fmri cerebral y tractografia
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fMRI cerebral y tractografía.
Nicolás Araya RiquelmeIV Tecnología Médica, RFM
Universidad de Chile
Cerebro Estudio Funcional BOLD
Este protocolo esta diseñado para identificar los cambios de susceptibilidad magnética en el tejido cerebral determinado por el nivel de consumo de oxigeno.• Scout 3 planos (survey/SHC)• Ajuste Sinergia (SENSE Head) • T1 FFE 3D ISO • Adquisición BOLD axial: fMRI_MANO DER, fMRI_EXPRESION,
fMRI_COMPRENSION.• T1 Axial• T2 Axial• FLAIR Axial• T2 Coronal• El estudio requiere de la utilización y ejecución de paradigmas
sincronizados con la adquisición de las imágenes.
Imágenes Funcionales
PET
Flúor-18 99mTc
SPECT fMRI
Flujo sanguíneo cerebral regional (FSCR)
Consumo de glucosa cerebral
DeoxihemoglobinaFenómeno BOLD
(Blood Oxygenation-Level Dependent)
Suministro de oxigeno
Respuesta hemodinámica, efecto BOLD y Fenómeno de susceptibilidad
Respuesta Hemodinámica mediada por neuropéctidos
Respuesta hemodinámica, efecto BOLD y Fenómeno de susceptibilidad
Efecto de susceptibilidad magnética.
Efecto “BOLD”, activación neuronal local debida a la sobrecompensación de flujo sanguíneo cerebral regional.
Respuesta hemodinámica, efecto BOLD y Fenómeno de susceptibilidad
Ejemplo de susceptibilidad: Perfusión Cerebral Susceptibilidad magnética por contraste exógeno
Se observa la pérdida de señal perivascular asociada con la llegada del gadolinioal lecho capilar.
Functional Magnetic Resonance (fMRI)
• Resonador de 1,5 T• Gradientes potentes (mayores de 30 mT/m)• Secuencias ecoplanares rápidas de gradiente
eco (GE-EPI) diseñados para fMRI• Antena de cráneo, Adquisición paralela (SENSE,
ASET o iPAT)• Técnica de adquisición de imagen: Paradigmas
de estimulación repetida y secuencias GE-EPI que ‘’corran’’ simultáneamente
Logística, equipo de trabajo y preparación del paciente para fMRI
Paradigmas• Experimentos de estimulación cerebral:Superar la baja señal-ruidoActivar solo zonas elocuentes relacionadas
Diseño de paradigma en bloques y secuencia GE-EPI de adquisición de datos.
Paradigmas
• en la practica clínica el mapeo pre quirúrgico es el examen de fMRI mas solicitado.
• Debe estudiar la corteza motora primaria, corteza sensitiva primaria y centros del lenguaje
Áreas de Brodmann.
Activación del área motora/ somatosensorial de la mano derecha. Giro precentral, área de Brodmann 4.
Activación de las áreas del lenguaje expresivo, Broca: áreas de Brodmann 44 y 45; y de comprensión, Wernicke: áreas de Brodmann 39 y 40.
Adquisición del examen funcional y
procesamiento de los datos
• Experimento o paradigma funcional (GE-EPI sensible a T2*)
• Los mapas paramétricos se sobreponen en imágenes estructurales 2D o 3D (GE T1) de alta resolución
Mapeo neurofuncional en el planeamiento prequirúrgico cerebral
• Localizar las áreas elocuentes y su relación espacial con el tumor y la cirugía planeada.
• Definir la dominancia hemisférica para algunas funciones cerebrales específicas, por ejemplo, el lenguaje.
• Definir la plasticidad cerebral en los pacientes con lesiones previas que puedan haber cambiado la localización de las áreas funcionales primarias.
• Localizar focos epilépticos
Mapeo neurofuncional en el planeamiento prequirúrgico cerebral
a b c
RMF en paciente con astrocitoma de bajo grado. Mapeo de la corteza motora/somatosensorial y su relación con el tumor. Paradigmas motor/somatosensorial de (a) mano derecha, (b) pie derecho y (c) reconstrucción 3D de pie derecho.
Evaluación prequirurgica de Tumores
fMRI_MANO DER
fMRI_EXPRESION
fMRI_COMPRENSION
Volumen view: T1 W/3D ISO
Motor Mano Derecha
Sistema piramidal
Expresión
Comprensión
Áreas del lenguaje
(planeación y ejecución del habla)
(representación y reconocimiento de
patrones fonéticos del lenguaje)
Cerebro - estudio tractografico
Cerebro - estudio tractografico• Scout 3 planos (survey/SHC)• Ajuste Sinergia (SENSE Head) • Adquisición TWI Axial ( a lo menos 6 direcciones)• T1 Axial• T2 Axial• FLAIR Axial• T2 Coronal• T1 Sagital • T1 FFE 3D ISO
Anisotropía fraccional
• Hacia donde el agua fue empujada• La difusión en la materia blanca es a menudo fuertemente
anisotrópica• Cuando hablo de anisotropía, hablo de un concepto. Como
es el comportamiento del agua cuando aplico gradiente; entendida como resultado de activación de gradiente.
Mapa de anisotropia fraccional (rojo, de izquierda a derecha, el verde, anterior a posterior; azul, craneal a caudal)
Tensor de difusión TWI • El modelo tensor se desarrolló para caracterizar la difusión
en los voxels anisotrópico, donde no pueden ser representados por un solo valor, debido a su dependencia direccional
• Tensor de difusión en varias direcciones, b=0, b=1000…• Necesito por lo menos 6 direcciones para hacer
tractografía. la representación abstracta de los tensores en una cuadrícula de 5 × 5, con dos regiones de interés (ROI) (rojo y verde).
Fiber tracking/ANATOMIC SENSECoronal
Imagen anisotropica fraccional en el volumen
Fiber tracking/ANATOMIC SENSESagital
Fiber tracking/ANATOMIC SENSETransversal
Fiber Tracking/FACoronal
Anisotropia fraccional
Fiber Tracking/FASagital
Fiber Tracking/FATransversal
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Tractografía
Resonancia funcional motora de mano izquierda, en la cual se visualiza el área motora primaria (SM1) y el área motora suplementaria (SMA). Estas áreas se utilizan para generar los ROIs utilizados para seleccionar tractos.
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Fibras seleccionadas utilizando ROI generadocon fMRI de zona motora primaria de mano izquierda. a) ROI amarillo, con las fibras respectivas seleccionadas. b) Sólo se muestran las fibras.
Fibras corticoespinales seleccionadas utilizando ROI generado con fMRI de zona motora primaria de mano Izquierda , y un segundo ROI dibujado en el mesencéfalo.
a) ROI generado con fMRI (color amarillo), y ROI dibujado en el mesencéfalo (color rojo), con fibras respectivas seleccionadas. b) Sólo se muestran las fibras seleccionadas..
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Bibliografía • Introducción práctica a la resonancia magnética funcional
cerebral (RMF), Delgado JA, Rascovsky S, Sanz A, Castrillón JG• Neurología. 2010;25(5):314—321• Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 4, año 2008; 227-
230.• http://www.neurorradiologia.cl• Diffusion-Tensor MR Imaging and Tractography: Exploring
Brain Microstructure and Connectivity• Tuberous sclerosis complex: is there evidence to establish a
genotype-phenotype correlation?• Rev CubanaPediatr 1999;71(3):160-7 (ESCLEROSIS TUBEROSA.
REVISIÓN)• An Bras Dermatol. 2012;87(2):184-96.• Imágenes Resonancia magnética INCA