{"id":13434,"date":"2013-07-23T17:58:29","date_gmt":"2013-07-23T15:58:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.revista-portalesmedicos.com\/revista-medica\/?p=13434"},"modified":"2013-07-23T18:08:51","modified_gmt":"2013-07-23T16:08:51","slug":"tractografia-tecnica-neurorradiologica-neuroanatomia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.revista-portalesmedicos.com\/revista-medica\/tractografia-tecnica-neurorradiologica-neuroanatomia\/","title":{"rendered":"Tractograf\u00eda. T\u00e9cnica neurorradiol\u00f3gica aplicada al estudio de la neuroanatom\u00eda"},"content":{"rendered":"

Tractograf\u00eda. T\u00e9cnica neurorradiol\u00f3gica aplicada al estudio de la neuroanatom\u00eda<\/b><\/h3>\n

Juan Jos\u00e9 Delgado Moraleda. Estudiante de Medicina en la Universidad de Valencia (Espa\u00f1a).<\/p>\n

Resumen<\/b><\/p>\n

La tractograf\u00eda es una nueva t\u00e9cnica de neuroimagen que deriva de la resonancia magn\u00e9tica. Por medio de t\u00e9cnicas no invasivas, permite obtener informaci\u00f3n de la organizaci\u00f3n de la sustancia blanca en el cerebro humano. En el trabajo que presentamos se utiliza la tractograf\u00eda para elaborar un peque\u00f1o atlas en el que resultan evidentes algunas de las principales v\u00edas de conexi\u00f3n.<\/p>\n

<\/p>\n

Palabras clave: radiolog\u00eda, neurolog\u00eda, neuroanatom\u00eda, tractograf\u00eda.<\/p>\n

Abstract<\/b><\/p>\n

Tractography is a new neuroimaging technique derived from magnetic resonance. Using non-invasive technologies, it permits to obtain information about white matter substance organization in human brain. In this paper, tractography is used to develop a little atlas in which main neuroanatomic pathways are drawn.<\/p>\n

Key words: radiology, neurology, neuroanatomy, tractography.<\/p>\n

Introducci\u00f3n<\/b><\/p>\n

En los \u00faltimos a\u00f1os se ha producido un auge de nuevas t\u00e9cnicas de neurorradiolog\u00eda, entre las que se encuentra la tractograf\u00eda.<\/p>\n

La obtenci\u00f3n de im\u00e1genes mediante esta t\u00e9cnica se basa en la diferente posici\u00f3n que ocupan los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno de las mol\u00e9culas de agua en el interior de un individuo en dos momentos dados.<\/p>\n

Todo cuerpo cuya temperatura sea superior al 0 absoluto (0\u00ba Kelvin o -273\u00ba Celsius), presenta un movimiento constante conocido como movimiento browniano, que es proporcional a la temperatura a la que se encuentra. Este movimiento fue descrito originalmente por Albert Einstein en el a\u00f1o 1905 (1).<\/p>\n

Este movimiento, en medios carentes de limitaciones, describe una trayectoria aleatoria. Considerando el conjunto de part\u00edculas existente en un volumen del espacio dado, el movimiento resultante de todas ellas se anula, por lo que se dice que es igual a 0. Este estado de difusi\u00f3n neta nula o, lo que es lo mismo, de difusi\u00f3n igual en todos los ejes de un espacio tridimensional, se le da el nombre isotrop\u00eda.<\/p>\n

Si existiera alg\u00fan cuerpo que impidiera la libre difusi\u00f3n, el movimiento de las mol\u00e9culas de agua no ser\u00eda igual en todos los ejes del espacio, sino que se producir\u00eda una difusi\u00f3n preferencial en uno de los ejes. La direcci\u00f3n de este eje preferencial ser\u00eda paralela a la del cuerpo que limita la difusi\u00f3n.<\/p>\n

En este caso, se dice que se ha producido un fen\u00f3meno de anisotrop\u00eda y el agente causal de este fen\u00f3meno (el cuerpo que impide la correcta difusi\u00f3n) recibe el nombre de tensor de difusi\u00f3n.<\/p>\n

El recorrido realizado con difusi\u00f3n libre de las mol\u00e9culas de agua desde su posici\u00f3n original hasta que se encontraron con el tensor de difusi\u00f3n se encuentra relacionado con el coeficiente de difusi\u00f3n.<\/p>\n

La anisotrop\u00eda se expresa en forma de porcentaje o de tanto por uno (anisotrop\u00eda fraccional), correspondiendo el 1 a la anisotrop\u00eda total (completa predilecci\u00f3n de las mol\u00e9culas de agua por un eje del espacio) y el 0 a la ausencia de anisotrop\u00eda (difusi\u00f3n completamente aleatoria y, por tanto, igual en todos los ejes del espacio).<\/p>\n

La isotrop\u00eda se expresa de la misma manera y adopta valores inversos a la anisotrop\u00eda (isotrop\u00eda = 1 \/ anisotrop\u00eda).<\/p>\n

Ilustraremos estos conceptos con un ejemplo. Imag\u00ednese la superficie de un estanque. En ausencia de viento u otros factores externos que muevan el agua, \u00e9sta estar\u00e1 completamente quieta (en el ejemplo se refiere a efectos macrosc\u00f3picos). Por tanto, su superficie ser\u00e1 lisa y est\u00e1tica. Si se arroja una piedra al agua, en ella se formar\u00e1n unas ondas que se expandir\u00e1n por igual en todas las direcciones del espacio (en este ejemplo, en dos dimensiones, pues la superficie del lago es un plano). Por tanto, las ondas dibujar\u00e1n un c\u00edrculo perfecto de di\u00e1metro cada vez mayor.<\/p>\n

Sin embargo, si alg\u00fan objeto se interpone en la expansi\u00f3n de esta onda, el c\u00edrculo dejar\u00e1 de ser perfecto, pues en ese punto la expansi\u00f3n de la onda se habr\u00e1 visto alterada. Es decir, en ese punto existe un elemento ajeno al agua que impide su libre difusi\u00f3n (tensor de difusi\u00f3n) y genera as\u00ed la aparici\u00f3n de un fen\u00f3meno de anisotrop\u00eda fraccional (que hace que \u00e9sta adopte valores superiores a 0). El recorrido experimentado por la onda ser\u00eda el coeficiente de difusi\u00f3n.<\/p>\n

Este ejemplo, aunque sea gr\u00e1fico, no refleja la realidad de la difusi\u00f3n de las mol\u00e9culas de agua en el organismo, pues el cuerpo humano no consta \u00fanicamente de dos dimensiones espaciales, como la superficie del lago, sino de tres. Para entender la difusi\u00f3n en tres dimensiones ser\u00eda m\u00e1s adecuado imaginar el movimiento de una gota de tinta que hubiera sido inyectada en el interior de una masa de agua o, para m\u00e1s realismo, la expansi\u00f3n de gases y materia durante una explosi\u00f3n en el vac\u00edo (donde ninguna fuerza, como la gravedad, puede causar perturbaciones significativas).<\/p>\n

La tractograf\u00eda, como t\u00e9cnica derivada de la resonancia magn\u00e9tica nuclear, consigue conocer la posici\u00f3n de los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno que forman las mol\u00e9culas de agua. Comparando su posici\u00f3n en dos momentos dados se puede calcular la anisotrop\u00eda fraccional que presenta un determinado volumen del espacio, as\u00ed como la direcci\u00f3n en la que difunden las mol\u00e9culas de agua en ese punto.<\/p>\n

En el interior del sistema nervioso central, las estructuras que act\u00faan como tensor de difusi\u00f3n son todas aquellas que forman parte de las neuronas y que no son agua o citoplasma. Dichas estructuras son la mielina, la membrana celular y los neurofilamentos. Durante mucho tiempo se ha postulado que la mielina, dado su car\u00e1cter hidrof\u00f3bico, deb\u00eda ser el principal tensor de difusi\u00f3n. Sin embargo, los trabajos llevados a cabo en 2002 por Beaulieu (2) han demostrado el papel protagonista de la membrana celular y los neurofilamentos.<\/p>\n

Por tanto, la direcci\u00f3n en la que se produce predominantemente la difusi\u00f3n de las mol\u00e9culas de agua coincide con el eje en el que se orientan la mayor\u00eda de los axones presentes en ese punto (3). Del mismo modo, aunque no es objetivo de este trabajo, determinadas patolog\u00edas del sistema nervioso producen una alteraci\u00f3n en los tensores de difusi\u00f3n, lo que implica una alteraci\u00f3n en la anisotrop\u00eda cuantificable mediante el uso de tractograf\u00eda. Uno de los ejemplos patol\u00f3gicos m\u00e1s estudiado mediante t\u00e9cnicas tractogr\u00e1ficas es el infarto cerebral (4).<\/p>\n

Por otro lado, la disecci\u00f3n de tractos nerviosos y la electrofisiolog\u00eda han permitido poner en evidencia la existencia de conexiones entre diferentes zonas del sistema nervioso central. <\/del><\/p>\n

Mediante estas t\u00e9cnicas se consigue estudiar bien la funcionalidad de determinadas v\u00edas (en el caso de la electrofisiolog\u00eda) o la existencia de gruesos haces de sustancia blanca que interconectan diversas zonas del cerebro muerto (como es el caso de la disecci\u00f3n) y los<\/p>\n

<\/p>\n

resultados integran el contenido de los actuales tratados de neurociencia.<\/p>\n

Sin embargo, queda pendiente la demostraci\u00f3n in vivo de estas mismas estructuras y la caracterizaci\u00f3n de v\u00edas de conexi\u00f3n de menor tama\u00f1o, pero no necesariamente de menor importancia.<\/p>\n

El objetivo de este trabajo es demostrar las posibilidades que brinda la tractograf\u00eda como herramienta de estudio de las conexiones que se establecen entre diversas zonas del cerebro del sujeto sano.<\/p>\n

Materiales y m\u00e9todos<\/b><\/p>\n

Los datos pertenecen a individuos sanos y se han obtenido de la base de datos de libre acceso del proyecto MRIstudio. Los datos de cada individuo consisten en la imagen de difusi\u00f3n en 34 ejes diferentes. No ha sido necesario normalizar las im\u00e1genes, pues hab\u00edan sido tomadas con el sujeto en correcta posici\u00f3n y la tabla de gradientes ha sido establecida de tal manera que se corrige cualquier peque\u00f1a rotaci\u00f3n que pudiera haberse producido.<\/p>\n

El procesamiento de estos datos se ha realizado con los programas del proyecto MRIstudio. Tanto los datos utilizados como el software son de acceso libre y se encuentran alojados en la p\u00e1gina web del proyecto (www.mristudio.org) (5).<\/p>\n

A partir de los datos indicados se han obtenido otras im\u00e1genes, como las correspondientes al coeficiente de difusi\u00f3n aparente, la direcci\u00f3n predominante de los vectores de difusi\u00f3n en cada v\u00f3xel o la intensidad de esta difusi\u00f3n.<\/p>\n

Utilizando los valores de anisotrop\u00eda fraccional y los vectores de difusi\u00f3n obtenidos anteriormente, se ha procedido a realizar la tractograf\u00eda mediante la t\u00e9cnica FACT (Fiber Assignment by Continuous Tracking) (6).<\/p>\n

Esta t\u00e9cnica consiste en unir unos v\u00f3xeles con otros utilizando la direcci\u00f3n del vector de difusi\u00f3n de cada uno de ellos. Se considera que un v\u00f3xel es atravesado por un tracto cuando la anisotrop\u00eda fraccional alcanza un determinado valor determinado por el observador. De la misma manera, se considera que un tracto termina cuando la anisotrop\u00eda fraccional desciende por debajo de un valor determinado o cuando el \u00e1ngulo existente entre los vectores de difusi\u00f3n de dos v\u00f3xeles contiguos supera una cierta angulaci\u00f3n.<\/p>\n

En este trabajo se ha establecido que la anisotrop\u00eda fraccional que se considera significativa para definir un tracto es 0,25. Los criterios de parada que se establecen son un descenso de la anisotrop\u00eda por debajo de 0,25 o un cambio de direcci\u00f3n de 70\u00ba o superior entre v\u00f3xeles contiguos.<\/p>\n

Para el establecimiento de las ROIs se han tomado como referencia libros de neuroanatom\u00eda (7) y atlas on-line de acceso libre, como el de la Universidad de Columbia<\/p>\n

(http:\/\/www.columbia.edu\/itc\/hs\/medical\/neuroanatomy\/neuroanat\/).<\/p>\n

Resultados<\/b><\/p>\n

Se han conseguido identificar algunos de los principales tractos del sistema nervioso central (SNC) humano: cuerpo calloso, fasc\u00edculo arqueado, cingulum y ped\u00fanculo cerebeloso medio. Tambi\u00e9n se ha logrado su representaci\u00f3n en modelos interactivos tridimensionales.<\/p>\n

Los resultados se muestran en las im\u00e1genes a continuaci\u00f3n:<\/p>\n

Cuerpo calloso:<\/p>\n

\"cuerpo-calloso\"<\/a>
Cuerpo calloso<\/figcaption><\/figure>\n
\"tractografia-cuerpo-calloso\"<\/a>
Tractograf\u00eda. Cuerpo calloso<\/figcaption><\/figure>\n

Fasc\u00edculo arqueado:<\/p>\n

\"fasciculo-arqueado\"<\/a>
Fasc\u00edculo arqueado<\/figcaption><\/figure>\n
\"tractografia-fasciculo-arqueado\"<\/a>
Tractograf\u00eda. Fasc\u00edculo arqueado<\/figcaption><\/figure>\n
\"fasciculo-arqueado-neuroanatomia\"<\/a>
Fasc\u00edculo arqueado. Neuroanatom\u00eda<\/figcaption><\/figure>\n

<\/p>\n

Cingulum:<\/p>\n

\"cingulum\"<\/a><\/p>\n

\"tractografia-cingulum\"<\/a>
Tractograf\u00eda. Cingulum<\/figcaption><\/figure>\n

Ped\u00fanculo cerebeloso medio:<\/p>\n

\"pedunculo-cerebeloso-neuroanatomia\"<\/a>
Ped\u00fanculo cerebeloso. Neuroanatom\u00eda<\/figcaption><\/figure>\n
\"pedunculo-cerebeloso-tractografia\"<\/a>
Ped\u00fanculo cerebeloso. Tractograf\u00eda<\/figcaption><\/figure>\n
\"pedunculo-cerebeloso\"<\/a>
Ped\u00fanculo cerebeloso<\/figcaption><\/figure>\n
\"imagenes-pedunculo-cerebeloso\"<\/a>
Im\u00e1genes. Ped\u00fanculo cerebeloso<\/figcaption><\/figure>\n

Discusi\u00f3n \/ Conclusiones<\/b><\/p>\n

La tractograf\u00eda demuestra ser una t\u00e9cnica eficaz para la identificaci\u00f3n de los principales tractos de sustancia blanca en el sistema nervioso central. Esta t\u00e9cnica permite estudiar la anatom\u00eda del sistema nervioso central (SNC) \u201cin vivo\u201d y sin riesgos para el paciente. El desarrollo de esta t\u00e9cnica aumentar\u00e1 el conocimiento de la neuroanatom\u00eda y de la neurofisiolog\u00eda. El conocimiento de las conexiones entre distintas estructuras corticales, subcorticales, o ambas aportara sin duda una nueva interpretaci\u00f3n al conocimiento del sistema nervioso central.<\/p>\n

CITAS Y REFERENCIAS BIBLIOGR\u00c1FICAS<\/p>\n

    \n
  1. Einstein A. Investigations on the theory of the brownian movement. New York, NY: Dover, 1956.<\/li>\n
  2. Beaulieu C. The basis of anisotropic water diffusion in the nervous system. NMR Biomed. 2002; 15: 435\u2013455.<\/li>\n
  3. Pierpaoli C, Jezzard P, Basser PJ, Barnett A, Di Chiro G. Diffusion tensor MR imaging of human brain. Radiology 1996; 201: 637\u2013 648.<\/li>\n
  4. Albers GW, Lansberg MG, Norbash AM, Tong DC, O\u2019Brien MW, Woolfenden AR, Marks MP, Moseley ME. Yield of diffusionweighted MRI for detection of potentially relevant findings in stroke patients. Neurology 2000; 54: 1562\u20131567.<\/li>\n
  5. Jiang H, van Zijl PC, Kim J, Pearlson GD, Mori S. DtiStudio: resource program for diffusion tensor computation and fiber bundle tracking. Comput Methods Programs Biomed. 2006 Feb;81(2):106-16. Epub 2006 Jan 18.<\/li>\n
  6. Mori S, Crain BJ, van Zijl PC. 3D brain fiber reconstruction from diffusion MRI. In Proceedings of International Conference on Functional Mapping of the Human Brain, Montreal, 1998.<\/li>\n
  7. Nieuwenhuys R, Voogd J, van Huijzen C. The Human Central Nervous System. Springer: Berlin, 1983.<\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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    Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":13439,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[160,164,195],"tags":[2365,2364,2363,2362,2366,2361],"class_list":["post-13434","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-neurocirugia","category-neurologia","category-radiodiagnostico-radioterapia","tag-cerebelo","tag-cingulum","tag-cuerpo-calloso","tag-neuroanatomia","tag-pedunculo-cerebeloso","tag-tractografia","no-featured-image-padding"],"acf":[],"yoast_head":"\nTractograf\u00eda. T\u00e9cnica neurorradiol\u00f3gica aplicada al estudio de la neuroanatom\u00eda<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Tractograf\u00eda. T\u00e9cnica neurorradiol\u00f3gica aplicada al estudio de la neuroanatom\u00eda Juan Jos\u00e9 Delgado Moraleda. 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