Imagem renal
Laboratório de Imagem Biomédica
Doença Renal Crónica
A Doença Renal Crónica (DRC) é uma doença em que a função renal diminui, de caráter assintomático e com elevada prevalência em indivíduos aparentemente saudáveis, sobretudo em pessoas idosas, obesas e com hipertensão.
Atualmente, existem várias técnicas utilizadas na prática clínica para detetar alterações funcionais; no entanto, a avaliação da microvasculatura renal continua a ser um desafio.
O principal objetivo da nossa investigação é disponibilizar uma técnica de imagem multiparamétrica, não invasiva, capaz de detetar alterações tanto estruturais como funcionais, para caracterizar a doença renal.
Fazemos parte do grupo COST (European Cooperation in Science and Technology) Action PARENCHIMA (CA16103), no qual trabalhamos ativamente para desenvolver e padronizar biomarcadores de imagem por ressonância magnética em doentes com doença renal crónica.
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Imagem renal por ressonância magnética
Perfusão renal
Arterial Spin Labeling (ASL) é uma técnica de imagem por ressonância magnética (RM) que utiliza o sangue magneticamente marcado como marcador endógeno para medir a perfusão, sem necessidade de recorrer a qualquer agente de contraste externo.
A quantificação do fluxo renal é efetuada aplicando um modelo matemático ao mapa de perfusão, que transforma o sinal de perfusão medido pela RM em unidades fisiológicas (ml/100g/min) de fluxo sanguíneo renal (RBF, na sigla em inglês).
Figura 1. Descrição da técnica ASL, na qual duas imagens, uma “label” e uma “control”, são subtraídas. Para calcular o mapa de perfusão, o processo é repetido com várias aquisições e procede-se à média. O mapa de fluxo renal é calculado por uma fórmula matemática utilizando o mapa de perfusão e uma imagem de referência. Deste modo, é possível quantificar o fluxo em unidades de ml/100g/min.
Vídeo 1. Exemplo da técnica de perfusão por RM, ASL (estratégia pCASL com módulo de leitura SE-EPI) numa pessoa voluntária
Para medir a perfusão renal, implementámos as duas técnicas de marcação ASL mais comuns: Flow-sensitive Alternating Inversion Recovery (FAIR) Pulsed ASL (PASL) e Pseudo continuous ASL (pCASL).
Para obter a imagem, utilizamos geralmente os módulos de leitura balanced steady-state free precession (bSSFP) e Spin Echo – Echo Planar Imaging (SE-EPI).
Difusão renal
A técnica Intra-voxel Incoherent Motion (IVIM) permite medir o movimento microscópico das moléculas de água no interior do tecido. Em difusão, adquirem-se várias imagens utilizando diferentes valores de b (gradiente de difusão).
Aplicando um ajuste biexponencial às imagens adquiridas com os diferentes valores de b, caracteriza-se a difusão no tecido e estima-se a perfusão na microvasculatura.
Figura 2. a) Imagens de difusão para os diferentes valores de gradiente (valores de b); b) Exemplo da aproximação biexponencial através da equação matemática de IVIM, para os píxeis do córtex (quadrado azul) em função dos valores de b. À direita, mapas dos coeficientes de difusão: c) coeficiente D (10-3 mm2/s), d) D* (10-3 mm2/s) e e) fração de perfusão (FP) (%).
Aplicações clínicas da imagem multiparamétrica por RM
Estas técnicas foram utilizadas para medir a perfusão renal num estudo com doentes diabéticos e em doentes com transplante renal. Em ambos os casos, os resultados foram promissores, incentivando-nos a aprofundar o desenvolvimento e a otimização das técnicas.
Nefropatia diabética
A nefropatia diabética (DN) é uma complicação da microvasculatura em doentes com diabetes mellitus (DM) e uma das principais causas de insuficiência renal crónica. A evidência clínica da lesão só se observa quando esta já se encontra num estado avançado.
Neste estudo, demonstra-se que a técnica ASL é capaz de detetar alterações hemodinâmicas em doentes diabéticos, desde estádios precoces até avançados de DRC. Os mapas de fluxo renal de doentes com diabetes mellitus tipo 2 mostram uma redução de 28% do fluxo no córtex renal em comparação com indivíduos controlo saudáveis. "Arterial spin labeling MRI is able to detect early hemodynamic changes in diabetic nephropathy"
Por isso, consideramos que a técnica ASL poderá ajudar a identificar doentes em risco de desenvolver nefropatia diabética.
Figura 3. Mapas de fluxo renal em (A) pessoa voluntária saudável e (B) pessoa com diabetes. A escala de cores representa o fluxo renal (RBF) em unidades de mL/min/100g.
Transplante renal
O transplante renal é a terapêutica de eleição para doentes em estádio 5 de DRC. Um dos principais fatores que contribui para a avaliação da função renal é uma perfusão estável e adequada. De facto, a isquemia relacionada com a cirurgia no pós-transplante contribui para a disfunção renal inicial no enxerto renal e continua a afetar a função renal.
Foi realizado um estudo para medir a perfusão e a difusão no enxerto renal de doentes transplantados com função renal estável.
Figura 4. Mapas de difusão e perfusão de um doente com rim transplantado (da esquerda para a direita: coeficiente D (10-3 mm2/s), coeficiente D* (10-3 mm2/s), fração de perfusão (FP -% ) e mapa de fluxo renal ( mL/min/100g)).
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