Aplicações clínicas em neurorradiologia

Uma vantagem da RM de campo ultra-alto (7T) é uma imagem de alta resolução devido a uma maior relação sinal/ruído. Isto é particularmente interessante para a ressonância magnética funcional e espectroscopia. Na aplicação clínica, contudo, a RM 7T ainda é a excepção e a prova de eficácia tem sido até agora limitada a doenças individuais.

Desde a introdução da RM no início dos anos 80, esta tecnologia tornou-se extremamente importante, especialmente no diagnóstico do sistema nervoso central (SNC), na investigação neurocientífica e na aplicação clínica em doenças neurológicas. Uma vez que a resolução das estruturas de tecido depende fortemente do sinal que pode ser recebido e isto, por sua vez, depende da força do campo, ao longo dos anos têm sido desenvolvidas forças de campo cada vez mais elevadas para utilização em humanos. Actualmente, o sistema de 3 Tesla (T) é o padrão de topo na rotina clínica, embora os novos tomógrafos de 1,5 T MR também continuem a ter o seu lugar devido a novos desenvolvimentos em bobinas e sequências. Com forças de campo mais elevadas, tais como 7T, podem ser alcançadas novas melhorias na relação sinal/ruído (SNR) e, assim, a resolução da imagem. Além disso, é possível gerar novos contrastes de tecido. Por outro lado, uma maior força de campo também aumenta os problemas com artefactos, especialmente o desfatigamento e o fantasma. Este artigo fornece uma visão geral do estado actual das imagens de ressonância magnética 7T na perspectiva de uma potencial utilização clínica, ponderando os benefícios contra as limitações.

Benefícios e desafios

Entretanto, estão disponíveis cerca de 7T MRIs para investigação mas também para aplicações clínicas. As previsões eram de que o SNR mais elevado permitiria também descrever estruturas anatómicas muito pequenas, bem como exames funcionais e metabólicos e, portanto, também análises mais aprofundadas, particularmente em padrões de doenças neurológicas, com uma exactidão anteriormente inatingível. Algumas condições neurológicas onde se esperava um ganho de informação foram epilepsia, tumores cerebrais, esclerose múltipla e doença de Alzheimer. No entanto, a maior força do campo devido a novos contrastes e ao aumento de artefactos é também um desafio, pelo que o hardware e o software também tiveram de ser mais desenvolvidos. O desenvolvimento de novas tecnologias de bobinas, em particular, trouxe progresso aqui [12].

No início, não era claro se as maiores forças de campo (para além das limitações de imagem) poderiam também levar a um aumento das reacções fisiológicas nos sujeitos de teste. Entretanto, foi demonstrado em alguns estudos que, para além de um aumento temporário da sensação de vertigem ao entrar no íman, não houve aumento das sensações ou efeitos secundários [22]. Assim, em princípio, não é de esperar qualquer restrição no uso de 7T MRIs deste aspecto. No entanto, ainda há custos de exame elevados e tempos de exame um pouco mais longos em comparação com os outros dispositivos.

Doenças neurológicas com possível benefício a 7T

As regiões cerebrais próximas das estruturas ósseas da base do crânio cheias de ar são um desafio devido ao aumento de artefactos em fase de depauperação, especialmente a 7T. No entanto, esta região, incluindo o hipocampo, representa uma estrutura importante na clarificação de epilepsia anteriormente criptogénica, entre outras coisas. As sequências PD, T2 e T2*, bem como T1 MPRAGE com resolução isotrópica de 0,5 mm foram capazes de ultrapassar estas limitações devido ao aumento de artefactos e resultaram em imagens de muito alta resolução in vivo com tempo de medição razoável [21]. Isto tornou possíveis representações anatómicas exactas e individuais in vivo, com uma melhor detectabilidade de patologias muito pequenas na epilepsia ou mesmo na demência de Alzheimer, que anteriormente eram impossíveis de representar até 3T [4]. Também noutras regiões do cérebro, o aumento significativo da resolução “no plano” devido à maior SNR pode contribuir para melhorar as imagens das patologias corticais. Em casos individuais, isto pode levar a uma mudança no conceito terapêutico quando uma epilepsia anteriormente “criptogénica” se torna uma epilepsia com um foco detectável [25].

Melhoraram-se as imagens de certas propriedades típicas dos tecidos (por exemplo, imagens de ferro) a 7T também foram conseguidas em algumas doenças degenerativas. Este tem agora um lugar na análise de imagem multimodal na doença de Alzheimer, doença de Parkinson e esclerose múltipla. Por exemplo, na doença de Parkinson há um aumento de depósitos de ferro em algumas estruturas cerebrais (gânglios basais) e estes estão associados à progressão progressiva da doença, atrofia óptica e cerebelar, distonia e espasticidade. Na doença de Parkinson, nos últimos anos também se utilizaram imagens ponderadas de susceptibilidade (SWI) a 7T e foram descritas alterações na subestrutura da substância nigra. Houve um aumento da susceptibilidade da pars compacta em comparação com os controlos. Contudo, existem diferenças não só no conteúdo de ferro, mas também na representação da subestrutura, como o nigrosoma 1 [2]. Embora algumas alterações possam agora ser exibidas a 3T mesmo com sequências e hardware de dispositivos optimizados [3], a resolução a 7T continua a ser vantajosa para questões especiais. A diferenciação de diferentes cursos e subgrupos de doenças, bem como de doenças pródromas (incluindo distúrbios do sono) pode ser feita de forma mais fiável com 7T do que com 3T [5]. Depósitos diminuídos de ferro também podem ser detectados noutras doenças a 7T, por exemplo, na síndrome das pernas inquietas no tálamo e no núcleo dentatus, pelo que esta doença mostra aparentemente semelhanças com o movimento periódico do tronco, que não era previamente conhecido desta forma [13].

Para outra doença degenerativa, a doença de Alzheimer, foi demonstrada a melhoria da imagem de subestruturas como as placas corticais. Além disso, a melhor resolução do hipocampo acima mencionada foi também uma vantagem na tarefa de diagnóstico. Quase todas as subunidades do hipocampo, bem como o córtex entorhinal, mostram uma redução de volume em imagens de alta resolução 7T, mesmo em comparação com pacientes com “Mild Cognitive Impairment” (MCI) [27].

Actualmente, os diagnósticos avançados na RM não se limitam a imagens puramente estruturais, mas muitas vezes incluem também sequências metabólicas e funcionais. Uma sequência que beneficia muito da força de campo ultra-elevada é a espectroscopia de MR. As aplicações clínicas são, para além da diferenciação em tumores cerebrais ou doenças metabólicas tradicionalmente já bem estabelecidas no 3T, na aplicação 7T para a detecção também de alterações em metabolitos mais subtis, por exemplo, na esclerose lateral amiotrófica. Especialmente para metabolitos pequenos, bastante menos estáveis, a RM 7T é de clara vantagem [19], o que também se aplica à imagiologia em grupos de doentes com doenças metabólicas, onde metabolitos ainda menos proeminentes podem ser detectados de forma fiável.

A ressonância magnética é agora o padrão de ouro para o diagnóstico de esclerose múltipla (EM). No entanto, os doentes com a chamada “Síndrome clinicamente isolada” (CIS) com correlatos em falta a 1,5 e 3T são encontrados repetidamente. O aumento da SNR em 7T significa também que podem ser detectadas lesões muito pequenas nesta doença, por exemplo, também intra-corticamente [8,11]. Além disso, a estrutura típica das lesões de EM poderia ser visualizada cerebralmente pela primeira vez em resolução quase histológica in vivo (Fig. 1) e poderia ser alcançada uma diferenciação entre EM e neuromielite óptica [18]. O desenvolvimento de imagens de contraste de fase também melhorou a diferenciação das lesões agudas e crónicas, e foram estabelecidas técnicas quantitativas (por exemplo, mapeamento R2*) ou novas sequências, tais como a sequência de dupla recuperação por inversão (DIR) [9]. Em tempos de discussão sobre se o agente de contraste MRI pode realmente continuar a ser classificado como seguro, tal alternativa poderia tornar-se de maior importância nos estudos de seguimento. No grupo de pacientes CIS, um protocolo 7T optimizado que também inclui mapeamentos SWI pode detectar uma deposição de ferro já subtilmente aumentada, para além de pequenas representações de placas.

Patologias vasculares e imagens de alta resolução

Devido à maior resolução e também à maior sensibilidade aos artefactos, uma sequência em particular beneficia na visualização mesmo de depósitos de hemossiderina muito pequenos, nomeadamente o SWI a 7T [20] (Fig.2). Para além da questão das microhemorragia nas doenças vasculares, as imagens de alta resolução nas sequências T2 e FLAIR também podem ser úteis, por exemplo, para detectar microinfartos, que podem ocorrer em hemorragias intracerebrais e parecem ser mais comuns do que se pensava anteriormente, uma vez que estas não eram frequentemente vistas até 3T [24].

Além disso, a imagem dos vasos intracerebrais também beneficia da alta resolução a 7T com precisão previamente inatingida. Assim, as artérias lenticulares também podem ser muito bem visualizadas com isto. Uma observação interessante foi que estas artérias diferem significativamente em doentes hipertensivos em comparação com sujeitos de controlo – também uma observação que não era anteriormente possível e que pode contribuir para a compreensão do desenvolvimento de lesões microangiopáticas [10]. Entretanto, também se tornou possível imaginar as paredes dos vasos intracranianos em alta resolução [26]. Novos contrastes também foram interessantes, como a possibilidade de gerar imagens vasculares intracranianas com MPRAGE (magnetização – eco de gradiente rápido preparado) em vez de MRA (TOF MRA) sem meio de contraste [15]. Uma possível aplicação clínica de TOF MRA optimizado é a visualização fiável de aneurismas intracranianos mesmo abaixo de 3 mm. Aqui (com uma maior difusão da MRIs 7T) seria dado o benefício de diagnosticar de forma fiável e segura os doentes, mesmo sem angiografia invasiva [17].

A melhor visualização de microhemorragia com maior sensibilidade em SWI a 7T não é apenas útil na procura de angiopatias amilóides. O aumento da vascularização tumoral, micro-metástases em melanomas e pequenos danos axonais após traumatismos ou micro hemorragias em resultado da radiação também podem ser retratados com maior sensibilidade [1,16]. A imagem de cavernomas pode ser útil aqui tanto na detecção de cavernomas adicionais muito pequenos (por exemplo, no caso de uma “anomalia venosa de desenvolvimento” descoberta acidentalmente [DVA]), como também na melhor resolução das estruturas internas de um cavernoma.

Ressonância magnética funcional clínica (fMRI)

A 3T-fMRI é actualmente o padrão em estudos experimentais, mas cada vez mais também em aplicações clínicas. Devido à já maior SNR em comparação com 1,5 T, este método é uma forma muito boa de melhorar o sinal, de resto muito baixo, na fMRI e assim obter resultados mais válidos com artefactos de susceptibilidade aceitável. Contudo, a limitação da aplicação clínica continua a ser o sinal ainda baixo e a exigência de obter resultados de forma fiável ao nível do sujeito único (o paciente individual). Este problema pode ser pelo menos parcialmente ultrapassado por forças de campo ainda mais elevadas (embora com a desvantagem de uma maior susceptibilidade a artefactos). Após estudos iniciais terem demonstrado o benefício do 7T-fMRI na aplicação a todo o cérebro [6], foram conseguidas mais optimizações com as quais mesmo a habitual medição do desenho do bloco poderia ser substituída por uma medição de “um único evento”. Seguiram-se outros estudos, que puderam confirmar e expandir ainda mais os benefícios da ressonância magnética 7T, especialmente na aplicação clínica.

Em particular, foram desenvolvidas técnicas que poderiam reduzir os artefactos em imagens de campo ultra-alto, que são muito enfatizadas na imagem eco-planar em particular [14]. O campo ultra-alto também permite uma cartografia de muito maior resolução das regiões motoras, o que pode ter vantagens na avaliação pré-cirúrgica. Além disso, as estruturas cerebrais profundas que eram mais difíceis de imaginar na activação a forças de campo inferiores podiam ser activadas de forma fiável a 7T: por exemplo, o núcleo dentado numa tarefa de geração de verbos [23]. Este campo de aplicação inclui também a optimização da representação da função e da subestrutura do tronco cerebral. Muitas unidades funcionais centrais que desempenham um papel importante nos distúrbios da dor, por exemplo, estão densamente embaladas aqui. Com o SNR superior, é agora possível também tornar estas subestruturas visíveis [7] (Fig. 3) . No entanto, o benefício clínico real ainda tem de ser demonstrado num futuro próximo.

Portanto, para além dos claros benefícios da RM de campo ultra-alto, especialmente em aplicações funcionais nas ciências cognitivas, as aplicações clínicas também beneficiam da maior força de campo. Devido à possibilidade acima mencionada de realizar também medições “mono-evento”, as medições de fMRI são possíveis antes da cirurgia mesmo em pacientes que já estão parcialmente limitados na função a ser examinada (função motora ou fala) (Fig. 4). Uma única medição ainda é normalmente viável, mas várias medições “on-off” são muitas vezes demasiado frequentes.

Conclusão

Globalmente, a RM 7T continua a ser a excepção na utilização clínica. Mesmo que muitas limitações devidas a artefactos e impressões de imagem alteradas tenham sido melhoradas por novos desenvolvimentos, o benefício clínico só foi provado de forma fiável para algumas doenças até agora e, mesmo assim, na sua maioria limitado a alguns subgrupos (certamente também devido aos custos ainda elevados e, portanto, à propagação ainda baixa de MRIs 7T). Nestes grupos seleccionados, contudo, as novas informações das gravações 7T podem muito bem levar a mudanças nos conceitos terapêuticos. Mais comum, porém, é o benefício em algumas doenças do sistema nervoso central através de novos conhecimentos in vivo sobre os patomecanismos subjacentes.

Mensagens Take-Home

A ressonância magnética (MRI) é um dos métodos mais importantes no diagnóstico e terapia de muitas doenças. O elevado padrão clínico actual é uma força de campo de 3 Tesla (T).
A ressonância magnética de campo ultra-alto (principalmente 7T) já oferece perspectivas clínicas, como delineado neste artigo, mas actualmente ainda tem alguns problemas e limitações.
Devido ao aumento significativo da relação sinal/ruído (SNR), as vantagens na imagem de alta resolução, quase histológica, de algumas estruturas e patologias cerebrais tornam-se aparentes.
A ressonância magnética funcional (fMRI) e os exames metabólicos (espectroscopia de RM) beneficiam em particular.

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