul).
Como ese gradiente nuevo es positivo, la
siguiente fila a llenar será la que se
grafica como vacía, por encima de la línea
central.
espacio k cartesiano
La inversión del gradiente de lectura hace que eleco se «lea» de izquierda a derecha. Cuando lapolaridad de este gradiente de frecuencia (Y) sehace positiva, es el momento en el que se inicia la lectura, el mismo momento en el que
comienza a aparecer el eco, el primer punto delespacio se llena, los demás puntos aún estánvacíos.
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 20
En la siguiente repetición, el corte es el
mismo (no se ha terminado de llenar la
información del corte, el gradiente z nocambia), pero se cambia de fila con el
cambio de fase. De una fila inferior a la
central del espacio k, la fase postiva y
más alta significa el salto a una fila
superior. En este momento, la flecha
señala que estamos sobre el eje vertical
(Ky, -Ky) del espacio k. Para desplazarnoshasta su extremo izquierdo falta que
lleguemos al inicio del componente
negativo del gradiente de frecuencia o de
lectura (Y).
espacio k cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 21
De nuevo, la inversión del gradiente de
lectura (Y) lleva el proceso de lectura
desde el punto central al extremoizquierdo en la imagen del espacio k.
El resto de la lectura
(gradiente de lectura) llena la
fila corresponiente.
Progresivamente se llenan filas
hasta que se llena
completamente el espacio k.En las técnicas para el llenado
rápido del espacio k se llena
más de una fila a la vez.
espacio k cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 22
Además, hay trayectorias no cartesianas,
en las que el llenado no es fila por fila,
siguiendo los ejes x y y, sino que se hacencon saltos mucho más rapidos.
Por ejemplo, en la
trayectoria espiral de llenado del espacio
k, se comienza en su porción central, y sevan llenando los espacios que rodean al
centro en un patrón espiral, que implica
gradientes oscilatorios que van llenando
el espacio k del centro a la periferia. Se
puede hacer punto por punto o varios a la
vez, para acelerar el proceso de llenado.
De hecho, hay talleres patrocinados por lasociedad internacinal de resonancia
magnética en medicina ISMRM dedicados
al diseño y mejoramiento de las
trayectorias de llenado del espacio k,
donde los físicos pretenden lograr mejoras
en la eficiencia con que se obtiene la
información, y en la veracidad de lamisma. Hay que recordar que el espacio k
contiene información acerca de las
moléculas que conforman los tejidos. La
relevancia de obtener esta información dela manera más rápida y confiable está
representada en secuencias más
eficientes.
espacio k no cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 23
Como se verá más adelante, el patrón de
llenado (cuáles filas van primero y cuáles
de último) tiene como objetivo logrardiferentes contrastes.
Una técnica no cartesiana es el llenado
simultáneo de varias filas en un patrón
rotacional que simula el movimiento de
una hélice, propeller en inglés. Varias filasa la vez, con información central y
periférica para cada corte.
La técnica ecoplanar consiste en el
llenado instantáneo de todo el espacio k
con una sola repetición o TR. Es como
obtener una fotografía instantánea: si en
una matriz de 256 filas se llena fila porfila, la secuencia, en principio, va a durar
256 x el número de segundos que tarda el
TR.
Por ejemplo, una secuencia con TR de
2000 ms (2 segundos) tomaría más de 8
minutos en completarse si se llena fila por
fila. Si se usa la técnica eco planar,tardaría una repetición, es decir 2
segundos. Es decir, 256 veces más rápida
que una secuencia convencional.
Una de las caracteristicas más
interesantes ( y más difíciles de entender)del espacio k es que cada punto
esquematizado en el dominio de
frecuencias NO corresponde a un pixel de
una imagen. Otro aspecto fundamental es
que el espacio k es simétrico. Cada punto
del espacio k tiene uno exactamente igual
en el cuadrante opuesto. Esa simetría esla misma que hay en las ondas que se
estudian (aunque la onda no me haya
quedado dibujada tan simétrica como yo
hubiera querido). Esta simetría
matemática fue descrita en el siglo XVIII
por Charles Hermitte, el mismo que
consideró al número e comotrascendental.
espacio k no cartesiano
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 24
Un paréntesis numérico permite
acercarnos al alcance del aporte de
Hermitte y otros matemáticos:Un número algebraico es el resultado de
una función, mientras que un número
trascendente no es el resultado de una
expresión matemática.
Un concepto adicional, quizá uno de los
más difíciles de comprender, es el del
número imaginario, introducido porEuler en 1777. El número imaginario es
aquél cuyo cuadrado es negativo. En la
representación de los ejes del dominio de
frecuencias o espacio k, el eje horizontal
es real, el vertical es imaginario.
Los números más importantes en
matemáticas son e , i , pi , 1 y 0 . Estos
números están relacionados entre sí
mediante el principio de la identidad de
Euler.
La base de los logaritmos naturales, e , de
amplia aparición en el análisis científico y
matemático, un número trascendental,
e = 2.718281828...
La unidad imaginaria de los números
complejos i , un campo de números que
contiene las raíces de todos los números
polinomiales que no son constantes y
cuyo estudio lleva a las profundidades delálgebra y del cálculo.
Pi ( π ) está presente en la trigonometría y
en la geometría del espacio euclidiano, así
como en la matemática analítica, π =
3.14159265…
El cero (0 ) se conoce como la identidad
aditiva, el uno (1) corresponde a laidentidad multiplicativa.
paréntesis numérico
Charles Hermitte(1822 - 1901)
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 25
La congruencia de estos cinco
importantes números en una misma
ecuación parece ser la razón por la cual laIdentidad de Euler es considerado por
muchos expertos como el más bello
teorema en matemáticas, y por otros,
junto con las ecuaciones de
electromagentismo de Maxwell, como las
ecuaciones más importantes de todas (de
ahí que el experimento de Röntgen sobrelas ecuaciones de Maxwell haya sido
considerado por él mismo como su más
importante aporte a la ciencia, incluso por
encima de «la bobadita» de su
descubrimiento de los rayos X, como se
ha mencionado en mis conferencias sobre
la historia de la radiología).
Las señales se muestrean para obtener la
información que contienen. Las antenas
se usan para transmitir el impulso de RFque excita los átomos de hidrógeno, pero
también para codificar los datos de cada
pixel durante la recepción.
La «lectura» de cada señal se hace con el
gradiente de frecuencia, y esa lectura
requiere de una amplitud de banda (BW)
para su muestreo. La relación señal/ruido es inversamente proporcional a la
amplitud de banda. Eso significa que al
disminuir la BW, se logran disminuciones
en el TE, lo cual puede ser importante
según el tipo de información que se desee
obtener; se disminuye el desplazamiento
químico, lo cual también tieneimplicaciones a la hora de identificar
señales, pero se disminuye la
relación señal/ ruido, lo cual
implica un sacrificio en la
calidad de la imagen
paréntesis numérico
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 26
Es claro que al escoger una secuencia
cualquiera, el equipo, tras bambalinas, se
encarga de todo el proceso dereconstrucción y llenado del espacio k. Se
puede hacer RM sin tener conocimiento
alguno del concepto del espacio k. Pero yo
creo que entenderlo puede hacer la
diferencia entre un estudio que aprovecha
las características de un equipo y uno que
no tiene en cuenta las limitacionesinherentes a los diferentes esquemas de
llenado del espacio k. Por ejemplo, la
manera cómo se llena el espacio k en las
secuencias FSE hace que éstas sean de
menor resolución espacial. Esto puede
significar que un porcentaje importante
de lesiones no serán detectadas si se usauna técnica que es definitivamente más
rápida, pero claramente de menor
resolución. Hay estudios que han
demostrado que cerca de un 10 % de
lesiones meniscales pasarán
desapercibidas si se usa la técnica FSE
en comparación con la técnica SEconvencional, técnicas que se diferencian
por la manera cómo se manipula el
espacio k en cada una. Una de cada 10
fracturas de menisco que no será vista no
suena tan mal, pero hay que tener en
cuenta que una de las indicaciones más
comunes para la RM es precisamente ladetección de fracturas meniscales, No es
difícil alcanzar, en casi cualquier práctica,
quinientas rodillas examinadas.
Cincuenta de esas rodillas examinadascon FSE tendrán fracturas meniscales no
vistas, simplemente por haber escogido
una técnica de llenado del espacio k de
más resolución temporal, pero de menos
resolución espacial, tan sólo 10 % menos
sensible…
Y esto de la simetría hermitiana ¿para
que sirve? La onda de RF es simétrica. El
espacio k es simétrico. La informacióncontenida en cualquiera de los puntos del
espacio k tiene un «espejo» en el
cuadrante opuesto del espacio k, que
contiene exactamente la misma
información. En el esquema, se muestran
como puntos de igual color.
y todo esto, ¿para qué sirve?
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 27
Eso significa que, en teoría, sería posible
«leer» sólo la mitad de la onda. A partir de
estos datos, sería posible reconstruir elresto de esta onda, con un ahorro en el
tiempo que tarda este proceso, de hasta la
mitad del tiempo.
La técnica en la que se «lee» sólo una
mitad de la onda, mediante el llenado de
solo la mitad izquierda del espacio k , se
conoce como eco parcial ( partial echo ).
Para asegurarse de que los cálculos van a
permitir una adecuada reconstrucción de
la mitad de la onda que no es leída, es
común que se obtenga un poco de
información adicional a la mitad delespacio k, que permite verificar los
cálculos. Sigue siendo un ahorro de
tiempo importante, llenar la mitad más
una columna (o dos), que esperar hasta
que se llenen todas las columnas.
Otra manera de ahorrar tiempo es reducirla matriz, con algo de reducción de la
información, sacrificio que puede ser
aceptable en algunos casos.
Ya se mencionó que la simetría del
espacio k permite reconstruir lainformación a partir de sólo una mitad. Si
no se hace de lado a lado, sino de abajo a
arriba, la técnica se conoce como Fourier
parcial ( partial Fourier ) o ½ nex. El ahorro
en tiempo es igual al eco parcial.
reconstrucción del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 28
Como en el otro sentido, se puede usar la
mitad o un poco más de la mitad del
espacio k para calcular el resto. Lainformación contenida en un cuadrante
es idéntica a la contenida en el cuadrante
opuesto. Con los dos cuadrantes de un
mismo lado, se pude completar la
información restante.
Cuando se usa ¾ de Fourier parcial, se
obtiene un ahorro de ¼ del tiempo.
A Fourier le debemos un truco
matemático que permite transformar unafunción compleja en otra. Conocida como
la transformada de Fourier, con su
abordaje es posible describir un acorde
musical con base en las notas que loconforman, por ejemplo. La idea es hacer
un «mapa» de las frecuencias existentes
en una onda compleja, tal como sucede
en una onda de sonido o en una onda de
RF que contiene información compleja,
como la información molecular que se
encuentra en los ecos de RF.
Tomemos como ejemplo una onda
compleja, como una pieza musical, para
llamar la atención sobre el hecho de que
contiene diferentes frecuencias, altas y
bajas, que ocupan diferentes longitudesde tiempo. En la conferencia se puede oír
al fondo un fragmento de las Variaciones
Goldberg de Johann Sebastian Bach, en
interpretación al piano de Glenn Gould,
que corresponde precisamente a la
fotografía de la partitura anotada por el
gran pianista canadiense, tomada en elmuseo de las civilizaciones de Ottawa.
la transformada de Fourier
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 29
En el Museo de las Civilizaciones emOttawa, Canadá, pude fotografiar una
partitura de esa pieza, anotada
precisamente por este gran pianista
canadiense.
Todas las características del sonido, en
términos de frecuencia y amplitud,
pueden describirse en detalle medianteuna partitura, donde se anota la manera
de reproducir ese sonido. Todos tenemos
la capacidad de hacer una operación
similar a la transformada de Fourier. Una
onda compleja es transformada en
cambios de presión, que mueven unas
cilias a lo largo del órgano de Corti y nospemiten discernir esas frecuencias.
Gracias al oído, una onda compleja puede
ser desglosada en sus diferentes
componentes de amplitud y frecuencia, y
somos capaces de distinguir notas altas y
bajas, además de otras características
como su timbre y volumen.
La luz es otra onda compleja, que puede
ser transformada en sus diferentes
componentes de frecuencia.La transformación de los diferentes
componentes de frecuencia de la luz se
obtiene mediante un sencillo
«transformador» de Fourier: un prisma.
Nuestros ojos no tienen la capacidad que
tienen nuestros oídos de hacer esta
operación. Gracias a ello, no vemos todocomo un arco iris. (Fondo musical en la
versión en conferencia: The Great Gig In
The Sky, de The Pink Floyd, de su álbum
The Dark Side of the Moon (imagen de la
carátula del disco).
la transformada de Fourier
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 30
A la izquierda, un ejemplo de un espaciok . Toda la información en él contenida es
un mapa de frecuencias que, al ser
sometido a una compleja operación
matemática (la transformada de Fourier),
nos revela la información en forma de una
imagen, fácil de reconocer por sus
contrastes y por su detalle.De nuevo, lo más importante del espacio
k es entender que cada punto del mismo
no se corresponde a un píxel de la
imagen. La porción central del espacio k
contiene la información acerca del
contraste de la imagen, la porción
periférica contiene los detalles de laimagen.
anatomía del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 31
Ejemplos de la manipulación posible
durante la reconstrucción de información
a partir del espacio k, de un excelente
artículo sobre la transformada de Fourier(An introduction to the Fourier transform:
Relationship to MRI. AJR 2008; 190:
1936- 1405).
Si se elimina o se deja de reconstruir la
porción central del espacio k (arriba a la
izquierda), al aplicar el truco de Fourier se
obtiene una imagen con detallessuficientes para reconocer al personaje
del retrato (por si acaso, es Abraham
Lincoln, décimosexto presidente de los
Estados Unidos), pero se obtiene una
imagen de contraste inadecuado, muy
oscura (arriba a la derecha).
Esto sucede porque la informacióncontenida en el centro del espacio k es
precisamente la que corresponde al
contraste de una imagen, su escala de
grises. Dejar de usar la información
central tiene un importante efecto en la
apariencia de la imagen final.
anatomía del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 32
Por otra parte, si se reconstruye
únicamente la porción central (arriba a la
izquierda), se obtiene una imagen con
una adecuada escala de grises, pero sindetalle, como si estuviera
«desenfocada» (arriba a la derecha).
Esto se explica por el hecho de que en la
periferia del espacio k se encuentran las
frecuencias altas, las que, al ser
transformadas mediante la ecuación de
Fourier, producen los detalles de laimagen. Sin embargo, si sólo se usa la
porción central, como si viéramos a través
del ojo de una cerradura (en inglés
keyhole ) es posible obtener imágenes muy
rápidamente. Si estas imágenes se repiten
luego de administrar medio de contraste,
se pueden detectar cambios dinámicos en
el realce sin que se requiera de mayor
resolución espacial.
El uso de todo el espacio k produce una
imagen completa, con todo detalle y conadecuado contraste, una escala de grises
completa (ejemplo de la página 30).
anatomía del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 33
Para convertir la información del espacio
k a una imagen, se recuerda que ese
espacio o dominio de frecuencias essimétrico y que no contiene información
que corresponda, píxel por píxel, a la
imagen final. Si esto fuera así, en el
ejemplo en el cual se usó únicamente la
porción central del espacio K arrojaría
como resultado un Abraham Lincoln de
resolución completa, con el contrasteadecuado, pero con un «hueco» en el
centro. El truco matemático que codifica
cuánta frecuencia hay de cada onda es la
transformada de Fourier: los detalles y
contrastes quedan en el lugar que les
corresponda.
En el esquema de abajo, la información
más general está en el centro del espacio
k , mientras que los detalles seencuentran en su periferia. La aplicación
de una transformada de Fourier da como
resultado una imagen clara, con
suficiente información, una cara formada
por los elementos que componen el
esquema, pero que no corresponden en
su ubicación cartesiana a la imagen delespacio k. El esquema pretende recordar
que el espacio k tiene simetría conjugada.
anatomía del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 34
Si se compara con el espacio k (página
anterior) de donde se originó este dibujo,
se demuestra que las características
generales se encontraban en el centro del
espacio k (trazos del contorno de la cara),
mientras que los detalles más pequeñosestaban en la periferia (los ojos y pelos).
Antes de transformar el espacio k, la
gráfica parecía ininteligible, precisamente
porque la información contenida en dicho
espacio NO se corresponde con la
ubicación de los píxeles de la imagen
final. De hecho, si se observacuidadosamente, el espacio k de la
página anterior tiene la simetría
conjugada descrita por Hermitte, lo que
significa que con sólo dos cuadrantes
debería ser posible reconstruir la imagen
completa.
anatomía del espacio k
Las dificultades inherentes a esquemastan sencillo como los que aquí dibujé sonevidentes. No es lo mismo resolución de contraste que lo que aquí llamo«apariencia general». Estrictamente, elespesor de las líneas que forman elcontorno de la cara es similar a las de lanariz, es decir, tienen resolución espacialo detalle similar. Y la boca no la heconsiderado un detalle sino un contraste ...espero sepan perdonar estas licencias de
un dibujante inexperto.
5/10/2018 AM Espacio k - slidepdf.com
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 35
¿Qué pasa si se llena únicamente la
porción central del espacio k ? Se obtiene
información acerca del contraste de laimagen, sin necesidad de llenar todo el
espacio k .
Como se describió, se ahorra tiempo, en
una técnica llamada «ojo de cerradura»,
muy rápida, con información sobre el
contraste, sacrificando el detalle: ideal
para estudios dinámicos, en los quequeremos ver cambios rápidos en el
contraste, luego de administrar gadolinio:
detección de un microadenoma en un
estudio dinámico selar, por ejemplo.
La técnica de llenado con FOV
rectangular nos ofrece información
central y periférica, pero saltando algunaslíneas. Se puede obtener una imagen
buena, en menor tiempo, con suficiente
detalle y contraste (este último depende
de los tiempos TR y TE elegidos).
La imagen final tiene un problema: la
asignación errónea de frecuencias o
aliasing . La apariencia es la de un«enrrollamiento». Las estructuras de un
extremo de la imagen tienen un rango de
frecuencias que se sale del espacio
disponible (que es un dominio de
frecuencias), por lo que son asignadas
erróneamente al extremo opuesto de la
imagen (wraparound , en inglés).
La asignación de una frecuencia errónea
se equipara a la asignación de un
«nombre» diferente, es decir «darle un
alias» al píxel, lo mismo que ocurre con
los espectros de señales Doppler que
sobrepasan la escala usada y aparecenpor debajo de la línea de base.
llenado rápido del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 36
En la técnica de eco de espín rápido
(FSE), también conocida en forma
genérica como RARE (Rapid Acquisition
with Relaxation Enhancement ), el truco es
aprovechar un mismo TR para llenar el
espacio k en forma más rápida. No es una
fila por TR, sino varias, usando un «tren
de ecos», ocho en el ejemplo a la derecha.
En el esquema se muestra cómo cada eco
sirve para llenar una fila, pero los 8 ecosse han adquirido en un solo TR. La
secuencia «acelera» la adquisición 8 veces.
Pero, si se han adquirido ecos tempranos
(cortos) y ecos tardíos (largos), dentro de
un TR lo suficientemente largo, la
información que se obtiene es ¿mixta, o
ponderada hacia T2? Es en este tipo desecuencia (FSE) donde resulta importante
el hecho de que la información contenida
en el espacio k determina el aspecto de la
imagen final, teniendo en cuenta que la
información sobre el contraste y el detalle
se encuentran en diferentes zonas del
mismo espacio. Por el hecho de combinarecos, la secuencia FSE es inherentemente
de menor resolución que una secuencia
con información más «pura», donde cada
eco ocupa una línea. Ésa es la razón para
preferir secuencias SE sobre FSE en el
caso de lesiones que requieran alto detalle
o resolución espacial, como las fracturasde meniscos.
llenado rápido del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 37
Aún no hemos respondido a la pregunta
sobre el tipo de imagen que se obtiene al
combinar ecos de diferente longitud, en elejemplo, ocho ecos de 20 a 90 ms. Si el
TR es largo, los ecos más cortos producen
una imagen mixta (DP), los ecos largos
resultan en una imagen T2. La respuesta
está en la manera de llenar el espacio k.
Si los ecos tardíos son los que se usan
para llenar la porción central del espaciok , la imagen final será similar a una T2.
El tiempo de eco efectivo será largo . La
información acerca del detalle anatómico
se obtiene de los ecos tempranos. La
combinación de los dos tipos de
información (no sólo en contraste, sino en
resolución) es precisamente la quesacrifica algo de resolución. Esto es
especialmente cierto en las secuencias
con información mixta, precisamente las
que preferimos en los cortes de la rodilla
para la evaluación de los meniscos.
De nuevo, el ejemplo del tipo de
información contenida en el espacio k .Las frecuencias espaciales bajas
contienen información sobre el contraste
(imagen superior izquierda), las
frecuencias espaciales altas son las que
tienen el detalle (imagen superior
derecha), pero sin contraste definido. El
uso de la información de todo el espacio k
produce una imagen con suficiente detalle
y contraste.
El concepto de TE efectivo corresponde al
tiempo asignado para el contraste de la
imagen final. Con tiempos de eco de
diferentes longitudes en un mismo TR el
TE efectivo es el que se selecciona parael llenado de la porción central del espacio
k. Los demás ecos se aprovechan para
características como el detalle en la
misma imagen.
llenado rápido del espacio k
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 38
Trescientos años antes de la era actual,
Euclides nos enseñó acerca de las
relaciones entre las distancias y los
ángulos, y de cómo los ángulos de un
triangulo suman 180 grados. Trabajó
inicialmente en superficies planas, paraluego trasladar sus ideas al espacio.
Aunque se pueden hacer modelos
basados en la geometria euclidiana para
explicar el universo, se necesitaron un
par de milenios para comprender que,
gracias a la teoría de la relatividad, no se
pueden aplicar estos conceptosdirectamente todos los espacios.
conclusión
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 39
La aproximación al espacio k puede
producir reacciones que recuerdan al
grito más famoso en la historia del arte
(de Edvard Munch).
Sin embargo, la comprensión de la
importancia de la manipulación de este
interesante y complejo espacio puede
ayudar a obtener mejores estudios, lo
cual debería producir una cierta
sensación de alivio.
conclusión
5/10/2018 AM Espacio k - slidepdf.com
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 40
Como corolario final, presento aquí la
fórmula más importante para hacer RM.
Es mi fórmula personal para lograrestudios de RM con éxito, una integración
entre las necesidades de nuestros
pacientes, un uso juicioso de la lógica y
una alta dosis del menos común de los
sentidos, el sentido común.
corolario final
¿Cómo hacer RM? Se trata de una función que tiene en cuenta que el tiempo para hacer un estudiodiagnóstico es limitado, que la condición de nuestro paciente puede definir su planeación (es decir, hacerprimero las secuencias más relevantes). En un mundo perfecto, se debe conocer la indicacón para elestudio. Desconocer la pregunta clínica que se plantea el médico remitente limita los alcances de unestudio de RM. Si no sabemos que la sospecha específica es la de una hemorragia, es posible que no
incluyamos las secuencias más sensibles a la hemorragia en nuestro protocolo, y que el estudio no seacapaz de detectar una hemorragia petequial.Esta fórmula también se basa en la lógica y especialmente en el sentido común. Lo que esto significa esque se tienen que diseñar protocolos que combinen secuencias y planos, no se deben repetir planos o
ponderaciones (si un protocolo tiene cinco secuencias, en vez de hacer cuatro ponderadas en T2 y encorte transversal, puede ser más útil hacer algunas en un plano diferente, o combinar ponderaciones consaturaciones, como la espectral para el tejido graso, STIR, etc.) Conocer las minucias de la física de laRM puede ayudar a hacer mejores estudios. Es lo que se pretende con apuntes como éstos.
5/10/2018 AM Espacio k - slidepdf.com
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Apuntes Magnéticos - espacio k AJ Morillo 41
Hay muchos textos sobre resonancia magnética, la mayoría de los cuales incluyen uno o varioscapítulos introductorios sobre los principios físicos de la resonancia magnética, pero no todosexplican en profundidad al espacio k.
Parece una buena idea tener un conocimiento claro de los tipos de secuencias de impulsos deradiofrecuencia que se usan en RM antes de adentrarse en los detalles de la formación deimágenes a partir de esas mismas secuencias. Es precisamente en la formación de imágenes endonde es necesario comprender los conceptos básicos del espacio k. Por ello, recomiendo lalectura de mis apuntes sobre secuencias antes de leer estas anotaciones sobre el espacio k, puesmuchos de los conceptos requeridos para su comprensión se han descrito allí.
Algunas de las fuentes usadas para recopilar estos apuntes provienen de fuentes orales o de lanavegación por la red, cuyas huellas no son siempre fáciles de seguir. Como algunos de losconceptos básicos sobre las secuencias son fundamentales para el abordaje al espacio k, incluyoalgunas referencias sobre ese tema.
La siguiente es una muestra de las fuentes que me han servido para tratar de explicar el espaciok. Como en otros de mis apuntes, algunas de las ideas presentadas se han inspirado enconferencias que he tenido la fortuna de presenciar en un poco más de 20 años, desde cuandocomencé a estudiar los temas de RM (1988).
-Bitar R, Leung G, Perng R, et al: MR Pulse sequences: what every radiologist wants to know butis afraid to ask. RadioGraphics 2006; 26(2):513-537.
-Duerk JL: Principles of image formation and reconstruction. MRI Clin North Am 1999; 7(4):629- 659.
-Elster AD: Questions and Answers in Magnetic Resonance Imaging. Mosby-Year Book, St. Louis,1994.
-Gallagher TA, Nemeth AJ, Hacein-Bey L: An introduction to the Fourier transform: relationshipto MRI. AJR 2008; 190 (5) 1396-1405.
-Hendrick RE: Basic physics of MR imaging: an introduction. RadioGraphics 1994; 14: 829- 846.
-Listerud J, Einstein S, Outwater E, Kressel HY: First principles of fast spin echo. Magn ResonQuarterly 1992; 8(4): 199-244.
-Mezrich R: A perspective on k-space. Radiology 1995; 195: 297-315.
-McRobbie DW, Moore EA, Graves MJ, Prince MR: MRI From Picture to Proton. CambridgeUniversity Press, Cambridge, 2003.
-Paschal CB, Morris HD: K-space in the clinic. JMRI 2004; 19: 145-159.
-van Vaals JJ, Brummer ME, Dixon WT et al: “Keyhole” method for accelerating imaging of contrast agent uptake. JMRI 1993; 3: 671-675.
Bibliografía