Elastografía por resonancia magnética para la evaluación de propiedades viscoelásticas

Resumen

Fuente: Feng, Y., et al. Caracterización viscoelástica de fantasmas de gelatina que imitan tejidos blandos mediante indentación y elastografía por resonancia magnética. J. Vis. Exp. (2022)

Este video demuestra el método de elastografía por resonancia magnética (MRE) para evaluar las propiedades viscoelásticas de los tejidos mediante el análisis Propagación de ondas de corte a través de un fantasma de gelatina, imitando el tejido cerebral. El proceso consiste en generar y capturar ondas de cizallamiento con imágenes de resonancia magnética o resonancia magnética y analizar los patrones de onda para diferenciar la rigidez de los tejidos.

Protocolo

1. Gelatin phantom preparation

1. Pesar gelatina, glicerol y agua según Tabla 1. Mezcle la gelatina en polvo con agua para obtener la solución de gelatina.
   NOTE: Table 1 muestra las concentraciones de los componentes individuales utilizados para preparar los dos maniquíes. Cuanto mayor sea la concentración de gelatina, más rígido será el fantasma.
2. Calentar la solución de gelatina a 60 °C en un baño de agua. Agregue glicerol a la solución de gelatina mientras mantiene la temperatura.
   NOTE: El glicerol estabiliza las mezclas de gelatina aumentando su temperatura de fusión y módulo de cizallamiento17.
3. Remueve la solución y vuelve a calentarla a 60 °C. Vierta la solución mezclada en un recipiente que se utilizará para la resonancia magnética, la elastografía (MRE) y las pruebas de indentación. Enfríe la solución a temperatura ambiente y espere hasta que la solución se solidifique.

2. Elastografía por resonancia magnética o prueba MRE

1. Coloque la placa vibratoria encima del maniquí de gelatina. Asegúrese de que el contacto entre el maniquí y la placa vibratoria sea firme (Figure 1A).
   NOTA: La plataforma vibratoria está hecha de poliamida con una dimensión de 50 x 50 x 5 mm³.
2. Coloque el fantasma de gelatina en la bobina principal. Coloca esponjas y sacos de arena alrededor del fantasma de gelatina para asegurarte de que esté firmemente colocado. Utilice un actuador electromagnético hecho a medida con una barra de transmisión. Monte un actuador electromagnético en la bobina principal. Conecte la barra de transmisión a la placa vibratoria (Figure 1B).
3. Conecte las líneas de alimentación del actuador con el amplificador. Conecte las líneas de control con el controlador (Figure 1C).
4. Configuración de parámetros de escaneo de actuador y resonancia magnética
   1. Establezca la forma de onda, la frecuencia de vibración y la amplitud en el generador de funciones. Ajuste la amplitud de vibración deseada ajustando el amplificador de potencia.
      NOTE: Aquí, la forma de onda se establece en sinusoidal en el generador de funciones; la frecuencia de vibración se establece en 40 Hz o 50 Hz, y la amplitud se establece en 1,5 Vpp. En el amplificador de potencia, la relación de amplificación se establece en 40%.
   2. Configure el generador de funciones para que funcione en el modo de activación. Conecte la línea de disparo al puerto de disparo externo de la máquina de resonancia magnética (MRI).
   3. Ajuste la frecuencia de escaneo (actuador) de MRE igual a la del generador de funciones, de modo que el gradiente de codificación de movimiento se sincronice con el movimiento de la placa vibratoria.
5. Medición y análisis de datos
   1. Siga los procedimientos rutinarios de posicionamiento de imágenes. Utilice una secuencia de resonancia magnética basada en eco-gradiente (GRE) 2D para obtener imágenes del maniquí de gelatina20. Ajuste los parámetros de imagen GRE-MRE de la siguiente manera: Ángulo de giro = 30°; TR/TE = 50/31 ms; Campo de visión = 300 mm; Espesor de la rebanada = 5 mm; Tamaño del vóxel = 2.34 x 2.34 mm².
   2. Mida las imágenes de fase en cuatro puntos temporales en un ciclo sinusoidal. Aplique degradados de codificación de movimiento positivo y negativo en cada punto de tiempo.
   3. En función de la imagen de fase adquirida, elimine la fase de fondo restando las imágenes de fase codificadas positivas y negativas. Desenvuelva la fase con un algoritmo basado en la clasificación de confiabilidad.
   4. Extraiga el componente principal del movimiento aplicando una transformada rápida de Fourier a las imágenes de fase desenvueltas. Filtre la imagen de fase con un filtro de paso de banda digital. Estime el módulo de corte con un algoritmo de inversión directa (DI) 2D para obtener el módulo de almacenamiento G' y el módulo de pérdida G''.
      NOTA: La frecuencia de corte del filtro de paso de banda es [0,04 0,08]. El tamaño de la ventana de ajuste del algoritmo DI es 11 x 11.

Tabla 1: La masa y la concentración de masa de la gelatina, el glicerol y el agua utilizados para preparar los dos maniquíes de gelatina. La unidad de masa es gramos.

	Gelatina	Water	Glycerol	Total
Phantom 1	100 (4.35%)	1200 (52.17%)	1000 (43.48%)	2300 (100%)
Phantom 2	160 (6.96%)	1140 (49.56%)	1000 (43.48%)	2300 (100%)

Resultados

Materiales