Difusión con RM. No todo lo que brilla es cáncer!

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1 Difusión con RM. No todo lo que brilla es cáncer! Poster no.: S-0397 Congreso: SERAM 2012 Tipo del póster: Presentación Electrónica Educativa Autores: A. Iglesias Castañón, M. Arias Gonzales, A. Nieto Parga, J. Mañas Uxó, M. Rodríguez Álvarez; Vigo/ES Palabras clave: Física de la radiología DOI: /seram2012/S-0397 Cualquier información contenida en este archivo PDF se genera automáticamente a partir del material digital presentado a EPOS por parte de terceros en forma de presentaciones científicas. Referencias a nombres, marcas, productos o servicios de terceros o enlaces de hipertexto a sitios de terceros o información se proveen solo como una conveniencia a usted y no constituye o implica respaldo por parte de SERAM, patrocinio o recomendación del tercero, la información, el producto o servicio. SERAM no se hace responsable por el contenido de estas páginas y no hace ninguna representación con respecto al contenido o exactitud del material en este archivo. De acuerdo con las regulaciones de derechos de autor, cualquier uso no autorizado del material o partes del mismo, así como la reproducción o la distribución múltiple con cualquier método de reproducción/publicación tradicional o electrónico es estrictamente prohibido. Usted acepta defender, indemnizar y mantener indemne SERAM de y contra cualquier y todo reclamo, daños, costos y gastos, incluyendo honorarios de abogados, que surja de o es relacionada con su uso de estas páginas. Tenga en cuenta: Los enlaces a películas, presentaciones ppt y cualquier otros archivos multimedia no están disponibles en la versión en PDF de las presentaciones. Página 1 de 25

2 Objetivo docente Explicar las bases de la formación de imágenes de difusión con RM. Mostrar las lesiones más habituales con restricción de la difusión, que no corresponden a un tumor maligno. Señalar los falsos negativos de la técnica en el diagnóstico de lesiones malignas. Revisión del tema Las imágenes de difusión se basan en la capacidad de detectar el movimiento microscópico aleatorio de las moléculas de agua libre (movimiento browniano). Detectan y delimitan mejor las lesiones al aumentar el contraste entre tejido normal y tumoral. Proporcionan información cuantitativa sobre la disposición y celularidad del tejido. Las imágenes de difusión y el cálculo del ADC se están convirtiendo en biomarcadores de imagen, importantes para la caracterización tisular, la detección del cáncer y la valoración de la respuesta al tratamiento. Su uso se ha generalizado porque no requieren administración de contraste y pueden obtenerse fácil y rápidamente. Deben valorarse siempre junto con las imágenes anatómicas para evitar interpretaciones erróneas: Efecto brillo T2 (T2 shine-through) Restricción en tejidos normales muy celulares, abscesos, tejido inflamatorio, tejido fibroso, sangre flujo lento No restricción en tumores de baja densidad celular Señal de grasa insuficientemente suprimida Artefactos de susceptibilidad magnética QUÉ ES LA DIFUSIÓN? La difusión es el movimiento aleatorio de las moléculas de agua en los tejidos tal como se muestra en la Fig. 1. Página 2 de 25

3 Fig. 1: Fig. 1 Difusión La difusión puede verse alterada por cambios en: Relación entre volumen celular / extracelular Composición del espacio extracelular Temperatura La Fig. 2 muestra una tabla que resume estas alteraciones y su influencia en la difusión: Página 3 de 25

4 Fig. 2: Fig. 2 Factores que modifican la difusividad tisular CÓMO SE MIDE LA DIFUSIÓN? Se emplea una secuencia ecoplanar potenciada en T2 generalmente con adquisición en paralelo. Se utiliza un pulso de radiofrecuencia (RF) de 90º seguido por un pulso de RF de 180º con dos gradientes complementarios de desfase - refase (Fig. 3). Fig. 3: Fig. 3 Secuencia de difusión Página 4 de 25

5 El último gradiente induce un refasado completo de los espines que no han difundido del voxel. Este movimiento provoca una pérdida de señal, proporcional a la cantidad de movimiento, ya que las moléculas de agua móviles no estarán totalmente refasadas. De este modo en las imágenes potenciadas en difusión: Las moléculas de agua en movimiento= PÉRDIDA DE SEÑAL Las zonas con restricción del movimiento = CONSERVACIÓN DE SEÑAL QUÉ ES EL VALOR B? La fuerza, separación y duración de los gradientes definen la sensibilidad de la imagen 2 a la difusión, y se expresan con el valor de b (s/mm ). Cambios en el valor de b significan un cambio en el contraste de difusión. Cuanto mayor sea la sensibilidad a la difusión, mayor será la pérdida de intensidad de la señal, siguiendo una curva biexponencial. La pérdida inicial de señal es secundaria al efecto de pseudo-difusión de la sangre circulante y la segunda caída se debe al intercambio de agua entre el espacio intra y extracelular. 2 Con un valor de b de 0 s/mm (sin gradientes de sensibilización para la difusión) la señal depende sólo de la potenciación T2. A medida que b cambia de valores bajos 2 2 ( s/mm ) a altos ( s/mm ), los tejidos con alta restricción al movimiento de moléculas de agua son los únicos que conservan su señal: Tejidos tumorales ESTRUCTURAS ANATÓMICAS NORMALES LESIONES BENIGNAS con alta celularidad (Fig. 4) Página 5 de 25

6 Fig. 4: Fig. 4 Metástasis hepáticas. Las lesiones se aprecian mucho mejor en las imágenes de difusión con valores altos b que en las imágenes T2. Incluso con valores b altos, las lesiones tumorales mantienen su hiperseñal debido a la restricción de la difusión secundaria a la elevada celularidad. El riñón, la glándula suprarrenal y la médula ósea hematopoyética mantienen una señal alta en imágenes muy potenciadas en difusión. QUÉ ES EL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN APARENTE (ADC)? El ADC es la pendiente de la recta que aparece cuando se registra el logaritmo de la intensidad de la señal del tejido en el eje de ordenadas frente a los valores de b en el eje de abscisas, linearizando la función exponencial de pérdida de señal. (Fig.5) Página 6 de 25

7 Fig. 5: Fig. 5 ADC. El ADC es la pendiente de la recta que aparece cuando se registra el logaritmo de la intensidad de la señal del tejido en el eje "y" frente a los valores de b en el eje "x", linearizando la función exponencial de pérdida de señal 2 Se necesitan al menos dos valores de b (incluyendo un valor de 0 s/mm y un valor superior) para calcular el ADC, pero cuanto mayor sea el número de valores de b utilizados, más preciso será el cálculo del ADC. Hay que tener en cuenta que el valor de b está limitado por la relación señal/ruido y calidad de imagen. Cuanto más se aumenta el valor de b, más se aproxima el ADC al valor real del coeficiente de difusión, ya que disminuye la contribución a la señal del desfase intravoxel (principalmente secundario a la perfusión). El ADC se calcula automáticamente en cada píxel y puede mostrarse como un mapa paramétrico, que refleja diferencias en la difusividad de tejido con los distintos valores de b. El valor del ADC en una región determinada se obtiene mediante la colocación de ROIs en las regiones de interés. (Fig.6) Página 7 de 25

8 Fig. 6: Fig. 6 Leiomioma mixoide. Masa uterina hiperintensa en la imagen de difusión. Mantiene la hiperseñal en el mapa ADC y un alto valor de ADC (2,87 x 10-3 mm2/s,) indicando poca restricción en el tumor VALORACIÓN DE LA DIFUSIÓN Las imágenes de difusión deben valorarse siempre junto al resto de las secuencias para evitar errores. (Fig.7) Fig. 7: Fig. 7 Hematoma hepático. Lesión hiperintensa en T2. Hiperseñal persistente en la magen de difusión con b = Sin embargo, la masa ya es hiperintensa en la secuencia T1 sin contraste, indicando la existencia de metahemoglobina en la lesión. Es útil fusionar las imágenes de difusión con valores altos de b con imágenes anatómicas, para poder mejorar la localización de las lesiones. (Fig.8) Página 8 de 25

9 Fig. 8: Fig. 8 Cáncer rectal. Masa rectal y nódulo linfático adyacente en la imagen T2, ambos hiperintensos en la imagen de difusión (b=1000). La fusión de imágenes mejora la localización anatómica La valoración de la difusión puede realizarse de forma cualitativa o cuantitativa: Cualitativa: Detección visual de zonas de hiperseñal en las imágenes de difusión con valores altos de b indicando restricción de la difusión (tejido muy celular). Las zonas con verdadera restricción de la difusión serán hiperintensas en las imágenes con valores altos de b e hipointensas en el mapa ADC. (Fig. 9) Fig. 9: Fig. 9 Metástasis hepáticas. Lesiones hiperintensas en imágenes de difusión con valor de b alto que sugiere difusión restringida. Las lesiones se aprecian mucho mejor en la imagen de difusión que en la imagen T2. Página 9 de 25

10 Cuantitativa: Análizando el ADC tisular dibujando un ROI sobre la zona de interés. (Fig. 10) Fig. 10: Fig. 10 Recidiva cáncer de mama. Masa mal definida en el cuadrante súperoexterno, con hiperseñal en la imagen de difusión con b=1000 e hipointensa en el mapa ADC, con un valor ADC bajo 1.16 x 10-3 mm2/s si se compara con la glándula normal (1.71 x 10-3 mm2/s) DIFUSIÓN RESTRINGIDA PERO NO MALIGNO! Las imágenes de difusión distinguen las lesiones en función de la difusividad tisular, no de su malignidad, por ello ciertos tejidos no tumorales pueden aparecer como zonas sospechosas, brillantes en las imágenes de difusión. En esos casos las lesiones se componen principalmente de tejidos muy densos habitualmente con edema y fibrosis, pero tejidos no celulares como los quistes o las zonas de necrosis o incluso estructuras normales de alta densidad pueden presentar restricción de la difusión: Estructuras celulares anatómicas normales Estructuras no celulares (abscesos, quistes de proteináceos/hemorrágicos) Inflamación Edema Fibrosis Tejido normal muy celular Algunas estructuras anatómicas normales: tejido neurológico (cerebro, médula espinal y nervios periféricos), médula ósea hematopoyética, la mayoría de las glándulas, el bazo, los riñones, los testículos, los ovarios premenopáusicos, el pene, los ganglios Página 10 de 25

11 linfáticos, muestran restricción de la difusión debido a su alta celularidad. (Fig. 11) y puede facilitar la no visualización de lesiones patológicas dentro de estos órganos. Fig. 11: Fig. 11 Tejido normal con alta celularidad Hay que recordar que los ganglios linfáticos son siempre hiperintensos en imágenes con alto valor de b, por lo que pueden ser fácilmente detectados en este tipo de secuencias. Sin embargo, no es posible distinguir entre ganglios linfáticos benignos o malignos en las imágenes de difusión. (Fig. 12) Página 11 de 25

12 Fig. 12: Fig. 12 Ganglios linfáticos. Los ganglios linfáticos son siempre hiperintensos en imágenes con alto valor b, por lo que pueden ser fácilmente detectados en este tipo de secuencias. No es posible distinguir entre ganglios linfáticos benignos o malignos en las imágenes de difusión Estructuras no celulares Infiltrados no celulares, densos, viscosos o compactos como los abscesos, las colecciones inflamatorias, los quistes proteínicos y hemorrágicos presentan restricción de la difusión debido a la presencia de debris, moco, productos de la degradación de la hemoglobina siendo brillantes en las imágenes de difusión e hipointensos en los mapas ADC. Abscesos: Los abscesos muestran una apariencia similar a los tumores en las imágenes de difusión debido al acúmulo de deshechos celulares en el espacio extracelular. (Figs. 13, 14, 15 y 16) Página 12 de 25

13 Fig. 13: Fig. 13 Absceso cerebral. T2 y difusión muestran una masa hiperintensa en hemisferio cerebral izquierdo rodeada de edema, con baja señal en el mapa de ADC. T1 tras contraste muesta realce periférico Fig. 14: Fig. 14 Absceso tubo-ovárico derecho. T2 y difusión muestran una masa multitabicada, hiperintensa en área anexial derecha. La masa es hipointensa en el mapa de ADC. Página 13 de 25

14 Fig. 15: Fig. 15 Absceso renal. Imagen T2 muestra una masa de señal heterogénea en el riñón izquierdo. El absceso tiene alta señal en la difusión (b600) y realce periférico tras contraste en la imagen T1 Fig. 16: Fig. 16 Absceso lumbar epidural. Imágenes T2 (sagital y axial), masa hiperintensa, de localización epidural en situación posterior a la vértebra L5. El absceso persiste hiperintenso en las imágenes de difusión con valor b alto (b=1000) Quistes proteináceos/hemorrágicos:los quistes hemorrágicos muestran hiperseñal en las imágenes de difusión e hiposeñal en los mapas ADC. Los productos de degradación de la hemoglobina muestran difusión restringida por acumulación de macromoléculas hidrofóbicas. (Figs. 17,18 y 19) Fig. 17: Fig. 17 Epidermoide. Quiste bien definido con debris, queratina, agua y colesterol mostrando difusión restringida, localizado en el cuadrante supero-interno del globo ocular izquierdo. Página 14 de 25

15 Fig. 18: Fig. 18 Quiste hemorrágico. Nódulo retroareolar hiperintenso, bien definido, en la difusión con valor b alto (b=1000). La masa tiene un valor ADC de 1,07 x 10-3 mm2/s y es hiperintensa en la secuenciat1 con supresión grasa sin contraste. Fig. 19: Fig. 19 Mucocele apendicular: Apéndice dilatado relleno de moco. La lesión es hiperintensa en T2 y en la difusión, debido a su alto contenido en mucina, que restringe la difusividad de agua en el espacio extracelular. Inflamación-infección El infiltrado celular inflamatorio y el edema acompañante causan hiperseñal en las secuencias de difusión con valores de b altos. (Figs. 20, 21 y22) Página 15 de 25

16 Fig. 20: Fig. 20 Parotiditis. Inflamación activa con células mononucleares inflamatorias infiltran causando restricción de la difusión de agua, con hiperseñal en el valor de b alto (b1000). Fig. 21: Fig. 21 Sinusitis etmoido-maxilar. Infección en los senos maxilares y etmoidales, con reacción inflamatoria, presentando restricción en la difusión e hiperseñal en el valor de b alto (b=1000) Página 16 de 25

17 Fig. 22: Fig. 22 Celulitis, miositis y fascitis. Infección aguda en tejidos blandos en el hombro izquierdo, que muestra hiperseñal en la difusión (difusión restringida) y realce después de la administración de contraste Edema El aumento del agua intracelular provoca una disminución del espacio extravascular y una restricción de la difusión con hiperseñal en imágenes de difusión con valores altos de b. (Figs. 23, 24 y 25) Página 17 de 25

18 Fig. 23: Fig. 23 Edema post-convulsión. Engrosamiento córtico-subcortical, con hiperseñal en la difusión con valor b alto, secundario a restricción de la difusión, en pacinente con episodio convulsivo reciente. Fig. 24: Fig. 24 Infarto agudo-subagudo. Edema citotóxico-vascogénico que aparece tras fallo de la bomba sodio-potasio en la isquemia cerebral que aumenta el contenido de agua en el cerebro, y secundariamenterestricción de la difusión y valor de ADC bajo. Fig. 25: Fig. 25 Pancreatitis aguda. Imagen T2 muestra una leve hiperseñal en la cabeza del páncreas. La difusión con valor b=1000, presenta una señal alta debido al edemae infiltrado de células inflamatorias. Página 18 de 25

19 Fibrosis El tejido fibroso puede ser hiperintenso en las imágenes de difusión con un ADC bajointermedio, aunque es muy variable. (Fig. 26) Fig. 26: Fig. 26 Tumor fibroso solitario. La difusión con valor b=1000 muestra una masa hiperintensa en el tejido celular subcutáneo en la pierna izquierda. El valor de ADC en la parte anterior de la masa es 2.02 x 10-3 mm2/s, probablemente debido a la presencia de estructuras vasculares. El valor de ADC en la parte posterior del tumor, es 1.51 x 10-3 mm2/s, probablemente debido a la presencia de tejido fibroso,. Imágenes coronal T1 y axial T2, muestran una masa, bien definida, hipointensa en T1 y marcadamente hiperintensa en T2. Página 19 de 25

20 FALSOS POSITIVOS DE LAS IMÁGENES DE DIFUSIÓN Además de reconocer aquellas estructuras anatómicas normales y procesos patológicos no malignos de los que hemos hablado y que provocan restricción de la difusión debemos conocer otros dos posibles orígenes de falsos positivos, el efecto del brillo en T2 y la existencia de flujo intravascular lento. Efecto del brillo T2 La intensidad de la señal en la imagen de difusión depende de la difusión de las moléculas de agua y del tiempo de relajación T2. Un tejido puede presentar una intensidad de señal alta en imágenes con valor de b alto, no debida a la movilidad restringida de los protones de agua sino porque su tiempo de relajación T2 es intrínsicamente largo. Así lesiones con tiempo de relajación T2 largo pueden aparecer brillantes en las imágenes de difusión, aunque no esté limitada la movilidad de los protones del agua (quiste, estructuras glandulares, hemangioma, prótesis de mama ). Para evitar errores, debe estudiarse el mapa ADC. Una lesión con difusión verdaderamente restringida debe mostrar intensidad de señal baja en el mapa de ADC. (Fig. 27, 28 y 29) Fig. 27: Fig. 27 Hemangioma. Masa de alta señal en T2, en lóbulo hepático derecho, con realce persistente en T1 tras contraste y alta señal en la difusión con valor alto y también alta señal en el mapa de ADC debido al efecto del brillo T2 Página 20 de 25

21 Fig. 28: Fig. 28 Quiste de mama. Las imágenes de difusión muestran un quiste hiperintenso en la mama derecha, reflejando el efecto del brillo T2, más que una verdadera restricción de la difusión. El valor alto del ADC medido en el quiste, (2,10 x 10-3 mm2/s) evita este posible error. Fig. 29: Fig. 29 Endometrio. Es una estructura glandular con hiperseñal persistente en las imágenes de difusión, debido al efecto del brillo T2. Flujo lento Normalmente, las moléculas de agua dentro de los vasos son muy móviles y pierden señal incluso con valores bajos de b. Sin embargo el flujo lento puede comportarse como una lesión altamente celular. El flujo lento puede aparecer brillante en las imágenes de difusión porque las moléculas de agua en esos vasos no son tan móviles y no pierden señal en las imágenes de difusión. En estos casos, la interpretación de los resultados valorando también el resto de secuencias es crucial. (Fig. 30) Página 21 de 25

22 Fig. 30: Fig. 30 Disección de arteria carótida izquierda. La difusión con valor b=1000 muestra señal alta en la arteria carótida izquierda disecada. T1 con saturación grasa y la secuencia T2 muestran el hematoma de la pared con flujo lento en la falsa luz. FALSOS NEGATIVOS DE LAS IMÁGENES DE DIFUSIÓN Tumores con baja densidad celular Tumores con baja celularidad (quísticos, mucinosos o necróticos) mostrarán baja señal en imágenes con valores altos de b y serán brillantes en el mapa ADC. Por ello es fundamental interpretar las imáges de difusión junto con las imágenes morfológicas y dinámicas obtenidas. (Fig. 31 y 32) Fig. 31: Fig. 31 Carcinoma mucinoso puro de la mama. Tumor de contornos lobulados y baja señal, en imagen ponderada de T1, e hiperseñal en T2. La difusión muestra una lesión hiperintensa. El valor de ADC en la masa es 1.86 x 10-3 mm2/s. La media del valor ADC del cancer mucinoso de la mama es mayor que en otros tumores malignos de mama. La media del valor ADC del carcinoma mucinoso de tipo puro también es Página 22 de 25

23 superior a la del carcinoma mucinoso de tipo mixto. La mucina abundante, en este tipo de tumores y la celularidad baja pueden ser los responsables de este efecto. Fig. 32: Fig. 32 Tumor necrótico y maligno de la mama. Masa hiperintensa en imágenes de difusión con valor de b alto. Mapa de ADC muestra hiperseñal persistente en la masa con unos de ADC altos (2.85 x 10-3 mm2/s, 2.88 x 10-3 mm2/ s). En imagen T1 tras contraste se aprecian áreas necróticas, hipocaptantes de contraste. En cánceres con gran componente de necrosis, la restricción a la difusión de agua es probable que sea mucho más limitada y no puede ser visible en la difusión. Es importante correlacionar con las imágenes morfológicas convencionales. Artefactos de susceptibilidad magnética Las imágenes de difusión se obtienen con una secuencia eco planar, altamente susceptible a los artefactos. El gas puede producir artefactos de susceptibilidad magnética con distorsión espacial. (Fig. 33) Página 23 de 25

24 Fig. 33: Fig. 33 Aire. Artefacto causado por aire intrarecta,len paciente con cancer de recto Depósitos de hierro provocan una pérdida de señal en las imágenes de difusión y el efecto de susceptibilidad ejercido por el hierro puede oscurecer la detección de patología en la imagen de difusión. (Fig. 34) Página 24 de 25

25 Fig. 34: Fig. 34 Artefacto metálico. Artefacto ferromagnético en la mama derecha, secundario a arpón metálico en imagen de difusión. No es posible medir el valor del ADC, en su proximidad Conclusiones La hiperseñal en difusión no siempre indica lesión maligna. Algunas de las características de los tejidos o de la propia técnica explican la restricción de la difusión en lesiones benignas. Para evitar errores de interpretación, las imágenes de difusión deben siempre valorarse de forma conjunta con el resto de imágenes morfológicas obtenidas durante la realización de la RM, y con los datos clínicos del paciente. Página 25 de 25