Fundamentos de la Imagen por Difusión: Aplicaciones Clínicas y Técnicas Avanzadas

Fundamentos de la Imagen por Difusión

Conceptos Básicos

• Difusión: Entropía, tendencia de una concentración de moléculas a dispersarse.
• Coeficiente de difusión: Caracteriza la movilidad de las moléculas en el medio (mm/seg).
• Coeficiente aparente de difusión (ADC): En sistemas biológicos, el movimiento del agua está restringido por la presencia de membranas celulares o proteínas.

Tipos de Difusión

• Isotrópica: Sin barreras físicas, la probabilidad de movimiento es igual en todas las direcciones.
• Anisotrópica: El medio forma barreras y el desplazamiento molecular es limitado.

Secuencias de Imagen por Difusión

Secuencias EPI (Echo Planar Imaging)

• Secuencia GRE rápida, con matriz pequeña.
• Abusa de las gradientes con alta oscilación, lo que puede generar incomodidad en el paciente.
• Llenado en zigzag:
  1. Se aplica un pulso de radiofrecuencia (flip angle).
  2. Se aplica codificación de fase antes de obtener cada eco.
  3. La codificación de frecuencia es bipolar, con alternancia de lóbulos -Gx y +Gx (de misma duración y amplitud).
  4. En el punto medio de cada eco se realiza la codificación del eco.
• Presenta artefactos de susceptibilidad magnética y distorsión geométrica.
• Para solucionarlo, se prefiere la técnica *multi-shot* de difusión (90° Gradiente + 180° Gradiente - Eco 180° Eco).

Fase de Espines Estacionarios y Móviles

Los gradientes de difusión no afectan a los protones estacionarios.

El Factor B

Es importante en la imagen resultante, siendo un descriptor de la potenciación y del contraste de difusión. Se incrementa aumentando el valor del gradiente G, su duración e intervalos.

Técnica de Difusión Weighted Imaging (DWI)

Sensibilidad solo en la dirección del gradiente. La adquisición se repite 3 veces, con gradientes en 3 planos.

Mapas de ADC (Coeficiente Aparente de Difusión)

Los valores dependen de T2. Una hiposeñal corresponde a un área con restricción de la difusión.

Utilidad Clínica de la Imagen por Difusión

• Diagnóstico temprano de infartos agudos de encéfalo, tumores y abscesos.
• Método de gran rapidez, útil en pacientes graves.
• DWI:
  • b0 (T2)
  • B=1000: Alta movilidad (quiste, LCR), baja movilidad (hiperintenso en tumor, infarto, absceso).
• ADC:
  • Alta movilidad molecular (hiperintenso en LCR, quiste).
  • Baja movilidad molecular (hipointenso en tumor, absceso, infarto).

Imagen por Tensor de Difusión (DTI)

Física del DTI

El tensor de difusión es un modelo matemático que explica la difusión en el espacio 3D. En la sustancia blanca, la anisotropía facilita el movimiento en la dirección de los axones, perpendicular a la vaina de mielina. Las gradientes sensibles a la difusión se aplican en al menos 6 direcciones con un mismo valor de B.

Tractografía

Aporta una idea del diseño microestructural de las conexiones fasciculares. Provee imágenes macroscópicas que no pueden ser interpretadas como información detallada de la conectividad. Requiere software especial para discriminar cruces de fibras. Permite visualizar fibras de asociación, proyección y comisurales, así como el sistema límbico.