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ISSSD 2019 October 7 to 11th, 2019. Zacatecas, Zac. Mexico.

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Proccedings of the ISSSD 2019 Volume 3

Evaluación de callosotomía por tensor de difusión en pacientes pediátricos.

Angélica Viridiana Román-Martínez1*, Eduardo Barragan2, Pilar Dies-Suárez2, Silvia Hidalgo-Tobón1,2**

1Departamento de Física, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa, 09340, CDMX,

México, *e-mail: [email protected]

2Hospital Infantil de México Federico Gómez, 06720, CDMX, México

**e-mail: [email protected]

Abstract

La epilepsia es una enfermedad neurológica que se produce por una actividad anormal

en el cerebro provocando convulsiones repetidas en cierto tiempo, en niños es una

enfermedad muy delicada debido a que puede producir daños irrecuperables en un

cerebro en desarrollo [Campos, et al., 2013]; una vez que se ha detectado la resistencia

a fármacos y cuyas crisis son tan frecuentes que limitan la calidad de vida del infante

se recomienda plantear un procedimiento quirúrgico paliativo, la callosotomía

[Mantilla, et al., 2011]. Esta técnica se basa en cortar el cuerpo calloso para

interrumpir la propagación de las convulsiones de hemisferio a hemisferio. El objetivo

del presente trabajo es cuantificar el valor de la Anisotropía Fraccional (FA) por

medio de la Resonancia Magnética Funcional usando la técnica de Tensor de Difusión

(DTI). La FA se evalúo en 16 pacientes pediátricos usando un equipo de Resonancia

Magnética Phillips de 1.5 T con una secuencia de difusión, 8 de ellos sometidos a una

callosotomía y 8 sin procedimiento quirúrgico; se realiza un estudio retrospectivo

considerando las regiones anatómicas del cuerpo calloso. Los resultados muestran que

el 50% de los pacientes sometidos a una callosotomía tienen ciertas regiones que se

comportan como si no hubieran sido sometidos a tal tratamiento, es decir, hay fibras

nerviosas con integridad funcional; esto puede ayudar a identificar regiones

comunicadas interhemisfericamente resultando útil para una subsecuente callosotomía.

Keywords: Cuerpo calloso, anisotropía fraccional, callosotomía.


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1.- INTRODUCCIÓN

La imagen de resonancia magnética (MRI) es una técnica sofisticada que utiliza un potente

campo magnético externo, ondas de radio y otros implementos para producir imágenes del

interior del cuerpo. Debido a que es un método no invasivo y a su sensibilidad a una amplia

gama de propiedades de los tejidos [Hakee, et al., 1999] se convierte en un método seguro

para entender más sobre el cuerpo humano.

En el presente trabajo se hace uso de la Resonancia Magnética usando la técnica del

Tensor de Difusión para calcular el valor de la anisotropía fraccional para pacientes

pediátricos que han sido sometidos a una callosotomía como tratamiento paliativo para la

epilepsia.

1.1.- Teoría

La epilepsia es un trastorno cerebral que se considera resistente cuando las crisis

epilépticas son muy frecuentes y limitan las habilidades del paciente en su vida cotidiana

[Mantilla, et al., 2011]. En promedio del 20 al 30% de los pacientes que sufren epilepsia

son refractarios a los medicamentos antiepilépticos, catalogándose a ésta como una

epilepsia intratable. El factor predictivo en la epilepsia refractaria del paciente pediátrico es

la evolución del deterioro neuropsicológico [Castellanos, et al., 2009], cualquier daño que

afecte al cerebro en desarrollo, entre más precoz sea, mayor será su secuela posterior

[Campos, et al., 2013]; es por ello que se busca detener las crisis lo más pronto posible.

El cuerpo calloso viene del latín que significa “cuerpo duro”, es un tracto de materia

blanca que sirve como una vía de comunicación entre los dos hemisferios cerebrales, tiene

como objetivo el trabajo conjunto entre funciones de cada uno de los hemisferios

permitiendo una vinculación para diversos procesos que realiza el ser humano. Transmite

pulsos eléctricos entre los dos hemisferios y puede provocar la propagación de descargas

epilépticas [Choudhri, et al., 2013]. La callosotomía se describe como un procedimiento

quirúrgico paliativo para algunos pacientes que presentan epilepsia resistente, dicho de otro

modo, es un tratamiento que busca evitar la rápida propagación de un foco eléctrico


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epileptogénico de un hemisferio a otro, mediante la desconexión del cuerpo calloso

[Mantilla, et al., 2011]. La callosotomía parcial consiste en la sección del cuerpo calloso en

dos tercios anteriores o hasta las tres cuartas partes anteriores, es eficaz para el control de

las crisis atónicas; sin embargo, la callosotomía completa se recomienda cuando se tienen

crisis tónicas, en ocasiones se realiza como un segundo tiempo quirúrgico [Mantilla, et al.,

2011, Castellanos, et al., 2009] si las convulsiones persisten después de la primera

intervención.

La DTI postoperatoria puede ayudar en la caracterización de la desconexión

comisural en pacientes sometidos a una callosotomía [Choudhri, et al., 2013] y si es

necesaria una segunda intervención. Las imágenes por Tensor de Difusión son un

procedimiento no invasivo que construye indirectamente imágenes de alta resolución de

conexiones en el cerebro al detectar la difusión de las moléculas de agua a lo largo de los

axones. En la materia blanca, la difusión de las moléculas de agua no sigue una trayectoria

específica (comportamiento anisotrópico) y, por lo tanto, se debe principalmente a la

orientación de los tractos [Platas, et al., 2014]. La tractografía es la representación 3D de

DTI y se puede graficar por medio de un mapa de color obtenido a partir de la

direccionalidad del desplazamiento de las moléculas del agua a lo largo de los tractos de

sustancia blanca [Romero, et al., 2007]. La orientación de la difusión cumple con un código

de colores, en donde el color rojo se le asigna al flujo que va de izquierda a derecha, el

color verde al flujo que va de adelante hacia atrás, y el color azul de arriba hacia abajo,

específicamente no discrimina entre si va a una dirección o la opuesta. El grado de difusión

de las moléculas de agua en la sustancia blanca se describe mediante el parámetro de

anisotropía fraccional (FA) [Platas, et al., 2014]. Es notoria la disminución de FA después

de una lesión, esta información se puede utilizar para guiar la planificación del tratamiento

para pacientes con propagación de convulsiones persistentes después de una callosotomía

[Choudhri, et al., 2013].


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2.- MATERIALES Y MÉTODOS

2.1.- Materiales

Se evaluó el valor de la anisotropía fraccional de 16 pacientes pediátricos, 8 de ellos

sin procedimiento quirúrgico que se usaron como punto de referencia para los valores de la

anisotropía fraccional debido a que no han presentado una lesión en el cuerpo calloso. Las

imágenes de cráneo se obtuvieron usando un equipo Phillips de 1.5T con una secuencia

funcional de DTI en 2D, cuyo proceso de adquisición consiste en una codificación espacial

tridimensional de la difusión de las moléculas de agua libre en la sustancia blanca. Dicha

difusión no es la misma en todas las direcciones, es por ello que se mide la anisotropía de la

difusión causada por la orientación de las fibras e influenciadas por características

microestructurales y macroestructurales [Contreras, 2009]. Las imágenes se obtuvieron a

TE: 75ms, TR: 11373.90ms, Ancho de Banda de Pixel: 1762.17, Flip Angle: 90°.

Se uso el programa computacional DSI Studio (http://dsi-studio.labsolver.org), sirve

como una herramienta de tractografía que mapea las conexiones cerebrales y correlaciona

los hallazgos con los trastornos neuropsicológicos, al emplear el método de reconstrucción

de DTI donde se logra caracterizar la dirección principal de difusión de la fibra en los

cerebros humanos [Basser, et al., 1994] y al analizar el tensor calculado se logra obtener el

valor de la anisotropía fraccional.

2.1.- Metodología

Para realizar una adecuada medición se seccionó al cuerpo calloso usando el método

propuesto por Hofer, que consiste en dividir al cuerpo calloso en 5 regiones, que sirven

como plantilla para futuros estudios anatómicos y de resonancia magnética, especialmente

cuando se estudian las fibras callosas [Hofer, et al., 2006]. La región I compuesta por el

Rostrum o Pico y el Genu o Rodilla es el segmento más anterior compuesto por un sexto

del cuerpo calloso, contiene fibras que proyectan a la región prefrontal; la región II

compuesta por el Cuerpo Medial Anterior, es el segmento que conforma el resto del medio


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anterior, contiene fibras que se proyectan a áreas corticales motoras, premotoras y

complementarias; la región III compuesta por el Cuerpo Medio, es la mitad posterior menos

el tercio posterior y contiene fibras que se proyectan hacia la corteza motora primaria; la

región IV, que es el Cuerpo Medio Posterior consiste en el tercio posterior menos el cuarto

posterior conteniendo fibras sensoriales primarias; por último, la región V, compuesto por

el Esplenium o Rodete comprende la cuarta parte posterior del cuerpo calloso donde cruzan

las fibras callosas parietales, temporales y occipitales (Ver Figura 1).

Figura 1. Regiones de Hofer [Hofer, et al., 2006].

A continuación, se tomó la región mediosagital de cada paciente, se midió la zona

donde se encuentra el cuerpo calloso usando el programa computacional y se divide en sus

5 regiones (Ver Figura 2). Se tomaron las mediciones en cortes coronales para cada región,

para las regiones I, II y V, se tomaron 2 cortes, para la región IV se tomó una y para la

región II se tomaron 3, esto debido a la proporción de cada región.

.

Figura 2. Medición del cuerpo calloso.


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El segundo aspecto a considerar, fue que en cada corte se tomaron 5 puntos

correspondientes para diferenciar el comportamiento del valor de la anisotropía fraccional,

para lograr un control de elección de estos 5 puntos se consideró volver a seccionar en

zonas; se identifica a la sección C como el centro, a la sección D como la parte derecha más

próxima al centro, la sección B como la parte izquierda más próxima al centro, la sección E

como la parte más derecha de las fibras callosas y por último la sección A como la parte

más izquierda de las fibras callosas, la división se realizó considerando los colores

presentados en el corte (Ver Figura 3).

Figura 3. Secciones del corte coronal.

Otra manera de visualizarlo es imaginar que la estructura tridimensional del cuerpo

calloso se aplana sobre una superficie donde las regiones y secciones dividen al cuerpo

calloso como un tablero (Ver figura 4).

Figura 4. Regiones y secciones del cuerpo calloso.


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Las mediciones se registraron en una hoja de cálculo para proceder con la

estadística descriptiva. Con los 8 pacientes que no tienen una callosotomía y con los 8

pacientes con callosotomía, se realizó un promedio para obtener valores característicos en

cada región y sección.

Primero se consideró los valores promedio de los pacientes sin callosotomía como

un sujeto de referencia para considerar a sus valores como un límite estándar, con ello se

realizó una comparación gráfica usando el programa OriginPro 8 con cada paciente con

callosotomía para identificar las regiones que más se acercan.

Después, se consideran los valores promedio de ambos grupos para realizar una

comparación gráfica en 3D para establecer las diferencias.

Por último, se usó el programa estadístico SPSS para realizar el cálculo de ANOVA

de un factor, buscamos afirmar si hay diferencias significativas entre regiones y secciones

donde hay lesiones debido a la callosotomía, para un análisis más específico usamos el

comando TUKEY que hace comparaciones múltiples.

3.- RESULTADOS

Los datos promedio de 8 pacientes sin callosotomía presentan los valores más altos

de anisotropía fraccional en la parte central del corte coronal, de acuerdo con la división

hecha, corresponde a la columna de la sección C, por ello se eligen estos datos para realizar

la comparación gráfica con cada paciente (Ver figura 5).


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Figura 5. El color rojo representa el sujeto de referencia y el color azul el paciente con

callosotomía.

Con los datos promedio de ambos grupos se muestra una gráfica en 3D, donde en el

eje de las abscisas se muestran las secciones, en el de las ordenadas las regiones y en el eje

Z el dato de la anisotropía fraccional. A su vez se presenta la proyección en el plano X-Y

para una mejor visualización (Ver figura 6 y 7).


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Figura 6. Superficie y contorno de los datos del grupo sin callosotomía.

Figura 4. Superficie y contorno de los datos del grupo con callosotomía.

Los datos arrojados por el programa SPSS en su método ANOVA para los pacientes

sin callosotomía presentan valor de p = 0.006 entre secciones y p = 0.000 entre regiones. Al

tomar el apartado TUKEY, que nos especifica entre que regiones o secciones existen las

diferencias, nos indica que entre las regiones I y II y las regiones III, IV y V se presentan

diferencias significativas y entre las secciones A y E con D y B también hay diferencias;

por último, el grupo C presenta diferencias apreciables con los anteriores.

Para los datos de los pacientes con callosotomía se tiene un valor de p = 0.367 entre

regiones y p = 0.052 entre secciones, por lo que no hay diferencia entre regiones y

secciones.


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4.- DISCUSIÓN

De la figura 5 se puede mostrar que 4 de los 8 pacientes con callosotomía presentan

una región que cae en los datos del sujeto de referencia, es decir, el 50% de los pacientes

callosotomizados presentan tal cualidad (se muestran con un círculo verde tales regiones), y

de hecho tres de esos pacientes presentan esta característica específicamente en la región 3,

donde se encuentran fibras que surgen de los lóbulos frontales.

En las gráficas de superficie donde se emplearon los valores promedio de cada

grupo, se muestran las diferencias entre ambos; el grupo con pacientes sanos, presenta un

comportamiento esperado, donde los máximos valores de anisotropía fraccional se dan en

la columna de la sección C, debido a la fuerte presencia de fibras horizontales

características del cuerpo calloso; es por ello que se nota al cuerpo calloso con un intenso

color rojo (Ver Figura 2) y va disminuyendo hacia los lados laterales; el máximo valor de

se da en la región V sección C. De acuerdo con la literatura, los valores más altos se

encuentran en la región más anterior y la región más posterior, es decir, en las regiones I y

V que es justamente lo que se reporta en el sujeto de referencia [Hofer, et al., 2006].

El grupo con callosotomía invierte su comportamiento, el máximo de valores de

anisotropía fraccional se da en la fila de la región III, esto se debe a lo antes explicado, el

50% de los pacientes presentan un comportamiento similar al sujeto de referencia en la

región III. Hay que recordar que debido a que hay un daño presente a causa de la cirugía, el

comportamiento de los valores de anisotropía va a depender de los pacientes tomados y sus

características personales.

Los datos del programa SPSS para el grupo de pacientes sanos presentan valores de

p para regiones y secciones que son menores al nivel de significancia α = 0.05, nos informa

que, sí hay diferencias significativas entre regiones y entre secciones. Las regiones I y II

son diferentes a las regiones III, IV y V; como vimos en las gráficas 3D, los primeros

tienen valores menores que los segundos. De igual forma entre secciones, donde la sección

C presenta diferencias significativas con las demás; las secciones A y E presentan

diferencias significativas respeto a las secciones B y D, esto afirma que los valores de


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anisotropía fraccional van disminuyendo hacia el lado derecho y hacia el lado izquierdo

como lo vimos en la parte gráfica.

Por último, al analizar el grupo de pacientes con callosotomía, los valores de p son

mayores que el nivel de significancia, es decir, no hay diferencias significativas entre las

medias de las regiones y las medias de las secciones, la parte gráfica es donde nos da más

información.

5.- CONCLUSIONES

Se muestra una adecuada manera de identificar las zonas en donde hay fibras

nerviosas con integridad funcional en pacientes que han sido sometidos a una callosotomía

usando las imágenes por Resonancia Magnética Funcional en su secuencia DTI. Este es el

único método no invasivo para mapear los trayectos de los tractos de la sustancia blanca

[Contreras, 2009]; y el valor de la anisotropía fraccional nos determina cual es el nivel de

restricción de la libre difusión de agua. Al identificar valores elevados de FA en

determinada región o sección de un paciente con callosotomía, resulta de apoyo para el

médico tratante identificar la región donde es necesario realizar una subsecuente

callosotomía, en caso de que las crisis continuaran.

La epilepsia refractaria en pacientes pediátricos resulta una enfermedad que debe

ser tratada lo más pronto posible para no generar daños neuronales; los resultados obtenidos

del análisis por medio de los valores de la anisotropía fraccional permiten establecer un

diagnostico personalizado, no invasivo y efectivo.

Agradecimientos

Le agradecemos al comité del THE XIX INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON

SOLID STATE DOSIMETRY por su apoyo otorgado para participar en el presente evento.


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REFERENCIAS

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Mantilla, D; et. al. (2011). Callosotomía en el tratamiento de epilepsia resistente. Univ. Méd. Bogotá (Colombia), 52(4): 431-439.

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