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Conversatorios de protección Radiológica de América Latina y el Caribe. Biopsia Virtual del Cerebro Mediante Espectroscopia por Resonancia Magnética.

Invitado: Dr. Arturo Vidal

Moderador: CEO Serofca. MsC. Omar Arias

En esta ocasión conversaremos sobre como la espectroscopia de hidrógeno por resonancia magnética puede realizar una biopsia virtual cerebral. El estudio evalúa la bioquímica del cerebro al aportar información metabólica y es un valioso recurso para estudiar accidentes cerebrovasculares, Alzheimer y tumores, entre otras patologías. Para ello nos acompaña el Dr. Arturo Vidal, además de contar con la presencia de los Drs. Rafael Martin, Miguel Martin y José Antonio Bencomo

El Dr. Vidal toma la palabra para hacer una presentación que tiene como título “Aplicaciones de la espectroscopia de hidrogeno por Resonancia Magnética”

La presentación se basa en un libro escrito por el Dr. Vidal y su hija titulado: “Virtual Biopsy MR spectroscopy Brain clinical aplications”, publicado en el año 2018, allí presentan estudios de la vida fetal hasta la vida de los adultos.

“La resonancia magnética tiene múltiples aplicaciones bien sea en la parte anatómica o morfológica, en la parte de funcionalidad, en la parte de flujo y la que no toca hoy, que es la información bioquímica, que es la que brinda la espectroscopia por Resonancia Magnética en vivo, cuando hablamos de espectroscopia y hablamos  de la de  hidrógeno, porque hay de otros átomos, hay de sodio y de carbono, pero los equipos que tenemos actualmente con campo mayor o igual a 1.5 tesla tienen hasta ahora el software básicamente para hidrógeno y algunos lo tienen para fósforo también, estamos hablando de la detección de metabolitos que se diferencia en el número de átomos de hidrógeno y ello provoca un desplazamiento químico diferencial en el eje de las x, y cuando se aplican los pulsos correspondientes de radiofrecuencia obtenemos una gráfica como esta, figura 1, que llamamos Biopsia virtual donde tenemos elementos que reflejan cómo está la composición del sistema Glial, los componente fundamental de las membranas o marcador de membrana que es la Colina, el marcador de la energía cerebral, que es la creatina, los neurotransmisores, que son el complejo vitaminas ácido glutámico y el pico principal de un espectro sano que es el elemento N acetilaspartato (NAA)”.

Figura 1 metabolitos en el cerebro en un espectro de resonancia magnética

Se puede medir la intensidad de las señales y relacionarlas con la creatina y tener una idea de cual es la concentración de estos elementos en el cerebro, hay dos técnicas fundamentales, la de vóxel sencillo en una estructura tridimensional, allí la descomposición de las sustancia en este volumen produce una curva, y la de multivoxel o imagen química o espectroscópica, esta última es  más versátil, permite tener información  de la parte solida o necrótica y del borde donde hay actividad tumoral con respecto de un valor de referencia sano del mismo paciente. Desde el año 2012 se acepta esta espectroscopia como un método de diagnóstico en enfermedades mitocondriales, en biopsia isquémica neonatal, en identificación precisa para una biopsia y  ha sido  incorporado en el Medi Care.

El Dr. Vidal hace referencia a varios trabajos utilizando esta técnica.

Comienza con un trabajo sobre el metabolismo del cerebro fetal,   donde determinaban un patrón de Espectroscopia por Resonancia Magnética (ERM) en fetos con resistencia normal de la arteria cerebral media, un patrón de resistencia elevada y lo correlacionaron con ultrasonido doppler, como resultado encuentran que cuando había inversión de la resistencia en la arteria cerebral o fase reversa, había presencia de lactato en el cerebro. En este trabajo se hizo un protocolo en 6 paciente, se le administro Verapamil que produce vasodilatación, 4 semas después hubo una reducción bastante significativa en la cantidad de lactato, esto fue reportado por primera vez en Venezuela.

En otro trabajo realizado por el Dr, Vidal,  realizaron un estudio en 40 niños con déficit de atención e hiperactividad, se le administro 50 mg de choline bitartrate mas  1 gr de aceite de pescado. Se le hizo un imagen cerebral  y espectroscopia en ganglios basales, se hicieron comparaciones de los espectros  con niños que no tienen déficit de atención,  en este trabajo se encuentra que hay una disminución de la señal de la Colina en los niños con déficit de atención, los resultados 6 meses después mostraron un  aumento de la relación colina creatina, sinergismo entre la colina y los ácidos grasos. Este estudio permitió un análisis de patrones  bioquímico de estos casos y además que es posible  evitar los tratamientos con psicoestimulantes.

El Dr.  Vidal realizo otro trabajo en 10 pacientes adultos donde aplico la técnica de  ERM en el lóbulo temporal medio y en el lóbulo frontal en pacientes con enfermedad de alzheimer moderada (EAm) y donde se evaluó los posibles cambios en el metabolismo cerebral como producto del tratamiento con Rivastigmina en pacientes con EAm. Como resultados obtienen después de la 16 semana de tratamiento que hubo un aumento de la relación de la señales N acetilaspartato Creatinina (NAA/Cr) en lóbulo frontal derecho, observándose una gran  mejoría para los pacientes, además de romper un dogma acerca de la disminución de NAA, se concluyó que la ERM es una herramienta para evaluar la efectividad terapéutica de la Rivastigmina

Figura 2. Espectro de RM del lóbulo frontal derecho

Con respecto a la Oncología el Dr. Vidal realizo un estudio en 20 niños con APC, se hicieron imágenes antes y después de la administración de medio de contraste y ERM 6 y 12 meses después a la terapia, utilizaron la técnica de  EMR multivoxel, los resultados en un caso de  respuesta parcial, muestran en el espectro, una  disminución del NAA,  seis meses después hubo una elevación de NAA y emparejamiento entre la curva de la colina y creatinina, el Dr. Vidal expresa “la respuesta metabólica acurre primero, anticipa al cambio morfológica, es decir que nos podemos adelantar a la información que nos da la imagen por RMN”. En los pacientes con la enfermedad estable encuentran en los espectros   lactatos y lípidos y lo  comparan con tejidos sanos, concluyendo que  no es útil el tratamiento. En este trabajo se concluye que es posible evaluar la respuesta parcial de los tratamientos de quimioterapia con la ERM

Figura 3. Imágenes espectroscópicas y espectros para evaluar los tratamientos de quimioterapia

Otro trabajo realizado por el Dr. Vidal  sobre espectroscopia de hidrogeno por resonancia magnética: explotación virtual no invasiva para la caracterización bioquímica de tumores cerebrales, tenía como objetivo estudiar patrones metabólicos de tumores cerebrales más comunes mediante marcadores espectroscópicos utilizando la técnica de ERM multivoxel,  aquí se estudiaron 20 pacientes con diagnóstico de Glioblastoma Multiforme, Glioma, Astrocitoma Pilocitico y Metástasis cerebral de cáncer de mama.

En este trabajo se obtienen los ERM y se comparan con espectros referenciales, en uno de los resultados se ve un patrón en donde las metástasis tienen una señal elevada de Lactatos/creatinina (Lac/Cr), los otros tumores se comportan como reporta la literatura en la relación Col/Cr, NAA/Cr.

Los resultados arrogaron que la elevación de la relación Col/Cr en conjunto con la disminución de NAA/Cr indican mayor grado de agresividad o malignidad de las lesiones, mientras que un incremento en las relaciones Lac/Cr y/o Lip/Cr indican mayor grado de necrosis y metabolismo anaeróbico de la glucosa

Figura 4. Relación de las señales Col, NAA, Lac, Lip /Cr en tumores cerebrales e imágenes y espectros de un glioma grado III

Continúa el Dr, Vidal. “las futuras direcciones la podemos ver en un caso inabordable desde el punto de vista quirúrgico, porque la lesión esta entre el hipotálamo y la hipófisis, aquí en una intervención se pudiera ocasionar una fuga del líquido encefalorraquídeo, entonces se le hizo el estudio para saber qué tipo de tumor y que grado tendría y  para saber si podían dar radioterapia y cual tipo de quimioterapia, se hicieron imágenes espectroscópica y biopsias con tiempos de ecos largos y cortos, se realizó un mapa metabólico para caracterizar completamente la lesión, aquí  encontramos la relación Col/Cr elevada, presencia de macromoléculas y la presencia de lactato, llamamos a esta lesión  Astrocitoma grado III. Se utilizó el mapa metabólico para fusionarlo con la tomografía, se recomendó asociar esta lesión con quimioterapia y  28 sesiones de radiación”.

Figura 5. Imagen de la lesión y mapa metabólico fusionado con tomografía

En la actualidad se fusiona la imagen metabólica con la imagen de tomografía, se alcanza una toxicidad menor y  un campo de radiación al área que realmente interesa.

Finalmente los Drs. Bencomo, Miguel Martin, Rafael Martin y el Moderador Omar Arias realizan algunas interrogantes que son respondidas de manera magistral por nuestro invitado.

Figura 6. Dr. Arturo Vidal

Con el siguiente enlace podrá observar el conversatorio:

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