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Radiología. 2014;56(6):485---495
www.elsevier.es/rx
ACTUALIZACIÓN
Introducción práctica al análisis hemodinámico del
sistema cardiovascular mediante la técnica «4D Flow»
J.A. Pineda Zapata a,∗ , J.A. Delgado de Bedout a , S. Rascovsky Ramírez a ,
C. Bustamante a , S. Mesa b y V.D. Calvo Betancur a
a
b
Grupo de Investigación, Instituto de Alta Tecnologiá Med́ica (IATM), Medelliń, Antioquia, Colombia
Universidad CES, Medelliń, Antioquia, Colombia
Recibido el 15 de noviembre de 2013; aceptado el 14 de agosto de 2014
Disponible en Internet el 1 de noviembre de 2014
PALABRAS CLAVE
4D Flow;
Resonancia
magnética
cardiovascular;
Angiografía con
contraste de fase;
Hemodinámica;
Flujo sanguíneo
KEYWORDS
4D Flow;
Cardiovascular
magnetic resonance
imaging;
Phase contrast
angiography;
Hemodynamics;
Blood flow
∗
Resumen La técnica de resonancia magnética 4 D Flow permite evaluar cualitativa y cuantitativamente la hemodinámica del sistema cardiovascular representando en tres dimensiones
los patrones de flujo sanguíneo en el tiempo y cuantificando variables hemodinámicas. En este
trabajo describimos la técnica 4 D Flow en un equipo de resonancia de 3 T y adicionalmente se
exponen, además de los parámetros técnicos, las ventajas, las limitaciones y las posibles aplicaciones clínicas. Para esto estudiamos a diez voluntarios con la técnica 4 D Flow en diferentes
áreas corporales (tórax, abdomen, cuello y cráneo) con la que obtuvimos representaciones
tridimensionales de los patrones del flujo y medidas cuantitativas hemodinámicas. La técnica
permite evaluar los patrones de flujo sanguíneo en vasos grandes y medianos sin la necesidad
de contrastes exógenos.
© 2013 SERAM. Publicado por Elsevier España, S.L.U. Todos los derechos reservados.
A practical introduction to the hemodynamic analysis of the cardiovascular system
with 4 D Flow MRI
Abstract The 4 D Flow MRI technique provides a three-dimensional representation of blood
flow over time, making it possible to evaluate the hemodynamics of the cardiovascular system
both qualitatively and quantitatively. In this article, we describe the application of the 4 D Flow
technique in a 3 T scanner; in addition to the technical parameters, we discuss the advantages
and limitations of the technique and its possible clinical applications. We used 4 D Flow MRI to
study different body areas (chest, abdomen, neck, and head) in 10 volunteers. We obtained
Autor para correspondencia.
Correo electrónico: [email protected] (J.A. Pineda Zapata).
http://dx.doi.org/10.1016/j.rx.2014.08.001
0033-8338/© 2013 SERAM. Publicado por Elsevier España, S.L.U. Todos los derechos reservados.
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486
J.A. Pineda Zapata et al
3 D representations of the patterns of flow and quantitative hemodynamic measurements. The
technique makes it possible to evaluate the pattern of blood flow in large and midsize vessels
without the need for exogenous contrast agents.
© 2013 SERAM. Published by Elsevier España, S.L.U. All rights reserved.
Introducción
Principios de la PCA cine 2D
En los últimos años han aparecido innovaciones importantes en la resonancia magnética (RM), especialmente en el
campo de la imagen cardiovascular; de modo que hoy es
posible no solo el estudio anatómico sino también funcional
del corazón y los vasos. Los primeros mapas de velocidades vasculares in vivo fueron descritos a principios de 19801
y, desde entonces, secuencias de angiorresonancia como la
angiografía con contraste de fase (del inglés Phase Contrast Angiography ---PCA---), que consiste en adquisiciones
retrospectivas en dos dimensiones sincronizadas con el ciclo
cardíaco (PCA cine 2 D), están disponibles en la mayoría de
los equipos de RM. Esta secuencia es fundamental para evaluar funcionalmente el sistema cardiovascular y puede ser
adquirida durante una sola apnea2 .
La técnica time-resolved three-dimensional flowsensitive MRI with three-directional velocity encoding (4 D
Flow) consiste en imágenes de RM adquiridas mediante una
secuencia de angiografía con contraste de fase que obtiene
datos de la velocidad de sangre en las tres direcciones del
espacio (3 D) durante todo el ciclo cardíaco3 , para evaluar
cualitativa y cuantitativamente la hemodinámica vascular4 .
En este caso, la adquisición dura más (5 - 20 minutos) y
es necesario sincronizarla con la respiración. Con los datos
de 4 D Flow se pueden ver y analizar cualitativamente
los patrones del flujo sanguíneo en el corazón y grandes
vasos mediante representaciones en cine 3 D durante todo
el ciclo cardíaco por medio de trazadores de partículas,
líneas de flujo y gráficos de vectores y de velocidad 3 D.
Además permite hacer medidas hemodinámicas de velocidad media, pico y mínima, volumen de eyección, fuerzas
de cizallamiento en las paredes de los vasos y gradientes
de presión5 . Entre las múltiples ventajas del 4 D Flow, por
ser una técnica tridimensional, se incluye la posibilidad
de cuantificar el flujo en cualquier plano y vaso de interés
posprocesando las imágenes cuando el paciente ya no
está en el equipo de resonancia, sin necesidad de más
secuencias en otros planos como ocurre con la PCA cine
2 D. Además, 4 D Flow es un método que no usa radiación
ionizante ni medios de contraste6,7 . Su potencial clínico
es muy grande porque permite evaluar anatómica y hemodinámicamente los vasos de pacientes con enfermedades
cardíacas o cardiovasculares como: cardiopatías congénitas, insuficiencia cardíaca, malformaciones arteriovenosas,
aneurismas, fístulas o estenosis en vasos sanguíneos, entre
otras.
En esta revisión describimos la técnica 4 D Flow en 10
voluntarios con una RM de 3 T y discutiremos las ventajas,
limitaciones y posibles aplicaciones clínicas.
La secuencia PCA cine 2 D es una técnica de RM sincronizada
con el electrocardiograma (ECG) que proporciona imágenes
en contraste de fase sensibles a la velocidad. Las imágenes de PCA cine 2 D se adquieren en distintas fases del
ciclo cardíaco (adquisición retrospectiva) y pueden verse
dinámicamente. Su objetivo principal es evaluar parámetros
hemodinámicos como flujos, volúmenes y velocidades.
El flujo se cuantifica midiendo la magnetización transversal del espín en dos tiempos diferentes, después de aplicar
un gradiente de campo magnético bipolar que tiene un
«lóbulo» positivo seguido de uno negativo de igual magnitud
pero en dirección contraria. La codificación de la velocidad
de la sangre en cualquier dirección espacial se basa en la
diferencia de fase del vector de magnetización transversal
de los espines en movimiento y los espines estáticos8,9 . Esto
es posible debido a que los estáticos no acumulan desfase
porque, cuando experimentan el gradiente positivo, rotan
un cierto ángulo y, luego, con el gradiente negativo, rotan
el mismo ángulo pero en dirección opuesta. Es decir, el desplazamiento neto de fase es cero. Sin embargo los espines
móviles acumulan un desfase debido a que la intensidad que
experimentan de los gradientes positivo y negativo no es
la misma a causa de su movimiento y cambio de posición
(fig. 1). El ángulo de desfase es directamente proporcional
a la velocidad y movimiento de los espines10 .
Es importante destacar que la velocidad máxima detectada está determinada por el parámetro Venc (del inglés
«Velocity Encoding»), dado en cm/s. Velocidades de flujo
sanguíneo mayores a este parámetro se codifican erróneamente y por lo tanto, se produce aliasing9 . Con los datos
adquiridos se construyen imágenes de magnitud y de fase
(fig. 2) mediante la diferencia compleja y la diferencia de
fase de los vectores de magnetización transversal11 .
4 D Flow
La técnica PCA cine 2 D se puede extender hacia una adquisición espacial en tres dimensiones con el objetivo de codificar
la velocidad de la sangre en las tres direcciones del sistema
cartesiano en diferentes fases del ciclo cardíaco. Debido a
que se necesitan tres direcciones de codificación del flujo,
es necesario realizar cuatro secuencias, tres sensibles a la
velocidad y una de referencia, por lo que el tiempo total
de adquisición es más largo que con la técnica 2 D. Esta
técnica es conocida como «4 D Flow», debido a las cuatro
dimensiones: tres espaciales y una cuarta temporal.
Las imágenes 4 D Flow permiten evaluar cuantitativamente la dinámica regional y global del flujo sanguíneo
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Análisis hemodinámico del sistema cardiovascular mediante la técnica «4D Flow»
Tiempo 1
487
Tiempo 2
Gradiente
bipolar
Campo
magnético
*
*
Flujo
Desfase
del espín
Espín
estacionario
Espín
móvil
Espín
estacionario
Espín
móvil
Figura 1 Principio de la codificación de la velocidad en imágenes PCA cine 2 D. En el tiempo 1 se aplica un gradiente positivo
que resulta en un desplazamiento de fase igual para el espín estático (círculo sin asterisco) y el móvil (círculo con asterisco). En el
tiempo 2, se aplica un gradiente de igual magnitud, pero opuesto al primero. En este instante el espín móvil se ha desplazado de
su posición inicial y percibe una magnitud de gradiente diferente que el espín estático. Tras la aplicación del gradiente bipolar, el
resultado es que la fase del espín estático entre el tiempo 1 y el tiempo 2 es igual a cero, en cambio el espín móvil rota ángulos
diferentes.
con medidas hemodinámicas, como la velocidad promedio,
máxima y mínima, flujo latido promedio, flujo de avance
y regurgitante, volumen de eyección, y aproximaciones
matemáticas a los gradientes de presión y fuerzas de cizallamiento en las paredes de los vasos. Además permite analizar
cualitativamente la evolución temporal de los patrones complejos de flujo sanguíneo por medio de líneas de flujo,
trazadores de partículas, gráficas de velocidad 3 D y vectores; representaciones que describen la trayectoria de la
sangre a través del sistema cardiovascular12---14 .
En principio la técnica fue conocida principalmente por
la capacidad de brindar información cualitativa mediante
la representación 3 D del flujo cardiovascular. Sin embargo,
recientemente se han desarrollado métodos con la técnica
Figura 2 Imágenes axiales de PCA cine 2 D a la altura de la bifurcación de la arteria pulmonar. A) Imagen de magnitud. Información
anatómica de los vasos sanguíneos. B) Imagen de fase. La velocidad de la sangre está codificada con la intensidad de los pixeles,
en donde el color brillante significa flujo saliendo de la imagen y el color oscuro flujo entrando a ella.
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J.A. Pineda Zapata et al
TECG
Gradiente bipolar
en el eje X
Referencia
Codificación del
flujo en X
Gradiente bipolar
en el eje Y
Gradiente bipolar
en el eje Z
Codificación del
flujo en Y
Codificación del
flujo en Z
Ky
Nseg
Kz
Kx
Imagen de magnitud
Imágenes de fase
Figura 3 Esquema de la adquisición de imágenes mediante la técnica 4 D Flow en RM. Para cada fase (t) del ciclo cardíaco
(sincronizada con la señal de ECG), se recogen cuatro conjuntos de datos 3 D, uno de referencia y tres para codificar el flujo. Tras
la adquisición de los datos, la reconstrucción de las imágenes de fase se lleva a cabo con la diferencia de fase entre los datos
de referencia y los de codificación de fase para cada dirección. La imagen de magnitud se reconstruye mediante una diferencia
compleja. En la figura, de izquierda a derecha, se ilustran la imagen de magnitud y las imágenes de velocidad en el eje X, Y, Z
respectivamente.
4 D Flow para analizar cuantitativamente el flujo sanguíneo.
Además, los nuevos desarrollos tecnológicos en hardware
y software han permitido reducir considerablemente el
tiempo de adquisición de la secuencia y hacen más factible
aplicarla en el ámbito clínico13 .
Técnica de adquisición
Para recoger datos volumétricos en función del tiempo, combinados con los datos de codificación de velocidad en las tres
direcciones espaciales; se utilizan métodos de segmentación
del espacio k sincronizados con la señal del ECG (para una
descripción completa el lector puede utilizar la cita15 ). El
método de segmentación cartesiano utiliza el espacio k con
sus tres ejes perpendiculares (kx, ky, kz) y lo divide en una
matriz de tres dimensiones (Nx, Ny, Nz). Luego adquiere,
durante cada latido del corazón, un conjunto de líneas del
espacio k (Nseg) de un solo corte para todas las fases del
ciclo cardiaco4,16 . Si Ny representa las líneas a lo largo de la
imagen de fase (eje ky) y Nz los cortes (eje kz), la adquisición
de todo el volumen 3 D durará un número de latidos igual
a NyNz/Nseg y un tiempo igual a Tadq = (NyNz/Nseg)TECG ,
donde Tadq es la duración de toda la adquisición y TECG es la
duración de un latido. Para cada línea del espacio k se deben
recoger 4 tipos de datos: una adquisición de referencia y tres
codificaciones de velocidad resultantes de la aplicación de
los gradientes bipolares en las direcciones x, y, z4,16 . Después
de tomar los datos se reconstruyen las imágenes de cine 3 D,
que se componen de una imagen anatómica o de magnitud
y tres imágenes de fase que representan la velocidad de la
sangre en los tres ejes del sistema coordenado (fig. 3).
Adquisición de las imágenes
Estudiamos 10 voluntarios (nueve sanos y uno con trasplante de riñón) en un equipo de 3 T Philips Ingenia (Philips
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Análisis hemodinámico del sistema cardiovascular mediante la técnica «4D Flow»
Tabla 1
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Parámetros de adquisición para la técnica 4 D Flow según el área de estudio
Campo de visión (mm)
Tamaño del vóxel (mm)
Imágenes
TR(ms)/TE(ms)
Venc (cm/s)
SENSE (factor)
Ángulo de inclinación (◦ )
Fases
Tórax
Abdomen
Cuello y cráneo
350 × 350 × 120
2,5 × 2,5 × 5
48-56
4/2,1
200-150
2
6
16
350 × 350 × 120
2,5 × 2,5 × 5
40-50
4/2,1
100
2
6
20
270 × 270 × 70
1,5 × 1,5 × 1,5
40-60
4/2,1
110-60
2
6
16
TE: tiempo de eco; TR: tiempo de repetición; Venc: velocity encoding.
Healthcare, Eindhoven, Países Bajos) con 4 D Flow en alguna
de las siguientes áreas corporales: tórax, abdomen, cuello
y cráneo. Los parámetros de adquisición se resumen en la
tabla 1. El procedimiento se realizó con respiración libre,
sinconización electrocardiográfica y una bobina torso cardíaca, de cabeza o de cuello, según la zona del examen.
Además, en algunos voluntarios se adquirieron imágenes PCA
cine 2 D con parámetros de resolución temporal similares a
los de 4 D Flow.
Procesamiento de las imágenes
Los datos obtenidos fueron extraídos en un formato PAR-REC
y el posproceso fue realizado en el software GTFlow (Gyrotools LLC, Zurich, Suiza), el cual permitió calcular para cada
punto, la velocidad de la sangre en las 3 direcciones espaciales y en todas las fases del ciclo cardíaco. El posproceso
se detalla en los tres pasos esquematizados en la figura 4.
Adicionalmente se calcularon las siguientes variables
hemodinámicas en diferentes vasos: volumen eyectado,
velocidad media, velocidad máxima y mínima17 , seleccionando regiones de interés 2 D a partir de un algoritmo
automático de detección de bordes.
Métodos de representación
Los datos de 4 D Flow se ven comúnmente mediante líneas de
flujo, trazadores de partículas, gráficos de vectores y mallas
3 D, las cuales permiten representar los patrones de flujo
sanguíneo en 3 D en el tiempo18 . En la figura 5 se ilustran
los diferentes tipos de representación 3 D que se pueden
obtener con esta técnica.
1. Líneas de flujo. Las líneas de flujo «streamlines» son
curvas que conectan elementos (partículas) de un fluido
en el espacio, con la característica de que la curva es
tangente al vector velocidad de varias partículas en un
instante determinado. Es por esto que las «streamlines»
proporcionan una visión general del patrón de flujo que
describe un elemento del fluido en el ciclo cardíaco19 .
2. Trazadores de partículas. Los trazadores de partículas
«pathlines» indican la trayectoria que sigue una partícula
del fluido. Esta representación puede ser considerada
como el registro del camino de un elemento del fluido
en el flujo durante un período determinado. Los trazadores de partículas son utilizados para analizar la evolución
temporal de los patrones de flujo de sangre durante el
ciclo cardíaco. Además, pueden ser codificados con colores que representan la velocidad del flujo20 .
3. Gráficos de vectores y mallas. Los gráficos de vectores
asocian para cada partícula un vector con la magnitud
y la dirección de la velocidad del fluido en ese punto,
de manera que se puede observar para cada punto la
evolución del patrón de velocidad de flujo en el tiempo.
También se pueden trazar regiones de interés en cualquier vaso para analizar el comportamiento del flujo
sanguíneo mediante cualquiera de los métodos mencionados anteriormente. Además, es posible construir
mallas 3 D («mesh») que brindan información de los perfiles de velocidad del flujo de sangre en un vaso o región
de interés.
Artefactos y dificultades
Las imágenes de contraste de fase son susceptibles a errores inducidos por corrientes remolino (eddy currents) y otras
heterogeneidades del campo magnético21 , que tienden a
aumentar a medida que la región estudiada se aleja del isocentro del imán. Además puede producirse aliasing porque
el muestreo de la velocidad (Venc) es menor a la velocidad de la sangre. Es importante corregir los datos cuando
se presentan estos artefactos con el fin de garantizar la
visión y la cuantificación de flujo4,7,9 . Para prevenir artefactos generados por aliasing se recomienda realizar una
secuencia de PCA cine 2 D y, de acuerdo a la velocidad
sanguínea pico calculada, escoger el valor más adecuado
para el Venc en la adquisición de 4 D Flow, teniendo en
cuenta que un Venc alto asegura eliminar los artefactos
por aliasing, pero limitará la sensibilidad al flujo de velocidad baja22,23 . En cuanto a los artefactos causados por el
movimiento respiratorio, existen técnicas de compensación
que utilizan sensores (navegadores) que detectan la respiración del paciente por el movimiento diafragmático y la
sincronizan con la adquisición 4 D Flow4,7,24,25 .
El principal inconveniente del 4 D Flow es la duración de
las secuencias de adquisición, incrementado especialmente
cuando se requiere más resolución espacial y temporal,
o cuando simplemente se aumenta el volumen adquirido.
Para solucionar este problema existen métodos de aceleración que incluyen las imágenes en paralelo, estrategias de
muestreo que exploran correlaciones en el dominio espaciotemporal y adquisiciones radiales del espacio k26---28 . Estas
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J.A. Pineda Zapata et al
Figura 4 Procesamiento de las imágenes de 4 D Flow. En primer lugar las estructuras vasculares en la imagen de magnitud fueron
segmentadas seleccionando un umbral de intensidad apropiado, y en segundo lugar se creó una isosuperficie 3 D basada en los
datos de máxima velocidad incluidos dentro de la segmentación. Finalmente la isosuperficie del vaso fue utilizada para generar
un determinado número de semillas (partículas), dentro de la isosuperficie, que sirvieron para calcular las líneas de flujo, los
trazadores de partículas y los gráficos de vectores y de mallas 3 D.
A
B
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
100,0
100,0
83,3
83,3
66,7
66,7
50,0
50,0
33,3
33,3
16,7
16,7
0,0
0,0
C
D
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
100,0
100,0
83,3
83,3
66,7
66,7
50,0
50,0
33,3
33,3
16,7
16,7
0,0
0,0
Figura 5 Métodos de visión 3 D en la aorta. Imágenes 4 D Flow. A) Las líneas de flujo «streamlines» dan una perspectiva 3 D del
movimiento de la sangre en las estructuras vasculares. B) Los trazadores de partículas «pathlines» dan información de la trayectoria,
la velocidad, la dirección y la evolución de los patrones de flujo sanguíneo en cada fase del ciclo cardíaco. C) Los gráficos de vectores
muestran la magnitud de la velocidad y la dirección para cada partícula dentro del fluido en un plano 2 D. En la imagen se presentan
la aorta y el tronco pulmonar. D) Representación del perfil de velocidad de la sangre en la aorta ascendente y descendente mediante
dos mallas 3 D.
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Análisis hemodinámico del sistema cardiovascular mediante la técnica «4D Flow»
técnicas pueden producir artefactos de solapamiento o
reducir la resolución temporal de las imágenes. Algunas de
estas estrategias se encuentran en proceso de investigación
y validación.
La dificultad para aplicar 4 D Flow clínicamente radica en
el tiempo de adquisición de la secuencia y en su complejidad. Sin embargo, la investigación científica y el interés de
la industria de RM pronostican un gran futuro clínico para la
técnica.
Aplicaciones de la técnica 4 D Flow
La técnica 4 D Flow permite evaluar cualitativa y cuantitativamente el flujo sanguíneo en cualquier vaso de interés sin
necesidad de medios de contraste. Hace posible valorar los
grandes vasos del corazón, los ventrículos y las válvulas en
sístole y diástole en una sola adquisición. Además, debido
a la adquisición tridimensional, permite seleccionar en el
volumen adquirido planos 2 D con cualquier ángulo. Igualmente, se puede evaluar, según el área de interés, vasos
abdominales, del cuello y del cráneo, entre otras estructuras
vasculares29---31 .
Para ilustrar mejor la capacidad de análisis cualitativo
que brinda la técnica, pueden verse los videos en los archivos
4 D Flow 1 y 4 D Flow 2.
1. Aorta y corazón (fig. 6). Entre las múltiples aplicaciones
clínicas potenciales de 4 D Flow, está el estudio del flujo
en la aorta ascendente. Hope et al.31 evaluaron un subgrupo de pacientes con aortas bivalvas y hallaron en estos
un flujo sanguíneo anormal y excéntrico, relacionado con
fuerzas de cizallamiento mayores en las paredes del vaso
y más riesgo de aneurismas. En consecuencia, el riesgo
de aneurisma en pacientes con aorta bivalva se puede
estratificar cuantificando las fuerzas de cizallamiento
obtenidas con la técnica 4 D Flow; lo que permite más
objetividad en el diagnóstico y las posibles intervenciones en la aorta ascendente de estos pacientes. Además
posiblemente se podrá cuantificar mediante 4 D Flow el
flujo anormal y la carga hemodinámica, y, consecuentemente, definir el riesgo de enfermedades vasculares
como aneurismas o disecciones antes de que presenten
síntomas31 .
La técnica 4 D Flow posiblemente será también útil
en numerosas situaciones clínicas relacionadas con alteraciones cardiovasculares congénitas del tórax como el
ductus arterioso persistente, las anomalías conotruncales como la tetralogía de Fallot, los retornos venosos
pulmonares anómalos completos o parciales y en pacientes con cortocircuitos de izquierda a derecha. Además,
con ella se pueden identificar pacientes con riesgo de
hipertensión pulmonar y posterior desarrollo del síndrome de Eisenmenger32 . Así mismo, la RM es el método
posquirúrgico de elección debido a que permite valorar
anatómica y funcionalmente las cavidades cardíacas y
la integridad y funcionalidad de las correcciones quirúrgicas como bafles interauriculares, septostomías de los
tractos de salida y conductos tipo Fontán, entre otros.
Por tal motivo, las imágenes 4 D Flow tienen un gran valor
clínico, debido a que aportan información acerca de los
491
patrones de flujo sanguíneo, intra y extra cardíacos, en
estas situaciones17,33 .
2. Abdomen. La ecografía doppler ha sido la técnica menos
invasiva para estudiar la dirección de los flujos sanguíneos y cuantificar los parámetros hemodinámicos en la
vena cava, el sistema porta y las enfermedades vasculares (fig. 7). Sin embargo, puede afectarse mucho por
factores como la obesidad, el aire intestinal o el edema.
Por esto, la angiografía por RM ha cobrado importancia
con la gran ventaja de aportar al mismo tiempo una evaluación anatómica excelente. Markl et al.4 han publicado
resultados que demuestran el potencial de la técnica 4 D
Flow para cuantificar y caracterizar el flujo sanguíneo de
las diferentes estructuras vasculares intraabdominales y
en algunas situaciones patológicas como la hipertensión
portal34 .
En pacientes con trasplante renal la RM puede ser muy
útil porque proporciona información importante como
defectos de perfusión, tumores, enfermedad linfoproliferativa postrasplante y colecciones, entre otras. Con la
técnica 4 D Flow se podrá evaluar la forma, orientación,
relación con otros órganos abdominales e integridad de
las estructuras vasculares intrarrenales. También es posible evaluar las anastomosis de la arteria renal con la
arteria ilíaca y la vena renal con la vena ilíaca, viendo
y cuantificando el flujo sanguíneo a través de estas
(fig. 7)4 .
3. Carótidas y arterias cerebrales. La angiografía por sustracción digital es el método de elección para evaluar
las arterias del cuello e intracraneales, sin embargo,
es un método invasivo y requiere medio de contraste
yodado. Por tal razón, técnicas como la angiografía por
tomografía computarizada (aunque también con medio
de contraste yodado) y la angiografía por RM han cobrado
importancia para estudiar las arterias carótidas y cerebrales. El doppler carotídeo es de gran valor por la
gran precisión para estudiar la bifurcación carotídea
a bajo coste, pero está limitado a campos pequeños,
depende del operador y es sensible a una mala ventana acústica. La técnica 4 D Flow reúne todas las
características de los métodos anteriormente mencionados, aportando información anatómica y hemodinámica
(fig. 8). Permite valorar las estructuras vasculares del
cuello y la distribución de las fuerzas de cizallamiento
de las paredes carotídeas, detectar estenosis carotídeas
y cuantificar la velocidad de la sangre en la carótida
común y la bifurcación carotídea35 . Además es útil para
evaluar y cuantificar los patrones de flujo y velocidad
en aneurismas y malformaciones arteriovenosas intra y
extracraneales36---38 . Estudios realizados en equipos de
campo magnético ultraalto (7 Tesla) han demostrado que
pueden evaluarse adecuadamente vasos de menor calibre como la arteria cerebral posterior e incluso medir su
índice de pulsatilidad, lo que tiene aplicación en procesos como la neuralgia del trigémino39 .
4 D Flow y PCA cine 2D
Hoy en día la PCA cine 2 D es muy utilizada para estudiar
el flujo sanguíneo en RM cardiovascular. No obstante, la
principal desventaja radica en la utilización de planos de
corte 2 D que deben ser seleccionados durante el examen y
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492
J.A. Pineda Zapata et al
B
A
C
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
100,0
100,0
98,0
80,0
80,0
81,7
60,0
60,0
Velocity [cm/s]
65,3
49,0
40,0
40,0
20,0
20,0
0,0
0,0
32,7
16,3
528,00 ms
0,0
Figura 6 Imágenes de 4 D Flow en los grandes vasos y el corazón. A) Segmentación de la aorta y representación del flujo de sangre
mediante trazadores de partículas. B) Visión del recorrido de la sangre en el cayado aórtico y la arteria pulmonar de un voluntario
sano. C) Llenado ventricular del corazón en diástole.
requieren de un alto grado de habilidad por parte del operador del equipo de resonancia. En cambio, con la técnica
4 D Flow todo el corazón se estudia en un volumen 3 D, por
lo que la planificación de la secuencia se simplifica en gran
A
B
medida y se hace más independiente del operador (fig. 9).
Sin embargo la mayor ventaja de 4 D Flow es la capacidad de
análisis multiplanar de las imágenes en el posproceso porque permite cuantificar el flujo de sangre en cualquier plano
C
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
100,0
100,0
80,0
80,0
60,0
60,0
40,0
40,0
20,0
20,0
0,0
0,0
D
E
F
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
100,0
100,0
80,0
80,0
60,0
60,0
40,0
40,0
20,0
20,0
292,40 ms
0,0
0,0
Figura 7 Imágenes de 4 D Flow en vasos abdominales y en un paciente con trasplante renal A) Voluntario sano. Aorta abdominal,
principales ramas eferentes y las principales estructuras venosas intraabdominales. B) Detalle del origen del tronco celíaco, la
arteria mesentérica superior y la vena porta. C) Imagen sagital con referencia anatómica de la aorta abdominal y algunas de sus
principales ramas. D) Paciente con transplante renal. Corte coronal donde se ven las líneas de flujo en 3 D de las estructuras
vasculares que irrigan el riñón trasplantado. E) Detalle del flujo arterial (vaso caudal) y venoso (vaso cefálico), y la velocidad de
sangre codificada según la escala de colores. F) Trazadores de partículas del caso anterior.
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Análisis hemodinámico del sistema cardiovascular mediante la técnica «4D Flow»
A
C
B
Velocity [cm/s]
493
Velocity [cm/s]
Velocity [cm/s]
40,0
40,0
100,0
33,3
33,3
80,0
26,7
26,7
20,0
20,0
13,3
13,3
6,7
6,7
0,0
0,0
60,0
40,0
20,0
0,0
Figura 8 Patrones del flujo de la sangre en las principales arterias cerebrales y del cuello. A) 4 D Flow del sistema carotídeo
y vertebrobasilar de un voluntario realizado en 3 T. Los patrones de colores están codificados por velocidad. B) Visión mediante
trazadores de partículas en la bifurcación de la carótida derecha y la arteria vertebral. C) Perfiles de velocidad en la carótida y en
la vertebral derecha, los cuales demuestran una velocidad pico mayor en la carótida. Nótese los perfiles parabólicos característicos
del flujo laminar en ambas arterias.
velocidad máxima o pico sistólica medida con la ecografía doppler35 . Sin embargo, es importante entender que
en la RM siempre se promedia la velocidad, porque se
requieren múltiples latidos cardíacos y un mayor tamaño
de vóxel para obtener las imágenes tridimensionales, lo
cual se traduce a una resolución temporal y espacial menor
que la de la ecografía doppler. Solamente cuando la resolución de la secuencia 4 D Flow es muy alta los vóxeles de
mayor velocidad tendrán valores más próximos a los del
doppler.
arbitrario y en cualquier ángulo sin la necesidad de adquirir
nuevas imágenes. Además de las medidas de flujo y velocidad, permite estimar biomarcadores hemodinámicos como
la tensión de cizallamiento en las paredes de los vasos sanguíneos, gradientes de presión y la velocidad de onda de
pulso, sin utilizar medios de contraste venosos40,41 .
Algunos estudios han confirmado que las medidas de
flujo y velocidad 4 D Flow se correlacionan mucho con
las de la PCA cine 2D42,43 . Por otra parte estas técnicas
tienen una tendencia a subestimar en un 20% a 25% la
70,0
A
C
Velocidad media (cm/s)
60,0
50,0
cm/s
Vavg XYZ
50
40,0
40
30,0
30
20,0
10,0
20
0,0
10
–10,0
0
Velocity [cm/s]
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
Velocidad media (cm/s)
B
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Tiempo (ms)
1
70,0
cm/s
60,0
50
3
5
7
9
11
13
15
Vavg XYZ
50,0
40
40,0
30,0
30
20,0
20
10,0
0,0
10
–10,0
0
100
200 300 400 500 600 700 800 900
Tiempo (ms)
1
3
5
7
9
11
13
15
Figura 9 4 D Flow y PCA 2 D. A) Cuantificación de la velocidad media de la sangre en la aorta ascendente mediante la técnica PCA
cine 2 D. A la izquierda se muestra la dirección del flujo para cada vaso y a la derecha la gráfica de los valores de velocidad en el
ciclo cardíaco. B) Se realizó la misma cuantificación con 4 D Flow. Obsérvese la similitud de los valores de la velocidad media de la
sangre medidos con PCA cine 2 D y 4 D Flow (B). C) Selección de la aorta ascendente y la arteria pulmonar en un solo estudio de 4 D
Flow. Además se presentan las gráficas de velocidad media de la sangre de la aorta (arriba) y de la arteria pulmonar (abajo). En las
gráficas A y B el eje y es la velocidad de la sangre (cm/s) y el eje x el tiempo (s). Sin embargo, en la gráfica C el eje x representa
el ciclo cardíaco dividido en 16 fases.
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494
Conclusión
En esta revisión se muestra que la técnica 4 D Flow es válida,
no invasiva y que permite evaluar cuantitativa y cualitativamente el flujo sanguíneo en vasos de gran y mediano
calibre sin necesidad de contrastes exógenos. La técnica
tiene un gran potencial clínico debido a que proporciona una
completa información morfológica y funcional del sistema
cardiovascular mediante la estimación de biomarcadores
hemodinámicos y la visualición de los patrones de flujo sanguíneo.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
Responsabilidades éticas
Protección de personas y animales. Los autores declaran
que para esta investigación no se han realizado experimentos en seres humanos ni en animales.
Confidencialidad de los datos. Los autores declaran que
han seguido los protocolos de su centro de trabajo sobre
la publicación de datos de pacientes.
Derecho a la privacidad y consentimiento informado. Los
autores han obtenido el consentimiento informado de los
pacientes y/o sujetos referidos en el artículo. Este documento obra en poder del autor de correspondencia.
Autoría/colaboradores
1. Responsables de la integridad del estudio: JAPZ, JADB,
SRR.
2. Concepción del estudio: JAPZ, JADB, SRR.
3. Diseño del estudio: JAPZ, VDCB, CBA, SMV.
4. Obtención de datos: JAPZ, CBA.
5. Análisis e interpretación de los datos: JAPZ, VDCB, CBA,
SMV.
6. Tratamiento estadístico: VDCB.
7. Búsqueda bibliográfica: CBA, SMV.
8. Redacción del trabajo: JAPZ, VDCB, SMV, CBA, JADB,
SRR.
9. Revisión crítica del manuscrito con aportaciones intelectualmente relevantes: JADB, SRR.
10. Aprobación de la versión final: JAPZ, VDCB, SMV, CBA,
JADB, SRR.
Anexo. Material adicional
Se puede consultar material adicional a este artículo en
su versión electrónica disponible en http://dx.doi.org/10.
1016/j.rx.2014.08.001.
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