imagenologia de la columna para kinesiologos

Estudio imagenlógico de

la columna vertebral

para alumnos de

Kinesiología

Cristian Matus

cmatus@vtr.net

Neurouchile.blogspot.com

Objetivos docentes

• Conocer los diferentes exámenes

imagenlógicos utilizados en la evaluación

imagenologica de la columna vertebral

• Conocer los conceptos básicos de la

formación de imágenes en

– TAC

– RM

• Evaluar de forma practica algunos casos

con aplicación clínica

PACIENTE

TRAUMATOLOGONEUROLOGO

KINESIOLOGOS

NEUROCIRUJANO

EQUIPO DE

SALUD

MENTAL

REUMATOLOGO

Tipos de imágenes en columna

• Anatómicas

– Estáticas

• Radiografías

• TAC

• RM

– IRM

– Angio RM

– Neurografía

•Fisiológicas

– Cinéticas (Movimiento)

•Rx dinámicas

•RM dinámicas

– Funcionales (Actividad celular)

•Inflamatoria extracelular

–RM

–SPECT

–PET

•Inflamatoria intracelular

–RM

El examen imagenlógico

idealVentajas Desventajas

EXAMEN IMAGENOLOGICO

DE MAYOR RENDIMIENTO

X

Para que

Cual

Diagnostico

clínico

Se desea

descartar.

..

Imagenologia

• No existe un tipo de examen imagenlógico

que resuelva todos las preguntas

• Todos los métodos imagenlógico tienen

ventajas y desventajas

• El valor de un examen imagenlógico

aumenta cuando además de ser

diagnostico tiene un rol pronostico

MRI

TAC

RESONANCIA

MAGNETICA

¿Como se forma las imagenes por RM¿Como se forma las imagenes por RM

• Paul C Lauterbur

• Premio Nobel 2003

Raymond Damadian

Raymond V. Damadian Born Mar 16 1936

Apparatus and Method for Detecting Cancer in TissueMRIPatent Number(s) 3,789,832

1984

• Al exponer al sujeto a un campo

magnético alto Alineamiento

• Se transmite ondas de radiofrecuencia al

cuerpo en estudio …

• Se recibe ondas de radiofrecuencia del

sujeto en estudio

• Se transforman los datos de las ondas de

RF recibidas en imágenes

Concentration in biological

tissue of isotopes with spinISOTOPES

WITH SPIN

MOLAR

CONCENTRATION

(MOL/L)

RELATIVE

SENISTIVITY

1H 99.0 1.0

14N 1.6 -

31P 0.35 0.066

13C 0.1 0.016

23Na 0.078 0.093

39K 0.045 0.0005

17O 0.031 0.029

2H 0.015 0.096

19F 0.0066 0.830

Spinning nuclei are like small

magnets

Ref: www.simplyphysics.com

Precession of spinning nucleus

Directionof nuclearmagneticmoment

Direction of appliedmagnetic field

B0

LEY DE LARMOR

F= K Bo

• F : Frecuencia de precesión

• K : Constante giro magnética

• Bo: Intensidad del campo magnético.

Spectral ranges for different

nuclei

NUCLEUS RANGE

(ppm)

RANGE

(Hz FOR 1.5 T)

1H 10 640

31P 30 770

13C 200 5000

19F 2000 120000

Influence of temperature and field strength on magnetization

Spins aligned100%

B = 0.1 teslaT = 0 K

B = 0 teslaT = 300 K

B = 0.1 teslaT = 300 K

B = 0.5 teslaT = 300 K

Spins aligned0%

Spins aligned1 ppm

Spins aligned5 ppm

MM

M

Resumen

• Los protones poseen carga positiva y spin

por lo tanto tienen un campo magnético y

pueden ser vistos como un pequeño imán

• Al someterlos a un campo magnético alto

estos se alinean formando el vector de

magnetización principal B0

• Precesan según la ley de Larmor

….. y todo esto ha ocurrido

solo ingresando al paciente

al Resonador

Precession of magnetization

during 90o pulse

z

B0

B1

B1

x'

y'

z'

x

y

M

Initialmagnetization M

0

Magnetizationafter 90 pulseo

Componentes del vector de

magnetizacion

• Componente longitudinal

• Componente transversal

Longitudinal and transverse

components of magnetization

Transverseplane (xy)

Transverseplane (xy)

Longitudinalaxis (z)

Longitudinalaxis (z)

Mxy

Mxy

yy

z z

zM

zM

xx

B0 B0

=0

M

(=M)

Longitudinal (spin-lattice) relaxation and

Transverse (spin-spin) relaxation

Time

Longitudinal relaxation63%

T1

Mz

0

Transverse relaxation

Time37%

Mxy

T2

0

M0

M0

T1

T2

Longitudinal relaxation time T1

• T1= Tlongitudinal

Transversal relaxation time T2

T2 = T X 2 =TT = Tt

T2 relaxation process

z

Mxy

Relaxation times for different

molecule sizes

Small molecules,rather long T1

Medium-sizedmolecules, short T1

Large molecules,long T1

Relative abundance

wL

Frequency ofmolecular motion

T1 T2

• Imágenes potenciadas en T1

• TR/TE Corto

• Imágenes potenciadas en T2

• TR/TE Largo

MRI: image contrast

Substance T1 T2CSF Dark Bright

Grey matter Grey Grey

White matter Bright Dark

Bone Dark Dark

Acute blood Grey Dark

Subacute blood Bright Variable

Old blood Dark Dark

Fat Bright Dark

MRI: hemorragia

Líquidos poseen Tr largo

T2= Tr/Te largo T1 =Tr/Te corto

Grasas poseen Tr corto

Secuencias

SE

STIR

A typical diagram for MRI frequency

encoding:

Gradient-echo imaging

readoutreadout

ExcitationExcitation

SliceSlice

SelectioSelectio

nnFrequencyFrequency

EncodingEncoding

ReadoutReadout

TETE

Data points collected during thisData points collected during this

period corrspond to oneperiod corrspond to one--line in kline in k--spacespace

………………Time point #1Time point #1 Time point #9Time point #9

Resumen

• Al vector de Magnetización principal B0 se

le aporta energía con ondas de RF

(secuencias)

• El cuerpo emite ondas de RF

• Se recoge las ondas de RF con una

bobina

Formación de la imagen

Creation of MR image

tx

Gy

y

y

x

x

Spectrum

Image

Raw dataA

B

C

signal

Slice selective excitation

Fieldgradient

Z

Slice thickness

Bandwidth

G

Selecting different slices

In theory, there are two ways to select different slices:In theory, there are two ways to select different slices:

(a)(a) Change the position of the zero point of the sliceChange the position of the zero point of the slice

selection gradient with respect to isocenterselection gradient with respect to isocenter

(b) Change the center frequency of the RF to correspond(b) Change the center frequency of the RF to correspond

to a resonance frequency at the desired sliceto a resonance frequency at the desired slice

F = F = ggHH (Bo + G(Bo + Gslsl * L* Lsl sl ))

Option (b) is usually used as it is not easy to change theOption (b) is usually used as it is not easy to change the

isocenter of a given gradient coil.isocenter of a given gradient coil.

Multi-slice acquisition

Slice 1

Slice 2

Slice 3

Slice 4

Slice 5

180o 180o

90o90oEcho Echo

TR

Vacío de señal y

Angiografias

Flow void signal reduction

Directionandrate of flow

Resultingsignal

Bright

Dark

Slow

Moderate

Fast

Before180 pulseo

After90 pulseo

Flow enhancement

Slice

1 2 3

Directionof flow

Imageintensity

1 2 3

Projected views

Axis

Acquired data Projected views

Contraindicaciones relativas

• Marcapasos

• Clips de aneurismas

• Neuroestimuladores

• Implantes cocleares

• Claustrofobia

Resonancia Nuclear Magnética

Ventajas

• Excelente contraste

del parénquima

cerebral

• Imágenes

multiplanares

• Buena sensibilidad

para la patología de la

sustancia blanca

• Sensible al flujo

sanguíneo

Desventajas

• Tiempos de examen

mayor

• Sensible al movimiento

• Anestesia !

• La monitorización del

paciente es difícil

• Pobre definición para

las lesiones óseas

Valor de la

Resonancia Magnética• Diagnostico

– Permite la visualización de grandes segmentos

– Mejor resolución espacial

– Evalúa el tejido óseo hematopoyético

– Evalúa el contenido intrarraquídeo

• Pronostico

– TRM

– Tumoral

Valor diagnostico de la RM

• Patología degenerativa

• Patología tumoral– Del estuche

– Intrarraquídea

• Traumatismo raquimedular– Evaluación precoz de inestabilidad

• Patología infecciosa– Espondilodiscitis

– Abscesos epidurales

• Patología del sistema nervioso periférico

Resumen Conclusiones

• RM Campo magnético radiofrecuencia no utiliza radiación ionizante

• Precesa el hidrogeno ideal para tejidos blandos medula ósea hematopoyética, espinal cartílago disco intervertebral

• Analiza la composición química del tejido, da cuenta de la presencia de lípidos agua sangre

• No visualiza el calcio

TAC

CT History

SIR GODFREY N. HOUNSFIELD

• 1979 Nobel

Medicina

TAC Historia

• Electro-Musical Instruments

TAC EMI 1969-1972

TAC

CT Convencional o Secuencial

CT Convencional o Secuencial

CT Helicoidal o Espiral

• Incorporación de la tecnología de los

anillos deslizantes.

• Movimiento continuo de la camilla del

paciente.

Escala de Hounsfield

Ventana de visualizaciónVentana de visualización

TAC

• 1972 – Primer TAC clinico– Cerebro

– Enfriado por agua

– 80 x 80 matriz

– 4 minutos por vuelta

– 1 imagen por vuelta

– 8 niveles de gris

– Reconstruccion toda la noche

• 2004 – 64 slice

scanner

– 1024 x 1024 matrix

– 0.33s por vuelta

– 64 images por

vuelta

– 0.4mm espesor

– 20 imagenes

reconstruidas por

segundo

TAC

• Que ocurre cuando se solicita un TAC?

– Accion Administrativa

– Se protocoliza de acuerdo a la solicitud y antecedentes.

– Se confirman los datos se posiciona el paciente

– Se realiza el examen

– Interpretación …• Facil 5 minutos

• Dificil 1 a 2 horas

TAC Protocolos

• Variables

– Plano

– Uso de contraste

– Espesor de corte

– Orientacion de corte

– Distancia entre cortes

– Tiempos de contraste

– Algoritmo de reconstruccion

– Dosimetria

Protocolos

• TAC– TAC de Cerebro con o sin contraste

– Silla Turca

– Angiotac intracraneal cuello

– Perfusion por CT

– TAC de CPN

– TAC de Orbitas

– TAC de peñascos

– TAC de base de craneo

– Columna

– Cuello

– ATM

– Angulo pontocerebeloso

Pelvis

Cadera

Hombro

Escapula

Torax

Parilla costal

Tobillo

Pie

Mano muñeca

TAC Terminologia

• Window Width

– Numero de unidades Hounsfield de blanco y

negro

• Level or Center

– Unidades Hounsfield de gama de grises

TAC Terminologia

Seguridad radiologica

• Exposicion radiologica relativa con un

TAC

– Radiacion de fondo 3 mSv/year

– CR = 0.1 mSv

– CT cerebro = 2 mSv

– CT Torax = 8 mSv

– CT Abdomen and Pelvis = 20 mSv

-Equivalente a 20 RX

Seguridad radiologica

• Efectos de los rayos X.

– La absorcion de fotones por material

biologico rompe las uniones quimicas.

– El principal efecto es el daño del DNA

causado por accion directa o indirecta

por la radiacion.

Seguridad radiologica

• Tejido-Organo /radiosensibilidad

– Feto

– Cornea

– Tejido hematopoyético

– Piel esofago

– Músculo y SNC

Radiation Safety

• 3094 men received radiation for

hemangioma

– Those receiving >100 mGy

– Decreased high school attendance

– Lower cognitive test scores

Per Hall, et al. Effect of low doses of ionising radiation in infancy on cognitive

function in adulthood: Swedish population based cohort study

BMJ, Jan 2004; 328: 19 - 0.

Seguridad Radiologica

• Que significa todo esto?

– 1 CR es un riesgo aproximado de:

• 1 año de TV (CRT)

• 2 dias en la alta cordillera

– 1 TAC de cerebro son 20 CR

Health Physics Society on the web--http://hps.org

Seguridad

• Paciente embarazada

– Otro examen?

– Edad gestacional?

CONTRASTE

Contraste

• Bario

• Yodado

– vascular

– LCR

• Gadolinium

Contraste

• Contraste yodado

– Ionico

– Non ionico – manejo standard

• Sin cambios en la mortalidad pero las

reacciones adversas decaen en 4 veces.

• Cuando requiere de contraste debe

estar en ayuno de 4 horas no ser

alergico al contraste no presentar

insuficiencia renal o riesgo de ella

Contraste

• Riesgo?

– Reaccion adversa• 1 en 10,000 reaccion anafilactica

• 1 en 100,000 to 1 en 1,000,000 muerte

– Aspectos medicos• Falla renal por contraste

• Acidosis lactica en diabeticos» Suspension de glucofage por 48 horas por

riesgo de acidosis lactica

• I. Cardiaca HTA

– Extravasacion

Contraste

• Quien esta en riesgo de reaccion

anafilactica?

– Alergia a contraste conocido

– Asmaticos 6 veces mas riesgo

– Otras alergias 4 veces

Amin MM, et al. Ionic and nonionic contrast media: Current status and

controversies.

Appl Radiol 1993; 22: 41-54.

Premedicacion

• Premedicacion

– 50 mg Prednisona Oral 13, 7 and 1 hour prior

to exam

– Urgencia, 200 mg hidrocortisona 2-4 hours

antes del examen

Factores de riesgo

• I renal

– IR previa

– Volumen de contraste

– Deshidrtacion

– Edad avazada

– Drogas

– Mieloma Multiple

– Diabetes mellitus

– I cardiaca

Gadolinio

• A Tº ambiente paramagnético

• En estado de Gd 3+ 7 electrones no apareados reduce los tiempos de relajación

Clínica e Imágenes

Reflexiones

Sensibilidad/Especificidad

Sensibilidad/Especificidad

Eficacia

Gracias

Resonancia Magnética

Imágenes anatómicas

Como interpretar un examen

• Antecedentes Clinicos

• Semiologia Radiologica

– Comportamiento Fisico

• T1 T2 Stir

• Rx

• TAC

– Localizacion

– Forma

– Comportamiento con Contraste

Consejos Rx

Imagenes

Imágenes anatómicas

Patología carencial

Imágenes anatómicas

Patología tumoral intrarraquídea

Fistula dural

Imágenes anatómicas

Patología infecciosa

Imágenes anatómicas del

sistema nervioso periférico

NEUROGRAFIA

Resonancia Magnética

Imágenes

Fisiológicas

Fractura por osteoporosis Fractura tumoral

DIFUSION

Pronóstico

La Resonancia Magnética

además de tener un rol

diagnóstico posee un rol

PRONOSTICO

Patrones imagenologicos en MM

NormalSal y

pimientafocal difuso

PRONÓSTICO POR RM

• Importante determinar infiltraciónón medular en etapas iniciales.

Lecouvet et al. “Magnetic Resonance and computed tomography imaging in

Multiple myeloma”. Seminars in Musculoskeletal Radiology. 2001; 5 (1) : 43-55.

RM Normal

o

Sal y Pimienta

• Menor carga tumoral

• Menos signos de falla medular

• Mejor Pronóstico

Patrón focal

o

Difuso

Peor Pronóstico

Sistema de etapificación Durie y

Salmon suplementado con IRM.

ETAPA I

Todos los siguientes:

1) Hb > 10 g/dl

2) Calcemia <12 mg/dl

3) Rx normal o lesión

solitaria

4) Baja producción de

componente M:

a. Ig G < 5 g/dl

b. Ig A < 3 g/dl

c. Cadenas livianas en orina <4

g/24 H

ETAPA III

1 o más:

1) Hb < 8,5 g/dl

2) Calcemia > 12 mg/dl

3) 2 o más lesiones líticas

4) Alta producción de componente M:

a. Ig G > 7 g/dl

b. Ig A > 5 g/dl

c. Cadenas livianas en orina > 12 g/24 H

ETAPA IINo es I ni III

5. IRM: Normal

o sal y pimienta

5. IRM: >10 lesiones o marcada

infiltración difusa

Mieloma multiple en

tratamientosin con

difusión

Imágenes por Resonancia Imágenes por Resonancia

Magnética Magnética

yy

PRONOSTICOPRONOSTICO

enen

Traumatismo Traumatismo

RaquimedularRaquimedular

KulkarniKulkarni

III

I

II

T2

Central Periferia

Normal

Hiper finoTumefaccion

Hiper finoNormal

T1

Hiper

Hipo grueso

Hipo

pequeño

Hiper

Correlación con Función Correlación con Función

NeurológicaNeurológicaJohns Hopkins

Med Institute

Mayor Déficit Neurológico

Mal pronostico

Menor Déficit Neurológico

Buen factor pronostico

FACTOR

PREDICTIVO

MALA

CORRELACION

RXS-TAC

Patron II y III

Patron I

Kulkarni IIBuen Pronostico

Valor de la

Resonancia Magnetica• Diagnostico

– Permite la visualización de grandes segmentos

– Mejor resolución espacial

– Evalúa el tejido óseo hematopoyético

– Evalúa el contenido intrarraquideo

• Pronóstico

– TRM

– Tumoral

ResumenResumen

• La Resonancia Magnética es un método

de diagnostico por imágenes que además

de entregar información anatómica

muestra actividad de las estructuras

estudiadas

• Cada vez mas la Resonancia Magnética

cobra un valor además de diagnostico un

rol pronóstico

Tratamientos guiados por

imágenes

Bloqueos radiculares

selectivos bajo RM

Neurografía

PRE POST