MR/ Paper

El rol de la resonancia magnética 3T en la obtención de Imágenes de Prostática

Dr. Richard G. Barr, MD, PhD
Profesor de Radiología
Universidad Médica del Noreste de Ohio
Editor Jefe de la Revista de Ultrasonido en Medicina, Southwoods Imaging

Erin Kelly, PhD
Gerente de Ciencias Clínicas Estratégicas
Grupo de Planificación de Soluciones de Tomografía Computarizada/Resonancia Magnética
Canon Medical Systems Corporation

Brian Tymkiw, BS, R.T.(R)(MR)
Gerente de Asuntos Médicos - Desarrollo Clínico, MR
Canon Medical Systems USA, Inc.

Fondo

Según el Instituto Nacional del Cáncer, en 2023 se registrarán 288.300 casos nuevos de cáncer de próstata y aproximadamente 34.700 muertes relacionadas. El cáncer de próstata representa el 14,7 % de todos los casos nuevos de cáncer en EE. UU. La tasa de mortalidad por cáncer de próstata se redujo aproximadamente a la mitad entre 1993 y 2013, probablemente debido a la detección temprana y a los avances en el tratamiento. Sin embargo, desde entonces, el ritmo de descenso se ha ralentizado, probablemente reflejando el aumento de cánceres detectados en una etapa avanzada. La tasa de supervivencia a cinco años es del 97,1 % cuando el cáncer es regional, pero se reduce al 32 % con metástasis a distancia. El cáncer de próstata es la segunda causa principal de muerte por cáncer en los hombres estadounidenses.¹ Los avances recientes en la tecnología de imagen han mejorado la sensibilidad y la especificidad del cribado, proporcionando información vital para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer de próstata.² El papel de la resonancia magnética ha progresado a lo largo de los años con el desarrollo de software y hardware potentes. Los protocolos de RM multiparamétricos (MP) incluyen imágenes ponderadas por difusión (DWI), imágenes con mejora de contraste dinámico (DCE) y espectroscopia de resonancia magnética (MRS).

Esencial

La resonancia magnética (RM) ha sido una técnica prometedora para obtener imágenes de la próstata desde la década de 1980, pero su madurez llegó después de que nuevas técnicas para obtener información funcional con una mayor relación señal-ruido (SNR) cambiaran la forma en que los radiólogos percibían las imágenes de próstata por RM. La RM multipolar no solo proporciona imágenes anatómicas en T1 y T2, sino también información funcional mediante DWI, DCE y MRS. En la RM multipolar, la información anatómica y funcional se integran, y la RM multipolar es útil y ha demostrado ser una técnica eficaz para la detección, el seguimiento y la planificación del tratamiento del cáncer de próstata.³

MRI Multi-Parametric Protocolo

Imágenes anatómicas
Los protocolos convencionales de resonancia magnética (RM) utilizados para la obtención de imágenes de cáncer de próstata incluyen imágenes en T1 y T2. En las imágenes en T2 de alta resolución, se pueden diferenciar claramente las zonas periférica, central y de transición, y se utilizan generalmente para representar la anatomía prostática (véase la Figura 1). Dado que el contraste en T1 en la próstata es muy bajo, las diferentes zonas anatómicas no se pueden apreciar con la misma claridad. Por lo tanto, las secuencias en T1 se utilizan principalmente para la detección de hemorragias posbiopsia, la evaluación del contorno prostático y como secuencia basal precontraste. Sin embargo, en las imágenes en T2, el cáncer de próstata suele visualizarse como un área de baja intensidad de señal rodeada por la señal de alta intensidad que normalmente se observa en la zona periférica (ejemplo en la Figura 1). La variación en la disminución de la intensidad de la señal observada en el cáncer puede depender del grado del cáncer, conocido como puntuación de Gleason (por ejemplo, cuanto mayor sea la puntuación de Gleason, menor será la intensidad de la señal en la imagen T2W del cáncer), así como de la densidad del cáncer.⁴

Figura 1: Muestra una imagen axial T2W a la izquierda y una imagen axial T1W a la derecha de la próstata. La flecha indica un tumor en la zona periférica, visible en la imagen T2W, pero no nítido en la imagen T1W.

Sin embargo, la sensibilidad y especificidad de la intensidad de señal disminuida en las imágenes T2W son limitadas porque los tumores pueden ser isointensos u otros factores pueden contribuir a la baja intensidad de señal, como hemorragia y cicatrización.⁵ La combinación de imágenes T1W y T2W es el protocolo estándar para evaluar la anatomía de la próstata. Sin embargo, varios estudios informaron baja especificidad, baja sensibilidad y alta variabilidad intraobservador incluso cuando se utilizaron imágenes de alta resolución con una bobina endorrectal.⁶ Se han establecido criterios morfológicos que evalúan las características anatómicas para detectar invasión tumoral, extensión extracapsular e invasión de vesículas seminales.⁷ Sin embargo, una amplia gama de sensibilidades y especificidades aún limita el valor diagnóstico de las imágenes morfológicas por sí solas y resalta la necesidad de un protocolo anatómico y funcional combinado.

Imagenología con Contraste Dinámico
La resonancia magnética con contraste dinámico (RMD) es una técnica avanzada que proporciona información altamente relacionada con la angiogénesis y la vascularidad. Dado que la neovascularidad tumoral es generalmente más permeable que los vasos normales, de tamaño más heterogéneo y más desorganizada, los patrones de realce pueden compararse fácilmente con los del tejido normal. Estos cambios en la vascularidad debidos a la angiogénesis se caracterizan claramente mediante RMD.⁸
El aumento de la vascularidad tumoral en el cáncer de próstata produce un realce máximo más temprano y más alto en comparación con el tejido normal, seguido de una rápida eliminación del medio de contraste. Se observa un realce intenso y rápido cuando existen muchos vasos tumorales. Además, con paredes vasculares tumorales altamente permeables, se producirá un intercambio rápido entre el espacio intravascular y el espacio extracelular-extravascular, lo que se caracterizará por una rápida eliminación. De esta manera, la captación y el lavado dinámicos del agente de contraste revelan la farmacocinética del tejido canceroso.⁹ Debido a la alta vascularidad de la próstata en general, la detección del cáncer de próstata se puede realizar comparando las imágenes pre y post gadolinio (Figura 2).

Figure 2: OLEA prostate Peak Enhancement map with a color overlay on this dynamic contrast image. The green arrow points out the tumor which correlates to the top graphs and curve, and the blue arrow indicates contralateral normal tissue with the bottom graphs and curve. The Peak Enhancement map represents the percentage of increase of the initial up-slope of the concentration-time curve.

Se considera que K^trans, la constante de transferencia de influjo, es uno de los parámetros más útiles en la RM DCE, ya que representa el flujo sanguíneo o la permeabilidad en un tejido. Dado que estos factores suelen ser mayores en tumores que en tejido normal debido al aumento del flujo y la permeabilidad debido a la angiogénesis, K^trans se eleva en consecuencia.
Para obtener imágenes DCE de alta resolución temporal, la serie consta de varias secuencias rápidas T1W que cubren toda la próstata antes y después de la inyección en bolo del agente de contraste. Según las limitaciones de tiempo y las necesidades, se equilibran la resolución espacial y temporal máximas. En Southwoods Imaging, los gradientes 3T de alto rendimiento permiten una resolución espacial y temporal de 0,7 mm × 0,7 mm y 1,3 ms, respectivamente. La DCE es beneficiosa para la localización del cáncer de próstata.¹⁰ Cuando se utiliza en un protocolo de RM MP, su beneficio para la evaluación inicial de la ubicación del tumor puede combinarse con otras técnicas de imagen funcional.

Figura 3: Los mapas de color de próstata OLEA/superposición cuantitativa muestran realce tumoral tras la adquisición de DCE. Este es un ejemplo del mapa Ktrans de próstata OLEA superpuesto a una imagen axial T2W. La flecha amarilla indica el tumor en la zona periférica izquierda.

Imágenes de Difusión Ponderada
Las imágenes de difusión ponderada aportan información valiosa sobre los tejidos al aprovechar las propiedades naturales de difusión del agua en el tejido vivo para generar contraste de imagen. Dado que la DWI mide el movimiento browniano de las moléculas de agua, revela lo que sucede en el entorno vital del agua en el tejido. Las interacciones de las moléculas de agua con los elementos tisulares están intrínsecamente presentes en el Coeficiente de Difusión Aparente (CDA), lo que explica su alta sensibilidad a las condiciones patológicas o fisiológicas presentes en los tejidos.¹¹
La menor difusión del agua en el cáncer de próstata se ha atribuido al aumento de la celularidad de las lesiones malignas y a la reducción del espacio extracelular, lo que provoca una restricción del movimiento de las moléculas de agua hacia el espacio intracelular.¹¹ De esta manera, la DWI proporciona una medición biofísica cuantitativa significativa que puede utilizarse para distinguir entre tejido prostático benigno y maligno.¹²
Con la aplicación de gradientes de codificación de movimiento en la secuencia de imágenes, los protones en movimiento acumulan fase, dependiendo de la dirección y el desplazamiento del movimiento. El coeficiente de difusión, D, determina la cantidad de difusión en el tejido. El valor b y el CDA son componentes de la ecuación que describe cómo se expresa la difusión. El valor b describe la cantidad de ponderación de difusión, y el ADC cuantifica la distancia recorrida por una molécula de agua. El valor b establece la tasa de ponderación de difusión que se detectará y proporciona control sobre el contraste de la imagen. Optimizar el valor b correcto es un paso vital en la DWI, ya que está directamente relacionado con la capacidad de detectar la difusión del agua. Cuanto mayor sea el valor b, mayor será la ponderación de difusión. El ADC cuantifica los efectos combinados de la difusión y la perfusión capilar: una disminución del ADC significa una difusión reducida, mientras que un aumento del ADC indica una menor restricción del movimiento de las moléculas de agua. El ADC se relaciona con el estado del tejido en relación con el crecimiento tumoral o el avance del cáncer. A medida que aumenta la densidad celular, el espacio intracelular y extracelular disminuye, lo que limita la difusión de las moléculas de agua, lo que resulta en una reducción del ADC. Por lo tanto, la DWI proporciona una medición eficaz del ADC para la caracterización y diferenciación de lesiones.¹³
Una puntuación de Gleason más alta se ha asociado repetidamente con una disminución del ADC. Se ha reportado que las lesiones malignas presentan valores entre un 20 % y un 40 % inferiores a los del tejido prostático benigno o normal.¹⁴ Los valores b utilizados para detectar el cáncer de próstata suelen oscilar entre 0 y 1000 s/mm², e incluso se pueden utilizar valores b más altos en la zona de transición o para mejorar la diferenciación entre hallazgos benignos y cáncer.¹³ Southwoods Imaging utiliza cuatro valores b: 100, 500, 1000 y 1400.

Nota al margen:
Variación regional en los valores de ADC prostático
Se han demostrado diferencias en los valores del mapa de ADC según la ubicación y la composición tisular. Además, las especificaciones de los parámetros de secuencia tienen una fuerte influencia en el ADC. Por lo tanto, es importante obtener información sobre los rangos normales de ADC para un sistema y protocolo específicos antes de poder realizar comparaciones.

Figura 4: Los mapas DWI (izquierda) y ADC (derecha) indican el mismo tumor encontrado en la zona periférica.

Interpretación clínica de la DWI
Cuando se incorpora la DWI al protocolo de imagenología, se ha demostrado que la DWI y el mapa de ADC pueden aumentar la sensibilidad y la especificidad de la detección, con rangos de sensibilidad del 54 % al 98 %, y la especificidad, del 58 % al 100 %, cuando se utiliza la DWI junto con la imagenología T2W.¹⁶ Sin embargo, la interpretación clínica debe considerar varias limitaciones derivadas de las características anatómicas de las zonas prostáticas. Por ejemplo, el tejido normal en la zona periférica generalmente tiene un ADC promedio más alto que la zona de transición y la base. Por lo tanto, el tejido canceroso en la zona periférica se puede distinguir más fácilmente debido a la menor superposición con el tejido canceroso. Además, la alta prevalencia de hiperplasia prostática benigna (HPB) en hombres mayores dificulta la distinción entre el cáncer de próstata y el tejido normal, y en algunos casos, los valores de ADC de la HPB imitan los del cáncer de próstata.¹⁷ Asimismo, se ha observado que las mediciones de ADC en la glándula central aumentan con la edad, lo que limita la sensibilidad en pacientes más jóvenes. A pesar de estas y otras complicaciones clínicas, la DWI presenta numerosas ventajas, como un tiempo de adquisición corto y un buen contraste entre los tumores y el tejido normal.

Figure 5: A screenshot of the OLEA Medical Prostate post-processing solution. The green ROI is placed in the peripheral tumor and the blue ROI is placed in normal tissue that is selected for the reference ROI to provide ratio for comparison.

Tabla 1: Protocolo de Southwoods Imaging de un vistazo

Parameters	T2 FS	T1	T2	DWI	DCE
Imaging Technique	FSE	FSE	FSE	EPI	3D GE
Plane	COR	Axial	Axial	Axial	Axial
TR	4300	580	3363	6963	3.6
TE	63	8	120	90	1.3
Slice Thickness	5.0 mm	3.0 mm	3.0 mm	3.0 mm	3.0 mm
Gap	1.0 mm	0 mm	0 mm	0 mm	-1.5 mm
No Wrap	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes
Matrix	916 x 640	512 x 512	640 x 640	276 x 256	224 x 224
Resolución	2.2 x 0.9	0.4 x 0.4 mm	0.3 x 0.3 mm	0.9 x 0.9 mm	0.8 x 0.8 mm
Slices	27	30	30	29	48
b-values				100, 500, 1000, 1400
NAQ	1	1	2	2	1
AiCE¹	No	Yes	No	Yes	No
Aceleración^2,3	CS 1.5	CS 1.6	CS 1.9	Exsper 2.0

¹ **AiCE**: *Advanced intelligent Clear-IQ Engine*, reconstrucción basada en aprendizaje profundo de Canon.
² **CS**: *Compressed Speeder*, técnica de compresión acelerada.
³ **Exsper**: Técnica de aceleración en el espacio k desarrollada por Canon.

Imagenología Multiparamétrica (RM de Próstata)
El enfoque multiparamétrico (MP) resulta en mayores tasas de detección de cáncer de próstata.¹⁸ Las fortalezas de cada técnica se combinan para ayudar a superar sus debilidades individuales. Debido a las posibles variaciones y combinaciones de protocolos y parámetros medidos, se ha establecido un sistema de puntuación (PI-RADS)¹⁹ para promover la estandarización global y disminuir las variaciones en la adquisición, interpretación e informes de los exámenes de RM de próstata. Un software que permite el análisis MP de al menos dos imágenes simultáneamente es fundamental para la interpretación integrada de imágenes anatómicas y funcionales. La solución de posprocesamiento de Canon, desarrollada por Olea Medical, la aplicación para la solución de próstata, ofrece un análisis MP de todas las secuencias disponibles en la misma pantalla e incluye acceso a parámetros avanzados de difusión y permeabilidad. Los datos resultantes se componen de mapas semicuantitativos y cuantitativos calculados, basados en modelos matemáticos validados y documentados. Para garantizar la alta calidad de la lectura y los informes, el informe de próstata PI-RADS se incluye en la aplicación avanzada de próstata, lo que permite segmentar el volumen de interés con la extracción de métricas derivadas. Esta solución ayuda a los profesionales clínicos en su flujo de trabajo global de evaluación por imágenes para la detección, caracterización y estadificación del cáncer de próstata.

Intensidad de campo y RM de próstata: 3T o 1,5T

La resonancia magnética de próstata a 1,5 T es una herramienta diagnóstica fiable y consolidada. Sin embargo, el uso de una bobina endorrectal es esencial a 1,5 T para obtener suficiente señal para exámenes diagnósticos de alta calidad, lo que conlleva dificultades técnicas. Dado que la relación señal-ruido (SNR) aumenta linealmente con la intensidad de campo, se puede obtener una mayor resolución espacial o temporal manteniendo una alta SNR sin necesidad de una bobina endorrectal. Las imágenes T1W/T2W, así como los protocolos de RM multipolarización (MP), se benefician enormemente de las imágenes 3T debido a la alta SNR inherente a 3T.
Una DCE precisa requiere alta resolución espacial, alta resolución temporal y una cobertura volumétrica suficiente de la próstata. Satisfacer estas necesidades a 1,5 T puede ser difícil, pero es bastante manejable a 3 T. A 1,5 T, para preservar la resolución espacial para la detección de tumores pequeños y la medición del volumen tumoral, la resolución temporal es limitada. Sin embargo, se necesita una alta resolución temporal para evaluar con precisión parámetros como K^trans y distinguir entre tejido benigno y maligno. La obtención de imágenes con DCE 3T permite una alta resolución espacial y temporal, beneficiándose de una mayor relación señal-ruido (SNR).
Al ser una técnica con una relación señal-ruido inherentemente baja, la DWI se beneficia del aumento de la SNR a 3T, lo que permite mejorar la calidad de la imagen y la resolución espacial. Si bien la 3T presenta desafíos como una mayor susceptibilidad y el desplazamiento químico, se pueden realizar imágenes paralelas y ajustes de protocolo para mitigar estos efectos. La capacidad para mejorar la identificación de tumores aumenta con 3T en comparación con 1,5T.²⁰

Ventajas de Galan 3T
La obtención de imágenes a 3T presenta desafíos inherentes, como una mayor deposición de potencia, una mayor susceptibilidad, efectos dieléctricos y efectos de penetración de RF.
Galan 3T se diseñó desde el principio para ayudar a mitigar estos desafíos gracias a su diseño único que ofrece homogeneidad y estabilidad. En concreto, la tecnología de transmisión multifase optimiza automáticamente la fase y la amplitud de cada transmisión de RF, mejorando la homogeneidad general de B1. La transmisión multifase en la región prostática garantiza que cada transmisión de RF se adapte a la anatomía individual del paciente y pueda ajustarse para administrar el pulso de RF óptimo.
Para los pacientes que se someten a una resonancia magnética de próstata, las características de confort adicionales del Galan 3T resultan aún más atractivas. La apertura para el paciente de 71 cm de ancho y la tecnología de reducción de ruido Pianissimo^TM permiten que los pacientes experimenten una exploración mucho más cómoda. Al lograr una mayor relación señal-ruido (SNR) mediante bobinas de superficie multicanal y una alta intensidad de campo, se puede omitir una bobina endorrectal, lo que aumenta la colaboración del paciente y reduce la ansiedad.

Figura 6: Interpretación gráfica de un sistema de RF estándar y Multiphase RF Optimized de Canon para el paciente en el orificio del imán.

Figura 7: Varón de 73 años con Gleason 3+3=6, con afectación del 60% de la próstata en la biopsia dirigida. En sentido horario, comenzando por la esquina superior izquierda, se muestran las adquisiciones axiales T2, b100, b1400 y dinámicas poscontraste.

Figura 8: Imágenes adquiridas en un hombre de 72 años con PSA 6.7 y dos biopsias aleatorias previas negativas. No se identificó ninguna lesión con PI-RADS 3 o superior. Por lo tanto, los urólogos continuaron el seguimiento del paciente en lugar de realizar una tercera biopsia. Las imágenes, en sentido horario, comenzando por la esquina superior izquierda, son axial b1400 y T2W en los planos axial, coronal y sagital.

Métodos avanzados para mejorar la calidad de la imagen

Como se mencionó anteriormente, con una resonancia magnética de próstata de 1,5 T, es difícil producir imágenes con buena señal y detalles anatómicos que cumplan con los estándares PI-RADS a menos que se utilice una bobina endorrectal. Debido a las complicaciones y la incomodidad del paciente al usar una bobina endorrectal, se prefieren las imágenes de 3 T para la imagen de próstata. La técnica de Reconstrucción Inteligente de Aprendizaje Profundo de Canon ha mostrado resultados prometedores con una mayor relación señal-ruido (SNR)* para muchas partes del cuerpo, incluida la próstata. AiCE emplea una Red Neuronal Convolucional Profunda (DCNN) para distinguir entre ruido y señal y eliminar el ruido de forma inteligente, manteniendo la señal. AiCE DLR ha sido entrenado para producir imágenes de calidad excepcionalmente alta, comparables a las imágenes con un alto número de adquisiciones (NAQ), sin la carga de las largas duraciones de escaneo.²¹ AiCE proporciona una relación señal-ruido (SNR) más alta en comparación con los filtros de paso bajo típicos.

Figura 9: Coronal T2W de la próstata en el Orian 1.5T. La imagen de la derecha se reconstruyó con AiCE DLR y muestra una mayor relación señal/ruido (SNR) y mayor detalle gracias a la reducción de ruido.

Figura 10: Muestra imágenes DWI de próstata utilizando Exsper con b0, b500 y b1400, respectivamente.

Exsper
Exsper es la técnica de imagen paralela de Canon basada en el espacio k, aplicable a diferentes secuencias, incluyendo DWI. Exsper reduce el tiempo de escaneo submuestreando el espacio k en la dirección de codificación de fase, mientras que el centro del espacio k se muestrea completamente. Este centro del espacio k, muestreado completamente, se utiliza como dato de calibración para el cálculo del desdoblamiento de la imagen real en el proceso de reconstrucción. A partir de la relación entre las bobinas en los datos de calibración, se pueden calcular los coeficientes de composición para la imagen de la bobina plegada y la imagen de la bobina desdoblada en el espacio R (espacio real). Dado que Exsper se basa en el espacio k y no en la imagen como SPEEDER, es menos sensible al aliasing.

Corrección de Distorsión de Codificación Inversa (RDC)
RDC está diseñado para reducir la distorsión en SE EPI DWI en la dirección de codificación de fase debido a la inhomogeneidad del campo B0 o a las corrientes de Foucault. RDC se puede combinar con SPEEDER o Exsper.

Figura 11: Ejemplo de DWI de próstata con RDC y Exsper.

Resumen

El uso de la resonancia magnética 3T y la adición de técnicas de imagen por RM multifocal, como la DCE, la DWI y la MRS, resultan en una mayor tasa de detección de cáncer de próstata.¹⁸ El protocolo PI-RADS requiere al menos una técnica funcional. De esta manera, una lesión sospechosa encontrada en la DCE o la DWI, por ejemplo, puede correlacionarse con un hallazgo en la imagen T2W. Mientras que la RM T1W y T2W debe usarse para la evaluación de la anatomía, la DCE puede usarse para la imagen de alta sensibilidad de cánceres de próstata potencialmente clínicamente significativos. La DWI es la técnica funcional más simple y práctica, pero puede ser propensa a artefactos de movimiento y susceptibilidad. La MRS requiere un mayor nivel de experiencia y un tiempo de adquisición más largo, lo que disminuye su aplicabilidad clínica real. La RM multifocal proporciona imágenes anatómicas y funcionales de alta calidad que mejoran el diagnóstico del cáncer de próstata.22 Se están explorando nuevos métodos de mapas de diagnóstico automatizados, que combinan parámetros relevantes. Los sistemas de apoyo a la toma de decisiones pueden ayudar a los radiólogos a seleccionar lesiones para la biopsia guiada por imágenes.¹⁸

Los resultados clínicos, el rendimiento y las opiniones descritos en este artículo son la experiencia de los autores. Los resultados y el rendimiento reales del producto de Canon Medical pueden variar significativamente debido al entorno clínico, la presentación del paciente y otros factores.

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