Escaneando ex vivo (esto es, cerebros muertos)

Imagina que quieres hacer una foto en una habitación con poca luz. Podrías hacerla si la exposición fuese lo bastante larga: dejando el obturador abierto un buen rato, puedes recoger suficiente luz como para crear una imagen. Un problema con esto es que sólo funciona si el objeto que fotografiamos está completamente quieto. Si el objeto o persona en cuestión (o la cámara) se mueve, la imagen saldrá borrosa.

Una fotografía borrosa

Algo similar ocurre con la resonancia magnética (RM). Para adquirir imágenes de RM a resolución ultra alta, se requiere escanear durante decenas de horas, con lo que es inevitable que la persona se acabe moviendo en el escáner durante ese periodo de tiempo. Por esa razón, los protocolos de adquisición de RM suelen durar menos de 10 minutos. Sin embargo, si queremos adquirir imágenes a alta resolución, hay una manera de resolver el problema: usar cerebros de cadáveres (“ex vivo”). 

La idea es simple: los cerebros muertos no se mueven, así que podemos escanearlos tanto tiempo como queramos sin que haya artefactos en la imagen por movimiento. Desafortunadamente, si escaneamos cerebros ex vivo como si fuesen “in vivo” (es decir, en un humano vivo), las imágenes no salen bien porque el proceso de fijación con formol para preservar los tejidos cambia sus propiedades magnéticas. Además, el formol y las burbujas de aire crean artefactos que degradan la calidad de la imagen.

Un cerebro ex vivo escaneado en formol. Las flechsa rojas señalan artefactos creados por burbujas de aire

¿Cómo arreglamos esto? Una forma es reemplazar el formol por un líquido que sea transparente a la RM. Como la RM detecta y mide protones, pues hay que usar un líquido sin protones. Muchos estudios usan una sustancia que se llama Fomblin; nosotros usamos otra algo más barata llamada Fluorinert.

Corte de un cerebro ex vivo escaneado en Fluorinert

 Arreglado este problema… tenemos otro. Los escáneres de RM clínicos no están hechos para adquirir imágenes a esta resolución. Por eso, cuando se intenta adquirir imágenes de resolución ultra alta, el escáner se queda sin memoria a la hora de reconstruir la imagen (la reconstrucción es el proceso de transformar mediciones de resonancia magnética en imágenes). Una posible solución es adquirir distintos bloques de la imagen por separado y luego hacer un “collage” con los bloques para obtener la imagen 3D. Normalmente se usan bloques (“ladrillos”) que se apilan para componer la imagen final. 

Apilando bloques para crear una imagen 3D más grande

Apilar estos “ladrillos” nos permite reconstruir imágenes 3D a alta resolución incluso con poca memoria, pero introduce un nuevo artefacto (el último del día, lo prometo): la “cortina veneciana”. Este artefacto se produce porque el escáner tiene menos sensitividad en los primeros y últimos cortes de cada bloque. Si sólo tuviésemos un bloque, nos daría igual, porque sólo perderíamos señal en los extremos de la imagen. Pero cuando apilamos bloques, se ven unos patrones que recuerdan a una cortina veneciana.

Artefacto de cortina veneciana

 Aunque la imagen tenga mala pinta, hay algoritmos de análisis de imagen que nos permiten corregir este artefacto. Aquí os dejo el resultado de un algoritmo que hemos desarrollado nosotros, y que además de la veneciana, también corrige los artefactos por ruido de inhomogeneidad (no os voy a aburrir con esto ahora; por el momento digamos que es un artefacto que hace que unas regiones se vean con más brillo que otras).

Corrección con nuestro método: antes (izquierda) y después (derecha)

 Al final quedan bonitas, ¿verdad? Echemos un vistazo más de cerca al hipocampo, y comparémoslo con imágenes in vivo de la misma región adquiridas a resolución estándar.

Izquierda: resolución estándar (1 milímetro). Derecha: ex vivo (0,25 milímetros)

¿Qué haremos con estás imágenes tan chulas? Eso queda para otra entrada más adelante ;-)