A. Alonso-Burgos, R. García de Eulate, D. García-García, C. Hernández, P. Domínguez, J. L. Zubieta

Servicio de Radiología

Clínica Universitaria. Universidad de Navarra

RM Cerebral Funcional en Equipo de 3-T para Localización de la Lateralidad

de las Áreas del Lenguaje

Empleo de Dos Paradigmas Básicos

La resonancia magnética funcional (RMF) utiliza los principios generales que relacionan estrechamente la actividad neuronal con el metabolismo y el flujo sanguíneo.

Puede registrar cambios hemodinámicos cerebrales que acompañan la activación neuronal y permite la evaluación funcional de regiones responsables de la sensorialidad, motricidad y cognición.

IntroducciónIntroducción

La metodología de la RMF esta basada en la substracción entre las señales emitidas en la RM obtenida en condiciones basales y las obtenidas durante la actividad neuronal (paradigma).

El incremento regional de la actividad neural está asociado a un incremento local del metabolismo y perfusión cerebral. Basados en este principio y considerando que la deoxihemoglobina actúa como un agente de contraste endógeno e intravascular, lo que genera un acortamiento de los tiempos de relajación transversal (T2), lo cual atenúa la intensidad de señal en imágenes de RM.

IntroducciónIntroducción

A fin de aislar y obtener una estimulación exclusiva del área neuronal de interés, es necesario la elaboración del Test o paradigma a aplicar, el cual debe ser cuidadoso en su elaboración y diseño. Además debe considerarse un entrenamiento previo del paciente para que pueda reaccionar adecuada y rápidamente durante el examen.

Una forma de diseñar los paradigmas es hacerlo en "bloque", en este caso se realiza una aplicación repetida o seriada de un estímulo seguido de un periodo de descanso.

Con lo anterior se puede realizar una sustracción entre el periodo de actividad neuronal y el de descanso o inactividad.

IntroducciónIntroducción

El rol de la RMF en el plan neuroquirúrgico es un aspecto importante de esta técnica. Para decidir la extensión de la resección quirúrgica a nivel cerebral se deben tomar en cuenta dos factores: la extensión del tejido anormal y la función del tejido vecino.

La extensión del tejido anormal se puede determinar con RM convencional y la función del tejido adyacente con RMF teniendo ésta un rol determinante

IntroducciónIntroducción

El procesamiento de datos comprende varias etapas:

1. Los datos son analizados para realizar una correlación temporal entre los cambios de los niveles de señal por RM y el paradigma impuesto.

2. Debe trazarse un umbral estadístico para distinguir las regiones inactivas del cerebro de aquellas señales más consistentes con actividad relativa al paradigma empleado. Estos análisis son realizados revisando píxel a píxel, empleando diferentes procedimientos estadísticos como la prueba de t de Student, que permiten trazar un mapa estadístico que provea la medida de localización espacial, extensión y magnitud de la actividad cerebral.

3. Finalmente los resultados del análisis de activación son sobreimpuestos en imágenes estructurales de alta resolución espacial obtenida en el mismo tiempo de examen generalmente en secuencia T1.

IntroducciónIntroducción

Lenguaje Expresivo: Las áreas correspondientes al lenguaje expresivo (áreas de Broca), pueden ser activadas pidiéndole al paciente que genere palabras, ya sea que las piense o las pronuncie.

Se ha encontrado mayor grado de activación de esta área cuando el paciente genera verbos o rimas que cuando produce palabras simples.

Se ha descrito que ante paradigmas de generación de palabras, además del área de Broca, también se activan ciertas áreas de la corteza temporal, corteza visual primaria y secundaria, lo que parece sugerir que en el proceso de generación de palabras intervienen también áreas de memoria y visuales.

IntroducciónIntroducción

Lenguaje Comprensivo:

En este tipo de Test se puede hacer escuchar al paciente textos narrativos. Para esto se debe contar con un sistema adecuado de audífonos que permitan disminuir el ruido inherente al equipo y permitir que el paciente escuche las instrucciones y el texto deseado.

IntroducciónIntroducción

10 voluntarios sanos, 5 zurdos y 5 diestros

Equipo de 3 T: Siemens Trio, Siemens AG, Erlangen, Alemania

Bobina de cráneo de 8 canales

Pacientes y MétodoPacientes y Método

1. Secuencia anatómica T1 3D MPRAGE

2. Secuencia temporal T2 EPI MOCO

Pacientes y MétodoPacientes y Método

• Imagen funcional– Secuencias EPI

• 36 cortes• 3 mm de grosor• Ángulo de inclinación 90º• TE 30 ms (3T)• 80 medidas • 4 min 8 seg (3T)

Pacientes y MétodoPacientes y Método

Pacientes y MétodoPacientes y Método

• Paradigma de expresión– Reposo– Activación: Pensar en palabras que empiecen por T – Reposo– Activación: Pensar en palabras que empiecen por C– Reposo– Activación: Pensar en palabras que empiecen por R– Reposo– Activación: Pensar en palabras que empiecen por S

Pacientes y MétodoPacientes y Método

• Paradigma de comprensión– Reposo: Audición de lenguaje inteligible– Activación: Audición de lenguaje ininteligible– Reposo: Audición de lenguaje inteligible– Activación: Audición de lenguaje ininteligible– Reposo: Audición de lenguaje inteligible– Activación: Audición de lenguaje ininteligible

Pacientes y MétodoPacientes y Método

Preprocesado: Cada uno de los 80 volumenes obtenidos se presenta en formato DICOM mosaico. Para obtener un volumen 3D de cada volumen empleamos el software MRIcro. Como resultado tenemos 80 volumenes 3D en formato ANALYZE.

Preprocesado: Para el preprocesado de las imágenes empleamos SPM2. En primer lugar realizamos un realineamiento de cada una de las imágenes obtenidas, para corregir los movimientos que se hayan podido producir a lo largo del estudio. Tomamos como referencia de alineamiento el volumen 40 (mitad del tiempo del estudio). A continuación cada volumen realineado es normalizado espacialmente, es decir, colocamos todas la imágenes en el mismo espacio estereotáxico (en nuestro caso espacio MNI, puesto que empleamos el template de SPM2 que esta normalizado a ese espacio). Por ultimo, todas imágenes realineadas y normalizadas son filtradas mediante un filtro gaussiano de 8mm de amplitud total a media altura. Con este filtrado conseguimos: - Aumento de la relación señal/ruido.- Reducción de los efectos debidos a las diferencias residuales en anatomía

Pacientes y MétodoPacientes y Método

Postprocesado• Análisis estadístico de los datos

– Análisis individual• Los mapas de contraste funcional fueron calculados

separadamente para cada sujeto y nivel de campo– Análisis de grupo

• Localización de las áreas de activación y determinación de las áreas de Brodmann

– Comparar las áreas de activación

Pacientes y MétodoPacientes y Método

Generación de palabras: Activación del área de Broca en voluntaria de 26 años diestra tras repetición de palabras simples

Área de Broca

Escucha: Activación del área de Wernicke en voluntaria de 26 años diestra tras escucha de paradigma audible

Área de Wernike

Área de Broca

Generación de palabras: Activación del área de Broca en paciente (no incluido en este estudio) de 27 años, zurdo, tras repetición de palabras simples

Área de Wernike

Escucha: Activación del área de Wernicke en voluntario de 27 años zurda tras escucha de paradigma audible

Área de BrocaSujetos Diestros

Análisis realizado en el grupo de sujetos diestros tras la realización de paradigmas de expresión. Se aprecia una activación del área suplementaria motora así como del área motora del lado izquierdo que se extiende hasta alcanzar el área de Broca, la cual también se encuentra activada. Obsérvese también una activación del cerebelo contralateral.

Área de BrocaSujetos Zurdos

Análisis realizado en el grupo de sujetos zurdos tras la realización de paradigmas de expresión. Se aprecia una extensa activación del área suplementaria motora así como del área motora del lado izquierdo que se extiende hasta alcanzar el área de Broca, la cual también se encuentra activada. Obsérvese también una activación del cerebelo contralateral y del córtex visual occipital.

Área de WernickeSujetos Diestros

Análisis realizado en el grupo de sujetos diestros tras la realización de paradigmas de comprensión. Se aprecia una activación del área de Wernicke así como algún foco de activación en el córtex auditivo en el lado izquierdo.

Análisis realizado en el grupo de sujetos zurdos tras la realización de paradigmas de comprensión. Se aprecia exclusivamente una activación del área de Wernicke.

Área de WernickeSujetos Zurdos

Área de BrocaAnálisis Comparativo entre Grupos

Tras la realización de paradigmas de expresión, las áreas de activación observadas para los distintos grupos se han codificado de acuerdo a colores, así como el área de activación común tanto para sujetos zurdos como diestros. Las áreas activadas en sujetos zurdos (en verde) se superponen (en amarillo) a aquellas que también se encuentran activadas en sujetos diestros (en rojo). Obsérvese sin embargo como la extensión de las áreas activadas en sujetos zurdos es mayor que las áreas activadas en sujetos diestros.

Área de WernickeAnálisis Comparativo entre Grupos

Tras la realización de paradigmas de compresión, las áreas de activación observadas para los distintos grupos se han codificado de acuerdo a colores, así como el área de activación común tanto para sujetos zurdos como diestros. Las áreas activadas en sujetos zurdos (en verde) se superponen (en amarillo) a aquellas que también se encuentran activadas en sujetos diestros (en rojo), coincidiendo esto en el área de Wernicke. Obsérvese sin embargo la activación de la corteza auditiva en los pacientes diestros.

alonso@unav.es

Clínica Universitaria

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