Análisis en imágenes de resonancia magnética pesadas por difusión

Abstract

El uso de la técnica de Imágenes por Resonancia Magnética adicionando una secuencia específica de pulsos de gradiente de campo magnético, es actualmente el único método capaz de cuantificar la difusión in vivo de los protones ligados a moléculas de agua. Aprovechando la relación existente entre el coeficiente de difusión del agua, que disminuye con la densidad celular, y los diferentes tipos de neoplasias, el presente estudio pretende analizar mediante modelos matemáticos, uno mono-exponencial y otro bi-exponencial conocido como modelo IVIM, la correlación de los ajustes en dichos modelos, a medida que la cantidad de gradientes de difusión se reduce buscando una disminución del tiempo de examen. Este estudio se enfocó en imágenes de próstata puesto que gran parte de las enfermedades de tipo oncológico en hombres adultos se alojan en dicha glándula, aumentando su tamaño en determinadas regiones, lo que incrementa la densidad celular y con ello el desplazamiento de moléculas de agua se ve reducido. Para implementar dichos modelos se seleccionó un corte axial representativo de la región prostática que fue adquirido con 14 gradientes diferentes de difusión “b”, seleccionados en la rutina de adquisición del equipo de resonancia magnética. Con ayuda de un algoritmo diseñado en matlab que toma en cuenta a cada uno de estos modelos matemáticos, así como la cantidad de gradientes y sus magnitudes, se evaluó a partir del coeficiente de correlación, la mínima cantidad de gradientes de difusión necesarios para mantener una buena aproximación a cada modelo disminuyendo el tiempo total por estudio. Con base en los resultados obtenidos se concluyó que no es recomendable realizar un estudio de este tipo con menos de 8 gradientes de difusión por corte, ya que la incertidumbre asociada por debajo de 8 gradientes no corresponde con una buena correlación entre los datos, sin embargo, este estudio no es concluyente dado el tamaño de la muestra, por lo que se recomienda ampliar la cantidad de pacientes para verificar la estabilidad del método.

Abstract. The use of the technique of Magnetic Resonance Image adding a sequence-specific of gradient pulses of magnetic field, is currently the only method capable of quantify the diffusion in vivo of protons associated to water molecules. Advantage the relationship between the diffusion coefficient water, wich decreases with the cell density, and the different types of diseases, this study intended analyze by mathematical models, a mono-exponential and other bi-exponential known as IVIM model, correlating adjustments to the models, as the amount of diffusion gradients reduced searching a decreased of the exam time. This study focused in prostate images because many of the deseases oncological in adult men stay in this gland, increasing its size in certain regions as well as cell density, reducing the displacement of water molecules. An axial section was selected, acquired with 14 gradients of diffusion “b” selected in the acquisition routine in the magnetic resonance equipment. Using an algorithm designed in matlab, that takes into account each of these mathematical models, and the quantify of gradients and their magnitudes, was evaluated from the coefficient of correlation, the minimum amount of diffusion gradients required to maintain a good approximation to each model decreasing the total time for study. Based on the results obtained it was concluded that it is not recommended perform an study of this type with less that eight diffusion gradients by section, since the uncertainty associated below eight gradients doesn’t correspond with a good correlation between the data, however, this study isn’t conclusive because of the size of the sample, recommended expanding the number of patients to verify the stability of the method.