fmri cerebral y tractografia
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fMRI cerebral y tractografía.
Nicolás Araya RiquelmeIV Tecnología Médica, RFM
Universidad de Chile
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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.
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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
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Respuesta hemodinámica, efecto BOLD y Fenómeno de susceptibilidad
Respuesta Hemodinámica mediada por neuropéctidos
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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.
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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.
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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
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Logística, equipo de trabajo y preparación del paciente para fMRI
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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fMRI_MANO DER
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fMRI_EXPRESION
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fMRI_COMPRENSION
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Volumen view: T1 W/3D ISO
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Motor Mano Derecha
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Sistema piramidal
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Expresión
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Comprensión
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Áreas del lenguaje
(planeación y ejecución del habla)
(representación y reconocimiento de
patrones fonéticos del lenguaje)
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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
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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)
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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).
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Fiber tracking/ANATOMIC SENSECoronal
Imagen anisotropica fraccional en el volumen
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Fiber tracking/ANATOMIC SENSESagital
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Fiber tracking/ANATOMIC SENSETransversal
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Fiber Tracking/FACoronal
Anisotropia fraccional
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Fiber Tracking/FASagital
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Fiber Tracking/FATransversal
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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Tractografía
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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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2a
2b
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.
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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..
3a
3b
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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