estudio espectroscÓpico de los nÚcleos basales …
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Facultad de Medicina
Departamento de Anatomiacutea e Histologiacutea Humanas
Tesis doctoral
ESTUDIO ESPECTROSCOacutePICO DE LOS
NUacuteCLEOS BASALES MEDIANTE TEacuteCNICAS
DE NEUROIMAGEN DE UacuteLTIMA
GENERACIOacuteN
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez
2015
D Juan Antonio Juanes Meacutendez Doctor en Medicina y Cirugiacutea
Profesor titular del Departamento de Anatomiacutea e Histologiacutea Humanas de la
Universidad de Salamanca y D Juan Carlos Paniagua Escudero Doctor
en Medicina y Cirugiacutea Profesor asociado del departamento de Ciencias
Biomeacutedicas y de Diagnoacutestico de la Universidad de Salamanca
CERTIFICAN
Que el trabajo titulado ldquoESTUDIO ESPECTROSCOacutePICO DE
LOS NUacuteCLEOS BASALES MEDIANTE TEacuteCNICAS DE
NEUROIMAGEN DE UacuteLTIMA GENERACIOacuteNrdquo ha sido
realizado por Dntildea Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez bajo
nuestra direccioacuten reuniendo a nuestro juicio los requisitos y meacuteritos
suficientes para que la autora del mismo pueda optar al Grado de
Doctor por la Universidad de Salamanca
Y para que asiacute conste firmamos la presente certificacioacuten en Salamanca a
nueve de noviembre de dos mil quince
Fdo JA Juanes Meacutendez Fdo JC Paniagua Escudero
A mi padre
Movimiento es el paso
de la potencia al acto
(Aristoacuteteles)
7
INDICE
1 Agradecimientos 13
2 Proacutelogo 17
3 Introduccioacuten 21
31 Breve repaso histoacuterico de los ldquogangliosrdquo basales 23
32 Nomenclatura y criterios de inclusioacuten 32
33 Desarrollo embrionario 38
34 Descripcioacuten funcional 44
341 Nuacutecleos de entrada 45
3411 Neoestriado 45
3412 Nuacutecleo accumbens 49
342 Nuacutecleos de salida 49
343 Nuacutecleos intriacutensecos 52
3431 Divisioacuten lateral del globo paacutelido 52
3432 Nuacutecleo subtalaacutemico 52
3433 Pars compacta de la sustancia negra 55
344 Nuacutecleo rojo 57
345 Viacuteas Directas e Indirectas y Circuitos Paralelos 57
3451 Viacutea directa 57
3452 Viacutea indirecta 58
3453 Circuitos Paralelos 59
3454 Relaciones con el taacutelamo 63
35 Teacutecnicas de neuroimagen para la valoracioacuten de los nuacutecleos
de la base 65
351 Tomografiacutea Computarizada (TC) 65
8
3511 Tomografiacutea computarizada convencional 65
3512 Angio-TC 68
352 Resonancia Magneacutetica (RM) 70
3521 Historia 70
3522 Teacutecnica de resonancia 71
3523 Angio- RM 84
353 Espectroscopia 88
3531 Definicioacuten y oriacutegenes 88
3532 Espectroscopia mediante RM (ERM) 92
354 Difusioacuten y Tensor de difusioacuten 104
3541 DTI tractografiacuteas 107
355 Resonancia magneacutetica funcional (RMf) 110
356 Teacutecnicas de Medicina Nuclear 112
4 Planteamiento de Trabajo 117
5 Material y Meacutetodos 127
51 Adquisicioacuten de imaacutegenes y estaciones de trabajo 132
511 Equipos de TC 132
512 Equipos de RM 135
513 Equipo de PET-TC 137
52 Protocolos de estudio 137
521 TC cerebral convencional 137
522 Angio-TC cerebral 138
523 RM cerebral convencional 139
524 Angio- RM cerebral 140
525 Espectroscopia por RM (ERM) 141
9
526 PET-TC 147
53 Programas de postprocesado de imaacutegenes 148
531 Programa 3D Slicer 152
6 Resultados 159
61 Clasificacioacuten de los nuacutecleos basales 161
62 Descripcioacuten anatomorradioloacutegica 165
621 Complejo estriado 165
6211 Neoestriado 166
62111 Nuacutecleo caudado 168
62112 Putamen 174
6212 Estriado ventral 183
622 Complejo palidal 184
6221 Globo paacutelido 184
6222 Paacutelido ventral 193
623 Nuacutecleo subtalaacutemico 195
624 Complejo de la sustancia negra 197 6241 Sustancia negra 197
6242 Aacuterea tegmental ventral 200
625 Nuacutecleo rojo 201 63 Vascularizacioacuten de los nuacutecleos de la base 203
64 Anaacutelisis espectroscoacutepico de los nuacutecleos de la base
mediante ERM 204
641 Metabolitos estudiados 204
6411 Mioinositol (mI) 206
6412 Glicina (Gly) 207
6413 Colina (Cho) 207
6414 Creatina (Cr) 208
10
6415 Complejo glutamato-glutamina-GABA-aspartato
(Glx) 209
6416 Residuos N-acetilados N-acetil aspartato (NAA) 210
6417 Alanina (Ala) 211
6418 Lactato (Lac) 212
6419 Liacutepidos (Lipx) 213
64110 Taurina scilloinositol glucosa 215
642 ERM del neoestriado 216
643 ERM del complejo palidal 221
644 ERM del nuacutecleo subtalaacutemico 223
645 ERM de la sustancia negra 225
646 ERM del nuacutecleo rojo 227
65 Aspectos maacutes relevantes de la patologiacutea de los nuacutecleos
basales Aplicaciones de ERM 227
651 Aplicaciones clase A 228
6511 Neoplasias 228
6512 Errores congeacutenitos del metabolismo 235
652 Aplicaciones clase B 236
6521 Isquemiahipoxia 236
6522 Epilepsia 238
653 Aplicaciones clase C 238
6531 Neuro-SIDA y enfermedades oportunistas 238
6532 Enfermedades neurodegenerativas 240
6533 Esclerosis muacuteltiple (EM) 242
6534 Encefalopatiacutea hepaacutetica 245
6535 Traumatismo craneoencefaacutelico (TCE) 245
6536 Patologiacutea psiquiaacutetrica 245
7 Discusioacuten 247
8 Conclusiones 259
9 Bibliografiacutea 263
11
12
13
AGRADECIMIENTOS
14
AGRADECIMIENTOS
15
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar quiero dar las gracias a los directores de esta tesis el Dr
Juan Antonio Juanes Meacutendez y el Dr Juan Carlos Paniagua Escudero por
su apoyo constante y por su inestimable ayuda
En segundo lugar agradecer su colaboracioacuten a mis compantildeeros del Servicio
de Radiodiagnoacutestico del Complejo Hospitalario de Zamora principalmente
al Dr Mariacuten por su comprensioacuten y sus consejos asiacute como al equipo de
personal teacutecnico y de enfermeriacutea de resonancia de tardes puesto que sin
ellos este trabajo no podriacutea haberse desarrollado
Quisiera tambieacuten extender mi agradecimiento a compantildeeros y amigos que
han compartido conmigo sus conocimientos material y recursos
disponibles Dr David Garciacutea del Hospital Universitario de Aacutelava y Dra
Margarita Rodriacuteguez del Hospital Cliacutenico de Valladolid
Por uacuteltimo mi maacutes sincero agradecimiento a mi familia por todo lo que ha
hecho por miacute siempre por su paciencia y su apoyo en todo momento En
especial a mi padre mi ejemplo a seguir tanto a nivel profesional como
personal y a los motores de mi vida mi marido con el que comparto
profesioacuten y alma y nuestro precioso hijo que ilumina nuestros diacuteas
17
PROacuteLOGO
PROacuteLOGO
19
PROacuteLOGO
El movimiento voluntario es vital para el ser humano Los estiacutemulos se originan
en el coacutertex cerebal pero la informacioacuten es modulada a traveacutes de estructuras
subcorticales Los nuacutecleos de la base pertenecen a estos elementos con muacuteltiples
funciones tanto en el comportamiento motor como en la esfera cognitiva e
incluso en el aacutembito afectivo
Estas agrupaciones celulares se comunican con el resto del sistema nervioso a
traveacutes de numerosas conexiones que se organizan en circuitos interrelacionados
entre siacute Su fisiologiacutea ha conducido a muacuteltiples clasificaciones con una gran
controversia a la hora de su inclusioacuten bajo el teacutermino ldquonuacutecleo basalrdquo
Su valoracioacuten morfoloacutegica cada vez resulta maacutes exacta gracias a las nuevas
teacutecnicas de imagen disponibles que reflejan con gran fidelidad sus caracteriacutesticas
anatoacutemicas y la relacioacuten con estructuras vecinas permitiendo una representacioacuten
casi real de los mismos
Ademaacutes el postprocesado de datos tanto en equipos de alta definicioacuten como a
traveacutes de programas de manipulacioacuten de imaacutegenes facilita el estudio de estas
estructuras mediante la representacioacuten tridimensional o volumeacutetrica de las
mismas entre las muacuteltiples posibilidades de tratamiento de imagen punto clave
en el aprendizaje y comprensioacuten de sus caracteriacutesticas
El trabajo que se presenta a continuacioacuten tiene por objeto el estudio detallado de
los nuacutecleos grises profundos tanto a nivel anatomorradioloacutegico mediante el
empleo de tomografiacutea computarizada y resonancia magneacutetica multidetector
convencional como a nivel funcional determinando su composicioacuten molecular a
traveacutes de la espectroscopia por resonancia magneacutetica con importantes
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
20
aplicaciones tanto en el aacutembito diagnoacutestico como en la valoracioacuten de la respuesta
a determinados tratamientos
Resulta por tanto crucial la actualizacioacuten de los conocimientos por parte del
radioacutelogo tanto en el aacutembito de la Anatomiacutea como en la adquisicioacuten de nuevas
capacidades y manejo de nuevas teacutecnicas que en definitiva le permitan realizar
una valoracioacuten oacuteptima de las imaacutegenes obtenidas a traveacutes de las diversas
exploraciones que orienten a un diagnoacutestico certero
21
INTRODUCCIOacuteN
INTRODUCCIOacuteN
23
31 Breve repaso histoacuterico de los ldquogangliosrdquo basales
El reconocimiento y determinacioacuten del papel fundamental de los nuacutecleos basales
en el adecuado funcionamiento del sistema nervioso ha llevado su tiempo
Ya en el siglo II Galeno (129-201) se percata de la presencia de estructuras
basales del cerebro primitivo a las que se refiere como glutia (Parent A 2012)
Posteriormente Vesalio (1514-1564) en el siglo XVI lleva a cabo una
aproximacioacuten mucho maacutes detallada estas estructuras en su tratado De Humani
Corporis Fabrica en 1543 (fig 1) aunque sin denominarlas ni hacer hincapieacute en
su funcioacuten (Kalyan B 2012 Parent A 2012)
Fig 1 Descripcioacuten de los ganglios de la base por Andreas Vesalius Esta reproduccioacuten forma parte de la
laacutemina VII del libro VII de Vesalio Fabrica muestra seccioacuten horizontal a traveacutes del cerebro humano La
interpretacioacuten de la porcioacuten del hemisferio derecho (A) e izquierdo (B) muestra con bastante exactitud la
visioacuten de los ganglios de la base particularmente en el lado dercho Las fibras de sustancia blanca
(identificadas con la letra E) corresponden a una interpretaccioacuten grosera de la caacutepsula interna separando
las masas de sustancia gris (identificadas con la letra D) la maacutes inferior y medial correponde al taacutelamo y
la maacutes superior y lateral al putamen El nuacutecleo caudado tambieacuten estaacute claramente delineado como una
estructura separada por la sustancia blanca Destacar asimismo en el lado derecho Also note on the
right side la separacioacuten entre el putamen y el globo paacutelido Tomado de Parent A The History of the
Basal Ganglia The Contribution of Karl Friedrich Burdach Neuroscience amp Medicine 2012 3 374-3
Imagen de Dominio Puacuteblico
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
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La primera descripcioacuten anatoacutemica como tal la realizoacute Thomas Willis en 1664 en
su obra Cerebri Anatome mediante teacutecnicas macro y microscoacutepicas inyeccioacuten
colorantes y valieacutendose principalmente de la viviseccioacuten Caracterizoacute lo que
denominoacute ldquocuerpo estriadordquo que el autor resume como ldquoCorpus striatum sive
medullae oblongatae apices sunt duo prominentiae lentiformesrdquo (ldquoel cuerpo
estriado se extiende hacia el veacutertice del troncoenceacutefalo donde protruye como dos
prominencias lentiformesrdquo) (fig 2) Destaca el papel crucial de eacuteste en el control
del comportamiento atribucioacuten iacutentimamente ligada a los nuacutecleos de la base hasta
finales del siglo XIX cuando comienza a ser entendida la implicacioacuten de la
corteza cerebral en el inicio del movimiento voluntario (Parent A 2012) Este
autor describioacute ademaacutes el taacutelamo y los cuerpos mamilares conocidos tambieacuten
como ldquoglaacutendulas de Willisrdquo
Seguacuten sus teoriacuteas la capacidad de movimiento voluntario residiriacutea en la corteza
cerebral la del movimiento involuntario en el cerebelo la sensibilidad en los
citados cuerpos estriados y la memoria en la sustancia blanca (Hughes JT 1993)
Fig 2 Visioacuten de los nuacutecleos de la base de Thomas Willis Reproduccioacuten de la laacutemina VIII de la obra
Cerebri anatome que muestra una visioacuten dorsal del tronco del enceacutefalo y de los ganglios basales en la
oveja Ambos hemisferios han sido retirados para ilustrar mejor los nuacutecleos basales y el cuerpo del
estriado se ha dividido a la mitad en el lado derecho para mostrar sus estriaciones caracteriacutesticas
Tomado de Parent A The History of the Basal Ganglia The Contribution of Karl Friedrich Burdach
Neuroscience amp Medicine 2012 3 374-37 Imagen de Dominio Puacuteblico
INTRODUCCIOacuteN
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Raymond Vieussens (1641-1715) of Mont-pellier fue uno de los primeros en
referirse a los ganglios basales como ldquoel gran ganglioacuten cerebralrdquo dividiendo esta
gran estructura en seis partes diferentes en su obra Neurographia universalis
(1684) correspondiendo la maacutes anterior al cuerpo estriado de Willis y la
posterior al taacutelamo (Parent A 2012)
Antildeos despueacutes Ceacutecile y Oskar Vogt llevaron a cabo una descripcioacuten maacutes sencilla
de los nuacutecleos de la base centraacutendose fundamentealmente en lo que Foix y
Nicolesco denominariacutean maacutes tarde (1941) estriado como tal incluyendo el
nuacutecleo caudado el putamen y el nuacutecleo accumbens este nombre vendriacutea dado
por la apariencia de sus fibras estriato-nigro-palidales seguacuten el anatomista
Samuel Alexander Kinnier Wilson en 1912 (Holdorff BJ 2004 Kalyan B
2012)
Los estudios de esta pareja de investigadores les permitieron detectar patologiacutea a
este nivel asiacute como el descubrimiento de algunas viacuteas de conexioacuten con otras
aacutereas del cerebro (Holdorff BJ 2004)
Maacutes tarde fueron descubiertas otras relaciones del estriado con sus principal
diana el globo paacutelido teacutermino acuntildeado por Karl Friedrich Burdach (1922)
(Kalyan B 2012) Los estudios de este autor se resumen en un tratado de tres
voluacutemenes titulado Vom Baue und Leben des Gehirns (1819-1826) A pesar de
que no explica demasiado acerca d ela funcioacuten de los ganglios basales Burdach
realiza una descripcioacuten anatoacutemica lo suficientemente somera como para
mantenerse vigente dos siglos despueacutes (Parent A 2012)
Fue el anatomista franceacutes Felix Vicq-dacuteAzyr en 1876 y no Samuel Thomas
Soemmering (1775-1830) como se cree el que descubrioacute e ilustroacute en primer
lugar lo que conocemos hoy como sustancia negra denominada entonces tache
noir (locus niger crurum cerebri) (Kalyan B 2012) ademaacutes completoacute la
descripcioacuten de los ganglios basales con imaacutegenes de calidad ineacutedita hasta
entonces en su famoso Tratado de Anatomiacutea y Fisiologiacutea (1876) con numerosos
planos reflejando los diversos componentes de los ganglios basales (fig 3)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
26
diferenciando claramente el nuacutecleo caudado y el putamen y resaltando la
existencia de dos segmentos del globo paacutelido como seriacutea nombrado medio siglo
despueacutes por Burdach (Parent A 2007 Kalyan B 2012) si bien al igual que
Vesalio Vicq-dAacutezyr tampoco identificoacute estas estructuras de modo individual
sino centraacutendose maacutes en los fasciacuteculos (arcadas) entre ellos (Parent A 2012)
Fig 3 Representacioacuten de los nuacutecleos basales por Feacutelix Vicq drsquoAzyr Reproduccioacuten de lamina XXII de su
libro Traiteacute drsquoanatomie et de physiologie que representa una seccioacuten a horizontal del cerebro humano a
traveacutes de los nuacutecleos de la base y sustancia negra El nuacutecleo caudado el putamen y el globo paacutelido se
separan unos de otros por fibras nerviosas claramente definidas en el dibujo pero no especiacuteficamente
nombradas por el autor El claustro y la sustancia negra (locus niger crurum cerebri) estaacuten tambieacuten
claramente reflejados en esta ilustracioacuten La ilustracioacuten de la esquina inferior izquierda de la imagen estaacute
extraiacuteda de la lamina XIVdel tratado de Vicq drsquoAzyr representando una visioacuten sagital de los nuacutecleos de
la base en el ser humano con el putamen y los segmentos interno y externo del globo paacutelido separados
por los fasciacuteculos fibrosos (arcadas) que se corresponden a las actuales laacutemina medular interna
(etiquetada como 8) y externa (etiquetada como 6) Tomado de Parent A The History of the Basal
Ganglia The Contribution of Karl Friedrich Burdach Neuroscience amp Medicine 2012 3 374-379
Imagen de Dominio Puacuteblico
Durante mucho tiempo no se establecioacute relacioacuten entre caudado y putamen sino
entre paacutelido y putamen conocidos como nuacutecleo lentiforme (Hughes JT 1993)
Ya en los inicios del siglo XIX tanto Johann Christian Reil (1759-1813) como
Franz Joseph Gall (1758-1828) llevaron a cabo importantes aportaciones a la
antomia del cerebro en general y al conocimiento de los ganglios basales en
particular refirieacutendose a los mismos como le grand ganglion ceacutereacutebral (el gran
INTRODUCCIOacuteN
27
ganglio cerebral) con una parte superior y otra inferior que corresponderiacutean
respectivamente al estriado y al taacutelamo
Gall en su tratado Anatomie et physiologie du systegraveme nerveux publicado en
aporta una s asombrosas ilustraciones de los ganglios basales describiendo un
componente externo y otro interno del cuerpo estriado correspondiendo al nucleo
caudado y putamen respectivamente (Parent A 2012)
Por su parte Reil ademaacutes del teacutermino ganglion fue de los primeros en utilizar el
teacutermino Kern (nucleus en latin) para designar masas de sustancia gris localizadas
en el interior del cerebro Tambieacuten empleoacute frecuentemente el sufijo Huumlgel
(montiacuteculo) para el mismo fin formando parte de elementos como Vierhuumlgel
(coliacuteculo superior) y Sehhuumlgel (taacutelamo) Resaltoacute la existencia de una Capseln
(caacutepsula fibrosa) alrededor del ldquoganglioacuten cerebralrdquo cuyo aspecto externo tendriacutea
la forma de Linse (lente) algo que ya habiacutea sido percibido por Willis utilizando
el teacutermino prominentiae lentiformes para describir el aspecto macroscoacutepico del
cuerpo estriado (Parent A 2012)
En 1865 Jules Bernard Luys realiza una gran aportacioacuten a la neuroanatomiacutea
utilizando su propio microacutetomo y microscopio con la primera identificacioacuten de
dos estructuras prosencefaacutelicas destacadas el nuacutecleo centro mediano como uno
de los principales nuacutecleos del taacutelamo y el nuacutecleo subtalaacutemico como componente
importante de los ganglios basales (fig 4)
Estas entidades fueron representadas mediante elegantes diagramas
tridimensionales en su tratado y atlas siendo uno de los primeros investigadores
en percatarse que el taacutelamo estaba compuesto por diferentes unidades funcionales
(centro anterior moyen mediano y posterior relacionados con el olfato la
visioacuten informacioacuten sensorial y audicioacuten respectivamente) cada una con
aferencias sensoriales especiacuteficas y transmitiendo esta informacioacuten a aacutereas
corticales concretas que incluso devolveriacutean esa informacioacuten mediante fibras
corticoespinales
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
28
Por tanto consideraba los centros funcionales talaacutemicos como regiones donde las
impresiones sensoriales eran recogidas organizadas y probablemente
reelaboradas de modo maacutes complejo para excitar el coacutertex e incluso su
participacioacuten en la atencioacuten y conciencia
A pesar de que en dicho tratado no refleja con claridad el nuacutecleo subtalaacutemico siacute
lo hace en otra de sus obras Iconography mediante microfotografiacuteas y dibujos
Destaca ademaacutes la conexioacuten de esta estructura con los ganglios basales con un
papel crucial en la siacutentesis de los actos motores automaacuteticos Delinea las fibras
que unen el nuacutecleo subtalaacutemico con el globo paacutelido (fibras subtalamopalidales
actuales) y las fibras de proyeccioacuten desde la corteza cerebral al nuacutecleo E incluso
incide en la reperesentacioacuten de varias aacutereas del cerebro en el estriado mediante
fibras corticoestriatales (les projections corticostrieacutees) con una visioacuten reticular
del sistema nervioso central supuestamente interconectado mediante
anastomosis (fig 5) En su tratado tambieacuten se encuentran las primeras
ilustraciones de la sustancia negra descrita antildeos antes por Vic dAacutezyr aunque
atribuida a Von Soemmering (Parent A 2002)
Fig 4 A Fibras de conexioacuten entre los cuatro centros talaacutemicos B seccioacuten frontal a traveacutes del taacutelamo
mostrando entre otras cosas dos de los cuatro centros talaacutemicos el centro moyens y el centro mediano
De Luys JB Recherches sur le systegraveme ceacutereacutebro-spinal sa structure ses fonctionset ses maladies Paris
Bailliegravere 1865 plate 1 upper part of figure 1 (A) and plate 23 Figure 2 (B) [Bibliothegraveque Charcot
Hocircpital de laSalpecirctriegravere SCMD Universiteacute Paris VI]
Tomado de Parent A Parent M Leroux-Hugon V Jules Bernard Luys A Singular Figure of 19th Century
Neurology Can J Neurol Sci 2002 29 282-28 Imagen de Dominio Puacuteblico
INTRODUCCIOacuteN
29
Fig 5 Seccioacuten obliacutecua de cerebro humano que pasa a traveacutes de la comisura anterior y a traveacutes del coliacuteculo
superior Nuacutecleo subtalaacutemico identificado aquiacute como bandeleta accesoria de la oliva superior
Se muestran tambieacuten fibras de la caacutepsula interna que separan este nuacutecleo del nuacutecleo lenticular
incluyendo el putamen que es denominado como nuacutecleo extraventricular del cuerpo estriado
De Luys JB Iconographie photographique des centres nerveux Paris Bailliegravere 1873 plate 49
[Bibliothegraveque Charcot Hocircpital de la Salpecirctriegravere SCMD Universiteacute Paris VI] Tomado de Parent A
Parent M Leroux-Hugon V Jules Bernard Luys A Singular Figure of 19th Century Neurology Can J
Neurol Sci 2002 29 282-288 Imagen de Dominio Puacuteblico
En el siglo XIX cabe destacar cuatro personalidades en el aacutembito de la
Neuroanatomiacutea que contribuyeron al conocimiento de los ganglios basales Reil
Gratiolet Meynert y Koelliker
Meynert correlacionoacute anatomiacutea con actividad mental el denominado ldquotren del
pensamientordquo Varias estructuras llevan su nombre entre ellas la sustancia
innominada y el nuacutecleo basal como entidades que forman parte de los nuacutecleos de
la base (Liu AK et al 2015)
Este autor se basoacute en los esquemas de Reil y la descripcioacuten de Gratiolet para
expresar sus hallazgos antildeadir informacioacuten estructural y sistematizar los
componentes en el aacuterea de transicioacuten entre el mesenceacutefalo y los elementos del
prosenceacutefalo (fig 6) (Reil JC 1809 Leuret F Gratiolet P 1857 Seitelberger F et
al 2000)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
30
Fig 6 Diseccioacuten anatoacutemica d e la superficie medial del cerebro humano Theodor Meynert - Meynert T
(1885) Psychiatry A Clinical Treatise on Diseases of the Forebrain Based Upon a Study of its Structure
Functions and Nutrition Part 1 The Anatomy Physiology and Chemistry of the Brain Translated by B
Sachs New York GP Putnamsrsquo Sons reprinted in Neurosciences Vol 15 No 4 July 2006 pp 1ndash62
Cerebral White Matter Historical Evolution of Facts and Notions Concerning the Organization of the
Fiber Pathways of the Brain Journal of the History of the Neurosciences 16237ndash267 2007 Imagen de Dominio Puacuteblico
Por su parte Koelliker (Rudolph Albert von Koumllliker) renombroacute el asa
peduncular como ganglioacuten basal de Meynert teacutermino que persiste a diacutea de hoy
Ademaacutes detalloacute sus dimensiones extensioacuten y posicioacuten del mismo respecto a
estructuras colindantes (Koelliker A 1896 Liu AK et al 2015) Tanto Koelliker
como Meynert hicieron hincapieacute los componentes celulares de este nuacutecleo o
ganglioacuten realizando una labor maacutes detallada el primero con una descripcioacuten
somera de los grupos celulares atendiendo incluso a su tamantildeo y forma (Liu AK
et al 2015) estableciendo asiacute la topografiacutea de esta regioacuten
A finales del siglo XIX Mirto se percatoacute de la similitud globo paacutelido y sustancia
negra y de coacutemo estas estructuras se encuentran interconectadas por las fibras
estriato-nigro-palidales atravesando la caacutepsula interna (Kalyan B 2012)
Es en el inicio del siglo XX cuando se establece una estrecha relacioacuten de estos
elementos con las funciones motoras y se empieza a conocer coacutemo su afectacioacuten
INTRODUCCIOacuteN
31
puede condicionar diversos trastornos del movimiento destacando varios
autores
Allen establece en 1974 que la corteza cerebral de los mamiacuteferos muestra
muacuteltiples conexiones con dos estructuras subcorticales el cerebelo y los ganglios
de la base Ambas estructuras proyectan de nuevo la informacioacuten recibida y
procesada sobre el coacutertex a traveacutes de los nuacutecleos talaacutemicos creando un circuito
(Allen G I Tsukahara N 1974)
El tiacutepico modelo de organizacioacuten de los ganglios basales fue descrito en 1986 por
Alexander estableciendo el modo en que eacutestos procesan la informacioacuten recibida
(fig 7) (Alexander G E et al 1986) No obstante dicho modelo presenta varias
carencias no siendo auacuten capaz de explicar varios de los fenoacutemenos que suceden
en estas viacuteas de informacioacuten (Marsden CD 1994 Parent A 1998) iquestiquest
Fig 7 Representacioacuten esquemaacutetica de las viacuteas de transmisioacuten de informacioacuten de los nuacutecleos de la base
entre coacutertex nuacutecleos grises profundos- taacutelamo y circuitos paralelos Tomado de Alexander G E DeLong
M R Strick P L Parallel Organization of Functionally Segregated Circuits Linking Basal Ganglia and
Cortex Annual Review of Neuroscience 1986 Vol 9 357-381
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
32
Percheron y colaboradores en 1991 y Parent antildeos despueacutes contribuyeron a la
inclusioacuten del complejo centromediano parafascicular del taacutelamo entre los
nuacutecleos basales (Percheron G Filion M 1991 Parent A et al 1995)
Por otro lado Mena-Segovia y colaboradores en 2004 con sus conocimientos
acerca del complejo pedunculopontino tegmental hicieron que eacuteste pasara a
formar parte los mismos como una de las principales dianas de las proyecciones
descendentes de los diversos nuacutecleos basales y origen de importantes viacuteas
ascendentes estableciendo conexiones reciacuteprocas con varios de ellos (Mena-
Segovia J et al 2004)
Actualmente cabriacutea destacar personalidades como Nathaniel A Buchwald
cientiacutefico mundialmente reconocido en el estudio neurofisioloacutegico de los
ganglios basales y su implicacioacuten en enfermedades neurodegenerativas mediante
experimentacioacuten en animales con potenciales evocados (UCLA Brain Research
2006) y Alexander Rudolf Cools farmacoacutelogo que ademaacutes de su investigacioacuten
acerca de la dopamina es reconocido por sus trabajos centrados en los ganglios
basales (Cools AR 1973 Cools AR et al 1984 Cools AR Jongen-Relo AL
1991 Tuinstra T Cools AR 2000 Verheij MM Cools AR 2007 Meyer F et
al 2014) entre otros muchos autores
32 Nomenclatura y criterios de inclusioacuten
El teacutermino ganglio resulta poco apropiado equiacutevoco pues actualmente soacutelo se
utiliza para denominar cuacutemulos neuronales en el sistema nervioso perifeacuterico
reservando el teacutermino nuacutecleo para el sistema nervioso central siendo por tanto
mucho maacutes adecuado referirse a estas estructuras como nuacutecleos de la base como
se recoge en la Terminologiacutea Anatoacutemica (1998) ya que hace referencia a un
grupo de nuacutecleos de sustancia gris de localizacioacuten subcortical
INTRODUCCIOacuteN
33
El teacutermino basal se deriva del hecho de que muchas de estos elementos se
localizan en la base del cerebro anterior
La nomenclatura de estas estructuras ha sido problemaacutetica a lo largo del tiempo
Los primeros anatomistas se basaban uacutenicamente en la descripcioacuten anatoacutemica sin
percatarse de la arquitectura celular ni de la fisiologiacutea agrupando entidades con
funciones ahora conocidas como diferentes bajo un mismo teacutermino y a por el
contrario otorgando nombres distintos a componentes que hoy en diacutea se sabe que
forman parte de la misma estructura Utilizaron el teacutermino ganglios basales para
referirse a la totalidad de los nuacutecleos subcorticales situados en la base del
cerebro incluyendo al estriado o neoestriado (nuacutecleo caudado y putamen)
taacutelamo paacutelido o paleoestriado (globo paacutelido) arquiestriado (cuerpo amigdalino)
y claustro (Smith Y Parent A 1986)
La mayor parte de los neurocientiacuteficos como ya se refirioacute anteriormente
reconoce aquellos cuya participacioacuten en la actividad motora ha sido confirmada
incluyendo al estriado y globo paacutelido dejando a un lado a taacutelamo cuerpo
amigdalino y claustro a pesar de su localizacioacuten subcortical e implicacioacuten en el
control de conducta motora
El taacutelamo se proyecta a la corteza cerebral y a nuacutecleos basales mediante nuacutecleos
anteriores intralaminares y mediante el complejo centromediano-parafascicular
en relacioacuten con el circuito sensitivo-motriz y liacutembico-asociativo El cuerpo
amigdalino forma parte del sistema liacutembico y tiene un papel fundamental en la
interaccioacuten de los sistemas liacutembico y motor (Smith Y Parent A 1986)
La Sociedad Internacional de los Ganglios Basales (IBAGS) considera como
nuacutecleos de la base al conjunto anatoacutemica y funcionalmente interconectado de
nuacutecleos subcorticales que incluyen al caudado y putamen o estriado y al globo
paacutelido por un lado al nuacutecleo subtalaacutemico (Kitajima M et al 2008)
reciacuteprocamente conectado con el globo paacutelido y la sustancia negra
interconectada con el estriado que se encuentra en el mesenceacutefalo (Graybiel
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
34
AM 1990) y posteriormente incluiacutedos el complejo centromediano-
parafascicular del taacutelamo (Fisher SD Reynolds JN 2014) y el complejo
peduacutenculopontino tegmental
Por tanto el teacutermino nuacutecleos de la base se emplea para hacer referencia a un
conjunto anatoacutemica y funcionalmente interconectado de nuacutecleos subcorticales
localizados en el telenceacutefalo dienceacutefalo y mesenceacutefalo (Albin RL et al 1990)
Tambieacuten se suelen incluir el nuacutecleo rojo y la formacioacuten reticular del tronco del
enceacutefalo (Carpenter MB 1982 Garciacutea de Yeacutebenes J et al 1991) El nuacutecleo rojo
funciona en iacutentima asociacioacuten con el tracto corticoespinal recibiendo aferencias
directas del coacutertex motor primario y nuacutecleos cerebelosos Sus eferencias incluyen
el tracto rubrospinal y a las fibras rubro-olivares originadas en su porcioacuten
magnocelular y parvocelular respectivamente (Guyton AC Hall JE 2011
Haines DE 2014)
En definitiva podriacuteamos hablar de nuacutecleos grises de la base y nuacutecleos
relacionados (figs 8 y 9) Todos ellos se encuentran interconectados entre siacute y
con otras estructuras cerebrales
Su funcioacuten principal es motora como responsables del inicio - fin de
movimientos voluntarios En segundo teacutermino juegan un papel importante en
procesos cognoscitivos comportamiento y emociones
En este trabajo de TESIS acorde con criterios de la IBAGS hemos incluiacutedo
dentro de los nuacutecleos de la base
- Nuacutecleo caudado estructura en forma de ldquoCrdquo con tres porciones cabeza
cuerpo y cola Se asocia con el sistema liacutembico y por tanto participa en
procesos emocionales Tambieacuten participa en procesos cognoscitivos
INTRODUCCIOacuteN
35
- Nuacutecleo lenticular conformado por el putamen y el globo paacutelido La
actividad del putamen precede a los movimientos corporales
principalmente de brazo pierna y cara El globo palido participa en la
regulacioacuten del tono muscular de determinados movimientos
- Nuacutecleo accumbens que forma la mayor parte del estriado ventral con una
regioacuten central ideacutentica al caudado y putamen en cuanto a arquitectura
celular e histoquiacutemica
- Nuacutecleo subtalaacutemico masa de mayor tamantildeo del subtaacutelamo localizado
entre la sustancia negra y el nuacutecleo rojo Participa en el control del
movimiento involuntario
Por otra parte se han incluiacutedo en esta tesis teniendo en cuenta las publicaciones
maacutes recientes y desde un punto de vista funcional (a pesar de que varios autores
tampoco las consideren como nuacutecleos basales) las siguientes estructuras
- Sustancia negra masa nuclear de mayor tamantildeo del mesenceacutefalo
asociada al control del movimiento
- Nuacutecleo rojo estructura destacada del tegmento mesencefaacutelico que debe su
nombre a su densa vascularizacioacuten y que ejerce su control principalmente
sobre el movimiento de extremidades superiores
Si bien el taacutelamo no ha sido incluiacutedo como nuacutecleo de la base en este trabajo
debido a que la implicacioacuten del mismo en el circuito de los nuacutecleos grises
profundos radica uacutenicamente en un pequentildeo componente (el complejo
centromediano-parafascicular) (fig 10) teniendo en cuenta sus conexiones y
proximidad al resto de estructuras incluiacutedas siacute se ha realizado un breve repaso
anatomorradioloacutegico del mismo con reconstrucciones tridimensionales que
reflejen una visioacuten general de sus caracteriacutesticas
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
36
Fig 8 Seccioacuten horizontal del cerebro Nuacutecleos de la base (resaltados en color azul) y su relacioacuten
con tractos de sustancia blanca (resaltados en color amarillo) Modificado de Netter FH et al
Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology Selections from the Netter Collection of Medical
Illustrations 2002 Icon Custom Communications
Fig 9 Seccioacuten horizontal a traveacutes del mesenceacutefalo Estructuras consideradas como nuacutecleos de la
base resaltadas en color azul (sustancia negra nuacutecleo rojo) Modificado de Netter FH et al
Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology Selections from the Netter Collection of Medical
Illustrations 2002 Icon Custom Communications
INTRODUCCIOacuteN
37
El nuacutecleo tegmental peduacutenculo pontino y la formacioacuten reticular no han sido
representados en este trabajo puesto que los medios tecnoloacutegicos diponibles no
permiten evaluar con detalle y de forma adecuada estas estructuras a diacutea de hoy
debido a su localizacioacuten y heterogeneidad
Los nuacutecleos de la base y estructuras asociadas pueden verse afectados por
numerosas patologiacuteas entre las que se encuentran procesos degenerativos
neoplasias enfermedades vasculares infecciones causas de origen metaboacutelico y
otras De este modo los nuacutecleos basales suponen uno de los principales sistemas
mediante el cual la corteza cerebral influye sobre la conducta
Durante mucho tiempo se ha involucrado a los nuacutecleos grises profundos casi
exclusivamente en el control del movimiento Sin embargo actualmente se
asume su participacioacuten en muacuteltiples funciones que incluyen aspectos motores
motivacionales cognoscitivos y emocionales (Gerfen CR 1992)
Hay que tener en cuenta en el anaacutelisis de su funcionamiento de que estos nuacutecleos
no asumen informacioacuten sensorial directa desde la periferia sino que reciben
informacioacuten procesada previamente en la corteza cerebral y en los nuacutecleos
intralaminares del taacutelamo
Por otro lado tampoco proyectan estos datos de forma directa sobre la meacutedula
espinal sino que constituyen diversos circuitos donde la informacioacuten se dirige
desde el coacutertex hacia el estriado y posteriormente hacia los nuacutecleos maacutes caudales
del tronco del enceacutefalo y seguidamente en su mayoriacutea a traveacutes del taacutelamo la
informacioacuten regresa al coacutertex
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
38
Fig 10 Estructura interna del taacutelamo Modificado de Netter FH et al Atlas of Neuroanatomy
and Neurophysiology Selections from the Netter Collection of Medical Illustrations 2002 Icon
Custom Communications
33 Desarrollo embrionario
La totalidad de la parte de la cara interna del hemisferio circunscrita por el surco
coroideo se halla en principio libre pero se une posteriormente a la pared lateral
del dienceacutefalo La superficie hemisfeacuterica que se une al taacutelamo estaacute conformada
por la cara medial del cuerpo estriado Se produce una ldquosoldadurardquo entre el
taacutelamo y el hemisferio a traveacutes del engrosamiento y la prolongacioacuten posterior de
la laacutemina nerviosa que une ventralmente el dienceacutefalo con la vesiacutecula
telencefaacutelica
Existen emigraciones de la matriz telenceacutefalica tanto de su prolongacioacuten
superior como de su extensioacuten descendente que no forman corteza cerebral dado
que seguacuten se van desprendiendo de la matriz se van agrupando formando
conglomerados (Yin X et al 2013) Esto da lugar a un cuerpo estratificado
denominado striatum o neoestriado (fig 11) que conforma una especie de
ldquobarrerardquo a la que se adapta el pallidum subtalaacutemico (Amat P Smith-Agreda
JM 2007 Rouviegravere H Delmas A 1999)
El cuerpo estriado uacutenicamente da origen al nuacutecleo caudado y al putamen del
nuacutecleo lenticular mientras el globo paacutelido emigra desde la pared neuroepitelial
INTRODUCCIOacuteN
39
del dienceacutefalo y se pliega al contactar con el estriado el cual se agrupa por fuera
del pallidum constituyendo el putamen (Amat P Smith-Agreda JM 2007)
Tambieacuten se conglomera en la misma zona de matriz donde se origina
configurando el nuacutecleo caudado con morfologiacutea de ldquoCrdquo (Snell RS 2001) que
se extiende a lo largo de la pared de la vesiacutecula telencefaacutelica que lo origina
Como se ha citado previamente se distinguen tres partes en el nuacutecleo caudado
cabeza cuerpo y cola (Rouviegravere H Delmas A 1999) La cabeza queda por
delante del taacutelamo y se continuacutea hacia atraacutes con el cuerpo que conforma la
porcioacuten lateral e inferior del ventriacuteculo lateral en la regioacuten frontal y parietal La
cola quedariacutea localizada en el techo del cuerno temporal del ventriacuteculo lateral
por detraacutes de los nuacutecleos amigdalinos
El putamen se encuentra unido a la cabeza del nuacutecleo caudado en su parte
anterior si bien estaacute separado del cuerpo y cola por la caacutepsula interna (Amat P
Smith-Agreda JM 2007 Rouviegravere H Delmas A 1999)
Fig 11 Visioacuten superior del cuerpo estriado y del taacutelamo en sus relaciones entre siacute y respecto al
loacutebulo de la iacutensula y coliacuteculos sentildealados mediante un punteado Tomado de Rouviegravere H Delmas
A Anatomiacutea Humana descriptiva topograacutefica y funcional 10ordf ed 1999 Masson
En la concavidad de la ldquoCrdquo del nuacutecleo caudado se aprecian las estriaciones del
putamen Conviene recordar que el caudado y el putamen conforman el nuacutecleo
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
40
lenticular del que se origina el haz central de la calota El neoestriado (caudado
y putamen) matiza las funciones encomendadas a dicho haz
El veacutertice de la prolongacioacuten inferior de la vesiacutecula telencefaacutelica es matriz de
crecimiento y origina un acuacutemulo esfeacuterico de sustancia gris denominado nuacutecleo o
complejo amigdalino que tambieacuten tiene componentes corticales
Otras emigraciones constituyen un ldquomurordquo de sustancia gris entre el putamen y
la iacutensula Es el claustro o antemuro (Amat P Smith-Agreda JM 2007) incluiacutedo
en esta tesis como estructura relacionada
De este modo el neoestriado constituye junto con otros centros de origen
diencefaacutelico (pallidum y nuacutecleo subtalaacutemico) y de origen troncoencefaacutelico
(sustancia negra) lo que claacutesicamente se denominoacute ldquoviacutea extrapiramidalrdquo teacutermino
que aunque ampliamente usado en cliacutenica no resulta acertado en sentido literal
porque por exclusioacuten englobariacutea todos los elementos que no son piramidales en
el SNC No obstante resulta uacutetil desde el punto de vista praacutectico
Relacionado con el neoestriado y con el paacutelido estaacute la llamada ldquocorteza
diagonalrdquo que se origina de la laacutemina terminal del dienceacutefalo y mediante los
vasos sanguiacuteneos existentes en esta localizacioacuten forma un verdadero allocoacutertex
Es de esta regioacuten desde donde parten los impulsos de actitudes instintivas
Son acompantildeadas y facilitadas por impulsos agresivos que se asocian con estas
actitudes instintivas en el caso de que las metas funcionales indicadas ofrezcan
dificultades en lograrse Los impulsos agresivos se producen en aquella zona de
confluencia del striatum con la cinta diagonal llamada encrucijada reticular
estriodiagonal porque se infiltra de sustancia reticular (Amat P Smith-Agreda
JM 2007)
Una parte de esta encrucijada es el nuacutecleo accumbens que se encuentra muy
proacuteximo al punto donde se unen el nuacutecleo caudado y el putamen Es lo que
muchos autores denominan estriado ventral como se veraacute maacutes adelante
conformado por esa porcioacuten ldquofusionadardquo de putamen y nuacutecleo caudado maacutes el
INTRODUCCIOacuteN
41
nuacutecleo accumbens y partes adyacentes del tubeacuterculo olfatorio Recibe conexiones
del cerebro emocional (sistema liacutembico) (Amat P Smith-Agreda JM 2007)
En cierto estadio del desarrollo la pared interna del mesenceacutefalo continuacutea
cranealmente a la zona de unioacuten del cuerpo estriado y del dienceacutefalo hasta el
segmento superior del surco coroideo formando una laacutemina delgada denominada
laacutemina afixxa la cual contribuye a formar la pared del asta frontal del ventriacuteculo
lateral primero se diferencia del taacutelamo del que se separa a traveacutes de un
profundo surco talamoestriado (Rouviegravere H Delmas A 1999) en el que penetra
el tejido conjuntivo de la piamadre
Entonces el taacutelamo no presenta ninguna relacioacuten inmediata con la cavidad del
ventriacuteculo lateral pero maacutes tarde la laacutemina afixxa queda unida a la regioacuten
correspondiente del taacutelamo de modo que en el adulto toda la parte que participa
en la constitucioacuten de la pared inferior del asta frontal del ventriacuteculo desde el
surco taacutelamoestriado hasta los plexos coroideos se encuentra en realidad cubierta
por dicha laacutemina que depende de la pared del hemisferio
El dienceacutefalo se desarrolla a partir de la porcioacuten mediana del prosenceacutefalo y se
considera que consiste en una placa del techo y dos placas alares careciendo de
la placa del suelo y las basales
Las placas alares conforman las paredes laterales del dienceacutefalo (Sadler TW
2012) El surco hipotalaacutemico divide dicha placa en las porciones dorsal y
ventral es decir el taacutelamo y el hipotaacutelamo respectivamente (fig 12)
Como consecuencia de la actividad proliferativa el taacutelamo sobresale
progresivamente hacia la luz del dienceacutefalo
Con frecuencia esta expansioacuten es voluminosa y las regiones talaacutemicas derecha e
izquierda se llegan a fusionar y forman la pars intermedia oacute comisura
intertalaacutemica
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
42
Fig 12 Superficie medial de la mitad derecha del telenceacutefalo y del dienceacutefalo en un embrioacuten de 8
semanas B y C Cortes transversales a nivel de las liacutenesas entrecortadas en A Tomado de Sadler TW
Langman Embriologiacutea Meacutedica 11ordf ed 2012 Lippincott Williams and Wilkins Wolters Kluwer Health
El claustro o antemuro consiste en una laacutemina de sustancia gris de procedencia
reticular (fig 13) que se extiende verticalmente entre la corteza del loacutebulo de la
iacutensula y el nuacutecleo lenticular (Rouviegravere H Delmas A 1999)
Fig 13 Corte transversal del dienceacutefalo (segmento anterior del corte) Se aprecian los nuacutecleos de la base y
los tractos de sustancia blanca entre otras estructuras Tomado de Rouviegravere H Delmas A Anatomiacutea
Humana descriptiva topograacutefica y funcional 10ordf ed 1999 Masson
INTRODUCCIOacuteN
43
El aporte arterial al caudado y putamen proviene de ramas de la arteria estriada
medial ramas lenticuloestriadas del segmento M1 de la arteria cerebral media y
por la arteria coroidea anterior
La arteria estriada medial generalmente se origina en la regioacuten proximal A2 o en
la unioacuten de la arteria comunicante anterior con las arterias cerebrales anteriores
(punto tambieacuten llamado ldquocrucerdquo ACA-ACom) irriga la mayor parte de la cabeza
del nuacutecleo caudado (Haines DE 2014)
La mayor parte del nuacutecleo lenticular y las caacutepsulas interna y externa adyacentes
son irrigadas por ramas lenticuloestriadas del segmento M1 (Netter FH et al
2002)
Los segmentos inferior y medio de la cabeza del caudado asiacute como el cuerpo del
caudado tambieacuten son irrigados por estas arterias
La cola del caudado porciones adyacentes del nuacutecleo lenticular y estructuras
adyacentes del loacutebulo temporal (hipocampo y plexos coroideos) reciben su aporte
viacutea arteria coroidea anterior rama de la arteria caroacutetida interna (Haines DE
2014) Este vaso tambieacuten irriga el tracto oacuteptico y las regiones caudales del brazo
posterior de la caacutepsula interna (fig 14)
Fig 14 Aporte arterial de los nuacutecleos basales lenticular y caudado Tomado de Haines DE
Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas 4ordf ed 2014 Elsevier
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
44
Fig 15 Aporte arterial del mesenceacutefalo Tomado de Haines DE Principios de Neurociencia
Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas 4ordf ed 2014 Elsevier
El aporte arterial al nuacutecleo subtalaacutemico y la sustancia negra surge de las ramas
posteromediales del segmento P1 de la arteria cerebral posterior y de ramas de la
arteria comunicante posterior (ACP AComP) (Haines DE 2011 Haines DE
2014) Estos vasos atraviesan la sustancia perforada posterior y la unioacuten
mesenceacutefalo-dienceacutefalo (fig 15)
34 Descripcioacuten funcional
Aparte de la visioacuten morfoestructural anatoacutemica anteriormente desarrollada los
nuacutecleos basales se pueden clasificar atendiendo a su papel o funcioacuten dentro del
SNC
De este modo se identifican nuacutecleos de entrada nuacutecleos de salida y nuacutecleos
intriacutensecos seguacuten reciban informacioacuten cortical del taacutelamo o de la sustancia
negra enviacuteen informacioacuten al taacutelamo o se localicen entre unos y otros nuacutecleos
para relacionar dicha informacioacuten respectivamente
INTRODUCCIOacuteN
45
Los nuacutecleos de entrada son el nuacutecleo caudado el putamen y el nuacutecleo
accumbens o lo que es lo mismo el neoestriado y el nuacutecleo accumbens
El segmento medial del globo paacutelido y la pars reticular de la sustancia negra
constituyen los nuacutecleos de salida
Por uacuteltimo se consideran nuacutecleos intriacutensecos el segmento externo del globo
paacutelido y la pars compacta de la sustancia negra (Lanciego JL et al 2012)
El nuacutecleo rojo se expone como nuacutecleo asociado implicado en el control del
movimiento
Asiacute la informacioacuten cortical y talaacutemica alcanza el estriado para ser procesada por
el sistema de los nuacutecleos basales incluyendo los nuacutecleos intriacutensecos y
posteriormente es enviada al nuacutecleo ventral del taacutelamo que a su vez la proyecta
de nuevo al coacutertex (fundamentalmente a los loacutebulos frontales) (Haines DE
2014)
En teacuterminos generales el sistema de los nuacutecleos de la base requiere dopamina
para su adecuado funcionamiento La alteracioacuten del metabolismo de este
neurotransmisor se asocia a trastornos del movimiento como el siacutendrome
parkinsoniano corea distoniacuteas y tics (Lanciego JL et al 2012)
341 Nuacutecleos de entrada
3411 Neoestriado
Se trata de la formacioacuten subcortical de mayor volumen ya que se encuentra
conformada por el nuacutecleo caudado y el putamen Supone un de unos 10 cc en el
cerebro humano (Schroumleder KF et al 1975)
Es heterogeacutenea y recibe informacioacuten como nuacutecleo de entrada de numerosas
estructuras corticales y subcorticales que a su vez proyecta sobre otros nuacutecleos
basales Contiene dos tipos de neuronas neuronas de proyeccioacuten o
estriatofugales (90) (fig 16) e interneuronas o ldquocortocircuitos localesrdquo (10)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
46
Las neuronas de proyeccioacuten tambieacuten se denominan neuronas espinosas medianas
debido a la morfologiacutea de sus dendritas y al tamantildeo de su soma Generan pocos
potenciales de accioacuten de modo espontaacuteneo precisando ser activadas por sus
proyecciones aferentes (Lanciego JL et al 2012)
Fig 16 Neurona espinosa mediana del estriado del primate El detalle muestra las dendritas
caracteriacutesticas de aspecto espinoso que dan el nombre a estas ceacutelulas Fotografiacutea cortesiacutea del Dr
Joseacute Rafols Tomado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas
4ordf ed 2014 Elsevier
Utilizan como neurotransmisor un inhibidor el aminoaacutecido GABA (aacutecido
gamma amino butiacuterico) aunque tambieacuten pueden contener peacuteptidos activos como
la encefalina y la sustancia P (Medina L Reiner A 1995) Por tanto ejercen
funciones inhibidoras y neuromoduladoras en sus dianas
Las interneuronas se clasifican en cuatro grupos dependiendo de sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y neuroquiacutemicas (Kawaguchi Y et al 1995) Las
maacutes abundantes son las que emplean acetilcolina (Cho) como neurotransmisor
Son conocidas tambieacuten como neuronas toacutenicamente activas dado su patroacuten de
actividad constante
El estriado posee dos compartimentos bien diferenciados el estriosoma y la
matriz (fig 17) evidenciados mediante teacutecnicas de inmunohistoquiacutemica
(Lanciego JL et al 2012 Friedman A et al 2015)
INTRODUCCIOacuteN
47
Los estriosomas (parches) maacutes abundantes en la cabeza del nuacutecleo caudado que
se caracterizan por escasa cantidad de acetilcolinesterasa grandes cantidades de
neuropeacuteptidos y receptores opiaacuteceos Se rodean de una matriz en la que abunda
la acetilcolina
Ambas regiones reciben proyecciones de distintas aacutereas corticales y se proyectan
a diferentes dianas
Las principales viacuteas aferentes que alcanzan el neoestriado proceden de la corteza
cerebral (fibras corticoestriadas) del taacutelamo (talamoestriadas) de la sustancia
negra (nigroestriadas) y de la formacioacuten reticular pontina parabraquial (fibras
pedunculopontoestriadas) (Lanciego JL et al 2012 Haines DE 2014)
Toda la corteza proyecta al estriado tanto de un hemisferio como del
contralateral mediante proyecciones glutamaeacutergicas que alcanzan
fundamentalmente las neuronas estriatofugales Por otro lado se encuentran las
proyecciones taacutelamoestriadas que junto con las fibras corticoestriadas suponen
la principal fuente de aferencias glutamaeacutergicas al estriado
Fig 17 Seccioacuten anatoacutemica parasagital del estriado del primate A pesar de su aspecto aparentemente
homogeacuteneo los estudios inmunohistoquiacutemicos demuestran dos aacutereas bien diferenciadas estriosomas y
matriz Tomado de Lanciego JL et al Funcional Neuroanatomy of the basal ganglia Cold spring Harb
Perspect Med 2012 2
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
48
Ambos tipos de fibras pueden diferenciarse seguacuten el trasnportador vesicular de
glutamato expresado siendo la isoforma 1 (vGlut1) la que generalmente se
emplea como marcador de proyecciones corticoestriadas y la isoforma 2 (vGlut2)
la que representa generalmente las proyecciones taacutelamoestriadas si bien este
uacuteltimo es un sistema dual que asocia ademaacutes fibras procedentes de nuacutecleo ventral
y nuacutecleos de asociacioacuten relacionados que utilizan ambas isoformas del
transportador vesicular de glutamato
Las aferencias procedentes de la sustancia negra se originan en la pars compacta
y suponen la mayor fuente de inervacioacuten dopamineacutergica al estriado El campo
retrorubral (A8) y el aacuterea tegmental vental tambieacuten participan de este tipo de
inervacioacuten dopamineacutergica (Haines DE 2014)
Otras fuentes glutamaeacutergicas llegan al estriado procedentes del nuacutecleo
amigdalino para alcanzar el estriosoma (Ragsdale CW et al 1988) y ademaacutes
existen fibras serotonineacutergicas originadas en los nuacutecleos del rafe
fundamentalmente en el nuacutecleo dorsal
Las eferencias del estriado se dirigen a los segmentos externo e interno del globo
paacutelido (fibras estriatopalidales) y a la pars reticular de la sustancia negra (fibras
estriatoniacutegricas) y en menor proporcioacuten al nuacutecleo subtalaacutemico de Luys
Se postuloacute que las fibras estriatopalidales fueran colaterales de las fibras
estriatoniacutegricas si bien el anaacutelisis actual describe tres tipos de neuronas de
proyeccioacuten estriatofugales inervando los tres elementos citados anteriormente
(Beckstead RM Cruz CJ 1986) De hecho incluso existen colaterales que
interaccionan con las diferentes dianas
Existen ademaacutes neuronas del circuito local que contienen acetilcolina y que
modulan la actividad del neoestriado (Haines DE 2014)
INTRODUCCIOacuteN
49
3412 Nuacutecleo accumbens
Se localiza en la porcioacuten rostroventral del hemisferio donde el putamen se
continuacutea con la cabeza del caudado Recibe proyecciones principalmente
allocorticales y las enviacutea al paacutelido ventral sustancia negra hipotaacutelamo lateral
aacuterea preoacuteptica lateral aacuterea tegmental ventral y al nuacutecleo parabraquial
Se encuentra dividido en una zona central (core) y otra perifeacuterica (shell)
presentando la primera los mismos componentes celulares y la misma
histoquiacutemica (Haines DE 2014)
Las viacuteas aferentes y eferentes de la regioacuten central son similares a las del
neoestriado aunque provienen de distintas zonas corticales y se dirigen a dianas
palidales y mesencefaacutelicas diferentes (fig 18)
La regioacuten perifeacuterica variacutea desde el punto de vista histoquiacutemico y presenta
conexiones maacutes difusas Recibe proyecciones corticales que dirige al paacutelido
ventral aacuterea tegmental ventral- sustancia negra sustancia gris periacueductal
nuacutecleo parabraquial aacuterea preoacuteptica lateral y al hipotaacutelamo lateral
Hay porciones del tubeacuterculo olfatorio que se consideran parte del estriado ventral
(Da Cunha C et al 2012 Haines DE 2014)
Se relacionan por viacuteas similares a las descritas en los nuacutecleos dorsales con la
corteza cerebral (allocortex ndash sistema liacutembico y cortex prefrontal orbitario y
medial) y por otro lado mediante viacuteas eferentes con la sustancia innominada
(paacutelido ventral) y en segundo teacutermino con el nuacutecleo dorsomedial del taacutelamo que
a su vez se proyecta al coacutertex cerebral Ademaacutes las diversas zonas de cada nuacutecleo
se encuentran interconectadas
342 Nuacutecleos de salida
La divisioacuten medial del globo paacutelido (fig 19) y la pars reticular de la sustancia
negra se agrupan frecuentemente como nuacutecleos basales de salida debido a que
comparten caracteriacutesticas quiacutemicas y citoarquitectoacutenicas y tipos similares de
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
50
Fig 18 Seccioacuten de la regioacuten rostral y basal del prosenceacutefalo mostrando el nuacutecleo accumbens a nivel de la
continuacioacuten de la cabeza del nuacutecleo caudado con el putamen Se representan las principales proyecciones
aferentes y eferentesTomado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas
4ordf ed 2014 Elsevier
sistemas aferentes y eferentes constituidos ambos por neuronas GABAeacutergicas
con alta tasa de descarga de forma toacutenica para inhibir sus objetivos (Lanciego
JL et al 2012)
El globo paacutelido muestra menor densidad celular en comparacioacuten con el estriado
lo que junto a numerosas fibras estriatofugales mielinizadas que lo atraviesan le
proporcionan dicha ldquopalidezrdquo
La pars reticular de la sustancia negra estaacute conformada por neuronas similares a
las del globo paacutelido interno
Fig 19 Esquema mostrando los dos segmentos medial (en color gris claro) y lateral (gris oscuro)
del globo paacutelido Modificado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y
cliacutenicas 4ordf ed 2014 Elsevier
INTRODUCCIOacuteN
51
Las aferencias que reciben el segmento medial del globo paacutelido y la pars reticular
de la sustancia negra son de dos tipos Por un lado fibras de neuronas espinosas
medianas que dan lugar a la viacutea directa y suponen la principal fuente inhibitoria
de divisioacuten interna de globo paacutelido y pars reticular a traveacutes de GABA y sustancia
P El nuacutecleo subtalaacutemico enviacutea proyecciones glutamaeacutergicas excitatorias sobre
estas estructuras como parte de la viacutea indirecta Las fibras subtaacutelamopalidales y
subtalamoniacutegricas tambieacuten utilizan como neurotransmisor el glutamato
Ambos tipos de sistemas aferentes GABAeacutergico y glutamaeacutergico convergen en
las neuronas de salida de los nuacutecleos de la base que a su vez inervan dianas
talaacutemicas y del tronco del enceacutefalo como el coliacuteculo superior Las fibras
palidotalaacutemicas inervan los territorios densicelular y parvicelular del taacutelamo
motor anterior a traveacutes de dos haces el asa lenticular y el fasciacuteculo lenticular
El asa lenticular se origina en la regioacuten lateral del paacutelido medial y describe un asa
(de ahiacute su nombre) alrededor del brazo posterior de la caacutepsula interna hasta
entrar en el campo H de Forel o campo prerrubral (Haines DE 2014)
El fasciacuteculo lenticular (campo H2 de Forel) se origina en el aspecto posterior y
medial del GPi con fibras que atraviesan la caacutepsula interna forman el fasciacuteculo
entre la zona incerta y el nuacutecleo subtalaacutemico que entran en el campo prerrubral
donde tanto eacuteste como el asa lenticular se unen al fasciacuteculo talaacutemico (campo H1
de Forel) que discurre en situacioacuten inmediatamente craneal a la zona incerta
Todas estas fibras alcanzan los nuacutecleos centromediano ventral anterior y ventral
lateral del taacutelamo (Watson GD 2015)
Las fibras eferentes de la pars reticular de la sustancia negra incluyen muacuteltiples
colaterales fibras nigroestriadas fibras nigrotectales que se dirigen al coliacuteculo
superior fibras nigrotalaacutemicas que se dirigen a la divisioacuten magnocelular del
mismo y fibras que alcanzan la formacioacuten reticular produciendo una inhibicioacuten
constante de estas estructuras (Haines DE 2014) El nuacutecleo intralaminar
talaacutemico tambieacuten recibe aferencias de estos nuacutecleos basales de salida (Lanciego
JL et al 2012)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
52
343 Nuacutecleos intriacutensecos
3431 Divisioacuten lateral del globo paacutelido
La divisioacuten lateral estaacute constituiacuteda por el GPe y el paacutelido ventral interviniendo
en la via indirecta de los nuacutecleos de la base (Parent A Hazrati LN 1995)
El globo paacutelido externo se encuentra separado del putamen a traveacutes de la laacutemina
medular lateral y del segmento medial del complejo palidal mediante otra capa
de fibras mielinizadas denominada laacutemina medular medial (Lanciego JL et al
2012)
Se reconocen dos aferencias principales al globo paacutelido externo las proyecciones
GABAeacutergicas provenientes de neuronas espinosas estriadas (fibras
estriatopalidales) como proyecciones inhibitorias mediante el empleo de GABA
y encefalina de la primera estacioacuten de la viacutea indirecta que se comentaraacute maacutes
adelante y fibras glutamaeacutergias excitatorias desde el nuacutecleo subtalaacutemico (fibras
subtaacutelamopalidales) y fibras nigropalidales de la porcioacuten reticular de la sustancia
negra (Haines DE 2014)
Ademaacutes existe una interconexioacuten entre ambos segmentos medial y lateral del
globo paacutelido (Hazrati LN 1990)
Por uacuteltimo otra pequentildea fuente de aferencias se encuentra representada por
fibras que se originan en el nuacutecleo intralaminar del taacutelamo
Las eferencias se dirigen al nuacutecleo subtalaacutemico en forma de fibras
palidosubtalaacutemicas y a la sustancia negra (fibras palidoniacutegricas)
3432 Nuacutecleo subtalaacutemico
Se trata de un pequentildeo nuacutecleo subcortical muy compacto localizado
inmediatamente ventral a la zona incerta y rostral a la sustancia negra (Lanciego
JL et al 2012)
INTRODUCCIOacuteN
53
Recibe fibras palidosubtalaacutemicas procedentes desde el GPe fibras
corticosubtalaacutemicas procedentes del coacutertex cerebral fibras nigrosubtalaacutemicas
desde el complejo de la sustancia negra y fibras desde la formacioacuten reticular
pontina parabraquial (Haines DE 2014)
El modelo basal de Albin y DeLong (Albin RL et al 1989 DeLong MR et al
1990) resulta actualmente simplista puesto que ademaacutes de las proyecciones
GABAeacutergicas del segmento externo del globo paacutelido (segunda estacioacuten de la viacutea
indirecta) recibe proyecciones glutamaeacutergicas del cortex cerebral (viacutea
hiperdirecta) (Nambu A et al 2002) nuacutecleo talaacutemico caudal intralaminar
(Sugimoto T et al 1983 Gonzalo N et al 2002) un pequentildeo grupo de fibras
procedentes del nuacutecleo intralaminar caudal contralateral (Castle M et al 2005) y
escasas fibras de proyeccioacuten dopamineacutergicas del SNC como parte del sistema
nigroestriatal
Se ha investigado mucho acerca del nuacutecleo subtalaacutemico debido a que se trata de
la mejor diana para situar los electrodos durante la estimulacioacuten cerebral
profunda
Tras recibir informacioacuten de la corteza este nuacutecleo la enviacutea a su vez a los nuacutecleos
de salida ofreciendo asiacute un ldquocorto-circuitordquo entre las aacutereas motoras corticales y
los nuacutecleos de salida sin pasar por los nuacutecleos de entrada a modo de ldquoatajordquo
Ademaacutes las fibras aferentes de la corteza motora primaria del aacuterea motora
suplementaria coacutertex premotor campo visual frontal y campo visual
suplementario convergen en la viacutea coacutertico-subtalaacutemica hiperdirecta constituida
somatotoacutepicamente en el nuacutecleo subtalaacutemico (Nambu A et al 2002)
Otra fuente importante de inervacioacuten glutamaeacutergica proviene del nuacutecleo
intralaminar caudal talaacutemico mediante fibras directas descrita en gatos roedores
y primates (Sugimoto T et 1983 Lanciego JL et al 2009)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
54
Estas fibras sinaptan con las neuronas eferentes del nuacutecleo subtalaacutemico que
inervan al segmento externo del globo paacutelido por un lado y a la pars reticular de
la sustancia negra y divisioacuten medial del globo paacutelido por otro Se trata de fibras
de distribucioacuten bilateral aunque con predominio homolateral (Castle M et al
2005)
No obstante el grueso de las eferencias del nuacutecleo subtalaacutemico se dirige
directamente a los nuacutecleos basales a traveacutes de numerosas conexiones
neuronales La mayoriacutea inervan simultaacuteneamente las divisiones interna y externa
del globo paacutelido y la pars reticular de la sustancia negra (Castle M et al 2005)
Esta distribucioacuten de muacuteltiples colaterales ha permitido describir maacutes de cinco
tipos distintos de neuronas en el nuacutecleo subtalaacutemico (Parent A et al 2000)
Aparte existen neuronas que alcanzan dianas talaacutemicas con proyecciones
ipsilaterales al nuacutecleo talaacutemico motor ventral y otro pequentildeo grupo de fibras
que se dirigen al nuacutecleo parafascicular (Gerfen CR et al 1982 Castle M et al
2005 Lanciego JL et al 2012)
Las eferencias del nuacutecleo subtalaacutemico se dirigen a ambas divisiones del globo
paacutelido (fibras subtalamopalidales) y a la sustancia negra (fibras
subtalamoniacutegricas) como parte esencial de la viacutea indirecta (Parent A Hazrati
LN 1995 Haines DE 2014)
El neurotransmisor que emplean las neuronas del nuacutecleo subtalaacutemico es el
glutamato excitador (Lanciego JL et al 2012) La mayor parte del tiempo estas
neuronas se encuentran en un estado de inhibicioacuten por la influencia del GPe Pero
si esta inhibicioacuten se bloquea estas neuronas poseen una gran actividad generando
deacuteficits motores caracteriacutesticos La actividad tambieacuten se encuentra controlada por
proyecciones corticosubtalaacutemicas (Haines DE 2014)
INTRODUCCIOacuteN
55
3433 Pars compacta de la sustancia negra
El tercer componente de los nuacutecleos intriacutensecos es la pars compacta de la
sustancia negra como fuente de dopamina para los nuacutecleos de la base (fig 20)
Se localiza profundamente en la regioacuten anterior del mesenceacutefalo como fuente de
dopamina para los nuacutecleos de la base Seguacuten la clasificacioacuten de Dahlstroumlm y
Fuxe (Dahlstroumlm A et al 1964) existen tres grupos de neuronas dopamineacutergicas
A10 A9 Y A8 (Lanciego JL et al 2012)
Las neuronas dopamineacutergicas localizadas en la pars compacta contienen en
humanos neuromelanina precursor de dopamina Este pigmento es el
responsable del color oscuro caracteriacutestico de la sustancia negra y que le da el
nombre Emite proyecciones al neoestriado (fibras nigroestriadas) pudiendo
inhibir o excitar sus neuronas en funcioacuten del tipo de receptor
Ambas regiones de la sustancia negra se encuentran conectadas entre siacute
mediante circuitos moduladores con liberacioacuten de dopamina por parte de las
neuronas de la pars compacta sobre la pars reticular modulando el potencial de
reposo de la membrana de las ceacutelulas de esta uacuteltima incrementando o
disminuyendo su probabilidad de descarga seguacuten el tipo de receptor de dopamina
(Haines DE 2014)
Fig 20 Seccioacuten del mesenceacutefalo a nivel del coliacuteculo superior Se destacan sustancia negra y nuacutecleo rojo
Modificado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas 4ordf ed 2014
Elsevier
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
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Por otro lado las neuronas de la pars reticular poseen axones con colaterales que
se extienden a la pars compacta y forman sinapsis GABAeacutergicas
Los circuitos moduladores descritos se encuentran controlados por el sistema
estriado con proyecciones de las neuronas de los estriosomas sobre las ceacutelulas de
la pars compacta y de las neuronas de la matriz sobre la pars reticular inhibiendo
respectivamente a las neuronas dopamineacutergicas de una y a las neuronas
GABAeacutergicas de otra reduciendo por tanto la inhibicioacuten de la pars reticular y de
sus objetivos como la pars compacta siendo entonces maacutes activas (Lanciego JL
et al 2012)
Fig 21 Representacioacuten esquemaacutetica de las conexiones aferentes (verde) y eferentes (rojo) del estriado (A)
y del aacuterea subtalaacutemica (B) y de las viacuteas eferentes (en azul y rojo) del globo paacutelido (B) y de la sustancia
negra (D) Tomado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas 4ordf ed
2014 Elsevier
INTRODUCCIOacuteN
57
Las principales aferencias de este complejo provienen a su vez de los complejos
estriado y palidal anteriormente descritos ademaacutes de fibras corticoniacutegricas desde
la corteza cerebral fibras subtalamoniacutegricas y fibras peduacutenculopontinas (fig 21)
344 Nuacutecleo rojo
Se trata de una estructur destacada del tegmento mesencefaacutelico Se denomina asiacute
por su densa vascularizacioacuten Se encuentra constituiacutedo por una porcioacuten
magnocelular (ceacutelulas grandes) caudal y una porcioacuten parvocelular (ceacutelulas
pequentildeas) rostral Posee funciones motoras y se relaciona con todo el neuroeje
345 Viacuteas Directas e Indirectas y Circuitos Paralelos
Se han determinado acciones opuestas en los objetivos de los nuacutecleos basales
Como ya se ha esbozado anteriormente algunos de estos nuacutecleos participan en la
viacutea directa mientras que otros lo hacen en la viacutea indirecta En teacuterminos
generales la viacutea DIRECTA facilita el paso de informacioacuten al taacutelamo la viacutea
INDIRECTA lo inhibe (Ena S 2011 Haines DE 2014 Dunovan K et al 2015)
Generan un equilibrio en el flujo inhibidor de los nuacutecleos basales y actuacutea
regulando la intensidad de esta inhibicioacuten en los nuacutecleos diana (fig 22)
3451 Viacutea directa
Se origina como proyeccioacuten glutamaeacutergica excitadora que se extiende desde el
coacutertex cerebral hasta el complejo estriado (Deng Y et al 2015) Las neuronas
estriatales (Reinius B et al 2015) inhiben a su vez a las ceacutelulas del globo paacutelido
interno y de la pars reticular de la sustancia negra es decir inhiben a los nuacutecleos
de salida Estas fibras estriatopalidales y estriatoniacutegricas utilizan GABA y
sustancia P Las ceacutelulas de los nuacutecleos de salida (como las fibras palidotalaacutemicas
y nigrotalaacutemicas) se proyectan a las neuronas talaacutemicas Cuentan con una
elevada frecuencia de actividad espontaacutenea por eso inhiben toacutenicamente a las
neuronas talaacutemicas Asiacute la inhibicioacuten de estas proyecciones del paacutelido y sustancia
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
58
negra por las ceacutelulas estriatales reduce a su vez las aportaciones inhibidoras a las
neuronas talamocorticales es la desinhibicioacuten talaacutemica De esta forma el efecto
ldquonetordquo de la viacutea DIRECTA es aumentar la actividad del taacutelamo y la consecuente
excitacioacuten del coacutertex cerebral (Haines DE 2014)
3452 Viacutea indirecta
Incluye un circuito que pasa por el globo paacutelido y por el nuacutecleo subtalaacutemico Las
neuronas estriatopalidales que participan en esta viacutea utilizan como
neurotransmisores GABA y encefalina Se proyectan a la divisioacuten lateral del
globo paacutelido del que a su vez emergen fibras paacutelidosubtalaacutemicas al nuacutecleo de
Luys Estas fibras son GABAeacutergicas presentan una alta frecuencia de disparo
espontaacuteneo e inhiben toacutenicamnete a las ceacutelulas subtalaacutemicas La inhibicioacuten de
estos haces por el neoestriado libera a estas ceacutelulas subtalaacutemicas de dicho estado
inhibitorio (desinhibicioacuten subtalaacutemica) Las neuronas subtalaacutemicas tienen
actividad espontaacutenea y se ven influidas por otro lado por una proyeccioacuten
corticosubtalaacutemica excitadora En conjunto estas aferencias aumentan la
frecuencia de disparo de las fibras subtalamopalidales glutamaeacutergicas cuya diana
es el globo paacutelido interno En consecuencia aumenta la frecuencia de descarga de
las fibras palidotalaacutemicas inhibidoras con la consiguiente reduccioacuten de la
actividad de las neuronas talamocorticales Asiacute el efecto neto de esta viacutea indirecta
es reducir la actividad del taacutelamo y por tanto disminuir la actividad de la corteza
cerebral
El modo principal por tanto de funcionamiento de los nuacutecleos de la base es
mediante la desinhibicioacuten La funcioacuten normal de estos nuacutecleos se basa en el
equilibrio entre la desinhibicioacuten talaacutemica por la viacutea directa y la desinhibicioacuten
subtalaacutemica por la viacutea indirecta (Wang KS et al 2015) Asiacute los trastornos de
conducta que acompantildean a la patologiacutea de los nuacutecleos de la base se pueden
explicar por los desequilibrios entre estas viacuteas
INTRODUCCIOacuteN
59
No obstante aunque dicho equilibrio determina el flujo neto de salida otras
estructuras de estos nuacutecleos basales tambieacuten estaacuten reguladas por mecanismos
desinhibidores
Por ejemplo la viacutea que se dirige desde los estriosomas previamente descritos a la
pars compacta de la sustancia negra es inhibidora directa mientras que la que
sale de la matriz inhibe a la pars reticular de la sustancia negra y desinhibe a las
neuronas nigroestriadas de la pars compacta (Haines DE 2014)
3453 Circuitos Paralelos
El flujo de informacioacuten que atraviesa los nuacutecleos de la base se encuentra
distribuido en muchos circuitos paralelos diferentes (Cazorla M et al 2015)
Estos circuitos se originan en la corteza cerebral en regiones funcionalmente
distintas pasan por diferentes aacutereas de cada componente de los nuacutecleos basales
modulan diversas zonas del taacutelamo y regresan de nuevo a regiones del coacutertex
cerebral funcionalmente distintas
Se puede considerar de este modo que cada circuito es un canal independiente
que procesa informacioacuten proveniente de una determinada regioacuten funcional
cortical a traveacutes de zonas definidas de los nuacutecleos basales y del taacutelamo que
regresa a la parte adecuada del coacutertex cerebral desde el punto de vista funcional
Todos estos circuitos se valen de las viacuteas directas e indirectas (Wang KS et al
2015) que han sido descritas (Obeso JA et al 2008) aparte del papel
fundamental que ejerce la dopamina en estos circuitos paralelos
Se ha demostrado mediante estudios anatoacutemico-funcionales en seres vivos que
cada circuito se proyecta a una zona determinada de los nuacutecleos basales Esta
divisioacuten recibe el nombre de componente cerrado del circuito
No obstante en cada estacioacuten del circuito la informacioacuten se modula y se integra
con la proveniente de otros centros mediante las conexiones intriacutensecas de los
nuacutecleos basales Es el componente abierto de los circuitos
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
60
En una primera aproximacioacuten fueron descritos cinco clases de circuitos o bucles
basados en sus conexiones anatoacutemicas incluso hay evidencia de circuitos
adicionales desde el punto de vista anatoacutemico
Maacutes recientemente y basaacutendose en un punto de vista funcional los circuitos
quedan reducidos a cuatro motor ejecutivo motivacional y visuomotor
Cada uno de estos bucles cuenta con viacuteas directas e indirectas si bien dada la
complejidad se procede a la descripcioacuten de las viacuteas directas de los mismos
Circuito motor
Se origina en la corteza motora suplementaria coacutertex motor primario y premotor
a traveacutes de proyecciones corticoestriadas que alcanzan el putamen (estriado
caudal) que a su vez recibe proyecciones del coacutertex somatosensitivo
Las eferencias del putamen terminan en las proyeccioens ventrolaterales del
segmento medial del globo paacutelido o globo paacutelido interno y en la pars reticular de
la sustancia negra caudolateral Estas aacutereas se relacionan topograacuteficamente con
las zonas laterales de la pars compacta de la sustancia negra El globo paacutelido
interno se proyecta a la porcioacuten oral del nuacutecleo ventral lateral (vlo) y a las zonas
mediales del nuacutecleo ventrolateral (vlo) del taacutelamo
A su vez estas regiones se proyectan de vuelta al coacutertex suplementario premotor
y motor Por otra parte existen eferencias directas al coliacuteculo superior y a la
formacioacuten reticular del tronco del enceacutefalo de modo que los nuacutecleos basales
tambieacuten influyen en los centros motores del troncoenceacutefalo
La interrupcioacuten de estas proyecciones en caso de enfermedad se traduce en
algunos trastornos motores y dependiendo de su progresioacuten estas alteraciones
pueden preceder o seguir a otros signos caracteriacutesticos de otros circuitos e los
nuacutecleos de la base como el deterioro cognitivo (Obeso JA et al 2008
Marchand WR et al 2013 Haines DE 2014 DeLong MR Wichmann T
2015)
INTRODUCCIOacuteN
61
Circuito ejecutivo
Las funciones ejecutivas permiten como mecanismos cognitivos optimizar el
funcionamiento cuando es preciso llevar a cabo varias actividades al mismo
tiempo como en el caso de aprendizaje de tareas nuevas determinadas funciones
de la memoria o la clasificacioacuten de la informacioacuten recibida como relevante o
irrelevante
Este circuito colabora asiacute en el reconocimiento de un contexto conductual y en la
regulacioacuten de la actividad cortical adecuada para el mismo (Carli M Invernizzi
RW 2014)
Se origina en la corteza prefrontal dorsolateral y en la corteza parietal posterior y
se proyecta a la cabeza y regioacuten dorsolateral del nuacutecleo caudado el cual estaacute
realcionado a su vez con las porciones dorsomediales laterales del globo paacutelido
interno y con las porciones rostrolaterales o anterolaterales de la pars reticular de
la sustancia negra Eacutestas se proyectan a las regiones parvocelulares de los nuacutecleos
ventral anterior (VA) y dorsomedial (DM) del taacutelamo que a su vez se proyectan
de retorno al coacutertex prefrontal y parietal posterior
Este circuito tambieacuten emite proyecciones a los centros motores del tronco del
enceacutefalo La interrupcioacuten de estos bucles origina el deacuteficit cognitivo que se
aprecia en pacientes con enfermedades en los nuacutecleos basales (Haines DE
2014)
Circuito motivacional
En este circuito se incluyen aspectos como el placer el impulso el deseo y las
emociones (afecto) Las uacuteltimas investigaciones en los nuacutecleos de la base han
incidido especialmente en la importancia de los nuacutecleos de la base en estas
funciones con mayor hincapieacute en la viacutea de la dopamina de los nuacutecleos basales
ventrales y especialmente en lo que respecta a su relacioacuten con patologiacuteas como la
esquizofrenia (Ena S 2011)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
62
Esta ruta cuenta con un grupo diverso de regiones del telenceacutefalo como el
coacutertex orbitofrontal lateral el coacutertex cingular anterior el coacutertex prefrontal
medial la amiacutegdala y el hipocampo
Emiten proyecciones que se dirigen a las aacutereas ventromediales del nuacutecleo
caudado y del estriado ventral (EV) Eacutestas se proyectan a las regiones
superomediales del globo paacutelido interno nuacutecleo accumbens aacuterea tegmental
ventral aacuterea preoacuteptica lateral y regioacuten caudal del mesenceacutefalo
Estas aacutereas tambieacuten se proyectan al taacutelamo en concreto a las porciones
magnocelulares de los nuacutecleos ventral anterior (VA) y dorsomedial (DM) y a las
zonas posteromediales de dicho nuacutecleo DM Asiacute la alteracioacuten del sistema
dopamineacutergico de este bucle puede explicar patologiacuteas como la esquizofrenia y la
demencia y trastornos afectivos y emocionales (Haines DE 2014)
Circuito visuomotor
Algunos movimientos oculares y funciones visuales se controlan a traveacutes de los
nuacutecleos de la base
La ruta se inicia en las aacutereas visuales del coacutertex temporal y en los campos
oculares frontales Se proyectan al cuerpo y cola del nuacutecleo caudado y en el
globo paacutelido interno maacutes concretamente en sus porciones caudodorsomediales
asiacute como en las regiones ventrales de la pars reticular de la sustancia negra
En cuanto al taacutelamo las aacuterea simplicadas en este bucle son las porciones
magnocelulares del nuacutecleo ventral anterior (VA) y regiones de la porcioacuten
parvocelular del nuacutecleo dorsomedial (DM) Conviene ademaacutes destacar las
proyecciones de este circuito al coliacuteculo superior y su papel en los movimientos
oculares (Floyer-Lea A Matthews PM 2004 Lanciego JL et al 2012 Haines
DE 2014)
INTRODUCCIOacuteN
63
Fig 22 Representacioacuten esquemaacutetica las viacuteas directa e indirecta a traveacutes de los nuacutecleos basales
Tomado de Haines DE Principios de Neurociencia Aplicaciones baacutesicas y cliacutenicas 4ordf ed 2014
Elsevier
3454 Relaciones con el taacutelamo
Desde el punto de vista funcional se distinguen dos grandes tipos de neuronas
talaacutemicas las neuronas principales o de proyeccioacuten que suponen el 75 y que
transmiten informacioacuten fuera del taacutelamo y las interneuronas o neuronas de circuitos
locales que suponen el 25 restante y que pueden recibir informacioacuten de las mismas
regiones que las neuronas principales pero soacutelo sinaptan con ceacutelulas talaacutemicas que
participen en la misma etapa de procesamiento de informacioacuten
Las neuronas de proyeccioacuten dirigen sus axones a la corteza cerebral donde
liberan generalmente glutamato Tanto el glutamato como el aspartato son
neurotransmisores excitatorios como ya se ha comentado y se encuentran en las
terminaciones corticotalaacutemicas y cerebelosas y en las neuronas de proyeccioacuten
taacutelamocortical (DeLong MR Wichmann T 2015)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
64
Las neuronas de los circuitos locales por otra parte contienen GABA aacutecido que
liberan en las ceacutelulas de proyeccioacuten para inhibirlas
Este neurotransmisor inhibitorio tambieacuten se localiza en las neuronas de
proyeccioacuten del nuacutecleo reticular y en el cuerpo geniculado
Asiacute las aferencias al taacutelamo que proceden del coacutertex cerebral y de las regiones
subcorticales despolarizan (excitan) a las neuronas de proyeccioacuten y a las
interneuronas locales de los nuacutecleos talaacutemicos Por otro lado las neuronas de los
circuitos locales hiperpolarizan (inhiben) a las neuronas de proyeccioacuten a traveacutes
del GABA
De este modo las aferencias al taacutelamo actuacutean sobre las neuronas taacutelamocorticales
(principales) mediante dos viacuteas una excitatoria directa y una viacutea inhibidora
indirecta como se describioacute en el apartado de ldquoIntroduccioacutenrdquo
Las neuronas de los circuitos locales modulan la actividad de las neuronas
principales o de proyeccioacuten que a su vez sinaptan con dianas externas y por otra
parte poseen conexiones colaterales con las neuronas del nuacutecleo reticular que
tambieacuten contienen GABA y actuacutean como interneuronas
El cortex cerebral tras recibir las aferencias excitatorias talaacutemicas emite tambieacuten
informacioacuten excitatoria de regreso a todos los grupos celulares talaacutemicos
activando tanto a neuronas de proyeccioacuten como a las neuronas de los circuitos
locales y del nuacutecleo reticular (Watson GD2015)
De este modo el taacutelamo no es una simple estacioacuten de relevo entre la corteza y los
centros aferentes sino que se constituye como centro de procesamiento de
informacioacuten con influencia sobre las funciones corticales (Haines DE 2014
Oldenburg IA Sabatini BL 2015)
INTRODUCCIOacuteN
65
35 Teacutecnicas de neuroimagen para la valoracioacuten de los nuacutecleos de la base
Los grandes avances que se suceden con una velocidad vertiginosa en el mundo
de la Ciencia de la Medicina y maacutes concretamente en el aacutembito del
Radiodiagnoacutestico han permitido el estudio de la arquitectura del organismo con
una exactitud y precisioacuten sorprendentes
La Neurorradiologiacutea abarca numerosas teacutecnicas de imagen que permiten recrear
la anatomiacutea e incluso la fisiologiacutea de las diversas estructuras del Sistema
Nervioso
351 Tomografiacutea Computarizada (TC)
3511 Tomografiacutea computarizada convencional
Los primeros estudios de TC se obtienen en el periacuteodo comprendido entre 1972-
1979 antildeos en los que Hounsfield y Cormark (fig 23) desarrollan la teacutecnica
realizando incluso exploraciones de cuerpo entero en 1974 empelando como
base anaacutelisis matemaacuteticos (Cormack J McAlister J 1972 Friedland
GW Thurber BD1996)
Las imaacutegenes obtenidas mediante esta teacutecnica permitieron eliminar el problema
que se planteaba con la radiologiacutea convencional en cuanto a la superposicioacuten de
diferentes estructuras corporales puesto que el TC consigue informacioacuten
tridimensional sin dicha superposicioacuten de los diferentes elementos evaluados a
traveacutes de la adquisicioacuten de secciones axiales del organismo con gran precisioacuten y
capacidad de discriminacioacuten entre las diferentes densidades de los mismos
En el antildeo 1989 se produjo un importantiacutesmimo avance en esta teacutecnica mediante
la introduccioacuten del TC helicoidal donde la medida de intensidad se realiza
combinando la rotacioacuten continua del tubo emisor de rayos X (RX) con un
desplazamiento simultaacuteneo lineal de la mesa del equipo donde se encuentra el
paciente a traveacutes del gantry (tuacutenel de la carcasa) lo que permite adquirir la
informacioacuten de un volumen relativamente amplio con respiracioacuten mantenida
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
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Fig 23 Tomoacutegrafo computado histoacuterico fue manufacturado por la compantildeiacutea britaacutenica EMI Fotografiacutea original por
Philip Cosson Dominio Puacuteblico
A finales de los antildeos acute90 se desarrollaron los TC multicorte caracterizados por
muacuteltiples hileras de detectores con registro y medida los cuales han ido
reduciendo su tamantildeo progresivamente permitiendo una mejor colimacioacuten lo
que junto a una mayor velocidad del tubo de RX ha aumentado a su vez la
rapidez de la exploracioacuten
De este modo los equipos actuales permiten adquirir informacioacuten de la praacutectica
totalidad del organismo en una uacutenica apnea a lo que se antildeade un espesor de corte
de escasos miliacutemetros
Otras novedades como la fuente dual de RX a traveacutes de dos tubos con voltaje
diferente permiten por otro lado mejorar la resolucioacuten temporal (Pedrosa CS
2009)
En teacuterminos generales la obtencioacuten de la imagen mediante TC se basa en la
medicioacuten de la atenuacioacuten de un haz de los RX que atraviesa el organismo y es
recogida en una serie de muacuteltiples detectores opuestos al tubo distribuidos en
filas
INTRODUCCIOacuteN
67
Se rige por la ecuacioacuten
Ix = I0 x e-μx
Los equipos de TC actuales adquieren muacuteltiples proyecciones de modo
circunferencial con datos obtenidos a partir de miles de detectores que a su vez
generan miles de ecuaciones que hacen necesario el uso de sistemas de registro
con elevada capacidad de caacutelculo a traveacutes de meacutetodos como la retroproyeccioacuten
filtrada que se vale de funciones matemaacuteticas (Deans SR 1981) que mejoran la
definicioacuten de la imagen para volver a proyectarse en la misma direccioacuten (Haaga
JR et al 2011)
Los valores en escala de grises de la informacioacuten obtenida son proporcionales a
mu (μ coeficiente de atenuacioacuten lineal de un tejido) secundario a los procesos de
absorcioacutendispersioacuten de energiacutea del tejido Se toma al agua como sistema de
referencia representando el resto de valores de densidad en una escala de grises
representando el color blanco la maacutexima densidad y el negro el valor de densidad
miacutenima (Pedrosa CS 2009) Como unidad de medida de absorcioacuten se emplean
las unidades Hounsfield (UH) regidas a traveacutes del coeficiente de atenuacioacuten
lineal de los determinados tejidos por la foacutermula
UH = ((μtejido - μagua ) μagua ) x 1000
Asiacute los valores promedio de UH en las diferentes estructuras corporales son
Aire aproximadamente -1000 UH
Pareacutenquima pulmonar -600 a -950 UH
Grasa tejidos grasos -80 a -100 UH
Agua 0 UH
Tejidos blandos 20 - 70 UH
Hueso compacto 800-900 UH
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
68
Por medio de una conversioacuten lineal se obtienen valores relativos de gris a partir
de las UH y de esta forma la informacioacuten obtenida mediante imaacutegenes de TC se
plasma en una escala de 256 niveles de gris La anchura de ventana determina los
valores miacutenimo y maacuteximo representados en la escala de grises (como color negro
y blanco respectivamente) El nivel de ventana establece el valor central de la
ventana elegida tambieacuten en UH (Fig 24) (Grossman RI Yousem DM 2007
Hosten N Liebig T 2002)
Fig 24 Imagen de estudio de TC convencional ventana de pareacutenquima
3512 Angio-TC
Se trata de una ldquovarianterdquo de la tomografiacutea computarizada que permite valorar de
forma no invasiva la vascularizacioacuten cerebral detectando tanto variantes
anatoacutemicas como patologiacutea (fig 25)
Para llevar a cabo estas exploraciones se emplea generalmente contraste yodado
no ioacutenico a alto flujo (35- 4 mls) seguido de una embolada de suero salino
INTRODUCCIOacuteN
69
Se trata de estudios que emplean muy fino grosor de corte por lo que contienen
numerosas imaacutegenes asiacute que es necesario su postprocesado en estaciones de
trabajo especiacuteficas (Hofer M 2005 Grossman RI Yousem D 2007 Del Cura
JL et al 2010 Osborn AG 2010)
Si bien el empleo de medios de contraste mejora la calidad diagnoacutestica su
utilizacioacuten debe ser evaluada y limitada a situaciones concretas dada la existencia
de inconvenientes derivados de posible reaccioacuten aleacutergica al mismo y de su
excrecioacuten renal
Fig 25 Imagen de estudio de angio-TC se aprecia el intenso realce de la vasculatura tras la
administracioacuten del medio de contraste objeto de estudio en este tipo de exploracioacuten
El postprocesado de las imaacutegenes permite una mejor valoracioacuten de las estructuras
objeto de estudio en muchas ocasiones siendo posible llevar a cabo
reconstrucciones multiplanares y tridimensionales (fig 26)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
70
a b
Fig 26 Reconstrucciones tridimensionales en estacioacuten SyngoVia de Siemens (a) y reconstruccioacuten volumeacutetrica de
la vasculatura del poliacutegono de Willis en estacioacuten de trabajo Brilliance Workspace de Philips (b) a partir de estudios
de TC convencional y de angioTC respectivamente
352 Resonancia Magneacutetica (RM)
3521 Historia
La resonancia magneacutetica es una teacutecnica en auge Los primeros experimentos se
realizaron en 1945 en la Universidad de Stanford (Feacutelix Bloch) Un antildeo maacutes
tarde Purcell llevoacute a cabo los primeros ensayos con objetos soacutelidos en la
Universidad de Harvard (Andrew ER 1992) Ambos investigadores
compartieron en 1952 el premio Nobel de Fiacutesica por este descubrimiento
En 1967 J Jackson comenzoacute a trasladar estos descubrimientos al organismo
vivo aunque no es hasta 1979 cuando se obtienen las primeras imaacutegenes del
cerebro humano En 1973 se lleva a cabo la primera imagen el esbozo como
Zeugmatografiacutea Posteriormente en1974 se lleva a cabo la primera RM en el ser
vivo (ratoacuten) En el mismo antildeo Mansfield y Mausdley realizan el primer estudio
de dedo humano Antildeos maacutes tarde en 1977 Damadian (fig 27) realiza el primer
estudio de RM cerebral El primer equipo de RM llega a Londres en 1981 y dos
antildeos maacutes tarde se inician los estudios de RM en Espantildea (Doyle FH et al 1981
Turner DA 1985)
INTRODUCCIOacuteN
71
Asiacute en 1983 se pasa a considerar a la tomografiacutea por RM como teacutecnica estaacutendar
de diagnoacutestico meacutedico por parte del American College of Radiology (ACR) A
finales de ese mismo antildeo es cuando instala en Barcelona el primer equipo de RM
(fig 28)
Fig 27 Damadian y su equipo
Fig 28 Primera imagen RM en Espantildea 14 de Diciembre de 1983 Spin- Echo_ T1 Centre
Diagnogravestic Pedralbes Barcelona Tomado de Gili J Alonso J Introduccion biofisica a la RM en
Neuroimagen 2000
3522 Teacutecnica de resonancia
La teacutecnica de resonancia se basa en el fenoacutemeno fiacutesico por el que ciertas
partiacuteculas son capaces de absorber de forma selectiva energiacutea de radiofrecuencia
al ser colocados bajo un potente campo magneacutetico
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
72
La intensidad del campo magneacutetico que se utiliza para la obtencioacuten de imaacutegenes
meacutedicas en RM oscila entre 0012 y 7 Teslas (T)
Los imanes para producir ese campo magneacutetico pueden ser permanentes
resistivos superconductivos o mixtos (Cerezal L et al 2004)
Una onda se define como una perturbacioacuten que se propaga por un medio Estaacute
definida dos paraacutemetros fundamentales su velocidad de propagacioacuten y su
longitud de onda yo frecuencia
La longitud de onda (λ) es la longitud caracteriacutestica entre dos maacuteximos de la
perturbacioacuten que se propaga con la onda mientras que la frecuencia (ν) es la
rapidez con la que oscila la onda En el SI la longitud de onda se mide en metros
y la frecuencia en hertzios (Hz) o en segundos-1 (s-1) Ambos paraacutemetros son
inversamente proporcionales siendo la velocidad de propagacioacuten de la onda el
producto de ambas es decir
v = λ x ν
Esta igualdad es la ldquoecuacioacuten de ondasrdquo uacutetil tanto para ondas mecaacutenicas como
para ondas electromagneacuteticas
Las ondas electromagneacuteticas a diferencia de las mecaacutenicas que necesitan un
medio para distribuirse son capaces de propagarse en el vaciacuteo Estaacuten formadas
por un campo eleacutectrico y otro magneacutetico oscilantes perpendiculares entre siacute y a
su direccioacuten de propagacioacuten (Oleaga L Lafuente J 2007)
Estas ondas son generadas por una corriente eleacutectrica oscilante y transportan
energiacutea de un lugar a otro con una velocidad de propagacioacuten igual a la velocidad
de la luz Este transporte de energiacutea por medio de ondas electromagneacuteticas es lo
que se conoce como laquoradiacioacuten electromagneacuteticaraquo Su frecuencia coincide con la
frecuencia de oscilacioacuten de la corriente que ha generado el campo
electromagneacutetico
INTRODUCCIOacuteN
73
Atendiendo a su frecuencia la radiacioacuten electromagneacutetica recibe diferentes
nombres rayos gamma luz ultravioleta luz visible radiacioacuten infrarroja
microondas y ondas de radiofrecuencia (fig 29)
Fig 29 Espectro electromagneacutetico
Las ondas que intervienen en la RM son las ondas de radiofrecuencia con
frecuencias del orden de unas decenas de MHz
La radiacioacuten electromagneacutetica puede ademaacutes ser interpretada como flujo de
partiacuteculas que transporta energiacutea electromagneacutetica (EEM)
Estas partiacuteculas se denominan fotones los cuales carecen de masa pero tienen
asociados un campo magneacutetico y un campo eleacutectrico perpendiculares entre siacute y
que oscilan de modo sinusoidal (Oleaga L Lafuente J 2007) Se mueven a la
velocidad de la luz y cada uno tiene una energiacutea E = hν donde ν es la frecuencia
de oscilacioacuten de los campos eleacutectrico y magneacutetico y h una constante denominada
ldquoconstante de Planckrdquo (h = 66261 x 10-34 J x s)
Por otro lado tenemos la carga como propiedad fundamental y caracteriacutestica de
las partiacuteculas elementales que constituyen la materia Existen dos tipos de carga
positiva y negativa de manera que si las partiacuteculas tienen el mismo tipo de carga
se repelen y si poseen cargas de signo opuesto se atraen El protoacuten y el electroacuten
tienen la miacutenima carga positiva y negativa posible respectivamente
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
74
Normalmente la materia es neutra es decir posee el mismo nuacutemero de electrones
que de protones Asiacute cuando un cuerpo estaacute cargado significa que tiene un
exceso de electrones (carga negativa) o de protones (carga positiva) (Oleaga L
Lafuente J 2007)
Los cuerpos cargados siempre ejercen entre siacute una fuerza eleacutectrica por el hecho
mismo de poseer carga eleacutectrica Cuando se encuentran en una situacioacuten de
movimiento relativo ademaacutes de la fuerza eleacutectrica aparece otra fuerza llamada
ldquomagneacuteticardquo Al conjunto de la fuerza eleacutectrica y magneacutetica que se ejercen entre
siacute los cuerpos cargados en movimiento relativo se le denomina ldquofuerza oacute
interaccioacuten electromagneacuteticardquo
Toda fuerza a su vez lleva asociado un campo Asiacute toda carga eleacutectrica en
movimiento genera un campo magneacutetico y viceversa La componente del campo
electromagneacutetico que va a intervenir en el fenoacutemeno de la RM es la magneacutetica
El dipolo magneacutetico o momento magneacutetico representado por el vector m es el
elemento baacutesico para el campo magneacutetico que en sistema internacional (SI) se
mide en JuliosTesla (JT)
Como deciacuteamos una carga realizando una trayectoria cerrada da lugar a un
momento dipolar magneacutetico El dipolo magneacutetico es una magnitud vectorial
siempre perpendicular a la direccioacuten del movimiento de las cargas que lo generan
(fig 30)
Por otro lado hemos de tratar sobre una de las propiedades intriacutensecas de las
partiacuteculas al igual que la carga o la masa cuyo conocimiento es imprescindible
para entender la base de los estudios de RM el espiacuten (Liney G 2005)
Soacutelo adquiere ciertos valores discretos enteros o semienteros Protones
neutrones y electrones tienen espiacuten de valor un medio
Se explica por leyes de Fiacutesica Cuaacutentica si bien se puede facilitar su comprensioacuten
semejaacutendolo a una pequentildea esfera rotando sobre siacute misma Toda partiacutecula con
espiacuten no nulo lleva asociado un vector momento magneacutetico μ (oacute M) citado
INTRODUCCIOacuteN
75
anteriormente orientado en la direccioacuten del espiacuten que crea a su alrededor un
campo magneacutetico (Cerezal L et al 2004 Oleaga L Lafuente J 2007)
a
b
Fig 30 Liacuteneas de campo eleacutectrico generadas por dos cargas positiva y negativa respectivamente Son
liacuteneas abiertas y siempre parten de o llegan a las cargas que las generan (a) Liacuteneas de campo magneacutetico
generadas por una corriente rectiliacutenea y por una carga movieacutendose en una oacuterbita circular
respectivamente Son liacuteneas cerradas perpendiculares al plano del movimiento y nunca pasan por las
cargas en movimiento que las generan (b) Tomado de Oleaga L Lafuente J Aprendiendo los
Fundamentos de la Resonancia Magneacutetica Sociedad Espantildeola de Radiologiacutea Meacutedica (SERAM) 2007
Editorial Meacutedica Panamericana
El nuacutecleo atoacutemico al estar compuesto por protones y neutrones tambieacuten posee
espiacuten cuyo valor estaacute en funcioacuten del nuacutemero de protones y neutrones que
contenga
Los protones y neutrones dentro del nuacutecleo tienden a aparear sus espines es
decir a anular su espiacuten total ya que eacutesta es una situacioacuten que resulta
energeacuteticamente favorable (fig 31) Los nuacutecleos que van a ser activos desde el
punto de vista magneacutetico son aquellos cuyo espiacuten resultante es distinto de cero
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
76
es decir los que presentan un nuacutemero impar de protones yo neutrones a fin de
que existan espines desapareados (fig 32)
Fig 31 Spin o momento magneacutetico
Fig 32 Tabla donde se muestra el valor que adquiere el espiacuten nuclear dependiendo de la paridad de los
protones y neutrones que contenga Modificado de Oleaga L Lafuente J Aprendiendo los Fundamentos
de la Resonancia Magneacutetica Sociedad Espantildeola de Radiologiacutea Meacutedica (SERAM) 2007 Editorial Meacutedica
Panamericana
La magnetizacioacuten se refiere al fenoacutemeno producido por la orientacioacuten no
aleatoria del campo magneacutetico de los electrones (aacutetomos) (Liney G 2005)
Este magnetismo nuclear tiene su origen en el spin nuclear y el momento angular
asociado anteriormente descritos y se relaciona con el nuacutemero atoacutemico y con el
nuacutemero maacutesico del aacutetomo
Las imaacutegenes de RM utilizadas en diagnoacutestico cliacutenico aprovechan la resonancia
de los nuacutecleos de uno de los tres isoacutetopos del hidroacutegeno el H1 previamente
introducidos en un potente campo magneacutetico estaacutetico denominado B0
Valor del Spin Nuclear S dependiendo de la paridad del
nuacutemero maacutesico A y del nuacutemero atoacutemico Z
A impar S muacuteltiplo impar de 12
A par Z impar S muacuteltiplo de 1
A par Z par S nulo
INTRODUCCIOacuteN
77
El H1 es un buen elemento para obtener imaacutegenes de RM ya que es el nuacutecleo maacutes
abundante en el cuerpo tiene un momento magneacutetico muy grande Al someter al
paciente al campo magneacutetico del imaacuten el momento magneacutetico de los nuacutecleos de
hidrogeno se orientaraacute en la direccioacuten del campo
Estos protones magnetizados en estado de relajacioacuten adquieren dos
orientaciones paralelos y antiparalelos oacute de baja y alta energiacutea respectivamente
Este equilibrio no es estaacutetico sino que los protones estaacuten continuamente
cambiando de estado aunque la relacioacuten paralelos antiparalelos permanezca
constante
Simultaacuteneamente los momentos magneacuteticos de los protones realizan un
movimiento de precesioacuten alrededor del eje del campo magneacutetico La frecuencia
de precesioacuten depende de la intensidad del campo
En una pequentildea proporcioacuten predominan los protones de orientacioacuten paralela o
de baja energiacutea (como estado maacutes ldquocoacutemodordquo) formaacutendose un vector de
magnetizacioacuten neto orientado en la direccioacuten del campo magneacutetico (Cerezal L et
al 2004) En esta situacioacuten los protones estaacuten en estado de magnetizacioacuten y
relajacioacuten Asiacute cuanto maacutes intenso es el campo magneacutetico mayor es la
proporcioacuten de paralelos sobre antiparalelos y por tanto el vector neto resultante
es mayor (fig 33)
De este modo en presencia uacutenicamente de un campo magneacutetico externo el vector
de magnetizacioacuten M se encuentra en equilibrio y por tanto no hay ninguacuten
fenoacutemeno de resonancia
Para obtener informacioacuten de los espines es necesario excitarlos lo que se
consigue aplicando sobre nuestro sistema un pulso de radiofrecuencia (RF) de
frecuencia igual a la frecuencia de Larmor (frecuencia de resonancia) de los
nuacutecleos que se pretenden excitar
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
78
Fig 33 Vector de magnetizacioacuten neto
Cuando se aplica el pulso de RF cuya frecuencia es la misma que la frecuencia de
resonancia de los nuacutecleos de hidrogeno estos aacutetomos absorben energiacutea de modo
que su momento magneacutetico se orienta en otro sentido y empiezan a girar
acompasados Se trata del denominado fenoacutemeno de resonancia como tal
Los espines nucleares absorben energiacutea y experimentan una transicioacuten del estado
de energiacutea baja (paralelo) al de energiacutea superior (antiparalelo) (Cerezal L et al
2004)
Macroscoacutepicamente lo que se observa es que el vector de magnetizacioacuten M se
aleja de su posicioacuten de equilibrio durante la aplicacioacuten del pulso realizando un
giro en espiral respecto a la direccioacuten del campo magneacutetico B por una parte
precesa en torno a la direccioacuten de B con la frecuencia de Larmor y a la vez se va
alejando de su posicioacutende equilibrio describiendo un movimiento denominado
nutacioacuten El aacutengulo de separacioacuten respecto a la posicioacuten de equilibrio se
denomina aacutengulo de inclinacioacuten (flip angle) (Liney G 2005) que se representa
con la letra griega α Su valor depende de la intensidad del campo de
radiofrecuencia y del tiempo que dura el pulso Normalmente se habla de pulso
de aacutengulo α de tal forma que un pulso de 90ordm desplazariacutea el vector de
magnetizacioacuten al plano x-y y un pulso de 180ordm la invertiriacutea respecto a su posicioacuten
de equilibrio
INTRODUCCIOacuteN
79
Posteriormente cuando cesa el pulso de radiofrecuencia se produce una
liberacioacuten de energiacutea por parte de los protones previamente estimulados en
forma de onda de radiofrecuencia debido a la recuperacioacuten de la posicioacuten inicial
del momento magneacutetico de los mismos (fenoacutemeno de relajacioacuten) detectada por
sistemas especiacuteficos que permiten recoger y analizar esta valiosa informacioacuten
El vector resultante se mueve hacia el eje vertical (y) generando una corriente
alterna Es el Free Induction Decay (FID) El conjunto de cada pulso de
excitacioacuten de RF y los pulsos o gradientes de refase posteriores necesarios para
producir una sentildeal medible se denomina ciclo de pulsos
En el proceso de relajacioacuten (Liney G 2005) se diferencian dos componentes la
relajacioacuten longitudinal y la relajacioacuten transversal (fig 34)
La relajacioacuten longitudinal equivale al tiempo que tarda el vector M recuperar el
63 de la magnetizacioacuten se representa por T1 (fig 35)
La relajacioacuten transversal a su vez es el tiempo que tarda la magnetizacioacuten
transversal en descender en un 63 de su fuerza maacutexima (T2) (fig 36)
La diferencia de concentracioacuten de los nuacutecleos de H1 en los diferentes tejidos del
organismo y los diversos tiempos de relajacioacuten (T1-T2) determinan la intensidad
de sentildeal emitida y por tanto registrada (Cerezal L et al 2004)
Para crear una diferenciacioacuten espacial de la regioacuten que se quiere estudiar Los
gradientes magneacuteticos hacen que en cada elemento de volumen (voxel) el campo
magneacutetico sea discretamente diferente y por tanto entre en resonancia tambieacuten a
una frecuencia distinta De este modo a traveacutes de los gradientes magneacuteticos es
posible crear una codificacioacuten espacial a lo largo de las tres direcciones del
espacio
Estos gradientes son campos magneacuteticos muy deacutebiles que variacutean con la posicioacuten
y que se superponen al campo magneacutetico principal Suelen ser del orden de un
Gauss por cm
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
80
Fig 34 Procesos de relajacioacuten longitudinal y transversal
En general interesa que sean lineales es decir que la variacioacuten del campo
magneacutetico en la direccioacuten del gradiente sea lo maacutes constante posible
Ademaacutes interesa poder orientar los gradientes de campo magneacutetico a lo largo de
los ejes x y y x oacute bien a lo largo de una direccioacuten oblicua para obtener
proyecciones desde distintas direcciones Se emplean tres parejas de bobinas con
este fin denominadas laquobobinas de gradiente x y o zraquo seguacuten cuaacutel sea la direccioacuten
a lo largo de la cual generan el gradiente
La capacidad de liberacioacuten energeacutetica del voacutexel excitado por un pulso de RF
depende del retorno a la posicioacuten paralela de los nuacutecleos situados en posicioacuten
antiparalela y de la recuperacioacuten del vector de magnetizacioacuten que se extiende
sobre el eje z Si en lugar de un solo pulso de RF se emiten varios separados
entre siacute un tiempo determinado t ajustando dicho tiempo se puede llegar a
conseguir que la relajacioacuten longitudinal sea diferente para diversos tejidos ya
que los tejidos con un T1 maacutes largo no habraacuten tenido ocasioacuten de llegar a la
relajacioacuten longitudinal total por lo que al recibir un nuevo pulso de RF tendraacuten
menor cantidad de nuacutecleos relajados disponibles para recibir el siguiente pulso y
de esta forma emitiraacuten menor sentildeal que la procedente de los tejidos con mayor
nuacutemero de protones relajados dispuestos a ser excitados de nuevo El tiempo
INTRODUCCIOacuteN
81
entre un pulso de radiofrecuencia y el siguiente recibe el nombre de tiempo de
repeticioacuten o TR (Oleaga L Lafuente J 2007)
Fig 35 Relajacioacuten longitudinal T1 tiempo que tarda el vector M recuperar el 63 de la
magnetizacioacuten
Cuanto menor es el TR menor es el nuacutemero de nuacutecleos que habraacuten podido
relajarse y menor sentildeal lo que siempre estaacute relacionado con la facilidad de
relajacioacuten de un tejido determinado Si se utiliza un TR fijo entre los pulsos de
RF un tejido con un T1 corto tendraacute mayor sentildeal que un tejido con un T1 largo
pues poseeraacute maacutes protones disponibles relajados dispuestos a recibir el siguiente
pulso de RF Asiacute el TR controla la cantidad de relajacioacuten longitudinal
La relajacioacuten transversal o T2 depende de la peacuterdida de coherencia en la
precesioacuten de los nuacutecleos excitados por el pulso de RF precesando sobre el plano
transversal (x y) Esta peacuterdida se debe a la interaccioacuten espiacuten-espiacuten de los nuacutecleos
vecinos mediante su microcampo magneacutetico y las faltas de homogeneidad del
campo magneacutetico externo
El tiempo que transcurre entre que se enviacutea el pulso de RF y se recoge la sentildeal de
los nuacutecleos excitados al relajarse se denomina tiempo de eco (TE)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
82
Fig 36 Relajacioacuten transversal T2 tiempo que tarda la magnetizacioacuten transversal en descender
en un 63 de su fuerza maacutexima
En consecuencia en dos tejidos con T2 diferentes en un tiempo TE determinado
aqueacutel que maacutes lentamente pierda la coherencia tendraacute una sentildeal maacutes duradera
Cuanto maacutes corto sea el TE mayor sentildeal se obtendraacute en T2 o cuanto maacutes largo
el T2 de un tejido mayor sentildeal a un TE determinado
Secuencias
Se denomina secuencia a la repeticioacuten o serie de ciclos de pulso o pulsos y
gradientes asociados bajo control informaacutetico para la formacioacuten de las
imaacutegenes En teacuterminos generales determinan la inclinacioacuten del vector de
magnetizacioacuten el TR y el TE (Gupta RK Lufkin RB 2002 Cerezal L et al
2004 Liney G 2005 Atlas SW 2008)
Las principales secuencias son
-Secuencia Spin Eco (SE)
Es la maacutes empleada Se utilizan dos pulsos de RF el primero de 90ordm que desplaza
el vector de magnetizacioacuten M al plano transversal el segundo de 180ordm con el fin
de reorientar los protones desfasados y recuperar de este modo la magnetizacioacuten
longitudinal (fig 37)
INTRODUCCIOacuteN
83
Fig 37 Secuencia SE claacutesica
- Secuencia Eco de Gradiente (EG)
Esta secuencia emplea un aacutengulo de basculacioacuten inferior a 90ordm y dos gradientes
de igual magnitud pero de diferente signo (gradiente bipolar) (fig 38)
Fig 38 Secuencia GRE clasica
- Secuencia en turbo spin eco (TSE) o spin eco raacutepida
En este caso se aplica un pulso de 90 grados seguido de varios pulsos de 180
grados de modo que se obtienen varios ecos por cada TR Sustituye a la
secuencia SE claacutesica al ser maacutes raacutepida
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
84
- Secuencias de supresioacuten grasa secuencias STIR (Short Time Inversioacuten
Recovery) y secuencias FAT SAT (FAT SATuration)
En la secuencia STIR se emplea un primer pulso de 180ordm que invierte la
magnetizacioacuten longitudinal previo a la aplicacioacuten de pulsos de 90 y 180ordm Dicho
pulso inversor es de 120-150ms y satura la grasa En cuanto a la teacutecnica FAT
SAT esta puede emplearse con cualquier tipo de secuencia (SE EG oacute TSE
ponderada en T1 o en T2) Se aplica un pulso previo de inversioacuten de banda
estrecha para suprimir selectivamente la grasa sin repercusioacuten sobre el agua No
obstante las imaacutegenes resultan de menor calidad que las obtenidas mediante
secuencias SE convencionales (Olega L Lafuente J 2007)
3523 Angio- RM
Representa el flujo sanguiacuteneo de los vasos en nuestro caso intracraneales
permitiendo un estudio no invasivo de los mismos lo que supone su principal
ventaja con una sensibilidad y especificidad de aproximadamente el 90 en el
diagnoacutestico de estenosis en la mayoriacutea de los territorios vasculares (Schneider G
et al 2005 Grossman RI Yousem DM 2007 Fraga P et al 2008 Del Cura
JL et al 2010)
Existen distintos meacutetodos de evaluacioacuten del sistema vascular mediante RM por lo
que es necesario un conocimiento adecuado de las teacutecnicas disponibles y de sus
aplicaciones asiacute como de sus ventajas e inconvenientes
TIME OF FLIGHT (TOF)
Se trata de una de las primeras teacutecnicas de angioRM que se desarrollaron junto
con las teacutecnicas de contraste de fase maacutes adelante comentadas
El contraste entre los vasos y el tejido que los rodea se consigue mediante la
aplicacioacuten de muacuteltiples pulsos de RF seguidos uno de otro que actuacutean tanto
sobre el tejido estaacutetico como sobre los espines en movimiento en el interior de
INTRODUCCIOacuteN
85
los vasos Mediante el empleo de secuencias EG y utilizando TR cortos se
produce una saturacioacuten de los espines estaacuteticos que no tienen tiempo de
recuperar la magnetizacioacuten longitudinal entre pulso y pulso Por otro lado en los
espines en movimiento la magnetizacioacuten longitudinal es maacutexima dado que
provienen de otra localizacioacuten espacial por lo que su sentildeal seraacute elevada De esta
forma se obtiene una imagen con alto contraste entre el tejido estacionario y los
vasos con espines en movimiento (Schneider G et al 2005)
La sentildeal en los vasos es maacutexima cuando discurren perpendiculares al plano de
imagen y la calidad de imagen es mayor en vasos con alto flujo (Fraga P et al
2008)
Las secuencias TOF pueden ser 2D o 3D seguacuten la adquisicioacuten de la imagen se
haga plano por plano o sea volumeacutetrica respectivamente
Posteriormente se pueden utilizar teacutecnicas de postprocesado como las
proyecciones de maacutexima intensidad (MIP) donde se visualizaran los piacutexeles de
maacutexima intensidad (fig 39)
Las secuencias TOF se emplean actualmente en el craacuteneo para el estudio de los
vasos del poliacutegono de Willis los senos venosos los troncos supraaoacuterticos y las
malformaciones arteriovenosas Tambieacuten permiten detectar direccionalidad de
flujo en arterias vertebrales de existir sospecha de siacutendrome de robo de la
subclavia
En localizacioacuten extracraneal se utilizan para la valoracioacuten de siacutendromes de
atrapamiento de la arteria popliacutetea y en el estudio de la circulacioacuten hepaacutetica
(porta)
CONTRASTE DE FASE
Se trata de secuencias EG muy uacutetiles para definir la magnitud o velocidad del
flujo y la direccioacuten Detectan los desplazamientos de fase de los espines en
movimiento sometidos a un gradiente cuando circulan dentro de un vaso la fase
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
86
que adquieren en esta situacioacuten es proporcional a su velocidad (Schneider G et
al 2005)
a
b
Fig 39 (ab) Reconstrucciones MIP (Maximum Intensity Projection) a partir de secuencia 3D
TOF sin contraste plano axial (a) y obliacutecuo-coronal (b) donde se visualiza vasculatura del
poliacutegono de Willis
Se aplican gradientes bipolares de desfase pero de sentido contrario Ambas
series de datos se sustraen y la sentildeal que se obtiene es la de los espines en
movimiento
La sentildeal de los vasos apareceraacute blanca en una direccioacuten y negra en la direccioacuten
opuesta Esta adquisicioacuten de datos tambieacuten puede ser 2D oacute 3D
INTRODUCCIOacuteN
87
Las indicaciones fundamentales son la valoracioacuten de la direccionalidad de flujo
en los vasos del poliacutegono de Willis anaacutelisis de flujo residual en aneurismas
tratados diagnoacutestico de trombosis de senos venosos valoracioacuten de la
direccionalidad de flujo en el siacutendrome de robo de la subclavia evaluacioacuten de
valvulopatiacuteas anaacutelisis de gradientes de flujo en la coartacioacuten aoacutertica y estudio del
gradiente de flujo en estenosis de arterias renales y perifeacutericas
Esta teacutecnica permite hacer cuantificacioacuten del flujo sin embargo no permite
diferenciar entre flujo venoso y arterial y los tiempos de exploracioacuten son mayores
que en la secuencia TOF (Fraga P et al 2008)
ANGIO-RM CON GADOLINIO
Actualmente la angio-RM con secuencias EG 3D con gadolinio es la teacutecnica maacutes
utilizada para el estudio de la vasculatura y ha desplazado a las secuencias
anteriormente descritas excepto en determinados casos donde pueden tener
indicaciones concretas (Schneider G et al 2005 Fraga P et al 2008)
Todas las secuencias EG 3D incluiacutedas en este apartado emplean gadolinio para
generar contraste entre los vasos y el tejido circundante dado que esta sustancia
paramagneacutetica que provoca un acortamiento del tiempo de relajacioacuten T1 de la
sangre
El disentildeo de nuevas bobinas multicanal el desarrollo de teacutecnicas de adquisicioacuten
en paralelo y la aparicioacuten de nuevas secuencias con tiempos de adquisicioacuten
cortos permiten obtener imaacutegenes angiograacuteficas con gadolinio de gran fiabilidad
y calidad
El principal inconveniente es que uacutenicamente se valora la luz vascular no la
pared del vaso para lo que se necesitariacutean secuencias adicionales SE sin y con
gadolinio (Fraga P et al 2008)
Es muy importante tener en cuenta la sincronizacioacuten entre la llegada del contraste
a la regioacuten de estudio y la adquisicioacuten de la secuencia
Se emplean secuencias dinaacutemicas con fase precontraste fase arterial y fase
venosa y de equilibrio
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
88
353 Espectroscopia
3531 Definicioacuten y oriacutegenes
A lo largo de los antildeos se ha especulado sobre la naturaleza de la luz comenzando
con I Newton que mediante el empleo de un prisma demostroacute que cualquier haz
de luz blanca incidente sobre el mismo se descomponiacutea en el espectro del arco
iris como componentes de dicha luz Cada color correspondiacutea a un intervalo de
frecuencias o longitudes de onda
Ese prisma fue mejorado en los siglos XVIII Y XIX creando una herramienta
maacutes potente el espectroscopio inicial que utilizoacute Fraunhofer astroacutenomo y
fiacutesico para analizar el espectro de la luz solar que mostraba presencia de bandas
oscuras alternantes y compararlo con el espectro de la luz producida de modo
artificial en laboratorio con una longitud de onda caracteriacutestica para cada
elemento empleado en su creacioacuten sin bandas oscuras lo que generoacute toda una
industria basada en la deteccioacuten de los diferentes compuestos (Papp D 1945) (fig
40)
Fig 40 Liacuteneas de Fraunhofer Imagen de Dominio Puacuteblico
Muchos autores desarrollaron numerosos experimentos al respecto con diversos
elementos entre ellos Talbot y J Herschel Wheatsatone Miller y Angstroumlm
pero no es hasta1859 cuando Bunsen y Kirchhoff enuncian con claridad la ley y
logran las primeras aplicaciones
Bunsen inventa en 1884 el mechero que lleva su nombre mezclando aire con gas
de alumbrado sin explosioacuten dando lugar a una llama constante pura (a
diferencia del alcohol) y sin luminosidad Observa los colores generados por
INTRODUCCIOacuteN
89
diversas sustancias con esta llama y los examina a traveacutes de prismas Las rayas
emitidas por vapores metaacutelicos incandescentes son independientes de la
temperatura y de los elementos con los que estaacuten combinados aportando
informacioacuten sobre los compuestos quiacutemicos incluso encontraacutendose en los
mismos en cantidades miacutenimas
Posteriormente Kirchhoff y Bunsen lograron generar artificialmente en
laboratorio las lineas Fraunhofer observando que un elemento incandescente
era capaz de producir luz blanca continua espectro completo de todos los
colores sin bandas oscuras en el mismo Haciendo pasar esta luz de espectro
continuo por determinados elementos elegidos que se encontraban a menor
temperatura se obteniacutea un espectro con liacuteneas oscuras iguales a las presentes en
el espectro solar coincidiendo con las zonas donde dichos elementos generaban
liacuteneas brillantes al calentarlo Fue la clave del eacutexito demostrando que cada
elemento absorbe y emite luz a frecuencias caracteriacutesticas (Papp D 1945)
Kirchhoff en octubre de 1859 concluye que ldquolas liacuteneas oscuras del espectro solar
que no estaacuten producidas por la atmoacutesfera terrestre se originan por la presencia en
la candente atmoacutesfera solar de aquellas sustancias que en el espectro de una
llama presentan liacuteneas brillantes en el mismo lugar Podemos admitir que las
liacuteneas brillantes del espectro de una llama que coinciden con las liacuteneas D se
deben siempre al contenido de sodio de las mismas Las liacuteneas oscuras D en el
espectro solar permiten concluir por ello que se encuentra sodio en la atmoacutesfera
del Sol
El enigma de las liacuteneas de Fraunhofer estaba pues resuelto y quedaba abierta la
posibilidad del anaacutelisis quiacutemico del Sol posibilidad considerada algunas deacutecadas
antes por el filoacutesofo franceacutes Augusto Comte Dos meses despueacutes de su primera
comunicacioacuten a la Academia de Berliacuten procedioacute a la generalizacioacuten y a la prueba
rigurosa de la ley que habiacutea encontrado (Papp D 1945)
Ademaacutes inmediatamente despueacutes Kirchhoff introdujo la nocioacuten del cuerpo
perfectamente negro con capacidad de absorber por completo los rayos de todas
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
90
las longitudes de onda y no reflejar ninguno Asiacute Kirchhoff enuncia su ley para
las radiaciones de la misma longitud de onda a la misma temperatura la
relacioacuten entre el poder de emisioacuten y el poder de absorcioacuten es siempre la misma
Con la ley de Kirchhoff la interpretacioacuten de los espectros adquirioacute una soacutelida
base y de este modo el desciframiento de las sentildeales espectrales pudo iniciarse
apoyado por un lado por el conocimiento cada vez maacutes profundo de los espectros
de emisioacuten de los elementos quiacutemicos y por otro por el creciente poder de los
aparatos Al espectroscopio de Kirchhoff y Bunsen se asocioacute la red de
difraccioacuten
En las deacutecadas que siguieron a la hazantildea de Kirchhoff y Bunsen una nueva
ciencia emergente la Astrofiacutesica puso al alcance de la exploracioacuten
fisicoquiacutemica no soacutelo el Sol y las estrellas sino tambieacuten las nebulosas gracias al
espectroscopio El anaacutelisis espectral reveloacute la analogiacutea quiacutemica entre los astros y
permitioacute confirmar la concordancia sustancial de la Tierra con las estrellas maacutes
alejadas de la Viacutea Laacutectea e incluso de otras galaxias Sin embargo este eacutexito soacutelo
es uno de los numerosos aspectos de los conocimientos impulsados por el
desciframiento de las liacuteneas espectrales
La simplicidad inicial de los espectros tal como se manifestaron en las
experiencias de los estos iniciadores debioacute pronto ceder el paso a la comprensioacuten
de que el espectro depende no soacutelo de los cuerpos presentes sino tambieacuten del
modo en que estaacuten excitados El espectro de un elemento dado variacutea seguacuten sea
vaporizado en un arco voltaico o excitado por descargas eleacutectricas A los simples
espectros de llama se agregaron los espectros de arco y los de chispa a mayor
temperatura comenzando una larga serie de trabajos descriptivos destinados a
fijar exactamente los espectros de emisioacuten de los diferentes elementos sobre
todo gracias a la labor Kayser y Runge y maacutes tarde a Exner y Eder en Viena
INTRODUCCIOacuteN
91
En 1885 el sabio suizo JJ Balmer consiguioacute descifrar la relacioacuten numeacuterica que
rige las rayas del hidroacutegeno en la parte visible del espectro describiendo con
exactitud la longitud de onda de las mismas
Ya en el siglo XX Max Planck introduce la innovadora idea de considerar la
emisioacuten radiante como un proceso discontinuo que se produce a traveacutes de
elementos aislados de energiacutea los cuantos poseedores de una determinada
magnitud Estos cuantos son proporcionales a la frecuencia del rayo siendo el
factor de proporcionalidad la famosa constante universal de la naturaleza la
constante h que lleva el nombre de este descubridor
En 1913 el daneacutes Niehl Bohr introdujo el cuanto en el interior atoacutemico dando a
los electrones circulantes trayectorias regidas por la constante de Planck citada
Cuando en su hipoacutetesis determinoacute que el electroacuten emite luz al saltar de una de
esas oacuterbitas a otra logroacute obtener de las diferencias energeacuteticas la frecuencia de la
radiacioacuten emitida apareciendo en su caacutelculo las frecuencias de las liacuteneas
espectrales
Consecuentemente la espectroscopia se define como el estudio de la interaccioacuten
entre la radiacioacuten electromagneacutetica y la materia mediante choque elaacutestico (rayos
X difraccioacuten de electrones y neutrones) inelaacutestico (espectroscopia Raman) oacute a
traveacutes de la absorcioacutenemisioacuten resonante de fotones Se relaciona en la mayoriacutea
de los casos con la tercera interaccioacuten basaacutendose el anaacutelisis espectral en
dicha absorcioacuten o emisioacuten de radiacioacuten electromagneacutetica a ciertas longitudes de
onda y su relacioacuten con niveles de energiacutea implicados en una transicioacuten cuaacutentica
Estudia en queacute frecuencia o longitud de onda una sustancia puede absorber o
emitir energiacutea en forma de un cuanto de luz (fotoacuten)
La energiacutea de un fotoacuten de una onda electromagneacutetica o su correspondiente
frecuencia equivale a la diferencia de energiacutea entre dos estados cuaacutenticos de la
sustancia estudiada y viene dada por la foacutermula
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
92
ΔE = h ν
donde ΔE es la diferencia de energiacutea h es la constante de Planck y ν es la
frecuencia del haz de luz u onda electromagneacutetica asociada a ese cuanto de luz
Por medio de un espectrofotoacutemetro se mide el espectro de la luz (intensidad de la
luz absorbida reflejada o emitida en funcioacuten de la frecuencia o de la longitud de
onda) Los espectros se diferencian considerablemente de elemento a elemento
por tanto la espectroscopia permite identificar aacutetomos o moleacuteculas por medio de
sus espectros
Ademaacutes de la luz visible la espectroscopia abarca hoy en diacutea una gran parte del
espectro electromagneacutetico desde los infrarrojos hasta los rayos gamma Se ha
empleado por tanto en varias disciplinas cientiacuteficas como la Fiacutesica
Astronomiacutea Quiacutemica y Biologiacutea entre otros siendo sus campos de estudio la
Espectroscopia astronoacutemica la Espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica (AA)
Espectroscopia de fluorescencia Espectroscopia de rayos X Espectroscopia de
resonancia magneacutetica nuclear Espectroscopia de microondas Espectroscopia
infrarroja y Espectroscopia ultravioleta-visible (Akasaka K 2015 Truong J W
et al 2015)
3532 Espectroscopia mediante RM (ERM)
La espectroscopia mediante RM en la materia fue demostrada por primera vez por
Bloch y Purcell en 1945 cuando de modo independiente demostraron que un campo
magneacutetico potente podiacutea generar el fenoacutemeno de resonancia (Bloch F 1946 Purcell
EU et al 1946)
En principio este aacutembito fue soacutelo de intereacutes para los fiacutesicos en concreto en lo referente
a la medida de constantes giromagneacuteticas de los diferentes nuacutecleos de los elementos
Pero poco despueacutes las aplicaciones de esta teacutecnica en el campo de la quiacutemica se
INTRODUCCIOacuteN
93
hicieron evidentes principalmente con el descubrimiento del cambio quiacutemico
(chemical shift) y el acoplamiento escalar (efecto copupling spin-spin) en 1950 y
1951 respectivamente (Proctor WG Yu FC 1950 Gutowsky HS et al 1951)
El uso de la espectroscopia mediante RM raacutepidamente comenzoacute a extenderse en este
aacutembito de la Ciencia para analizar y dilucidar la estructura de los diversos compuestos
quiacutemicos El espectro de alta resolucioacuten obtenido mediante RM contiene informacioacuten
precisa de un elemento debido a que su frecuencia de resonancia estaacute influenciada
tanto por los nuacutecleos vecinos como por el entorno quiacutemico lo que proporciona
informacioacuten acerca de la estructura de la moleacutecula de que se trata
Los avances principales en la teacutecnica se produjeron en los antildeos acute60 por un lado con la
introduccioacuten de imanes superconductivos en 1965 los cuales son muy estables y
permiten generar campos magneacuteticos maacutes potentes que los imanes convencionales y
por otro lado con el empleo de la transformada de Fourier (FT) para el procesamiento
de la sentildeal en 1966 (Loewenstein EV 1966)
En casi todos los espectroacutemetros actuales la muestra objeto de estudio se somete a
pulsos perioacutedicos de radiofrecuencia (RF) directamente perpendiculares al campo
magneacutetico externo y la sentildeal es convertida mediante la FT en un espectro de dominio
de frecuencias Asiacute la FT aplicada a RM proporciona mayor sensibilidad comparado
con las teacutecnicas previas y permite la aplicacioacuten de una extensa variedad de meacutetodos de
pulso en RM incluyendo teacutecnicas multidimensionales
Las aplicaciones bioloacutegicas y meacutedicas fueron desarrolladas a principios de los acute70 con
la introduccioacuten de la imagen por RM y la espectroscopia por RM en el tejido
bioloacutegico Su aplicacioacuten in vivo fue una realidad ya a principios de los antildeos acute80 con la
introduccioacuten de imanes de cuerpo entero con suficiente potencia de campo magneacutetico
y homogeneidad (Radda GK 1986)
Los estudios se centraron en el nuacutecleo del foacutesforo (P31) el maacutes reproducible en ese
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
94
momento desarrollando meacutetodos especiacuteficos para la localizacioacuten espacial del mismo
en estudios de espectroscopia mediante RM con aplicaciones en patologiacutea neuroloacutegica
como el ictus o los tumores cerebrales (Levine SR et al 1992)
El problema que se planteoacute con este elemento era la baja sensibilidad debido a la
escasa concentracioacuten del mismo en el organismo Esto cambioacute radicalmente con la
realizacioacuten de estudios espectroscoacutepicos dirigidos a la valoracioacuten de otros elementos
quiacutemicos en concreto el hidroacutegeno Hsup1 material muy abundante en el agua y por tanto
en el organismo que posibilita una mayor relacioacuten sentildeal ruido (SNR)
Ademaacutes de esta mayor concentracioacuten la mayor sensibilidad de este protoacuten se debe
tambieacuten a otros factores como una mayor constante giromagneacutetica (ɣ) y unos tiempos
de relajacioacuten maacutes favorables (Gilliard JH et al 2005)
Por otro lado se trata del mismo nuacutecleo empleado en la RM convencional y permite un
registro espectroscoacutepico en la mayoriacutea de quipos de 15 T sin necesidad de un
hardware de escaacutener adicional o modificaciones Aunque varios oacutergano-sistemas han
sido valorados mediante esta teacutecnica (como la mama o la proacutestata) la mayoriacutea de las
exploraciones se encuentran dirigidas al cerebro debido a la ausencia de sentildeal de
liacutepidos libres que interfieran con la sentildeal del agua rica en Hsup1 la relativa facilidad de
shimming y la escasa presencia de artefactos de movimiento en esta regioacuten
Otros nuacutecleos tambieacuten han sido valorados mediante esta teacutecnica Asiacute tambieacuten se han
descrito estudios de espectroscopia cerebral dirigidos al registro de sentildeal del deuterio
(2D) carbono-13 nitroacutegeno-15 litio-7 sodio-23 y fluorina-19 entre otros mediante
el empleo de unas u otras sentildeales de nuacutecleos endoacutegenos yoacute componentes o bien
mediante la administracioacuten (a veces con enriquecimiento isotoacutepico) de sustancias
exoacutegenas El gran auge de la imagen por RM (IRM) relegoacute a un segundo teacutermino los
estudios espectroscoacutepicos En la actualidad la posibilidad de obtener espectros con
suficiente sensibilidad y resolucioacuten mediante equipos convencionales de 15 T
utilizados en las exploraciones de IRM junto con la posibilidad que ofrece la
INTRODUCCIOacuteN
95
espectroscopia de estudiar procesos metaboacutelicos ldquoin vivordquo sin interferir en ellos hace
de esta teacutecnica una herramienta de trabajo cada vez maacutes utilizada en el campo de la
cliacutenica (Ross B Bluml S 2001 Gillard JH et al 2005)
El objetivo de esta tesis radica en valorar conjuntamente las imaacutegenes morfoloacutegicas y
los datos espectroscoacutepicos de unas estructuras concretas los nuacutecleos grises de la base
analizando los metabolitos presentes en los mismos en condiciones normales y en un
segundo teacutermino su variacioacuten bajo la influencia de una noxa patoloacutegica
Teacutecnica
Se trata de la principal teacutecnica de neuroimagen de nueva generacioacuten a valorar en
esta Tesis
La imagen por resonancia magneacutetica (IRM) y la espectroscopia por resonancia
magneacutetica (ERM) son dos formas distintas de presentar la informacioacuten obtenida
mediante el fenoacutemeno de resonancia (fig 41)
La principal diferencia es que la frecuencia en una exploracioacuten de imagen
codifica el espacio mientras que en un estudio de espectroscopia la frecuencia
codifica al grupo quiacutemico que origina la sentildeal (Gili J Alonso J 2000)
Fig 41 Esquema que refleja las similitudes y diferencias de la IRM y la ERM Tomado de Gili J
Alonso JIntroduccion Biofisica a la RM en Neuroimagen 2000
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
96
Al igual que la obtencioacuten de imaacutegenes por RM se basa en la propiedad que
presentan ciertos nuacutecleos atoacutemicos para absorber selectivamente la energiacutea de
radiofrecuencia cuando se someten a un campo magneacutetico (CM) y liberar el
exceso energeacutetico mediante un proceso de relajacioacuten produciendo una sentildeal El
exceso energeacutetico es liberado mediante un proceso de relajacioacuten nuclear (Gupta
RK Lufkin RB 2002 Brown MA 2004) la frecuencia de resonancia del
mismo es la denominada frecuencia de precesioacuten (fp) que es directamente
proporcional al campo magneacutetico efectivo (B) que percibe el nuacutecleo (fig 42)
Seguacuten la Ley de Larmor
fp= ɣB
Donde ɣ es la constante giromagneacutetica que depende del nuacutecleo en cuestioacuten
B viene determinado por el campo magneacutetico externo (BEXT) determinado por
el campo magneacutetico producido por el imaacuten (B0) y gradientes del equipo de
resonancia (BGRA) y por un campo magneacutetico interno inducido por las cargas
moleculares (BBIOQ)
Este uacuteltimo se opone al campo externo a traveacutes de una constante determinada
para cada elemento que se denomina constante de apantallamiento (δ) la cual se
debe maacutes que al nuacutecleo de estudio en cuestioacuten a la ldquonube electroacutenicardquo que rodea
dicho nuacutecleo (Gili J Alonso J 2000) y que se relaciona a su vez con una
determinada moleacutecula (Fig 43)
Por tanto los aacutetomos de las moleacuteculas asocian un campo magneacutetico que
generalmente se opone a BEXT (la ldquonuberdquo de electrones ldquoapantallardquo a BEXT) y
que es proporcional a eacuteste Asiacute el desplazamiento quiacutemico (Gupta RK Lufkin
RB 2002) es una propiedad que depende de σ como veremos maacutes adelante En
funcioacuten de las caracteriacutesticas de dicha ldquonube de electronesrdquo cada nuacutecleo resonaraacute
a diferentes frecuencias pues percibiraacute un campo magneacutetico menor que B0
INTRODUCCIOacuteN
97
Fig 42 Resumen del procedimiento de obtencioacuten de imaacutegenes mediante RM los protones sometidos a
un campo magneacutetico absorben la energiacutea de RF y la liberan posteriormente dando lugar a una sentildeal que
seraacute recogida En el caso de la ERM la frecuencia no codifica el espacio sino al metabolito en cuestioacuten
Fig 43 Campo interno (B INT) que se opone al campo magneacutetico externo (B EXT) a traveacutes de
una ldquonube de electronesrdquo (que equivale a la constante de apantallamiento) que se relaciona con
una moleacutecula especiacutefica
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
98
De este modo
B = B0 + B GRA + BBIOQ
B = BEXT+ BBIOQ
Dado que el campo magneacutetico interno dependiente de cargas moleculares
(BBIOQ) se opone al campo magneacutetico externo a traveacutes de δ podemos establecer
que
B BIOQ = - σ B EXT
Despejando de la igualdad previa obtenemos
B = B EXT (1- σ)
Despejando en la foacutermula seguacuten la ley de Larmor anteriormente citada se deduce
fp = B EXT (1- σ)2
El valor del σ de cada aacutetomo dentro de una moleacutecula es constante La unidad de
medida es el herzio (Hz) y depende de B0 La expresioacuten de partes por milloacuten
(ppm) resulta de dividir σ Bo (Gili J et al 1998)
Seguacuten se desprende de la ley de Larmor la escala de valores en el eje de las
frecuencias depende del valor del campo magneacutetico Esto supone un
inconveniente cuando se necesitan comparar espectros obtenidos en diferentes
equipos de RM ya que la frecuencia de resonancia de un mismo radical variacutea
seguacuten el campo magneacutetico externo (Shapira B Frydman L 2006) Para eliminar
esta diferencia y posibilitar un estudio comparativo se definen las posiciones de
las distintas resonancias mediante una escala relativa de valores respecto a un
valor de referencia
INTRODUCCIOacuteN
99
En la graacutefica de espectroscopia el cero es arbitrario corresponde a la sentildeal del
tetrametilsilano (TMS) compuesto de referencia a partir del cual se tabula la
posicioacuten de los demaacutes
Asiacute la posicioacuten de la frecuencia de resonancia de un radical A respecto a un
radical B determinados vendriacutea dada por el cociente
(fA-fB) fB
Sustituyendo las frecuencias de resonancia del radical A y del radical B por la
igualdad de frecuencia de precesioacuten sustituida en la Ley de Larmor
(fp = B EXT (1- σ)2)
(fA-fB)fB = [B0(1- σA)2 - B0(1- σB)2]B0(1- σB)]
que a su vez se puede escribir como
(fA-fB)fB = (B02)[(1- σA)- (1- σB)] (B02)(1- σB)
Eliminando la expresioacuten (B02) del numerador y denominador
(fA-fB)fB = [(1- σA)- (1-δB)] (1- σB)
Simplificando
(fA-fB)fB = (σB ndash σA) (1- σB)
Por tanto en resumen el cociente relativo soacutelo depende de la constante de
apantallamiento δ independientemente del campo magneacutetico La expresioacuten
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
100
(fA-fB)fB se conoce como desplazamiento quiacutemico citado anteriormente
representado por δ Se trata de un valor sin dimensioacuten y muy pequentildeo por lo que
se multiplica por 106 y se expresa en ppm para hacerlo manejable
En consecuencia los nuacutecleos presentes en los diferentes radicales quiacutemicos se
pueden expresar respecto a un valor de referencia correspondiente a un
determinado radical Asiacute el desplazamiento quiacutemico δ identifica el radical en el
que se encuentra el nuacutecleo independientemente del campo magneacutetico
La escala del desplazamiento quiacutemico permite establecer una relacioacuten entre
posicioacuten y radical que posibilita la identificacioacuten de los distintos compuestos
presentes en una muestra analizada independientemente del campo magneacutetico en
el que se ha obtenido el espectro Cada metabolito presenta una frecuencia
desplazada a valores maacutes o menos altos en el eje x de la curva espectral
expresado en ppm (fig 44)
El acoplamiento escalar (J) (Gupta RK Lufkin RB 2002) y el efecto nuclear
Overhauser (NOe) son con δ las caracteriacutesticas que diferencian la RM de
imagen y la espectroscoacutepica El acoplamiento escalar es un caso especial de
acoplamiento espiacuten-espiacuten que surge de la interaccioacuten de los diferentes estados
espiacuten a traveacutes de los enlaces quiacutemicos de una moleacutecula y resulta en patrones de
fpfp1 fp2 fp3
fref - fmetfref
ppm middot106=
ppm4 3 2
Fig 44 Cada metabolito presenta una frecuencia en el eje x de la curva espectral expresado en
ppm El aacuterea bajo la curva equivale a la concentracioacuten del mismo
INTRODUCCIOacuteN
101
divisioacuten de sentildeal de RM que pueden ser simples o complejos Proporciona
informacioacuten detallada sobre la conectividad de los aacutetomos en una moleacutecula
Especiacuteficamente el desplazamiento quiacutemico junto con J proporciona informacioacuten
del tipo de grupo atoacutemico y de la estructura local molecular mientras que NO
provee datos estructurales tridimensionales mediante la transferencia de
magnetizacioacuten a traveacutes del espacio (Gupta RK Lufkin RB 2002)
De este modo mediante el desplazamiento quiacutemico y el acoplamiento escalar se
puede obtener informacioacuten atoacutemica y de la estructura de una moleacutecula Existe
ademaacutes relacioacuten entre el ancho de la sentildeal de resonancia y la relajacioacuten T2 por lo
que las partiacuteculas con campo magneacutetico estaacutetico mayor (grandes poco moacuteviles
T2 corto) tienen mayor anchura y aquellas con campo magneacutetico estaacutetico menor
(pequentildeas moacuteviles T2 largo) poseen una sentildeal de anchura menor
Por otro lado el aacuterea bajo la sentildeal es proporcional a la concentracioacuten de nuacutecleos
Para obtener un espectro adecuado es necesario suprimir la sentildeal del agua puesto
que se encuentra en grandes cantidades en el organismo Tambieacuten es necesario
asegurar una relacioacuten sentildealruido aceptable (los voluacutemenes miacutenimos de
adquisicioacuten son de 1 cm3)
En resumen cada aacutetomo devuelve la energiacutea con que ha sido excitado a una
frecuencia determinada (fp) que no depende soacutelo del aacutetomo estudiado sino
tambieacuten del compuesto en que se encuentra tal aacutetomo
En base a este fenoacutemeno la ERM 1 H es capaz de identificar los diferentes
compuestos quiacutemicos seguacuten la frecuencia a la que precesan (Gili J Alonso J
2000)
Para que se pueda emplear la teacutecnica los nuacutecleos deben tener un momento
magneacutetico distinto de cero Esta condicioacuten no la cumplen los nuacutecleos con nuacutemero
maacutesico y nuacutemero atoacutemico par
Los nuacutecleos atoacutemicos capaces de generar un campo magneacutetico maacutes destacados
en el aacutembito cientiacutefico son los reflejados en la siguiente tabla (fig 45)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
102
Fig 45 Tabla con los nuacutecleos atoacutemicos maacutes empleados en el aacutembito cientiacutefico destacando el 1HTomado
de Gili J et al Introduccion Biofisica a la RM en Neuroimagen 1998
La Espectroscopia por Resonancia Maacutegneacutetica de protoacuten (1H-ERM) antildeade valiosa
informacioacuten a escala ldquomolecularrdquo permite estudiar perfiles metaboacutelicos
determinando la variabilidad de determinados compuestos presentes en las
estructuras a estudio en los diferentes procesos patoloacutegicos (Rosen
Y Lenkinski RE 2007) frente a su cuantiacutea en condiciones normales lo que
apoya determinados diagnoacutesticos (fig 46 y 47)
Los principales metabolitos de intereacutes cliacutenico detectados en 1H-ERM son
- Residuos N- acetilados como el N-acetil aspartato (NAA) que disminuye en
caso de dantildeo o peacuterdida neuronal
- Colina (Cho) cuyo incremento refleja proliferacioacuten celular la creatina (Cr)
utilizada como referencia para cocientes metaboacutelicos (ej NAACr) se relaciona
con reserva de fosfatos de alta energiacutea y aumenta en estados de hipometabolismo
y viceversa
- Lactato (Lac) que aumenta en estados hipoacutexicos o anoacutexicos mioinositol
(mI) relacionado con las transduccioacuten de sentildeales y precursor del aacutecido
glucuroacutenico su elevacioacuten se asocia a gliosis y astrocitosis reactiva
- Complejo Glutamato-glutamina-GABA-Aspartato (Glx) metabolitos que
resuenan juntos se comportan como neurotransmisores y pueden verse alterados
INTRODUCCIOacuteN
103
en patologiacuteas metaboacutelicas El glutamato es el aminoaacutecido maacutes abundante en el
enceacutefalo del ser humano
- Alanina (Ala) asociada de manera caracteriacutestica con los meningiomas
- Liacutepidos (Lipx) cuya presencia es anormal y otros como acetato succinato
etc que se relacionan con enfermedades infecciosas
- Taurina scilloinositol glucosa
(Schirmer T Auer DP 2000 Barker PB 2001 Chard DT et al 2002 Gupta
RK Lufkin RB 2002 Baslow MH 2003 Frydman L et al 2003 Michael N
et al 2003 Rosen Y Lenkinski RE 2007 Atlas SW 2008 Currie S et al
2013 Gu M et al 2013 Scheidegger O et al 2013 Ding XQ Lanfermann H
2015 Song KH et al 2015)
Sus principales caracteriacutesticas se resumen en la siguiente tabla (fig 46)
Fig 46 Tabla que recoge los principales metabolitos de intereacutes meacutedico su posicioacuten en la graacutefica de
espectroscopia fisiologiacutea y principales patologiacuteas donde se detecta un aumento o disminucioacuten de sus
niveles Tomado de Gillard JH et al Clinical MR Neuroimaging Diffusion Perfusion and Spectroscopy
Cambridge University Press 2005
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
104
Fig 47 Registro espectroscoacutepico normal observando concentraciones habituales de los metabolitos de
intereacutes meacutedico y su posicioacuten en la graacutefica Tomado de Gillard JH et al Clinical MR Neuroimaging
Diffusion Perfusion and Spectroscopy Cambridge University Press 2005
354 Difusioacuten y tensor de difusioacuten
La RM de difusioacuten es una teacutecnica de RM recientemente desarrollada que
proporciona informacioacuten cuantitativa sobre la integridad y orientacioacuten de los
tractos de sustancia blanca en el cerebro Es el uacutenico meacutetodo que demuestra
morfoloacutegicamente ldquoin vivordquo la lesioacuten de las viacuteas neuronales (Basser PJ et al
2000 Pujol S et al 2015 Walker L et al 2015)
La difusioacuten se basa en el movimiento browniano (difusioacuten teoriacutea cineacutetico-
molecular) colisioacuten aleatoria de las moleacuteculas de agua en un sistema en
equilibrio teacutermico En un vaso de agua las moleacuteculas de agua se mueven
libremente este fenoacutemeno recibe el nombre de difusioacuten isotroacutepica
En el cerebro las fibras de la sustancia blanca presentan una orientacioacuten
preferencial del movimiento de las moleacuteculas de agua que estaacute maacutes restringida
en sentido perpendicular que en paralelo debido a su estructura fibrilar Esto se
conoce como difusioacuten anisotroacutepica por el contrario la difusioacuten isotroacutepica
consiste en un movimiento igual en todas las direcciones del espacio
INTRODUCCIOacuteN
105
En la sustancia gris donde la difusioacuten es isotroacutepica es suficiente un coeficiente
(ADC) para describir las caracteriacutesticas de la difusioacuten En tejidos anisotroacutepicos
como la sustancia blanca para caracterizar la difusioacuten es necesario un tensor (D)
que describe el sentido del movimiento de las moleacuteculas en los diferentes planos
del espacio La difusioacuten es anisotroacutepica (direccionalmente dependiente) en los
tractos de fibras de la sustancia blanca (SB) y las membranas axonales y vainas
de mielina suponen un obstaacuteculo al movimiento de las moleacuteculas de agua en
direcciones no paralelas a su propia orientacioacuten La direccioacuten de maacutexima
difusividad se ha demostrado que coinciden con la orientacioacuten del haz de fibras
de SB
Se puede utilizar la RM para obtener imaacutegenes o mapas de los coeficientes de
difusioacuten en el cerebro (Calabrese E et al 2015) Mediante la aplicacioacuten de
gradientes de campo magneacutetico adecuados la imagen de RM puede ser
sensibilizada seguacuten el movimiento browniano (difusioacuten) de las moleacuteculas de
agua en la direccioacuten del gradiente de campo Se obtienen ldquosetsrdquo de imaacutegenes
potenciadas en difusioacuten con gradientes de difusioacuten aplicados en diferentes
direcciones
En general un tensor es un resumen de una matemaacutetica con propiedades
especiacuteficas que permiten cuantificar un fenoacutemeno fiacutesico complejo
En el contexto que nos ocupa el tensor es simplemente una matriz de nuacutemeros
derivada de medidas de difusioacuten en varias direcciones diferentes a partir de la
cual se puede estimar la difusividad en cualquier direccioacuten arbitraria o determinar
la direccioacuten de maacutexima difusividad Con una matriz o tensor 3x3 se pueden
describir las propiedades de difusividad de un medio anisotroacutepico (Gillard JH et
al 2005)
La matriz del tensor puede ser faacutecilmente visualizada como un elipsoide cuyo
diaacutemetro en cualquier direccioacuten estima la difusividad en esa direccioacuten y cuyo eje
mayor principal estaacute orientado en la direccioacuten de maacutexima difusividad Con el uso
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
106
de la DTI tanto el grado de anisotropiacutea como la direccioacuten de las fibras pueden
ser registradas (mapeadas) voxel a voxel proporcionando una nueva y uacutenica
oportunidad para el estudio de arquitectura de la SB in vivo (Lee DH et al
2015)
La anisotropiacutea de la difusioacuten es faacutecil de entender como la medida en que la forma
del elipsoide del tensor se desviacutea de la de una esfera matemaacuteticamente esto se
traduce en el grado en que los tres valores propios del tensor difieren el uno del
otro
Cualquiera de las medidas de anisotropiacutea puede ser utilizada una de las maacutes
usadas es la fraccioacuten de anisotropiacutea (FA) (Mishra V et al 2014) que deriva de la
desviacioacuten estaacutendar de los tres vectores propios y variacutea desde 0 (isotropiacutea) a 1
(maacutexima anisotropiacutea) λ representa la media de los tres valores propios que es
igual al promedio de la direccioacuten de difusividad
La direccioacuten de maacutexima difusividad puede ser representada en mapas mediante
canales de color rojo verde y azul (RGB) con el brillo del color regulado por la
FA resultando un mapa resumen a partir del cual se puede determinar el grado
de anisotropiacutea y la direccioacuten de los tractos de fibras de SB (Gillard JH et al
2005)
La FA simplifica los datos indicaacutendonos el valor propio de mayor valor en una
escala comprendida entre 0 (isotroacutepica) y 1 (anisotroacutepica) de manera que las
regiones hiperintensas son aacutereas potenciales de localizacioacuten de viacuteas neuronales
El coacutedigo de colores utilizado para el mapeo es rojo para izquierda-derecha
verde para antero-posterior y azul para superior-inferior Nos indica en una
imagen FA con una codificacioacuten de colores la direccioacuten del vector propio de
mayor valor del tensor y por tanto la direccioacuten de las viacuteas neuronales (fig 48)
INTRODUCCIOacuteN
107
Fig 48 Imagen de tensor de difusioacuten a nivel de la localizacioacuten de los principales nuacutecleos de la
base Tractos de sustancia blanca representados en escala de colores seguacuten codificacioacuten
propuesta por Pierpaoli (craacuteneo-caudal = azul artero-posterior = verde laacutetero-medial = rojo)
3541 DTI tractografiacuteas
Si simplificamos el tensor en funcioacuten del vector propio de mayor valor podemos
hacer una reconstruccioacuten en 3D describiendo una trayectoria que corresponderaacute a
la viacutea neuronal permitieacutendonos hacer un estudio tractograacutefico o ldquofiber-trackingrdquo
Los haces de SB son estimados con tractografiacutea usando el algoritmo de
deflexioacuten del tensor previamente descrito (TEND)
El rastreo se inicia a partir de una localizacioacuten inicial yendo tanto hacia delante
como hacia atraacutes direcciones definidas por el vector propio principal en el punto
de inicio La propagacioacuten se termina cuando la trayectoria del haz ha alcanzado
un voxel con una FA de menos de 02 (la direccioacuten estimada del vector propio
principal se vuelve menos precisa a medida que disminuye la FA y se vuelve
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
108
muy sensible al ruido de la imagen para una FA menor que 02) o cuando el
aacutengulo entre dos pasos consecutivos es mayor de 45ordm
Un conjunto completo de trayectorias de fibras es obtenido mediante la
colocacioacuten de puntos de inicio en todos los voxels con una FA mayor de 04 (la
estimacioacuten de la direccioacuten del vector propio principal para voxels con FA mayor
de 04 se espera que sea suficientemente precisa para obtener una buena
estimacioacuten de la direccioacuten de las fibras)
La valoracioacuten de las viacuteas de sustancia blanca se genera desde el centro de cada
voxel de inicio Un haz especiacutefico de fasciacuteculos se separa del conjunto completo
de trayectorias mediante el aislamiento de las fibras que se entrecruzan en las
regiones de intereacutes predefinidas (ROIs) que son ubicados para rodear zonas de
cruce de haces que se ven en tanto en plano axial como en sagital o en coronal en
los mapas de color (Barrio-Arranz G et al 2015)
El cuerpo calloso se selecciona colocando el punto de cruce en el plano sagital
medio La comisura anterior mediante la colocacioacuten del ROI en un corte sagital
Posteriormente soacutelo se seleccionan las ramas que alcanzan los loacutebulos
temporales (fig 49)
El haz corticoespinal se obtiene mediante la seleccioacuten de las fibras que salen de
la corteza motora y alcanzan los peduacutenculos cerebrales Los haces de la caacutepsula
interna se seleccionan en un plano axial situado aproximadamente en la mitad del
cerebro medio
Las fibras de los haces de asociacioacuten se obtienen utilizando un procedimiento
similar al descrito por Lazar et al (Lazar M et al 2006 Lazar M 2010 Paydar
A et al 2014)
INTRODUCCIOacuteN
109
a
b
Fig 49 Tractografiacutea del cuerpo calloso superpuesta a imagen de RM en planos axial (a) y
sagital (b)
Las trayectorias de fibras se muestran con colores superpuestos a las imaacutegenes
anatoacutemicas en escala de grises anatoacutemica en diversas proyecciones
tridimensionales
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
110
Hay que tener en cuenta que a diferencia de los mapas direccionales de colores
en los que la informacioacuten direccional estaacute codificada por colores la tractografiacutea
individual se muestra utilizando colores definidos elegidos arbitrariamente
(Gillard JH et al 2005 Grossman RI Yousem DM 2007 Atlas SW 2008
Barrio-Arranz G et al 2015)
355 Resonancia Magneacutetica Funcional (RMF)
La principal aplicacioacuten de esta teacutecnica actualmente consiste en la determinacioacuten
de la funcioacuten encefaacutelica antes de llevar a cabo un tratamiento quiruacutergico
principalmente de tumores cerebrales identificando la corteza elocuente para asiacute
evitar en lo posible complicaciones postoperatorias
La evolucioacuten de la RM ha permitido valorar los procesos fisioloacutegicos
relacionados con la actividad neuronal (Cacace AT et al 2000) La metodologiacutea
se basa en la relacioacuten existente entre la actividad neuronal y el flujo vascular los
cambios en la oxigenacioacuten de la sangre constituyen la base de esta teacutecnica
empleando imaacutegenes BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent Functional
MR Imaging oacute Contraste Dependiente del nivel de oxigenacioacuten en sangre)
Se utilizan diversos paradigmas para activar el coacutertex elocuente registrando el
aumento de la actividad neuronal asociado al aumento local de metabolismo y
perfusioacuten del cerebro ya que la desoxihemoglobina se comporta como contraste
endoacutegeno en la luz vascular disminuyendo el tiempo de relajacioacuten transversal
(T2) y justificando por tanto la atenuacioacuten de la intensidad de sentildeal de las
imaacutegenes obtenidas
No obstante de la misma manera se aprecia ademaacutes un incremento de la
perfusioacuten durante la estimulacioacuten de una determinada regioacuten cortical de modo
que parte de la sangre oxigenada pasa al retorno venoso
Asiacute la hemoglobina desoxigenada suprime la intensidad de la sentildeal de RM y al
ser desplazada por el flujo de sangre con mayor concentracioacuten de hemoglobina
oxigenada permite la obtencioacuten de una mayor sentildeal de RM (fig 50)
INTRODUCCIOacuteN
111
Posteriormente se lleva a cabo una sustraccioacuten entre las sentildeales obtenidas en la
RM en condiciones basales y durante la actividad neuronal
Fig 50 Representacioacuten esquemaacutetica de los cambios de sentildeal en RMf inducidos por estimulacioacuten La
estimulacioacuten incrementa la actividad neuronal y aumenta la respuesta metaboacutelica (tasa cerebral de
oxiacutegeno) y la respuesta vascular (flujo y volumen sanguiacuteneo cerebral) El aumento del flujo sanguiacuteneo
cerebral intensifica los niveles de oxigenacioacuten venosa mientras que el aumento de la tasa cerebral de
oxiacutegeno disminuye los niveles de oxigenacioacuten venosa No obstante el incremento del flujo sanguiacuteneo
cerebral es mayor por lo que en teacuterminos globales aumenta la oxigenacioacuten venosa Los cambios en los
paraacutemetros biofiacutesicos se reflejan en los cambios de sentildeal de la imagen de RM Tomado de Scott HF et
al Functional MRI Basic principles and Clinical Applications 2006 Springer
En el caso particular que nos ocupa la resonancia funcional permite detectar la
actividad de los nuacutecleos basales durante diversos procesos fisioloacutegicos como el
razonamiento y establecer patrones de alteracioacuten de sentildeal en el caso de
existencia de patologiacuteas diversas como la esquizofrenia
(Ogawa S et al 1992 Ogawa S et al 1993 Kim SG et al 1999 Scott HF et
al 2006 Baert AL et al 2007 Matsuda YT et al 2014)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
112
356 Teacutecnicas de Medicina Nuclear
Existen nuevas teacutecnicas funcionales y cuantitativas en el aacutembito de la RM como
se ha descrito previamente que se han contribuiacutedo enormemente al diagnoacutestico
de los trastornos del movimiento si bien presentan la importante limitacioacuten de
que auacuten no forman parte de la praacutectica cliacutenica diaria
Este hecho junto con la superposicioacuten en muchas ocasiones del cuadro cliacutenico
y de los hallazgos morfoloacutegicos en estudios de imagen convencionales hace que
otras teacutecnicas moleculares hayan demostrado ser eficaces en la aproximacioacuten
diagnoacutestica a uno u otro siacutendrome
Por tanto es importante que los radioacutelogos aparte de encontrarse familiarizados
con las alteraciones claacutesicas en este tipo de patologiacutea en estudios de RM
adquieran habilidad en la interpretacioacuten de los estudios de imagen molecular
reconociendo los patrones maacutes frecuentes en la enferemedad de Parkinson (EP)
y en APS (siacutendromes parkinsonianos atiacutepicosparkinsonismos) en FDG PET (2-
[fluorina-18]Fluoro-2-deoxi-D-Glucose Positron Emission Tomography)
Amiloide PET y 123 I ioflupano SPECT (Single Photon Emission Computed
Tomography) De este modo se lograraacute un diagnoacutestico maacutes preciso con una
terapia apropiada para cada tipo de patologiacutea (Broski SM et al 2014)
Asiacute la PET y la SPECT son dos teacutecnicas de medicina nuclear que permiten
obtener una imagen en 3 D del sistema dopamineacutergico estriatal
Ambas requieren de la inyeccioacuten previa de radiofaacutermacos o radioligandos y su
captacioacuten estriatal tendraacute un significado distinto dependiendo del radioligando
empleado Estos presentan afinidad por las moleacuteculas que participan en la
siacutentesis de dopamina y por los transportadores de dopamina y evaluacutean la neurona
presinaacuteptica o nigroestriatal Los radioligandos con afinidad por los receptores
dopamineacutergicos valoran la integridad de las neuronas postsinaacutepticas o
estriatotelencefaacutelicas
INTRODUCCIOacuteN
113
La informacioacuten contenida en las imaacutegenes de PET y SPECT es funcional
(integridad de la viacutea nigroestriatal) y molecular (distribucioacuten y concentracioacuten de
dopa-descarboxilasa transportadores receptores) Puede antildeadirse informacioacuten
anatoacutemica del cuerpo estriado empleando imaacutegenes de fusioacuten PETRM o
SPECTRM
El nuacutemero de radioligandos utilizados con la SPECT es maacutes reducido El 123
I-
ioflupano o 123
I-N-3-fluoropropil-2b-carbometoxi- 3b-(4-iodofenil) nortropano
(123
I -FP-CIT) es el radioligando presinaacuteptico para SPECT de uso cliacutenico maacutes
empleado
En el estudio de receptores postsinaacutepticos dopamineacutergicos se emplea la 123
I -
IBZM una benzamida anaacuteloga del raclopride con afinidad por receptores D2
estriatales No estaacute registrado como radiofaacutermaco en Espantildea
La 18
F -DOPA es el trazador PET maacutes utilizado en el estudio de la EP y de los
parkinsonismos atiacutepicos con unas cifras muy buenas de sensibilidad y
especificidad y una buena correlacioacuten con la severidad y la progresioacuten de la
enfermedad similares al SPECT cerebral con 123
I -FP-CIT pero con una mayor
resolucioacuten espacial de las imaacutegenes estriatales ya que permite analizar por
separado el caudado y el putamen e identificar el nuacutecleo accumbens
De forma similar a los estudios de SPECT con 123
I -FP-CIT los estudios de 18
F -
DOPA se pueden interpretar atendiendo a su distribucioacuten en el estriado La
cuantificacioacuten se realiza mediante un anaacutelisis de la captacioacuten por regiones de
intereacutes
En el caso de la imagen estaacutetica se extrae el promedio de la actividad en las
regiones con captacioacuten especiacutefica (estriado) y de una regioacuten con captacioacuten no
especiacutefica (occipital) y se calcula la ratio entre ambas para cada hemisferio
(SUR) En el caso de un estudio dinaacutemico el paraacutemetro que se cuantifica es la
constante de descarboxilacioacuten (Ki)
Maria Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
114
Por otro lado el aumento de la actividad neuronal glutamateacutergica (excitatoria)
condiciona un aumento de la utilizacioacuten de glucosa cerebral a traveacutes de la unidad
metaboacutelica neurona-gliacutea La 2-[18F] fluoro-2- desoxi-D-glucosa (18
FDG)
anaacutelogo de la glucosa se incorpora a las ceacutelulas por los transportadores de
glucosa
La retencioacuten de 18
FDG -6-fosfato es proporcional al consumo tisular cerebral de
glucosa Por tanto la 18
FDG se emplea en la valoracioacuten del metabolismo
gliciacutedico cerebral regional como un biomarcador de la actividad neuronal y
sinaacuteptica
En el caso del estudio de enfermedades neurodegenerativas que cursan con un
siacutendrome parkinsoniano la 18
FDG permite evaluar la actividad neuronal en los
ganglios de la base (Gleich T et al 2015) Por todo ello se ha sugerido que el
estudio PET con 18
FDG es un buen marcador de la actividad postsinaacuteptica de la
viacutea nigroestriada
La realizacioacuten de un estudio PET cerebral con 18
FDG requiere que los pacientes
permanezcan en ayunas al menos 4 horas para disminuir los niveles de glucemia
(entre 110-160 mgdl Tras la administracioacuten intravenosa de 125-250 MBq de
18FDG (generalmente 150 MBq) el paciente deberaacute permanecer tumbado en
reposo durante 30-40 minutos
El protocolo para la adquisicioacuten del estudio PET 18
FDG consiste en una imagen
estaacutetica del cerebro de aproximadamente 10-15 minutos de duracioacuten en funcioacuten
de las caracteriacutesticas del tomoacutegrafo PET-TC
En el anaacutelisis visual debemos reconocer posibles aacutereas de hipometabolismo y en
el caso de sospechar una alteracioacuten estructural es recomendable el corregistro con
el estudio morfoloacutegico TC o de RM (fig 51) (Arbizu J et al 2014)
INTRODUCCIOacuteN
115
Fig 51 Imagen de PET 18
FDG en un sujeto normal en la que se aprecia una actividad en los ganglios
basales predominante homogeacutenea y simeacutetrica (A) con EP (B) similar al sujeto normal pero con mayor
actividad en la regioacuten posterior del putamen con una atrofia multisisteacutemica parkinsoniana (AMS-P) (C)
en la que se aprecia una marcada reduccioacuten de actividad en la regioacuten posterior del putamen de ambos
hemisferios Tomado de Arbizu J et al Neuroimagen funcional en el diagnoacutestico de pacientes con
siacutendrome parkinsoniano actualizacioacuten y recomendaciones para el uso cliacutenico Revista Espantildeola de
Medicina Nuclear e Imagen Molecular 2014 33 (4) 215-226
117
PLANTEAMIENTO
DE
TRABAJO
PLANTEAMIENTO DE TRABAJO
119
4 PLANTEAMIENTO DE TRABAJO
Los nuacutecleos de la base desempentildean un papel primordial en el control de la
actividad motora del organismo aparte de contribuir al aprendizaje motor
colaborar en las funciones ejecutivas y participar del comportamiento y
emociones (Lanciego JL et al 2012)
Su funcioacuten se ejerce a traveacutes de circuitos que se establecen entre estas estructuras
y la corteza cerebral con efectos opuestos en la ejecucioacuten del movimiento y
ademaacutes entre los diferentes nuacutecleos y con territorios de asociacioacuten y sistema
liacutembico
Como se ha expuesto anteriormente estos agrupamientos celulares se localizan
en sentido estricto en la profundidad de los hemisferios cerebrales si bien
existen otras estructuras situadas en dienceacutefalo mesenceacutefalo y protuberancia que
funcionalmente se incluyen entre los nuacutecleos de la base
Es fundamental por tanto conocer en profundidad la anatomiacutea de estos
elementos y su localizacioacuten exacta en el sistema nervioso central determinando
su relacioacuten con estructuras colindantes y describiendo las viacuteas de asociacioacuten con
otros territorios
A lo largo del tiempo se han descrito varios modelos funcionales con el fin de
detallar dichas comunicaciones y si bien el modelo inicial ha perdurado en gran
medida ha sido necesario incluir otros circuitos con un papel relevante en el
desarrollo de estas actividades
Los nuacutecleos basales actuacutean sobre sus dianas a traveacutes de un equilibrio entre la
activacioacuten de la viacutea directa y la inactivacioacuten de la viacutea indirecta que a su vez
modula la duracioacuten de la activacioacuten de las neuronas talamocorticales
Por otro lado se encuentra activo el circuito dopamineacutergico entre el neoestriado y
la sustancia negra
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
120
La modulacioacuten de las viacuteas directa e indirecta que ejerce la dopamina se encuentra
muy afectada cuando existe un deacuteficit de este neurotransmisor Se puede
considerar en teacuterminos generales que este equilibrio entre las viacuteas directa e
indirecta en el que participan el GABA glutamato y la dopamina es el
componente fundamental de los cambios que se observan en los pacientes con
trastornos del movimiento
Por tanto resulta de gran utilidad conocer la cuantiacutea de los principales
metabolitos presentes en el SNC y en concreto en los nuacutecleos de la base en
condiciones normales mediante el registro a traveacutes de la espectroscopia por RM
teacutecnica objeto de esta tesis como reflejo del adecuado funcionamiento de estos
elementos y sus viacuteas de conexioacuten en condiciones normales
Las funciones de los nuacutecleos basales que mejor se conocen son las asociadas a
los sistemas motores particularmente al sistema somatomotor o circuito motor y
al sistema oculomotor o circuito visuomotor Por tanto la afectacioacuten de los
nuacutecleos basales se traduce en cambios significativos en la conducta de un
paciente si bien su alteracioacuten puede producir efectos aparentemente opuestos en
pacientes distintos con disminucioacuten del movimiento (trastornos hipocineacuteticos) o
aumento del mismo (trastornos hipercineacuteticos)
Los dos tipos de trastornos hipocineacuteticos principales son la acinesia que
consiste en una alteracioacuten del inicio del movimiento y la bradicinesia es decir
reduccioacuten de la amplitud y velocidad del movimiento Ambos trastornos se
observan en pacientes con enfermedad de Parkinson
Se puede considerar que son lesiones del neoestriado que ocasionan la peacuterdida de
conexiones inhibidoras entre el neoestriado y el globo paacutelido interno Asiacute las
neuronas palidotalaacutemicas inhiben constantemente al taacutelamo lo que a su vez
provoca una reduccioacuten de actividad cortical que junto con una viacutea indirecta
praacutecticamente intacta se traduce en una disminucioacuten de capacidad de ejecucioacuten
de movimientos adecuados en los pacientes
PLANTEAMIENTO DE TRABAJO
121
En la acinesia se identifica una interrupcioacuten generalizada de la intervencioacuten de
los nuacutecleos basales en la planificacioacuten y generacioacuten de un movimiento
programado
En la bradicinesia se produce una interrupcioacuten del equilibrio entre los flujos de
salida de las viacuteas directa e indirecta que se dirigen al taacutelamo resultante en un
incremento de activacioacuten de los muacutesculos antagonistas
Por otra parte los trastornos hipercineacuteticos adoptan la forma de discinesias Las
tres formas maacutes importantes son el balismo los movimientos coreiformes y los
movimientos atetoacutesicos
La forma maacutes sencilla de explicar estos trastornos es la interrupcioacuten de la viacutea
indirecta como consecuencia de la peacuterdida de neuronas excitadoras
subtalamopalidales con la consecuente falta de equilibrio entre la excitacioacuten de
las neuronas palidotalaacutemicas (por la viacutea directa) y su inhibicioacuten por esta viacutea
resultando en una disminucioacuten de la cantidad neta de inhibicioacuten del taacutelamo lo
que conduce a una mayor actividad cortical
En el hemibalismo (denominado asiacute porque suele ser unilateral) se producen
movimientos de lanzamiento (baliacutesticos) incontrolados de una extremidad
generalmente de la extremidad superior Suele producirse por lesiones vasculares
localizadas en el nuacutecleo subtalaacutemico contralateral
Los movimientos coreiformes son movimientos irregulares y bruscos
generalizados de las extremidades Se aprecian en la enfermedad de Hungtinton y
en ocasiones en la enfermedad de Parkinson tratada Estos pacientes tambieacuten
pueden presentar hipotoniacutea
En la atetosis (movimientos atetoacutesicos o distoniacutea distal) se aprecian
movimientos lentos sinuosos y reptantes en las porciones distales de las
extremidades maacutes evidentes en extremidades superiores y en la cara Cuando son
maacutes bruscos y se asemejan a la corea se emplea el teacutermino coreoatetosis Cuando
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
122
son maacutes intensos y sostenidos se denominan distoniacutea atetoacutesica (Haines D E
2014)
La incidencia de este tipo de trastornos es frecuente en la poblacioacuten trataacutendose
en ocasiones de una patologiacutea compleja que abarca numerosas entidades con
superposicioacuten de siacutentomas en muchos casos resultando dificultoso un
diagnoacutestico preciso Las nuevas teacutecnicas de neuroimagen permiten una
representacioacuten praacutecticamente real de las diferentes estructuras objeto de estudio
con una ilustracioacuten detallada las mismas que posibilita un mejor conocimiento
tanto anatoacutemico como a nivel molecular lo que facilita la comprensioacuten de su
funcionamiento y permite una mayor aproximacioacuten diagnoacutestica tanto desde la
base en la Atencioacuten Primaria como por parte de Neurorradioacutelogos Neuroacutelogos
y Neurocirujanos implicados
Resulta ademaacutes uacutetil la combinacioacuten de las diferentes teacutecnicas avanzadas que se
encuentran a nuestra disposicioacuten (Arbizu J et al 2014)
En este trabajo se ha realizado una buacutesqueda bibliograacutefica extensa tanto en
bases de datos conocidas (PubMed Radiographics Radiology Medline
American Journal of Neuroradiology British Journal of Radiology etc)
obteniendo numerosos artiacuteculos como en las publicaciones de tratados claacutesicos
(Rouviegravere H Delmas A 1999 Netter FH et al 2002 Amat P Smith-Agreda
JM 2007 Grossman RI Yousem DM 2007 Guyton AC Hall JE 2011
Haines DE 2014)
Una vez evaluada esta informacioacuten y teniendo en cuenta la necesidad de
profundizacioacuten en este tema por los motivos expuestos dada la carencia de
publicaciones acerca de la espectroscopia por RM en teacuterminos generales y
concretamente en el aacutembito de estudio de los nuacutecleos grises profundos y nuacutecleos
relacionados esta tesis titulada ldquoESTUDIO ESPECTROSCOacutePICO DE LOS
NUacuteCLEOS BASALES MEDIANTE TEacuteCNICAS DE NEUROIMAGEN DE
UacuteLTIMA GENERACIOacuteNrdquo pretende esclarecer la anatomiacutea y composicioacuten
PLANTEAMIENTO DE TRABAJO
123
quiacutemica de estas estructuras asiacute como su funcionamiento a traveacutes de los diversos
neurotransmisores implicados
Por tanto los objetivos de esta tesis son
1 Realizar una descripcioacuten anatomorradioloacutegica de los nuacutecleos de la base
determinado sus caracteriacutesticas y su relacioacuten con estructuras vecinas a
traveacutes de teacutecnicas de neuroimagen
2 Llevar a cabo un estudio funcional de los nuacutecleos basales determinando
su composicioacuten quiacutemica a traveacutes de la espectroscopia por RM (ERM) y su
implicacioacuten en la funcional de los mismos
3 Valorar las teacutecnicas de neuroimagen maacutes avanzadas empleadas haciendo
especial hincapieacute en el postprocesado de imaacutegenes a traveacutes de programas
informaacuteticos comerciales de libre acceso
4 Describir y presentar las principales patologiacuteas que pueden afectar a los
nuacutecleos de la base y conducir a la aparicioacuten de trastornos del movimiento
mediante diversas teacutecnicas radioloacutegicas
Para ello se han empleado teacutecnicas de imagen de uacuteltima generacioacuten incluyendo
estudios de TC y RM convencionales angioTC y angioRM
ESPECTROSCOPIA POR RM (ERM) como teacutecnica primordial en este trabajo
tensor de difusioacuten para representar las relaciones anatoacutemicas de los nuacutecleos de la
base con la sustancia blanca e incluso imaacutegenes de PET-TC
A pesar de que los nuacutecleos de la base pueden ser adecuadamente valorados
mediante estudios de tomografiacutea computarizada (Grossman RI Yousem DM
2007 Del Cura JL et al 2010 Haaga JR et al 2011) es la RM la que permite
una visioacuten mucho maacutes detallada de estas estructuras al ofrecer adquisiciones en
los diferentes planos del espacio y permitir la realizacioacuten de secuencias
especiacuteficas de fino espesor con adquisicioacuten 3D y representacioacuten de estas
estructuras mediante diversas secuencias que muestren las caracteriacutesticas de sentildeal
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
124
de las mismas (Cerezal L et al 2004 Schneider G 2005 Oleaga L Lafuente J
2007 Atlas SW 2008 Fraga P et al 2008)
Ademaacutes es la teacutecnica que permite llevar a cabo secuencias de
ESPECTROSCOPIA objeto de estudio de este trabajo reflejando la
composicioacuten quiacutemica de los nuacutecleos basales punto clave del modelo funcional
de los circuitos que se establecen entre estas masas de sustancia gris y el resto
de elementos del SNC capacitando al Neurorradioacutelogo para detectar anomaliacuteas
metaboacutelicas sutiles que hagan sospechar una determinada patologiacutea mucho antes
de que afloren las alteraciones puramente morfoloacutegicas y de sentildeal lo que supone
una ventaja fundamental de cara al diagnoacutestico (Gili J et al 1998 Rakesh KG
et al 2002 Gillard JH et al 2005)
De esta forma los estudios de TC suponen una primera aproximacioacuten al estudio
de los nuacutecleos basales siendo la RM convencional y las teacutecnicas funcionales
especiacuteficas el meacutetodo de eleccioacuten para valorar estas estructuras
Toda la informacioacuten obtenida se emplearaacute para describir en primer lugar la
anatomiacutea de los nuacutecleos de la base de modo exhaustivo con abundante
iconografiacutea incluyendo sus caracteriacutesticas morfomeacutetricas y su relacioacuten con
estructuras adyacentes a traveacutes de imaacutegenes de TC y RM con muacuteltiples
reconstrucciones tridimensionales y volumeacutetricas incluyendo estudios de
tractografiacutea a traveacutes de postprocesado de imaacutegenes en las estaciones de trabajo
pertinentes y en plataformas de manipulacioacuten de imaacutegenes disponibles que
permiten explotar al maacuteximo la informacioacuten obtenida con una representacioacuten
muy cercana a la realidad de los elementos objeto de estudio En este trabajo se
haraacute especial hincapieacute en la plataforma 3D Slicer que dispone de numerosas
herramientas con este fin (Egger J et al 2012 Pinter C et al 2012 Egger J et
al 2013 Lin N et al 2013 Velaacutezquez ER et al 2013 Oyama R et al 2013
Revannasiddaiah S et al 2013 Fritz J et al 2014 Li Y et al 2014 Parmar C
et al 2014 Veeraraghavan H Miller JV 2014 Yeniaras E et al 2014
Coutinho J et al 2015 Valeri G et al 2015)
PLANTEAMIENTO DE TRABAJO
125
Por otro lado el empleo del PET-TC como herramienta complementaria
permitiraacute tambieacuten la valoracioacuten de la actividad metaboacutelica de los nuacutecleos de la
base principalmente en estructuras donde la espectroscopia presenta
limitaciones como la sustancia negra (Shih MC et al 2006 Broski SM et al
2014 Arbizu J et al 2014 Gleich T et al 2015)
Posteriormente se procederaacute a una extensa revisioacuten de la funcioacuten de los nuacutecleos
de la base a traveacutes de los modelos actuales reflejando la composicioacuten metaboacutelica
de los mismos responsable en uacuteltima instancia de su adecuado funcionamiento a
traveacutes de la ESPECTROSCOPIA POR RM teacutecnica de neuroimagen a destacar
en esta Tesis determinando mediante numerosas graacuteficas su concentracioacuten
habitual en cada uno de ellos y estableciendo estudio comparativo
Por uacuteltimo se describiraacute la alteracioacuten de este perfil metaboacutelico en las principales
patologiacuteas que pueden afectar a los nuacutecleos de la base generando los trastornos
de movimiento anteriormente descritos a traveacutes de muacuteltiples graacuteficas
espectroscoacutepicas que reflejan casos reales
127
MATERIAL
Y
MEacuteTODOS
MATERIAL Y MEacuteTODOS
129
5 MATERIAL Y METODOS
En este trabajo se han empleado varias modalidades diagnoacutesticas para el estudio
concreto de los nuacutecleos de la base permitiendo reproducir sus caracteriacutesticas
anatoacutemicas relacioacuten con estructuras vecinas metabolismo y funcioacuten y deteccioacuten
de patologiacutea a estos niveles
Varios de los elementos implicados suponen debido a sus dimensiones
distribucioacuten y localizacioacuten un reto diagnoacutestico importante que este trabajo ha
superado mediante teacutecnicas de alta resolucioacuten y protocolos especiacuteficos
Por un lado se han llevado a cabo estudios de tomografiacutea computarizada (TC)
como primera aproximacioacuten incluyendo reconstrucciones tridimensionales que
posibilitan una mejor caracterizacioacuten espacial de los nuacutecleos basales Tambieacuten se
han realizado estudios de angio-TC como vertiente de esta teacutecnica incorporando
medios de contraste yodados que permite delinear la vasculatura implicada en la
irrigacioacuten de estos elementos y establecer su distribucioacuten
Por otra parte conformando el grueso de este trabajo se han desarrollado
numerosos estudios de resonancia magneacutetica (RM) como meacutetodo diagnoacutestico de
eleccioacuten tanto en el aspecto morfoloacutegico a traveacutes de la imagen convencional por
RM (IRM) sin o tras administracioacuten de gadolinio intravenoso (angioRM) como
principalmente en su aspecto metaboacutelico a traveacutes de la espectroscopia por RM
(ERM) teacutecnica objeto de estudio de esta tesis
Otros meacutetodos de imagen como el PET perteneciente al aacutembito de la Medicina
Nuclear con un elevado potencial a traveacutes de la suma de informacioacuten con
imaacutegenes de TC (PET-TC) aumenta la capacidad de anaacutelisis de los nuacutecleos de la
base y su patologiacutea
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
130
Para llevar a cabo esta Tesis Doctoral se realizoacute un anaacutelisis retrospectivo de
estudios de RM cerebralangio-RM cerebral y ERM de exploraciones realizadas
simultaacuteneamente de un total 78 pacientes 31 mujeres y 47 varones en el
periodo de dos antildeos comprendido entre julio de 2013 y julio de 2015 Muchos de
ellos ademaacutes presentaban estudios de TC cerebral (estaacutendar o angio-TC) previos
y en algunos casos estudios de PET-TC que tambieacuten fueron analizados
El motivo de estudio englobaba muacuteltiples causas incluyendo cefalea alteracioacuten
de la conducta peacuterdida de fuerza afasia alteracioacuten del movimiento demencia
etc
Previo a la realizacioacuten de los diferentes estudios se entregoacute al paciente (o bien a
su representante legal) un consentimiento informado explicando en queacute consistiacutea
la exploracioacuten y sus posibles efectos adversos
En el caso de tratarse de exploraciones de TC con contraste se cuestionoacute al
paciente acerca de sus antecedentes aleacutergicos a los compuestos yodados
patologiacutea tiroidea insuficiencia renal yo hepaacutetica asma bronquial
feocromocitoma insuficiencia cardiaca grave miastenia gravis o posible
embarazo aparte de que se encontrara como miacutenimo en ayuno de 4 horas (fig
52)
En cuanto a las exploraciones mediante RM se advirtioacute al paciente la necesidad
de excluir cualquier tipo de elemento metaacutelico o de sustancias como maquillaje
laca aerosoles etc Presente en su organismo para realizar el estudio
La presencia de marcapasos contraindica la exploracioacuten Se cuestionoacute asimismo
sobre posible embarazo antecedentes quiruacutergicos peso etc
En el caso de precisar la administracioacuten de medio de contraste tambieacuten se hizo
conocer al paciente los posibles efectos adversos y se preguntoacute por antecedentes
al respecto siendo necesario asimismo un ayuno de como miacutenimo 4 horas (fig
53)
MATERIAL Y MEacuteTODOS
131
Fig 52 Consentimiento informado empleado para la realizacioacuten estudios de TC cerebral
Fig 53 Consentimiento informado empleado para la realizacioacuten estudios de RM cerebral
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
132
51 Adquisicioacuten de imaacutegenes y estaciones de trabajo
511 Equipos de TC
Las exploraciones de tomografiacutea computarizada se ejecutaron en los diversos
equipos disponibles en el Complejo Hospitalario de Zamora bien mediante
tomografiacutea computarizada multidetector (TCMD) Brilliance de 40 detectores
(Philips Medical System) ubicado en el Hospital Virgen de la Concha de Zamora
bien mediante TCMD Somaton Volume Acces de la casa comercial Siemens
disponible tanto en el Hospital Virgen de la Concha de Zamora como en el
Hospital de Benavente (fig 54)
Las estaciones de trabajo empleadas en el postprocesado de imaacutegenes con el fin
de obtener una adecuada valoracioacuten estructural y morfomeacutetrica de los nuacutecleos de
la base objeto de estudio fueron la estacioacuten de trabajo Brilliance Workspace
Portal (Philips Medical System) y la estacioacuten SyngoVia en el caso de los equipos
Siemens (fig 55 y fig 56) sitas en el Complejo Hospitalario de Zamora
Estos equipos disponen de muacuteltiples herramientas de imagen que capacitan al
operador para realizar numerosas actividades
Es posible efectuar desde mediciones simples hasta reconstrucciones complejas
de las estructuras evaluadas mediante el empleo de grosor de corte menor que el
utilizado para realizar la adquisicioacuten de informacioacuten obteniendo imaacutegenes de
calidad a la par que vistosas
Ademaacutes los resultados pueden ser presentados en diferentes planos del espacio
que reflejen con mayor exactitud las caracteriacutesticas morfoloacutegicas localizacioacuten y
relacioacuten con estructuras vecinas de los elementos objeto de estudio
MATERIAL Y MEacuteTODOS
133
a
B
Fig 54 (ab) Equipo de TCMD Brilliance 40 Philips Medical System (a) TCMD Somaton Volume
Acces Siemens (b)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
134
Fig 55 Estacioacuten de trabajo Brilliance Workspace Portal (Philips Medical System)
Fig 56 Estacioacuten de trabajo SyngoVia de Siemens
MATERIAL Y MEacuteTODOS
135
512 Equipos de RM
Las exploraciones de Resonancia Magneacutetica convencional y Espectroscopia por
RM (ERM) se llevaron a cabo en su mayoriacutea en un equipo General Electric en
concreto el modelo Signa Excite de 15 T (fig 57) mediante la utilizacioacuten de una
antena especiacutefica de craacuteneo y con protocolo de estudio que incluye secuencia
espectroscoacutepica tanto uni como multivoxel
Fig 57 Personal al frente del equipo de RM modelo Signa Excite de 15 T de la casa General
Electric
La consola de trabajo de RM para el postprocesado de imaacutegenes en nuestro
Centro corresponde a la versioacuten 42 de General Electric (fig 58)
Cinco de los pacientes fueron estudiados fuera de nuestro Centro mediante RM
en el Hospital Cliacutenico de Valladolid en un equipo Philips Achieva 30T-TX
(3T) con estacioacuten de trabajo ViewForum (fig 59)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
136
Fig 58 Estacioacuten de trabajo de RM de GE versioacuten 42
Fig 59 Equipo de RM modelo Achieva 30T-TX de la casa Phliplis Hospital Cliacutenico
Universitario de Valladolid
MATERIAL Y MEacuteTODOS
137
512 Equipo de PET-TC
Las imaacutegenes de PET-TC utilizadas se obtuvieron en un equipo de la casa
comercial Philips modelo True Flight disponible en el Hospital Universitario de
Aacutelava- sede Santiago Apoacutestol (fig 60)
Fig 60 Equipo de PET-TC True Flight de la casa comercial Phlips Hospital Universitario de
Aacutelava sede Santiago Apoacutestol
52 Protocolos de estudio
521 TC cerebral convencional
El protocolo de estudio de TC CEREBRAL utilizado de modo habitual en los
diversos equipos de nuestro Complejo Hospitalario incluye
- Topograma lateral
- Orientacioacuten de corte transversal
- Inicio y final de los cortes desde foramen magno a veacutertex
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
138
- Espesor de corte 3mm
- Velocidad de la mesa 1mmseg
- FOV (Field of View Campo de Visioacuten) 200mm
- Teacutecnica Voltaje estaacutendar (110 Kv) Miliamperaje miacutenimo requerido para
adecuada calidad de imagen
- Reconstruccioacuten con ldquoventanardquo de pareacutenquima cerebral y reconstruccioacuten
oacutesea
- Contraste yodado dosis de 02 mlkg generalmente Retardo de
aproximadamente 60 segundos tras la inyeccioacuten 90 segundos si existe
sospecha de metaacutestasis
El contraste empleado en nuestro Centro fue Omnipaque 300 contraste yodado
que contiene 647 mg de Iohexol por ml lo que equivale a equivalente a 300 mg
de yodo por ml
522 Angio-TC cerebral
Para llevar a cabo un estudio angiograacutefico cerebral se dispone del siguiente
protocolo de estudio
- Topograma lateral
- Orientacioacuten de corte transversal
- Inicio y final de los cortes desde foramen magno a veacutertex
- Espesor de corte 25 mm incremento de 10mm
- Tiempo de ciclo 33 s
- FOV (Field of View Campo de Visioacuten) 250 mm
MATERIAL Y MEacuteTODOS
139
- Teacutecnica Voltaje estaacutendar (120 Kv) Miliamperaje miacutenimo requerido para
adecuada calidad de imagen
- Bolus tracking Umbral 70 retraso postumbral 28 s
- Reconstruccioacuten con ldquoventanardquo de pareacutenquima cerebral y reconstruccioacuten
oacutesea
- Reconstrucciones tridimensionales con extraccioacuten de vasculatura objeto
de estudio
El volumen de contraste que se emplea de modo habitual en un paciente adulto
de peso medio (75 kg aproximadamente) es de 60-70 ml
523 RM cerebral convencional
A continuacioacuten se expone con detenimiento el protocolo habitual de RM cerebral
utilizado en nuestro Centro
- Secuencia FLAIR (Fluid Attenuated Inversion Recovery) potenciada en
T2 en plano axial (2 adquisiciones) Angul (gra) 90 Eco 11 TE (ms)
1424 TI (ms) 2000 TR (ms)8000 espacio (mm)15 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 24x24 matriz 256x160 NEX 100
- Secuencia potenciada en difusioacuten (DWI) Angul (gra)90 TE (ms) 86 TR
(ms)7050 espesor (mm)4 espacio (mm)15 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 24x24 matriz 128x128 NEX100
- Secuencia SE potenciada en T2 en plano axial Angul (gra)90 TE (ms)
90 TR (ms)3300 espesor (mm)4 espacio (mm)15 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 128 x 128 NEX200
- Secuencia SE potenciada en T2 en plano coronal Angul (gra)90 TE
(ms) 90 TR (ms)3300 espesor (mm)5 espacio (mm)15 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 128 x 128 NEX200
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
140
- Secuencia SE (Spin Eco) potenciada en T1 en plano sagital Angul
(gra)90 TE (ms) 90 TR (ms)500 espesor (mm)5 espacio (mm)15
diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 26 matriz 350 x 256 NEX100
- Secuencia GRE (Eco de Gradiente) potenciada en T2 en plano axial
Angul (gra)20 Eco 11 TE (ms) 15 TR (ms)740 espesor (mm)4
espacio (mm)15 diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 18 matriz 280 x 192
NEX 200
- Secuencia 3D FSPGR (Fast Spoiled Gradient Echo) potenciada en T1 en
plano axial Angul (gra)15 TE (ms) 40 TR (ms)84 espesor (mm)30
espacio (mm)15 diaacutemetro de reconstruccioacuten 22 x 22 matriz 256 x 192
NEX 200
524 Angio- RM cerebral
En nuestro Centro el protocolo de estudio de angio RM cerebral incluye un
amplio abanico de secuencias disponibles si bien en muchos casos no es
necesario realizar la totalidad de las mismas Incluye
- Secuencia 3D TOF sin contraste Angul (gra)20 TE (ms) 69 TR
(ms)36 espesor (mm)14 espacio (mm)07 diaacutemetro de reconstruccioacuten
22 x 22 matriz 320 x 224 NEX 100
- Secuencia 3D TOF tras la administracioacuten de gadolinio endovenoso
Angul (gra)20 TE (ms) 69 TR (ms)36 espesor (mm)14 espacio
(mm)07 diaacutemetro de reconstruccioacuten 22 x 22 matriz 320 x 224 NEX
100
- Secuencia 3D Fast Spoiled Gradient Echo (FSPGR) con adquisicioacuten en
plano axial tras administracioacuten de contraste Angul (gra)15 TE (ms)
MATERIAL Y MEacuteTODOS
141
40 TR (ms)84 espesor (mm)30 espacio (mm)15 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 22 x 22 matriz 256 x 192 NEX 200
- En ocasiones se emplea una secuencia complementaria tardiacutea
postcontraste de alta resolucioacuten (Steady State) Angul (gra)30 TE (ms)
15 TR (ms)58 espesor (mm)12 espacio (mm)06 diaacutemetro de
reconstruccioacuten 24 x 18 matriz 512 x 256 NEX 200
- Secuencias SE complementarias postcontraste en planos coronal y sagital
Angul (gra)90 TE (ms) 140 TR (ms)560 espesor (mm)50 espacio
(mm)15 diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 320 x 192 NEX
200
525 Espectroscopia por RM (ERM)
Es el protocolo de mayor intereacutes en este trabajo En nuestro hospital el estudio de
ERM incluye secuencia localizadora FLAIR EPI secuencia de espectroscopia
univoxel (TE 35 ms) secuencia de espectroscopia univoxel (TE 144 ms) y
secuencia de espectroscopia multivoxel (2DSI) PRESS 144 (fig 61) Sus
paraacutemetros se especifican a continuacioacuten
- Secuencia localizadora FLAIR EPI Angul (gra)90 ECO 11 TE (ms)
120 TI (ms)2000 TR (ms)9000 espesor (mm)5 espacio00 diaacutemetro
de reconstruccioacuten24 x 24 matriz 128 x 160 NEX200
- Secuencia de espectroscopia univoxel (TE 35 ms) Angul (gra)90 Eco
11 TE (ms) 35 TR (ms)1500 espesor (mm)200 espacio (mm)00
diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 1 x 1 NEX800
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
142
- Secuencia de espectroscopia univoxel (TE 144 ms) Angul (gra)90 Eco
11 TE (ms) 144 TR (ms)1500 espesor (mm)200 espacio (mm)00
diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 1 x 1 NEX 800
- Secuencia de espectroscopia multivoxel (2DSI) PRESS 144 Angul
(gra)90 Eco 11 TE (ms) 144 TR (ms)1000 espesor (mm)100
espacio (mm)00 diaacutemetro de reconstruccioacuten 24 x 24 matriz 18 x 18
NEX 100
Fig 61 Captura de pantalla del protocolo de ERM actualizado empleado en nuestro Hospital
Ademaacutes en casos de sospecha de epilepsia se antildeaden como secuencias
especiacuteficas para despistaje de dicha patologiacutea las siguientes
- Secuencia SE potenciada en T2 en plano coronal cortes finos (espesor de
4 mm) centrada en hipocampos
- Secuencia 3D FSPGR potenciada en T1 en plano coronal
MATERIAL Y MEacuteTODOS
143
Queremos resaltar que para obtener informacioacuten de metabolitos in vivo mediante
ERM existen dos meacutetodos de adquisicioacuten de la informacioacuten las teacutecnicas
univoxel (single voxel) y las teacutecnicas multivoxel
En las primeras single voxel se utilizan pulsos especiacuteficos de excitacioacuten con el
fin de localizar un volumen relativamente pequentildeo empleando gradientes
durante el pulso de radiofrecuencia El paraacutemetro que maacutes influencia posee en
estas teacutecnicas es el TE puesto que en funcioacuten de su valor corto (lt50 ms) o largo
(gt130 ms) se detectaraacuten metabolitos determinados en los extremos de la graacutefica
Asiacute el mioinositol apareceraacute con valores de TE cortos localizado a la izquierda de
la graacutefica por el contrario los liacutepidos y el lactato seraacuten registrados con tiempos
largos a la derecha de la graacutefica
La relacioacuten sentildealruido es alta con TE corto El TE largo posibilita la anulacioacuten
de la grasa subcutaacutenea evitando interferencias pero la relacioacuten sentildealruido es
menor Por otra parte en las teacutecnicas univoxel se emplean tres pulsos ortogonales
entre siacute resultando el eco en el punto del espacio donde convergen
Generalmente se usan dos secuencias STEAM (STimulated Echo Acquisition
Mode) y PRESS (Point REsolved Spectroscopy) En las secuencias STEAM los
tres pulsos de RF utilizados con de 90ordm mientras que en las secuencias PRESS el
primer pulso es de 90ordm que se sigue de dos pulsos consecutivos de reenfoque de
180ordm Ambas pueden emplearse con TE corto o largo
Es fundamental ademaacutes conseguir un campo magneacutetico homogeacuteneo a traveacutes de la
supresioacuten del agua y de la grasa a traveacutes de teacutecnicas como el Shimming La
supresioacuten del agua resulta imprescindible dado que su concentracioacuten supera en
gran medida la del los metabolitos de intereacutes (hasta 10000 veces superior)
pudiendo ocultarlos Con este propoacutesito se utilizan meacutetodos como CHESS
(Chemical Shift Selective) o a traveacutes de un pulso de inversioacuten-recuperacioacuten (IR)
como en el caso de nuestro trabajo
Por uacuteltimo la localizacioacuten espacial se puede llevar a cabo mediante diferentes
secuencias en nuestro Centro se emplea la secuencia PRESS (Point REsolved
Spectroscopy) que define peor el voacutexel objeto de estudio que otra secuencia
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
144
empleada la secuencia STEAM (STimulated Echo Acquisition Mode) pero en
cambio produce mejor relacioacuten sentildealruido que eacutesta (figs 62 y 63)
En cuanto a las teacutecnicas multivoxel o la imagen espectroscoacutepica como tal (MRSI
Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging) permiten obtener informacioacuten de
un volumen representado como matriz o cuadriacutecula de muchos voxels voxels
individuales o mapa de metabolitos con un rango de intensidades acorde con la
cantidad de los mismos
La adquisicioacuten se efectuacutea mediante un hiacutebrido tridimensional (3D) de otros dos
bidimensional Chemical Shift Imaging (2D CSI) y unidimensional Hadamard
Spectroscopic Imaging (1D HSI)
La teacutecnica de multivoacutexel 2D obtiene muacuteltiples espectros de un volumen tisular
grande a traveacutes de una uacutenica adquisicioacuten los cuales conforman una matriz que
refleja la distribucioacuten de un determinado metabolito en una escala de color que se
sobreimpresiona a la imagen estructural De este modo se pueden estudiar en
una misma sesioacuten caracteriacutesticas metaboacutelicas de uno (entre 1 y 8 cm3) o muacuteltiples
voxeles (figs 64 y 65)
Esto hace pensar que seriacutea la teacutecnica de eleccioacuten en cualquier situacioacuten pero no
es asiacute puesto que cuanto mayor es el aacuterea a estudiar maacutes difiacutecil es obtener un
registro de calidad en cuanto a relacioacuten sentildealruido homogeneidad de campo
(existiendo ademaacutes ldquocontaminacioacutenrdquo desde voxeles vecinos) y por tanto a
definicioacuten de picos se refiere
En segundo lugar el tiempo de adquisicioacuten es mayor En tercer lugar el meacutetodo
de localizacioacuten que utilizan estas secuencias es menos preciso que en secuencias
univoxel que supones tambieacuten peacuterdida de sentildeal
Por uacuteltimo el procesamiento de los registros es maacutes largo y estaacute menos
automatizado
MATERIAL Y MEacuteTODOS
145
Fig 62 Captura de pantalla de la programacioacuten de las secuencias univoxel
Fig 63 Graacutefica resultante (TE 35 ms)
De este modo en la praacutectica cuando la regioacuten a estudiar estaacute claramente
definida la teacutecnica univoxel seraacute la de eleccioacuten por su mayor calidad y velocidad
en cuanto a obtencioacuten y procesado En cambio cuando se pretenda valorar
distintas regiones al mismo tiempo o el aacuterea de estudio no esteacute claramente
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
146
definida (p ej seguimiento de tumores cerebrales post-tratamiento guiacutea para
biopsia estereotaacutexica por ERM etc) seraacute maacutes uacutetil emplear secuencias
multivoxel dada su mayor capacidad para la valoracioacuten espacial
Fig 64 Captura de pantalla de la programacioacuten de las secuencias multivoxel
a b c
Fig 65 (abc) Imagen resultante en equipo de RM tras la realizacioacuten de secuencia multivoxel (a)
Postprocesado en consola de trabajo GE 42 mediante programe especiacutefico (b) Obtencioacuten de muacuteltiples
curvas de espectroscopia superpuestas a volumen estudiado (c)
MATERIAL Y MEacuteTODOS
147
En las secuencias univoxel la muestra es colocada en el aacuterea de intereacutes pudiendo
obtener una uacutenica graacutefica con tiempo de eco corto (35 ms) largo (144 ms) o
ambos seguacuten los metabolitos que nos interese valorar
En las secuencias multivoxel se selecciona un amplio aacuterea de estudio
generalmente abarcando tanto la zona a estudio como su regioacuten equivalente en el
hemisferio contralateral incluyendo muacuteltiples muestras y por tanto obteniendo
muacuteltiples graacuteficas de espectroscopia para lo que la informacioacuten requiere ser
procesada en la consola de trabajo GE 42 siendo necesario asociar la imagen
global resultante con la secuencia localizadora con el fin de obtener muacuteltiples
curvas espectroscoacutepicas que permitan comparar aacutereas sanas y patoloacutegicas o bien
diferentes zonas dentro de una misma estructura anatoacutemica o aacuterea afecta
logrando establecer valoraciones individuales y estudios comparativos asiacute como
una mejor determinacioacuten de ratios
Los contrastes empleados en RM fueron Gadovistreg (cada ml de solucioacuten
inyectable contiene 60472 mg de gadobutrol que equivale a 1 mmol de
gadobutrol) y Dotaremreg (cada ml de solucioacuten inyectable contiene 27932 mg de
aacutecido gadoteacuterico en forma de sal de meglumina que equivale a 05 mmol
La dosis de Gadovistreg recomendada y empleada en nuestros estudios fue de 01
mmol por kg de peso y la de Dotaremreg de 01 mmolkg de peso corporal (02
mlkg de peso)
No se describioacute ninguacuten tipo de reaccioacuten adversa derivada del uso de estos
contrastes
526 PET-TC
Para obtener imaacutegenes oacuteptimas es conveniente evitar ingerir productos con
abundante contenido en glucosa 24 horas antes de realizar la exploracioacuten
realizando posterior ayuno de 6 horas
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
148
El diacutea de la prueba se inyecta una dosis de 25 MBqkg (Megabecquerel por
kilogramo de peso) viacutea intravenosa de 18
FDG (fluoro-deoxi-glucosa) El tiempo
de adquisicioacuten es de unos 20 minutos
El protocolo de estudio incluye
- Topograma
- TC cerebral de baja dosis Espesor de corte 3 mm incremento de 15 mm
FOV (Field of View Campo de Visioacuten) 600 mm Teacutecnica Voltaje
estaacutendar (120 Kv) Miliamperaje 305 mAs
- Reconstruccioacuten con fusioacuten de imaacutegenes Espesor de corte 3 mm
incremento de 15 mm FOV (Field of View Campo de Visioacuten) 250 mm
Matriz 512
53 Programas de postprocesado de imaacutegenes
Una vez realizadas las diferentes exploraciones en su mayoriacutea estudios de
RMERM se llevoacute a cabo el postprocesado de imaacutegenes en las estaciones
descritas y a traveacutes de diversos sistemas de reformateo y manipulacioacuten de
imaacutegenes destacando principalmente el software 3D Slicer (versioacuten 40)
El estudio cualitativo fue realizado tanto en las consolas de trabajo de TC y RM
fundamentalmente en la consola GE 42 como se ha descrito y con los programas
de reconstruccioacuten de imaacutegenes Osirix (Pixmeo Sarl) (fig 66) y 3D Slicer citado
anteriormente (fig 67)
Se valoroacute la anatomiacutea de los nuacutecleos basales con su representacioacuten en los
diferentes planos del espacio y mediante reconstrucciones volumeacutetricas aisladas
o bien superpuestas a imaacutegenes 2D y al volumen total del propio estudio (fig 68)
MATERIAL Y MEacuteTODOS
149
Fig 66 Captura de pantalla del programa de reconstruccioacuten de imaacutegenes meacutedicas Osirix
Fig 67 Captura de pantalla del programa de reconstruccioacuten de imaacutegenes meacutedicas 3D Slicer
La morfometriacutea de los nuacutecleos basales se realizoacute a traveacutes del software Osirix
presentando medidas de los diversos componentes de los mismos en los
diferentes planos del espacio
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
150
Las reconstrucciones volumeacutetricas se obtuvieron mediante el programa 3D
Slicer empleando numerosas herramientas de edicioacuten de imaacutegenes con
segmentacioacuten anatoacutemica
Las imaacutegenes de tractografiacutea delineando los haces de sustancia blanca que
contornean los nuacutecleos basales tambieacuten fueron obtenidas a traveacutes del software
3D Slicer (fig 69) pudiendo ser posteriormente manipuladas a su vez en el
programa Osirix
Las reconstrucciones de maacutexima intensidad de proyeccioacuten y volumeacutetricas de
estudios de TCMDangio TC se realizaron empleando las herramientas de trabajo
de las estaciones de trabajo Brilliance Workspace de Philips y SyngoVia de
Siemens citadas El resto de imaacutegenes multiplanares se obtuvieron
posteriormente con el programa Osirix
Fig 68 Reconstruccioacuten volumeacutetrica del nuacutecleo lenticular derecho y proyeccioacuten del mismo sobre
los tres planos del espacio y sobre reconstruccioacuten tridimensional cefaacutelica
MATERIAL Y MEacuteTODOS
151
Fig 69 Captura de pantalla reflejando la obtencioacuten de imaacutegenes de tractografiacutea mediante 3D Slicer
Por otro lado a traveacutes del postprocesado de las secuencias espectroscoacutepicas en la
estacioacuten de trabajo de RM se obtienen muacuteltiples graacuteficas representado la
disposicioacuten y concentracioacuten de los diversos metabolitos en los nuacutecleos grises
profundos siendo posible estimar sus niveles tanto en condiciones normales (fig
70) como ante la presencia de diversas noxas patoloacutegicas que en uacuteltima estancia
condicionan los trastornos del movimiento analizados en el apartado de
ldquoIntroduccioacutenrdquo
Fig 70 Postprocesado de imaacutegenes de secuencia multivoxel de espectroscopia por RM
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
152
531 Programa 3D Slicer
Es conocida la presencia a diacutea de hoy de numerosos entornos tecnoloacutegicos para el
procesamiento de imaacutegenes que permiten del desarrollo de reconstrucciones
tridimensionales y facilitan la identificacioacuten de las diversas estructuras
anatoacutemicas presentes en los estudios radioloacutegicos fundamentalmente de RM Las
maacutes reconocidas incluyen OsiriXreg Amirareg y Analyzereg y 3D Slicerreg entre
otras
Cabe destacar el importante papel que este uacuteltimo software sentildealado ha tenido
en el desarrollo de este trabajo de Tesis
Fue desarrollado por el Laboratorio de de Inteligencia Artificial del Instituto de
Tecnologiacutea de Massachusetts y por el Brigham and Womens Hospital aunque su
desarrollo depende principalmente a diacutea de hoy de la Alianza Nacional para la
Computacioacuten de Imagen Meacutedica
Se trata por tanto de un software dirigido a la Medicina guiada por imagen
pudiendo aportar valiosa informacioacuten tanto en el diagnoacutestico como en el
planteamiento quiruacutergico de determinadas entidades
Es un programa gratuito que contiene numerosas herramientas para la
visualizacioacuten procesamiento y anaacutelisis de la imagen radioloacutegica Pueden
utilizarse tanto imaacutegenes en formato DICOM con todo el potencial de
informacioacuten como imaacutegenes con formatos de visualizacioacuten habituales (jpg tiff
etc)
En este trabajo nos hemos centrado principalmente en el uso de esta herramienta
para llevar a cabo la segmentacioacuten de los nuacutecleos grises de la base realizando
reconstrucciones multiplanares y volumeacutetricas que reflejen del modo maacutes exacto
posible y con una alta definicioacuten de imagen sus caracteriacutesticas anatoacutemicas y
morfomeacutetricas y su relacioacuten con otros componentes del SNC
MATERIAL Y MEacuteTODOS
153
A continuacioacuten se describe brevemente su funcionamiento asiacute como los
principales pasos seguidos para en el el postprocesado de imaacutegenes
- Comenzamos pulsando sobre el rectaacutengulo ldquoLoad Dicom Datardquo situado en el
lado derecho de la ventana principal inmediatamente por debajo del saludo de
Bienvenida que permite cargar las imaacutegenes objeto de estudio con formato
DICOM
Aparecen entonces los pacientes que previamente hayamos guardado en nuestro
equipo o bien en un dispositivo externo conectado al mismo Podemos obtener
los estudios completos o bien uacutenicamente las series que nos interesen
- Seleccionamos los elementos oportunos y pulsamos el botoacuten ldquoLoadrdquo situado en
la esquina inferior derecha del buscador DICOM (DICOM Browser) con la
carga de datos correspondientes (fig 71) Una vez seleccionado el estudioserie a
valorar el programa incorpora los diferentes archivos y genera una escena de
trabajo (fig 72)
Fig 71 Captura de pantalla de programa 3D Slicer carga de datos de estudio seleccionado
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154
Fig 72 Captura de pantalla de programa 3D Slicer escena de trabajo inicial con imaacutegenes en plano
axial sagital y coronal
- La serie escogida aparece en las tres ventanas multiplanares inferiores
Podemos cambiar la configuracioacuten de la ventana tridimensional y de estas tres
ventanas citadas mediante un desplegable dependiente del icono correspondiente
en la barra de herramientas horizontal superior En esta misma barra disponemos
de un amplio desplegable que contiene todas las posibilidades que nos ofrece el
programa de anaacutelisis de imagen 3D Slicer (All Modules) (fig 73)
Fig 73 Captura de pantalla de programa 3D Slicer desplegable con todos los moacutedulos disponibles
MATERIAL Y MEacuteTODOS
155
- Para comenzar a trabajar con las imaacutegenes recomendamos escoger un solo
plano lo que haraacute maacutes simple el manejo
En principio escogemos generalmente el plano axial que es el maacutes empleado en
los equipos por defecto y el meacutetodo de adquisicioacuten de informacioacuten maacutes
frecuente por tanto con mayor calidad de imagen
- A partir de este momento utilizamos el editor de imaacutegenes bien accediendo a eacutel
a traveacutes de la barra de herramientas o bien desde el amplio menuacute de moacutedulos
desplegable comentado anteriormente (el icono es un laacutepiz)
Inmediatamente se abre una ventana cuestionaacutendonos si queremos que se active
un coacutedigo de colores para las diferentes estructuras que queremos estudiar
Confirmamos pulsando ldquoApplyrdquo
- A partir de este punto nos encontramos dentro del menuacute del editor que
podemos manejar en la parte derecha de la ventana principal Existen numerosos
iconos disponibles que nos permitiraacuten desde ldquopintarrdquo o dibujar el aacuterea anatoacutemica
pertinente hasta crear nuevos voluacutemenes tridimensionales que representen la
estructura correspondiente
El icono maacutes empleado es el de ldquopincelrdquo tercero comenzando por la izquierda
pudiendo escoger tanto el color a emplear como el grosor del trazo Nos podemos
ayudar ademaacutes de otros iconos que nos permitiraacuten que el sistema detecte
uacutenicamente determinados rangos de escala de grises para ser pintados lo que
facilitaraacute el trabajo (fig 74)
Ademaacutes podemos por otro lado ldquodilatarrdquo o ldquodesgastarrdquo el relleno que vayamos
obteniendo para un resultado maacutes perfecto O bien antildeadir aacutereas colindantes
conectadas con la estructura a estudio en caso necesario
- Una vez que hemos seleccionado toda la estructura objeto de estudio
utilizaremos el moacutedulo Model Maker para crear un volumen a partir de la misma
disponible dentro del amplio menuacute desplegable que contiene la totalidad de
moacutedulos dependiente de la barra de herramientas superior
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156
Fig 74 Editor de imaacutegenes del programa 3D Slicer A la izquierda de la imagen se aprecian las
herramientas disponibles para realizar la segmentacioacuten
A su vez disponemos de una serie de paraacutemetros dentro de este apartado que
podemos modificar para obtener un aspecto morfoloacutegico determinado de la
figura atendiendo a diversos paraacutemetros como relieve color luminosidad etc
Fig 75 Moacutedulo Model Maker obteniendo reconstruccioacuten volumeacutetrica del globo paacutelido derecho
MATERIAL Y MEacuteTODOS
157
Una vez ajustados y pulsando previamente en la opcioacuten ldquoCreate New
ModelHierarchyrdquo pulsariacuteamos en ldquoApplyrdquo para la obtencioacuten de la imagen
tridimensional (fig 75)
- Podemos mantener la apariencia de la pantalla que describimos al inicio de este
pequentildeo tutorial o bien establecer otro formato donde soacutelo aparezca el modelo
creado
Tambieacuten es posible acceder a un esquema resumen que refleja cada uno de los
pasos ejecutados en la creacioacuten del modelo que puede o no esconderse para
ajustar los paraacutemetros del mismo y tener de esta forma recogida la totalidad de la
informacioacuten de las diferentes acciones realizadas en el manejo de la imagen
- Por otra parte en la esquina superior derecha de la imagen tridimensional
existen varios iconos que al pulsarlos despliegan varias opciones de
visualizacioacuten-apariencia del volumen en cuanto a color de fondo transparencia
orientacioacuten representacioacuten o no de los ejes de coordenadas etc
- Es posible tambieacuten superponer los diferentes planos puros de estudio para una
informacioacuten espacial maacutes precisa y completa a traveacutes de la activacioacuten de los
mismos mediante iconos desplegables situados en la esquina superior derecha de
cada ventana multiplanar
Se pueden incluso asociar los tres planos del espacio entre siacute con el volumen
cerebral total y con la estructura tridimensional estudiada (fig 76)
De este modo se puede representar cualquier componente cerebral de forma
adecuada y precisa con una oacuteptima percepcioacuten anatoacutemica tanto del elemento
citado como del resto de estructuras circundantes
- En su versioacuten 40 el programa 3D Slicer incluye nuevos algoritmos y
aplicaciones como teacutecnicas de cuantificacioacuten y desarrollo de estudios de
tractografiacutea
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158
a b Fig 76 (a b) Reconstruccioacuten volumeacutetrica de la sustancia negra y proyeccioacuten sobre los tres planos del
espacio (a) Proyeccioacuten sobre palno obliacutecuo sagital con reconstruccioacuten volumeacutetrica cefaacutelica global y
extraccioacuten secundaria de regioacuten parietooccipital para una mejor visualizacioacuten (b)
El estudio de tractografiacutea se realizoacute a partir de imaacutegenes de RM secuencia
potenciada en difusioacuten mediante un proceso previo de mascarizacioacuten para
excluir el craacuteneo y empleando posteriormente la herramienta ldquoDWI (Difussion
Weighted Image) to DTI (Difussion Tractography Image) Estimationrdquo del
moacutedulo difusioacuten con el fin de obtener un mapa de color con la direccioacuten de las
fibras Para obtener las imaacutegenes de tractografiacutea utilizamos la herramienta DWI
to Full Brain Tractography Resulta muy uacutetil escoger simultaacuteneamente la RM
convencional y la tractografiacutea obtenida para una mejor identificacioacuten de los
tractos de sustancia blanca
159
RESULTADOS
RESULTADOS
161
6 RESULTADOS
61 Clasificacioacuten de los nuacutecleos basales
Existe amplia controversia a la hora de clasificar o catalogar a los nuacutecleos grises
profundos
El teacutermino nuacutecleos de la base como tal se refiere a las agrupaciones de somas
neuronales realmente inmersas en la profundidad de los hemisferios cerebrales
(neoestriado y globo paacutelido) mientras que muchos autores consideran como
nuacutecleos relacionados a otras estructuras localizadas en el dienceacutefalo (nuacutecleo
subtalaacutemico) mesenceacutefalo (sustancia negra) y protuberancia (nuacutecleo
pedunculopontino)
Los nuacutecleos basales se encuentran anatoacutemica y funcionalmente separados en
circuitos paralelos que procesan distintos tipos de informacioacuten desde el punto de
vista conductual actuando principalmente por desinhibicioacuten
La alteracioacuten de las interacciones neuroquiacutemicas entre los elementos que los
conforman se traduce en alteracioacuten del movimiento aunque tambieacuten pueden
ocasionar deacuteficits significativos en otras funciones como la actividad mental la
cognicioacuten y la percepcioacuten
La divisioacuten principal que se va a emplear en esta Tesis es la utilizada a diacutea de hoy
por una gran mayoriacutea de neurocientiacuteficos separando los nuacutecleos basales en
nuacutecleos dorsales y ventrales desde un punto de vista anatoacutemico
Los nuacutecleos dorsales incluyen el neoestriado (es decir nuacutecleo caudado y
putamen) y el paleoestriado o globo paacutelido (GP) (figs 77 y 78)
Desde un punto de vista funcional se asocian a ellos la sustancia negra el nuacutecleo
subtalaacutemico (de Luys) y la formacioacuten reticular pontina parabraquial (que
contiene el nuacutecleo tegmental pedunculopontino) (figs 79 y 80)
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162
Los nuacutecleos ventrales son el nuacutecleo accumbens la sustancia innominada
(sinoacutenimo de paacutelido ventral) el nuacutecleo basal de Meynert y el tubeacuterculo olfatorio
Se localizan bajo la comisura anterior
Fig 77 Imagen de RM secuencia 3DFSPGR plano axial donde se aprecian la mayoriacutea de los
nuacutecleos basales y estructuras adyacentes destacando los principales tractos de sustancia blanca
circundantes
Fig 78 Imagen de RM secuencia potenciada en T2 en plano coronal Relacioacuten de nuacutecleos de la
base con los tractos de sustancia blanca adyacentes
Putamen
caudado
Taacutelamo
caudado
Cola del
caudado
caudado
Rodilla del
cuerpo calloso
caudado
Caacutepsula interna
(brazo anterior)
caacutepsula
caudado
Rodilla de la
caacutepsula interna
caacutepsula interna
caudado
Caacutepsula interna
(brazo posterior)
caudado
Esplenio del
cuerpo calloso
caudado
Cabeza del
caudado
caudado
Cuerpo calloso
caudado
Caacutepsula interna
caudado
Caacutepsula externa
caudado
Caacutepsula extrema
caudado
Comisura anterior
caudado
Cabezadel
caudado
caudado
Putamen
caudado
Globo Paacutelido
caudado
Laacutemina
medular
externa
caudado
RESULTADOS
163
Fig 79 Tractografiacutea representando los diversos haces de sustancia blanca que rodean los nuacutecleos
basales plano axial En color verde brazo anterior y rodilla de la caacutepsula interna En azul brazo
posterior de la caacutepsula interna y caacutepsula externa
Fig 80 Tractografiacutea representando los diversos haces de sustancia blanca que rodean los nuacutecleos
basales plano coronal hemisferio izquierdo En color verde brazo anterior y rodilla de la
caacutepsula interna En azul caacutepsula externa
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164
a b
c d
Fig 81 Representacioacuten tridimensional global de los nuacutecleos de la base citados visioacuten inferior (a) y
superior (b) Superposicioacuten a imaacutegenes de RM secuencia 3DFSPGR en plano axial (c) y coronal (d)
Ideacutentico coacutedigo de colores que el utilizado en su descripcioacuten individual Azul nuacutecleo caudado Naranja
Putamen Amarillo Globo paacutelido Morado Sustancia negra Rojo Nuacutecleo rojo Blanco Nuacutecleo
subtalaacutemico Estructuras relacionadas Verde Claustro Rosa Taacutelamo
Como se comentoacute previamente existen otras formaciones integrantes de las viacuteas
que pasan por estos grupos celulares y que se consideran nuacutecleos asociados
En este trabajo se han catalogado como tales el nuacutecleo subtalaacutemico la sustancia
negra y el nuacutecleo rojo (figs 81 y 82)
El nuacutecleo subtalaacutemico de Luys la zona incerta y la porcioacuten maacutes craneal de la
sustancia negra componen junto con el nuacutecleo rojo parte de la regioacuten
RESULTADOS
165
subtalaacutemica que se situacutea inferiormente a la capa oacuteptica y prolonga el segmento
mesencefaacutelico Descansa sobre la extremidad superior del peduacutenculo cerebral
Fig 82 Reconstruccioacuten volumeacutetrica con superposicioacuten de los nuacutecleos basales en corte obliacutecuo-
sagital
El complejo centromediano-parafascicular del taacutelamo y el nuacutecleo tegmental
pedunculopontino (formacioacuten reticular pontina parabraquial) no han sido
incluiacutedos como tal en esta tesis puesto que la tecnologiacutea de imagen disponible en
este momento no permite una adecuada representacioacuten de estos componentes
dado su tamantildeo y localizacioacuten
62 Descripcioacuten antomoradioloacutegica
621 Complejo estriado
Conformado por el neoestriado (caudado y putamen) (figs 83 y 84) y por el
estriado ventral (nuacutecleo accumbens y partes del tubeacuterculo olfatorio)
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166
a
b
c
Fig 83 Estudio de TC de diferentes pacientes sin (a) y tras administracioacuten de contraste (b)
observando los principales nuacutecleos de la base Imagen correspondiente de RM secuencia
3DFSPGR plano axial (c) identificando con mayor claridad los nuacutecleos grises citados incluso
individualizando ambos globos paacutelidos (pertenecientes al complejo palidal) del putamen
6211 Neoestriado
Es con mucho la estructura subcortical de mayor volumen en el cerebro de los
mamiacuteferos unos 10 cc en el cerebro humano Engloba al nuacutecleo caudado y al
putamen (figs 83 y 84)
Cabeza nuacutecleo caudado
Putamen
Cabeza nuacutecleo caudado
Putamen
Cabeza nuacutecleo caudado
Putamen Globo paacutelido
RESULTADOS
167
a
b
c
Fig 84 Reconstruccioacuten volumeacutetrica del neoestriado conformado por el nuacutecleo caudado y el
putamen suponiendo conjuntamente ambas estructuras la formacioacuten subcortical de mayor
volumen (a) Superposicioacuten a planos axial y coronal (b) y proyeccioacuten obliacutecua (c)
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168
62111 Nuacutecleo caudado
El nuacutecleo CAUDADO se situacutea inmediatamente lateral al nuacutecleo lentiforme
describiendo en torno al mismo y a la caacutepsula interna una curva con morfologiacutea
en ldquoCrdquo siguiendo un plano vertical y anteroposterior con orientacioacuten de la
concavidad en sentido ventral (fig 85)
Sus dos extremidades son por tanto anteriores una superior y otra caudal
Muestra mayor volumen en su aspecto anterosuperior la porcioacuten cefaacutelica o
cabeza del caudado
Disminuye progresivamente de grosor cuerpo del caudado hasta su extremidad
inferior oacute cola De este modo muestra morfologiacutea anular incompleta abierto
anterior e inferiormente (figs 85 86 87 y 88)
Este nuacutecleo posee dos caras dos bordes y dos extremidades (fig 88) Por un lado
encontramos la cara libre o ventricular de la convexidad y la cara adherente o de
la concavidad
La cara libre se relaciona con el ventriacuteculo lateral y estaacute recubierta por epitelio
ependimario (fig 87)
Se divide en tres porciones que corresponden a los tres segmentos de la curva
que describe el nuacutecleo caudado superior medio e inferior
El segmento superior conforma la parte anterior y lateral del suelo del asta frontal
del ventriacuteculo lateral El segmento medio corresponde a la porcioacuten central del
ventriacuteculo lateral El segmento inferior forma parte del techo del asta temporal
del ventriacuteculo lateral y se encuentra recubierto por una fina capa de sustancia
blanca
La cara adherente de la cabeza y del cuerpo del caudado se encuentra en relacioacuten
con la caacutepsula interna (figs 77 y 78) la cual forma parte de la sustancia blanca de
los hemisferios cerebrales y que se situacutea lateralmente al taacutelamo y en continuidad
con la base del con el peduacutenculo cerebral La cara adherente de la cola del
caudado se separa del nuacutecleo lenticular por una laacutemina de sustancia blanca
sublentiforme
RESULTADOS
169
Fig 85 Estudio de RM imagen 3D FSPGR plano sagital mostrando la morfologiacutea en ldquoCrdquo del
nuacutecleo caudado
Fig 86 Estudio de RM imagen 3D FSPG plano coronal Se observan ambos nuacutecleos caudados
y lenticulares
Fig 87 Estudio de RM imagen 3D FSPGR plano axial Nuacutecleo caudado izquierdo Destacar la
relacioacuten de su cara libre con el ventriacuteculo lateral (flecha)
Nuacutecleo
caudado
Nuacutecleo
caudado
Nuacutecleo
caudado
Nuacutecleo
lenticular
Nuacutecleo
lenticular
r
Nuacutecleo
caudado
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170
Los bordes se dividen en borde medial y borde lateral
El borde medial presenta a su vez distintas relaciones en los tres segmentos del
nuacutecleo caudado
El borde medial del segmento superior bordea la cara superior del taacutelamo por su
aspecto externo encontraacutendose separados ambos nuacutecleos por el surco
taacutelamoestriado localizado sobre el suelo del asta frontal del ventriacuteculo lateral
Dicho surco estaacute recorrido por tres estructuras superpuestas desde superficie
hasta profundidad la laacutemina coacuternea que forma parte de la laacutemina afixa la vena
taacutelamoestriada superior y la estriacutea terminal o cintilla semicircular constituiacuteda por
fibras nerviosas
El borde medial del segmento medio se corresponde con la extremidad posterior
del taacutelamo y se encuentra recorrido por la estriacutea terminal que a su vez tambieacuten
bordea el segmento inferior recorriendo este borde interno del nuacutecleo caudado
hasta el cuerpo amigdalino
El borde lateral forma el liacutemite superior de la caacutepsula interna en la zona que
corresponde a la cabeza del nuacutecleo caudado Se localiza concretamente en el
punto de unioacuten de caacutepsula interna con centro semioval o corona radiata
En tercer lugar tenemos las dos extremidades del caudado la extremidad
anterosuperior y la extremidad anteroinferior
La extremidad anterosuperior se localiza muy proacutexima a la del nuacutecleo caudado
del hemisferio contralateral separada uacutenicamente por el septum pellucidum
Corresponde a la extremidad anterior del asta frontal del ventriacuteculo lateral en
sentido craneal y a la sustancia blanca del loacutebulo frontal anteriormente (figs 86 y
89)
La extremidad anteroinferior del caudado termina en el liacutemite anterior del asta
temporal del ventriacuteculo lateral inmediatamente posterior al nuacutecleo amigdalino
RESULTADOS
171
a
b
c
d
Fig 88 Reconstrucciones volumeacutetricas del nuacutecleo caudado en diferentes proyecciones
superomedial (a) superior (b) posterior (c) y anterior (d) donde se observan sus caras bordes y
extremidades
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
172
a b
c
d
Fig 89 Reconstrucciones volumeacutetricas del nuacutecleo caudado sobre plano axial (a) coronal (b)
sagital (c) y sobre reconstruccioacuten multiplanar (d) objetivando la localizacioacuten anatoacutemica del
nuacuteecleo caudado y su relacioacuten con las estructuras de vecindad
RESULTADOS
173
a
b
c
Fig 90 Medidas de cabeza (a) cuerpo (b) y cola (c) del nuacutecleo caudado
imagen de RM secuencia potenciada en T1 plano axial
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174
Las dimensiones del nuacutecleo caudado obtenidas en este trabajo a traveacutes de la
recogida de datos morfomeacutetricos y mediante herramientas de segmentacioacuten
objetivaron un grosor medio de aproximadamente 8 mm a nivel de porcioacuten
cefaacutelica-cuerpo y de 3 mm a nivel de cola y un volumen medio de 47cc (+-
07cc) (figs 90 y 91)
Fig 91 Caacutelculo de volumen del nuacutecleo caudado a traveacutes del software 3D Slicer
62112 Putamen
A diferencia del caudado el nuacutecleo lentiforme no es homogeacuteneo se divide en
tres segmentos por dos laacuteminas verticales de sustancia blanca (laacutemina medular
lateral y laacutemina medular medial) (fig 92)
El segmento lateral es el maacutes voluminoso y constituye el PUTAMEN Los
segmentos intermedio y medial conforman el GLOBO PAacuteLIDO atravesado por
numerosas estriacuteas de sustancia blanca que le otorgan su aspecto claro de ahiacute su
nombre (figs 93 y 94) La anchura del globo paacutelido disminuye de forma
progresiva hacia las extremidades del nuacutecleo lenticular conformadas uacutenicamente
por el putamen
El nuacutecleo lentiforme se situacutea lateralmente (fig 95) al nuacutecleo caudado y al taacutelamo
si bien presenta menor longitud que el caudado que lo sobrepasa anterior y
posteriormente (figs 96 y 98)
RESULTADOS
175
En el plano coronal el nuacutecleo lenticular es triangular y presenta tres caras tres
bordes y dos extremidades (fig 97)
a
b
Fig 92 Secuencia de RM 3D FSPGR en planos coronal (a) y axial (b) Laacuteminas medulares
medial (flecha blanca) y lateral (flecha negra) separando globo paacutelido externo e interno y globo
paacutelido del nuacutecleo lenticular respectivamente
La cara lateral se separa de la corteza del loacutebulo de la iacutensula por una fina capa de
sustancia blanca que se divide a su vez en caacutepsula externa y caacutepsula interna por
otra fina capa esta vez de sustancia gris llamada claustro
Laacutemina
medular
lateral
Laacutemina
medular
medial
Laacutemina
medular
medial
Laacutemina
medular
lateral
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176
Fig 93 Nuacutecleo lenticular derecho conformado por putamen y globo paacutelido localizado en situacioacuten
lateral a taacutelamo y a nuacutecleo caudado Se puede apreciar incluso el claustro separado del putamen por la
caacutepsula externa Imagen de RM secuencia 3D FSPGR plano axial
Fig 94 Imagen de RM secuencia 3D FSPGR plano coronal donde se identifica el nuacutecleo lenticular
constituido por el putamen y el globo paacutelido y sus relaciones con los tractos de sustancia blanca el brazo
anterior y rodilla de la caacutepsula interna y la caacutepsula externa
La cara superomedial corresponde en toda su extensioacuten a la caacutepsula interna Es
obliacutecua inferior y medialmente en su parte central y tiende a volverse vertical
hacia sus extremidades En el plano axial esta cara es por tanto angular y el
veacutertice del aacutengulo ocupa su parte media (fig 97) Su extremidad anterior se une a
la cabeza del nuacutecleo caudado por finos puentes de sustancia gris
Cabeza
nuacutecleo
caudado
Putamen
Globo
Paacutelido
Taacutelamo
Claustro
Caacutepsula
Externa
Caacutepsula
Interna
Putamen
Globo Paacutelido
RESULTADOS
177
La cara inferior se orienta en sentido caudal y estaacute separada del techo del asta
temporal del ventriacuteculo lateral por una capa en la que se diferencia la cola del
caudado
El borde superior y el borde inferior son convexos y se unen con las dos
extremidades (fig 97) El borde medial forma un aacutengulo obtuso que sobresale en
sentido interno y que corresponde a la rodilla de la caacutepsula interna (fig 98)
a
b
Fig 95 Imagenes de RM secuencia 3D FSPGR plano sagital donde se identifica el nuacutecleo
lenticular (flechas) de maacutes medial (a) a maacutes lateral (b)
La extremidad posterior es libre La extremidad anterior se une a la extremidad
anterior del nuacutecleo caudado a traveacutes de una ancha franja de sustancia gris y a la
cola del caudado mediante otra laacutemina de sustancia gris el peduacutenculo del nuacutecleo
lentiforme
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178
a
b
c
Fig 96 Medidas del eje anteroposterior maacuteximo del cuerpo del putamen en plano axial (a) y del
eje craneocaudal en plano coronal (b) Tambieacuten se refleja tanto su eje anteroposterior como su
eje craneocaudal en el plano coronal (c)
El grosor medio del putamen es de aproximadamente 9 mm y el volumen medio
estimado en los pacientes estudiados es de aproximadamente 48cc (+- 06) (fig
99) Asiacute la suma de los voluacutemenes del nuacutecleo caudado y el putamen es decir del
estriado se encuentra en torno a los 10 cc en nuestro trabajo
RESULTADOS
179
a
b
c
Fig 97 Reconstrucciones tridimensionales del putamen visioacuten superior (a) anterior (b) y lateral
(c)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
180
a b
c
d
Fig 98 Reconstrucciones tridimensionales del putamen y su proyeccioacuten sobre imaacutegenes de RM
en el plano axial (a) coronal (b) y sagital (c) Representacioacuten volumeacutetrica del putamen en el
plano sagital liacutenea media (d)
RESULTADOS
181
Fig 99 Caacutelculo de volumen del putamen a traveacutes de la plataforma de reconstruccioacuten de imaacutegenes 3D
Slicer
Es importante desde el punto de vista funcional recordar que tanto el nuacutecleo
caudado como el putamen tienen un mismo origen embrioloacutegico y poseen
conexiones semejantes
Estaacuten separados en la mayor parte de su extensioacuten por fibras de la caacutepsula
interna llegando a fusionarse en la parte maacutes rostral y ventral
El putamen lateralmente se relaciona con el claustro una fina laacutemina de
sustancia gris (fig 100) que se extiende en sentido vertical entre la corteza del
loacutebulo de la iacutensula y la cara externa del nuacutecleo lentiforme (figs 101 102 y 103)
Se encuentra localizado entre la caacutepsula extrema y la caacutepsula externa capas de
sustancia blanca que lo separan de la cara lateral del nuacutecleo lenticular
medialmente y de la sustancia gris del loacutebulo de la iacutensula en sentido lateral
Supone un volumen muy pequentildeo (fig 104)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
182
a b c
Fig 100 Claustro o antemuro Visioacuten tridimensional en proyeccioacuten obliacutecua-anterior (a) lateral
(b) y superior (c)
Fig 101 Reconstruccioacuten volumeacutetrica del claustro superpuesta a imagen de RM en plano axial y
su correspondente localizacioacuten en resto de planos del espacio
Fig 102 Antemuro en proyeccioacuten axial-obliacutecua
RESULTADOS
183
Fig 103 Reconstruccioacuten tridimensional del claustro y proyeccioacuten sobre plano coronal referencia
antildeadida plano axial
Fig 104 Caacutelculo de volumen del claustro mediante el programa de reconstruccioacuten y
manipulacioacuten de imaacutegenes 3D Slicer
6212 Estriado ventral
El nuacutecleo ACCUMBENS (fig 105) se localiza en la parte maacutes superior y anterior
del hemisferio coincidiendo con la zona donde el putamen se continuacutea con la
cabeza del caudado medial a parte de la sustancia perforada anterior
Forma la mayor parte del estriado ventral
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
184
Fig 105 Nuacutecleo accumbens
Existen zonas del TUBEacuteRCULO OLFATORIO que se consideran parte del
estriado ventral tambieacuten por similitud en su composicioacuten celular y quiacutemica
622 Complejo palidal
Compuesto por el globo paacutelido y el paacutelido ventral Contiene fundamentalmente
neuronas GABAeacutergicas con actividad espontaacutenea que inhiben sus dianas de
forma toacutenica
6221 Globo paacutelido
A pesar de que se encuentran separados anatoacutemicamente por la laacutemina medular
medial y a pesar de poseer diferentes funciones estos dos segmentos se
encuentran conectados entre siacute mediante fibras palidopalidales (figs 106 y 107)
Se divide en segmento medialy lateral tambieacuten denominados globo paacutelido
interno (GPi) y externo (GPe) respectivamente (figs 108 109 y 110)
Nuacutecleo
accumbens
RESULTADOS
185
Fig 106 Imagen de RM secuencia 3DFSPGR plano coronal Relacioacuten del globo paacutelido con
putamen y nuacutecleo caudado y con fibras de sustancia blanca
Fig 107 Globo paacutelido derecho plano coronal imagen de RM obtenida mediante secuencia
3DFSPGR Se aprecian con mucha claridad las laacuteminas medulares medial (flecha blanca) y
lateral (flecha negra)
Fig 108 Reconstrucciones volumeacutetricas de los segmentos externo (verde) e interno (amarillo) de
sendos globos paacutelidos Visioacuten superior
Nuacutecleo caudado
caudado
Putamen
caudado
Globo Paacutelido
caudado
Claustro
caudado
Hipotaacutelamo
caudado
Caacutepsula interna
caudado
Caacutepsula externa
caudado
Caacutepsula extrema
caudado
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
186
a b c
Fig 109 Reconstrucciones volumeacutetricas del globo paacutelido incluyendo tanto su componente
medial como lateral Visioacuten superior (a) anterior (b) y lateral (c) respectivamente
a
b
Fig 110 Reconstrucciones volumeacutetricas superpuestas a plano axial (a) y obliacutecuo coronal (b)
Se localiza inmediatamente medial al putamen alcanza un espesor medio global
de aproximadamente 10 mm y presenta un volumen medio de 18 cc (+- 02)
(figs 111 y 112)
RESULTADOS
187
a
b
Fig 111 Medida del eje transversal maacuteximo y del eje craneocaudal del globo paacutelido en planos
axial (a) y coronal (b) respectivamente
Fig 112 Caacutelculo de volumen del globo paacutelido a traveacutes del programa 3D Slicer
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
188
El globo paacutelido se relaciona en sentido medial con el taacutelamo
Los taacutelamos son nuacutecleos voluminosos de sustancia gris que se situan a ambos
lados de la cavidad del tercer ventriacuteculo (figs 113 y 114)
Cada uno de ellos muestra morfologiacutea ovoide con una extremidad posterior
gruesa siendo su diaacutemetro mayor discretamente obliacutecuo en sentido
anteroposterior y lateromedial Presenta cuatro caras y dos extremidades
Fig 113 Imaacutegenes de RM secuencia 3D FSPGR en planos axial y coronal Se observan ambos taacutelamos
(flechas blancas) como masas de sustancia gris voluminosas discretamente heterogeacuteneas Se pueden
apreciar ademaacutes en la figura de la izquierda ambos nuacutecleos lenticulares (flechas blancas huecas ) y la
porcioacuten cefaacutelica de de ambos nuacutecleos caudados ( flechas negras simples)
La cara superior denominada tambieacuten cara oacuteptica muestra color blanco-
grisaacuteceo y morfologiacutea triangular de veacutertice anterior Lateralmente estaacute limitada
por el surco taacutelamoestriado que como ya se ha comentado anteriormente separa
al nuacutecleo caudado del taacutelamo y medialmente por la habeacutenula o peduacutenculo
anterior del cuerpo pineal Esta cara se encuentra recorrida por el surco coroideo
que la divide en dos segmentos medial y lateral
El segmento medial se relaciona con la tela coroidea del tercer ventriacuteculo y con el
foacuternix El segmento lateral de la cara superior forma parte del suelo del
ventriacuteculo lateral
RESULTADOS
189
Fig 114 Relacioacuten de ambos nuacutecleos caudados con estructuras adyacentes obseacutervese la proximidad entre
ambos en liacutenea media
La cara inferior del taacutelamo se encuentra unida al segmento mesencefaacutelico que a
este nivel se denomina regioacuten subtalaacutemica
La cara medial se relaciona posteriormente con los coliacuteculos
En sus dos tercios anteriores es libre y forma parte de la pared lateral del tercer
ventriacuteculo (fig 114) En esta zona se limita superiormente por la habeacutenula y en
sentido inferior por el surco hipotalaacutemico (de Monro) que se extiende
describiendo una curva de concavidad superior desde el liacutemite superior del
acueducto del mesenceacutefalo hasta el agujero interventricular
Este surco indica en la pared externa del tercer ventriacuteculo la separacioacuten entre el
taacutelamo y la regioacuten subtalaacutemica
En el 60 de la poblacioacuten la cara interna del taacutelamo se une al taacutelamo
contralateral por medio de una laacutemina de sustancia gris que recibe el nombre de
comisura gris o adhesioacuten intertalaacutemica que contiene el nuacutecleo reuniens
vegetativo (figs 113 y 114)
La cara lateral es convexa y se encuentra unida al nuacutecleo caudado superiormente
y al segmento posterior de la caacutepsula interna inferiormente
Taacutelamo
caudado
Cuerpo del
nuacutecleo caudado
caudado Putamen
caudado
Caacutepsula
externa
caudado
Tercer
ventriacuteculo
caudado
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
190
La extremidad anterior es parcialmente libre y conforma el liacutemite anterior del
orificio interventricular el cual separa el taacutelamo de la columna del foacuternix
a
b c
d
Fig 115 Reconstrucciones volumeacutetricas de ambos taacutelamos visioacuten superior anterior e inferior
(a) Proyeccioacuten sobre imaacutegenes de RM secuencia 3D FSPGR en planos axial (b) coronal (c) y
sagital (d)
RESULTADOS
191
Fig 116 Representacioacuten volumeacutetrica de ambos taacutelamos sobre un plano obliacutecuo coronal tomando
ademaacutes como referencia el plano axial a traveacutes de imaacutegenes de RM reformateadas en Volume
Rendering
La extremidad posterior forma una protuberancia denominada pulvinar sobre
cuya cara inferior el taacutelamo presenta dos eminencias los cuerpos geniculados
medial y lateral siendo este uacuteltimo superior al medial
Sus dimensiones medias son unos 3 cm (+- 03) de longitud 18 cm (+-01) de
ancho y 17 cm de altura (+- 02) (fig 117) y el volumen global medio obtenstro
estudio fue de aproximadamente 67 cc (+- 05) (fig 118)
En cuanto a su configuracioacuten interna el taacutelamo es una masa de sustancia gris
recubierta por una capa de sustancia blanca que recibe el nombre de estrato
zonal es por ello que la cara ventricular del taacutelamo es blancogrisaacutecea
La masa de sustancia gris que constituye cada taacutelamo se divide en tres masas
secundarias diferenciadas por delgadas laacuteminas de sustancia blanca las laacuteminas
medulares interna y externa Estas masas secundarias son el nuacutecleo anterior el
nuacutecleo medial y el nuacutecleo lateral
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
192
a
b
c
Fig 117 Medidas del taacutelamo (ejes anteroposterior transversal y craneocaudal) en el plano axial
(a) plano coronal (b) y plano sagital (c)
RESULTADOS
193
Fig 118 Cuantificacioacuten de volumen global del taacutelamo a traveacutes del software 3D Slicer
Como las laacuteminas de sustancia blanca soacutelo se observan en los tres cuartos
anteriores del taacutelamo restariacutea un cuarto nuacutecleo posterior que recibe el nombre de
pulvinar donde se distinguen los cuerpos geniculados medial y lateral que
improntan sobre la extremidad posterior de los taacutelamos como ocurriacutea con el
nuacutecleo de la habeacutenula
A su vez el nuacutecleo lateral se subdivide en nuacutecleo lateral dorsal (LD) nuacutecleo
lateral posterior (LP) nuacutecleo ventral lateral (VL) ventral intermedio (VI) y
ventral posterior (VP) eacuteste uacuteltimo se subdivide en los nuacutecleos ventral
posteromedial (VPM) y ventral posterolateral (VPL) (fig 119)
El nuacutecleo centromediano y los nuacutecleos intralaminares se localizan en el seno de
la laacutemina medular interna
6222 Paacutelido ventral
Es praacutecticamente sinoacutenimo de la sustancia innominada (fig 120) donde destaca
el nuacutecleo basal de Meynert que posee grandes neuronas que contienen
acetilcolina
La sustancia innominada se localiza caudal a la comisura anterior e interna
respecto a la sustancia perforada anterior
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
194
a
b
Fig 119 Captura de pantalla de proceso de reconstruccioacuten volumeacutetrica de la estructura interna del taacutelamo
(a) con representacioacuten de sus diversos nuacutecleos (b) Coacutedigo de colores nuacutecleo anterior nuacutecleos
mediales nuacutecleo lateral dorsal nuacutecleo lateral posterior nuacutecleo ventral anterior nuacutecleo
ventral lateral nuacutecleo ventral intermedio nuacutecleo ventral posteromedial nuacutecleo ventral
posterolateral pulvinar
RESULTADOS
195
Fig 120 Sustancia innominada (asterisco) que equivale al paacutelido ventral localizada
inmediatamente superior al nuacutecleo subtalaacutemico y caudal a la comisura blanca anterior Imagen
de RM en plano coronal secuencia 3D FSPGR
623 Nuacutecleo subtalaacutemico
Constituye la mayor parte del taacutelamo ventral Se localiza en situacioacuten
inmediatamente inferior a la zona incerta (figs 121 y 122) y craneal a la
sustancia negra
Fig 121 Estudio de RM secuencia 3DFSPGR plano axial se identifican ambos nuacutecleos
subtalaacutemicos (flechas) como masas de sustancia gris inmediatamente superiores a la sustancia
negra
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
196
a b
Fig 122 Reconstrucciones volumeacutetricas de ambos nuacutecleos subtalaacutemicos (a) y localizacioacuten en plano axial
(b)
Se trata de un nuacutecleo de muy pequentildeo tamantildeo con un espesor medio de 57 mm y
cuyo volumen medio estimado es de 018 cc (+- 02) (figs 123 y 124)
Fig 123 Nuacutecleo subtalaacutemico Medida de su eje transversal en plano axial
RESULTADOS
197
Fig 124 Volumen del nuacutecleo subtalaacutemico (de Luys) obtenido mediante el programa de reformateo de
imaacutegenes 3D Slicer
624 Complejo de la sustancia negra
Estaacute configurado por la sustancia negra (SN) y el aacuterea tegmental ventral La
sustancia negra se divide en la pars o porcioacuten compacta porcioacuten de gran
densidad celular y la pars o porcioacuten reticular (figs 125 126 y 127)
6241 Sustancia negra
La PARS COMPACTA y el aacuterea tegmental ventral poseen funciones similares y
estructura parecida La pars compacta contiene neuromelanina de ahiacute su nombre
debido al color oscuro que le otorga
La PARS RETICULAR presenta una estructura similar a la del globo paacutelido
interno como se comentoacute en el apartado ldquoIntroduccioacutenrdquo
Se localiza en el aspecto medial del pie peduncular conformado por fibras
corticofugas descendentes
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
198
Fig 125 Sustancia negra pars compacta y pars reticular (flechas) Seccioacuten axial RM
secuencia 3D FSPGR
a
b
Fig 126 Reconstruccioacuten volumeacutetrica de ambos componentes de la sustancia negra (a) y su
proyeccioacuten sobre imagen de RM (secuencia 3D FSPGR) plano axial (b)
RESULTADOS
199
a
b
Fig 127 Reconstruccioacuten volumeacutetrica de ambos componentes de la sustancia negra y su
proyeccioacuten sobre imaacutegenes de RM (secuencia 3D FSPGR) plano axial-obliacutecuo (a) y plano
coronal en Volume Rendering (b)
Fig 128 Medida del eje longitudinal maacuteximo en plano axial de la sustancia negra
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
200
En el plano axial alcanza un eje medio anteroposterior de 14 mm y en conjunto
ambas porciones supoenn un volumen medio similar al del nuacutecleo subtalaacutemico
de aproximadamente 02 cc (+- 03) (figs 128 y 129)
Fig 129 Reconstruccioacuten volumeacutetrica de la sustancia negra y cuantificacioacuten de su volumen a traveacutes de 3D
Slicer
6242 Aacuterea tegmental ventral
El aacuterea tegmental ventral se localiza medial y posterior a la sustancia negra y en
situacioacuten anterior al nuacutecleo rojo (fig 130) Posee abundantes neuronas
dopamineacutergicas y conecta con el estriado ventral con parte del sistema liacutembico y
con la amiacutegdala
Fig 130 Secuencia potenciada en FLAIR imagen de RM plano axial Area tegmental ventral
representada por liacutenea discontiacutenua
RESULTADOS
201
625 Nuacutecleo rojo
Se trata de uno de los nuacutecleos asociados que participa en la coordinacioacuten motriz
Fig 131 Imagen de RM en plano axial secuencia 3D FSPGR se aprecian ambos nuacutecleos rojos
(flechas rojas) posteriores a la sustancia negra (flechas negras)
a b
c d
Fig 132 Reconstrucciones volumeacutetricas de ambos nuacutecleos rojos (a) y su proyeccioacuten sobre imaacutegenes de
RM secuencia 3D FSPGR en los tres planos del espacio axial (b) coronal (c) y sagital (d)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
202
Posee un componente inferior o magnocelular y otro superior o parvocelular Se
denomina asiacute por su apariencia rosada determinada por el pigmento feacuterrico
presente en sus ceacutelulas y por su abundante vascularizacioacuten
Se localiza en el mesenceacutefalo en situacioacuten posterior a la sustancia negra (figs
131 y 132) Alcanza una longitud media (plano sagital) de 75 mm y posee un
volumen promedio muy pequentildeo el menor de los cuantificados en este trabajo
siendo de 003 cc (+- 02) (figs 133 y 134)
a
b
Fig 133 Medidas del nuacutecleo rojo eje anteroposterior en plano axial (a) y eje craneocaudal en el plano
sagital (b)
RESULTADOS
203
Fig 134 Reconstruccioacuten volumeacutetrica del nuacutecleo rojo y cuantificacioacuten de su volumen a traveacutes del
programa 3D Slicer
63 Vascularizacioacuten de los nuacutecleos de la base
Las regiones telencefaacutelicas de los nucleos de la base se encuentran irrigadas por
la arteria estriada medial ramas lentiacuteculoestriadas del segmento M1 de la arteria
cerebral media y por la arteria coroidea anterior (fig 135) Las porciones
diencefaacutelica y mesencefaacutelica estaacuten vascularizadas a traveacutes de ramas
posteromediales del segmento P1 de la arteria cerebral posterior y de la arteria
comunicante posterior (fig 136)
Fig 135 Recontruccioacuten en plano obliacutecuo-coronal con maacutexima intensidad de pixel (MIP) de
imaacutegenes de RM secuencia 3D TOF Segmentos de la arteria cerebral media y ramas
lenticuloestriadas
Ramas
lenticuloestriadas
Segmento M1
Segmento M2
Segmento M3
Segmento M4
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204
Fig 136 Recontruccioacuten en plano obliacutecuo-axial con maacutexima intensidad de pixel (MIP) de
imaacutegenes de RM secuencia 3D TOF
64 Anaacutelisis espectroscoacutepico de los nuacutecleos de la base mediante ERM
Tras una breve descripcioacuten de la anatomiacutea y una vez conocida en profundidad la
funcioacuten de los nuacutecleos grises profundos y de sus diferentes conexiones con el
resto de elementos del SNC a traveacutes de la participacioacuten de diversos metabolitos
como se explicoacute en el apartado de ldquoIntroduccioacutenrdquo se hace necesaria una
valoracioacuten de la composicioacuten quiacutemica de estas estructuras
Dicho anaacutelisis se ha llevado a cabo en este trabajo de Tesis mediante la
realizacioacuten de muacuteltiples estudios espectroscoacutepicos de los nuacutecleos basales
empleando como medio la resonancia magneacutetica (ERM) procedimiento
explicado de modo detallado en los apartados de ldquoIntroduccioacutenrdquo y ldquoMaterial y
meacutetodosrdquo
641 Metabolitos estudiados
La concentracioacuten regional de los metabolitos variacutea a lo largo del pareacutenquima
detectando diferencias entre cerebelo cerebro tronco del encefalo y estructuras
grises profundas y por supuesto entre la sustancia gris y la sustancia blanca
Existen incluso diferencias entre distintos individuos por lo que en muchas
ocasiones lo ideal es comparar el espectro del voxel de intereacutes con otro de similar
localizacioacuten en pareacutenquima normal
Arteria
basilar
Arteria
cerebral
posterior
segmento
P1
RESULTADOS
205
Tambieacuten conviene destacar que la concentracioacuten de metabolitos cambia a lo
largo del proceso de envejecimiento normal del cerebro siendo maacutes abundante la
cantidad de mioinositol en los primeros antildeos de vida la colina en la edad adulta
y el NAA en la tercera edad
Como ya se indicoacute en la figura 44 en una graacutefica de dominio de frecuencias la
posicioacuten de los diferentes picos en el eje X identifica el metabolito determinado
y el aacuterea bajo la curva es proporcional a la concentracioacuten del mismo bien como
valor absoluto bien como medida relativa en el caso del uso de ratios o relacioacuten
entre el aacuterea del pico de intereacutes y el aacuterea del pico de Creatina que es considerado
el maacutes constante
La frecuencia de precesioacuten de los protones no se representa como unidad de
frecuencia (en Hz) sino en partes por milloacuten (ppm) Los principales metabolitos
estudiados y representados en la graacutefica de espectroscopia son
- Mioinositol (mI)
- Glicina (Gly)
- Colina (Cho)
- Creatina (Cr)
- Residuos N-acetilados (NAA)
- Complejo Glutamato-glutamina-GABA-aspartato (Glx)
- Alanina (Ala)
- Lactato (LA)
- Liacutepidos (Lipx)
- Taurina scilloinositol glucosa
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206
6411 Mioinositol (mI)
En la graacutefica de dominio de frecuencias produce su sentildeal predominante a 356
ppm muy a la derecha de la graacutefica (fig 137) por lo que se identifica en
secuencias con TE corto (35ms)
Fig 137 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico de
Mioinositol (mI) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Se localiza fundamentalmente en la gliacutea
Se trata de azuacutecar por lo que funciona como metabolito de reserva y crecimiento
celular (almacenamiento de glucosa) ademaacutes de poseer caracteriacutesticas de
osmorregulador detoxificante y ldquomensajerordquo
Disminuye en patologiacutea tumoral (tumores de alto grado) y en la encefalopatiacutea
hepaacutetica y aumenta en la enfermedad de Alzheimer en el complejo demencia-
SIDA (CDS) y en otras enfermedades neurodegenerativas yoacute dantildeo cerebral asiacute
como en situaciones de hiperosmolaridad
Se identifican tambieacuten altos niveles de mI en los recieacuten nacidos
RESULTADOS
207
6412 Glicina (Gly)
Origina una sentildeal en 355 ppm (fig 138) que se superpone a la sentildeal del
mioinositol por lo que conviene valorar en secuencias con TE largo para
diferenciarlo del anterior
Fig 138 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico de
Glicina (Gly) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Es un metabolito inhibidor y antioxidante que presenta niveles elevados en
tumores (glioblastoma multiforme) e hiperglicinemia
6413 Colina (Cho)
Emite su frecuencia de resonancia a 302 ppm (fig 139)
Estaacute implicada en la siacutentesis y destruccioacuten de membranas celulares por lo que se
ve incrementada en en estados de hipercelularidad (neoplasias primarias y
secundarias) y en patologiacuteas que cursan con alteraciones en recambio de
membrana (esclerosis muacuteltiple leucodistrofias) Tambieacuten aumenta en el cerebro
en desarrollo
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
208
Fig 139 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico de
Colina (Cho) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Se encuentra disminuida en los eventos vasculares la demencia y la enfermedad
hepaacutetica Recordar que se encuentra presente en las interneuronas del estriado
seguacuten la descripcioacuten funcional en el apartado de ldquoIntroduccioacutenrdquo por lo que
resulta un metabolito a destacar en esta Tesis Doctoral
6414 Creatina (Cr)
Supone el pico maacutes importante en la espectroscopia localizando su sentildeal
predominante a 303 ppm (fig 140)
Fig 140 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico de Creatina
(Cr) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito (izquierda)
RESULTADOS
209
Al tratarse de un metabolito muy estable se utiliza como referencia para
establecer ratios o relaciones con el resto de los compuestos fundamentalmente
con la colina y con los residuos N- acetilados
Actuacutea como marcador de sistemas ldquoenergiacutea-dependientesrdquo ya que la
fosfocreatina supone una reserva de adenosin-trifosfato (ATP) presente en
cerebro muacutesculo sangre rintildeoacuten e hiacutegado
Se encuentra a una concentracioacuten un 20 mayor en la sustancia gris que en la
sustancia blanca y se observan incrementos de sus niveles en ancianos
traumatismos craneoencefaacutelicos (TCE) y estados hiperosmolares
Debido a su estabilidad su concentracioacuten disminuye uacutenicamente si existe gran
destruccioacuten tisular como en las neoplasias con presencia de necrosis extensa
isquemia en accidentes cerebrovasculares (ACV) y en otros estados de hipoxia
6415 Glutamato ndashglutamina-GABA-Aspartato (Glx)
El glutamato es el principal neurotrasmisor excitador del SNC como se ha
descrito en apartados previos por lo que juega un papel fundamental en las viacuteas
de conexioacuten de los nuacutecleos basales en el caso concreto de este trabajo
La glutamina es un precursor del glutamato Ambos glutamina glutamato se
consideran un complejo (Glx complejo Glutamato glutamina GABA aspartato)
desde el punto de vista de sentildeal en la espectroscopia originando una serie de
sentildeales en las regiones 22-24 ppm (fig 141) y 36-38 ppm que se valoran mejor
en TE corto siendo dificultosa su individualizacioacuten en equipos de RM con
campo magneacutetico de 15 T
Diversos estudios sugieren que se considere a la glutamina- glutamato como
marcador glial Se localiza en los astrocitos Un exceso de concentracioacuten de estos
metabolitos supondriacutea toxicidad y muerte neuronal dado su caraacutecter excitador
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
210
Fig 141 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico del complejo
Glutamato-Glutamina GABA-Aspartato (Glx) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermulas quiacutemicas
del Glutamato y la Glutamina (izquierda)
Aumentan en estados de isquemia cerebral en la encefalopatiacutea hepaacutetica y en el
Siacutendrome de Rett La presencia de incremento del complejo Glx tambieacuten es un
hallazgo en los meningiomas
Desde el punto de vista de este trabajo resultan los principales metabolitos de
intereacutes teniendo en cuenta la extensa descripcioacuten previa de los compuestos
presentes como neurotransmisores en las viacuteas de conexioacuten de los nuacutecleos basales
es decir GABA Glutamato y dopamina de cuyo equilibrio depende el
funcionamiento integrado de los nuacutecleos grises de la base
La dopamina no es un metabolito de eleccioacuten a valorar de forma rutinaria
mediante secuencia espectroscoacutepica de RM en los equipos convencionales por lo
que sus niveles no pudieron ser determinados mediante Es necesario recurrir a
otro tipo de teacutecnicas (Medicina Nuclear) para una valoracioacuten adecuada de su
actividad metaboacutelica
6416 Residuos N-acetilados N-acetil aspartato (NAA)
Es un aminoaacutecido libre sintetizado en la mitocondrias neuronales (a traveacutes de la
enzima N-acetil-L-aspartato-transferasa) Corresponde al pico maacutes prominente en
la espectroscopia (202 ppm) (fig 142)
RESULTADOS
211
Fig 142 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del pico de N-
acetil aspartato (NAA) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Supone la mayor concentracioacuten de cualquier moleacutecula hidrosoluble
Posee un metabolismo muy activo con un recambio del 100 en
aproximadamente 16 horas lo que hace que se trate de un compuesto
indispensable en el SNC comportaacutendose como un marcador de densidad y
viabilidad neuronal
Actuacutea como reserva de aspartato precursor de otros elementos mensajero y
osmorregulador
Su disminucioacuten implica dantildeo neuronal con una reduccioacuten de sus niveles en la
mayoriacutea de los casos inespeciacutefica (isquemia esclerosis muacuteltiple neoplasias
absceso encefalitis) siendo reversible en casos de hipoxia y en el SIDA y
permanente en enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer Pick neurogliosis
etc)
6417 Alanina (Ala)
Aminoaacutecido con sentildeal predominante a 147 ppm (fig 143) en la curva espectral
Se aprecia en secuencias con TE largo dada su localizacioacuten en la graacutefica
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
212
Fig 143 Curva de espectroscopia en paciente sano donde se muestra localizacioacuten del teoacuterico pico
de Alanina (Ala) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Su pico se solapa con el del lactato y con el de los liacutepidos
Se aprecia aumento de su concentracioacuten en algunos meningiomas
6418 Lactato (Lac)
Su sentildeal predominante se localiza a 132 ppm (fig 144) produciendo un doble
pico en la graacutefica de espectroscopia Dada su localizacioacuten cercana al extremo
izquierdo de la misma se identifica en secuencias con TE largo (gt136ms) donde
se invierte por debajo de la liacutenea de base de la graacutefica
Tambieacuten posee una alta sentildeal a 41 ppm pero no se evaluacutea dado que
generalmente queda suprimida por su cercaniacutea al agua
En condiciones normales sus niveles son indetectables puesto que se encuentra a
una baja concentracioacuten en el cerebro adulto normal Su presencia indica que la
respiracioacuten oxidativa normal estaacute alterada y que los carbohidratos estaacuten siendo
catabolizados por la viacutea anaerobia
Esta situacioacuten se da en lesiones altamente celulares y metaboacutelicas que han
crecido por encima de lo que su aporte vascular les permite
Ala
RESULTADOS
213
Fig 144 Curva de espectroscopia en paciente con enfermedad infecciosa donde se muestra
localizacioacuten del pico de Lactato (Lac) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de
este metabolito (izquierda)
Las situaciones de hipoxia originan de manera praacutecticamente instantaacutenea
incremento de lactato por activacioacuten de la viacutea anaerobia de degradacioacuten de la
glucosa Tambieacuten se encuentra en lesiones quiacutesticas o necroacuteticas
Por tanto puede ser detectado en aacutereas de infarto hipoxia deacuteficits nutricionales
patologiacutea neoplaacutesica (su concentracioacuten se encuentra aumentada en lesiones de
alto grado pero su correlacioacuten con el grado tumoral o con el metabolismo
tumoral valorado por tomografiacutea de emisioacuten de positrones no es oacuteptima)
enfermedad desmielinizante hidrocefalia y errores congeacutenitos del metabolismo
enfermedades mitocondriales Es caracteriacutestica su identificacioacuten en relacioacuten con
la anaerobiosis citada en el caso de patologiacutea infecciosa (abscesos)
Coincide con un incremento del flujo sanguiacuteneo cerebral (FSC) en presencia de
patologiacutea
6419 Liacutepidos (Lipx)
Originan dos resonancias principales en 09 ppm (lipido 09) y 13 ppm (liacutepido
13) relativamente anchas que se deben a los grupos metil y metileno
respectivamente de la cadena de aacutecidos grasos (fig 145) Por tanto se visualiza
con TE largo Pueden originar otras sentildeales menores entre 2-25 y 5-6 ppm
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214
Fig 145 Curva de espectroscopia en paciente con patologiacutea tumoral donde se muestra localizacioacuten del
pico de Liacutepidos (Lipx) (imagen a la derecha de la pantalla) Foacutermula quiacutemica de este metabolito
(izquierda)
Se ha de prestar atencioacuten en su evaluacioacuten puesto que se superponen al pico del
Lactato
Tambieacuten es importante tener en cuenta posible ldquocontaminacioacutenrdquo de su sentildeal en
presencia de tejido graso celular subcutaacuteneo o de fenoacutemenos de reeplazamiento
graso en meacutedula oacutesea adyacentes (de ahiacute la importancia de una adecuada teacutecnica
de supresioacuten grasa) dado su componente lipiacutedico
Se encuentran aumentados en astrocitomas y meningiomas Su identificacioacuten
espectroscopia se ha relacionado con la presencia de necrosis y se proponen
como criterio de malignidad
La recidiva en tumores como el glioblastoma multiforme (GBM) es casi
inevitable y por otra parte en la mayoriacutea de pacientes que sobreviven cierto
tiempo y han sido tratados con radioterapia existe necrosis por radiacioacuten por este
motivo es fundamental una adecuada valoracioacuten y diagnoacutestico diferencial entre
recidiva tumoral con presencia de necrosis y fenoacutemenos de radionecrosis en el
contexto del tratamiento
RESULTADOS
215
En los casos maacutes severos de radionecrosis la lesioacuten microvascular directa
ocasiona infarto y necrosis ademaacutes de producir un dantildeo sobre los
oligodendrocitos lo que lleva a desmielinizacioacuten gliosis y posteriormente a
necrosis coagulativa
La espectroscopia se hace en este caso fundamental aportando informacioacuten a la
imagen morfoloacutegica (lesiones con realce efecto masa y edema perilesional en
ambos casos) detectando presencia de picos elevados de liacutepidos y lactato
asociados a ausencia de sentildeal de metabolitos normales (picos de NAA Cr y
sobre todo Cho) lo que sugiere intensa radionecrosis con baja probabilidad de
tumor viable Resulta tambieacuten interesante en estos casos la correlacioacuten con
imaacutegenes de perfusioacuten pudiendo ser necesaria la realizacioacuten de biopsia
No obstante pueden existir perfiles metaboacutelicos denominados de baja
agresividad en los que destaca una discreta elevacioacuten de Cho y aumento de
liacutepidoslactato con pico de NAA dentro de liacutemites normales
La elevacioacuten de Cho en radionecrosis se debe a estimulacioacuten de ceacutelulas
inflamatorias pero no es tan alta como la visible en recidivas tumorales
Se pueden encontrar focos de radionecrosis alejados del foco tumoral primario
incluso en el hemisferio contralateral
64110 Taurina scilloinositol glucosa
Estos metabolitos resuenan en el aacuterea comprendida entre 33 y 345 ppm y su
diferenciacioacuten resulta dificultosa
La taurina es un aminoaacutecido implicado en la neurotransmisioacuten el crecimiento y
la regulacioacuten de la osmolaridad Se ha detectado incremento de su concentracioacuten
en el meduloblastoma
El scilloinositol es un isoacutemero del inositol Su sentildeal de resonancia presenta
menor intensidad que el isoacutemero maacutes comuacuten (mioinositol)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
216
La glucosa es una de las principales fuentes de energiacutea del organismo como ya se
sabe hasta el momento se le ha encontrado escasa utilidad a su estudio
espectroscoacutepico
Se procede asiacute a valorar en un primer lugar los metabolitos que se detectan de
modo rutinario en la espectroscopia por RM determinando su concentracioacuten en
condiciones normales en los nuacutecleos grises profundos con volumen de entidad
suficiente para una adecuada deteccioacuten de estos compuestos esto es neoestriado
globo paacutelido nuacutecleo subtalaacutemico y sustancia negra como se detalla a
continuacioacuten
En primer lugar se lleva a cabo la la adquisicioacuten de secuencias localizadoras
mediante imaacutegenes potenciadas en T2 y posteriormente se realiza estudio
espectroscoacutepico como tal empleando secuencias univoxel y secuencia multivoxel
(2DI) en diversos pacientes
Posteriormente se describen las principales aplicaciones de la ERM en el estudio
de la patologiacutea cerebral y maacutes concretamente en estos nuacutecleos grises centrales
reflejando por medio de abundante iconografiacutea la alteracioacuten de los metabolitos
mencionados bajo la influencia de las diversas noxas patoloacutegicas en ocasiones
incluso en ausencia de alteracioacuten morfoloacutegica en la RM convencional
642 ERM del neoestriado
Las curvas de espectroscopia fueron obtenidas tanto a partir de secuencias
univoxel como multivoxel con seleccioacuten de muestras situadas en porcioacuten cefaacutelica
del nuacutecleo caudado (figs 146 y 147) y en putamen (figs 148 y 149) de hemisferio
derecho o izquierdo indistintamente en sujetos libres de enfermedad
Se puede objetivar una elevada concentracioacuten de Cho maacutes evidente empleando
TE largos (144 ms) alcanzando hasta 2000 unidades de RM en el caso del
putamen con valores medios mayores que los registrados en el nuacutecleo caudado
(1200 unidades de RM) probablemente debido a una matriz maacutes abundante en el
RESULTADOS
217
putamen rica en este compuesto frente a la presencia de abundantes estriosomas
en la porcioacuten cefaacutelica del nuacutecleo caudado
Este metabolito es empleado por las interneuronas de los circuitos locales del
neoestriado
Otro de los metabolitos maacutes abundantes a nivel neuronal como en el resto del
pareacutenquima cerebral en el sujeto sano es el NAA como representante de los
residuos N-acetilados alcanzando las 2200 unidades de RM en el putamen
probablemente en relacioacuten con su alta celularidad y las 1100 unidades en el
caudado
a
b c
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
218
d
e
Fig 146 (a-e) a) Imagen de secuencia de localizacioacuten para programar las secuencias espectroscoacutepicas
con voxel situado en cabeza del nuacutecleo caudado derecho b y c) Imaacutegenes obtenidas mediantes secuencias
espectroscoacutepicas univoxel con tiempo de eco de 35 ms y 144 ms respectivamented y e) Reformateo en
consola de trabajo de equipo de RM GE de las imaacutegenes obtenidas mediante teacutecnica multivoxel con
rejilla de espectroscopia conteniendo muacuteltiples voxeles que representan muacuteltiples curvas de
espectroscopia En la imagen e) se obtienen los valores relativos de los diferentes compuestos asiacute como
ratios destacando los metabolitos Cho y Glx
RESULTADOS
219
a
b
Fig 147 Curva espectroscoacutepica obtenida a partir de imaacutegenes 2DI Se obtienen muacuteltiples voxeles (a)
seleccionando uno de ellos localizado en la cabeza del nuacutecleo caudado izquierdo (b)
Los valores medios del complejo Glx se situacutean en torno a las 1000 unidades de
RM en el putamen y las 400 unidades en el caudado dada la presencia de GABA
en las neuronas espinosas medianas predominantes que utilizan este metabolito
como neurotransmisor inhibidor (aunque tambieacuten contienen peacuteptidos activos
como la encefalina y la sustancia P) generando escasos potenciales de accioacuten de
modo espontaacuteneo precisando ser activadas por sus proyecciones aferentes
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
220
a b
c d
e
Fig 148 (a-e) Obtencioacuten de curvas espectrales a partir de secuencia multivoxel (a) centrada en los
nuacutecleos grises de la base con seleccioacuten de voxel localizado en putamen derecho (b) y secuencias univoxel
centradas en putamen derecho (TE 35 ms y TE 144 ms respectivamente) (c y d) y obtencioacuten de curva
espectroscoacutepica en esta localizacioacuten (e)
RESULTADOS
221
a
b c
Fig 149 (a-c) Secuencia localizadora situando voxel en putamen derecho (a) Se obtienen graacuteficas con
TE 35 ms (b) y 144 ms (c) destacando metabolitos Cho y complejo Glx
Los niveles de mioinositol rondan las 1200 y las 600 unidades de RM en el
putamen y regioacuten cefaacutelica del nuacutecleo caudado respectivamente
El resto de metabolitos (Lac Ala Lipx) no son valorables dado que no se
registran generalmente en condiciones normales
643 ERM del complejo palidal
En este caso destacan fundamentalmente en secuencias con TE corto (35 ms)
altos niveles del complejo Glx debido a la presencia de neuronas GABAeacutergicas
tanto en la divisioacuten medial como en la divisioacuten lateral del globo paacutelido (figs 150
y 151)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
222
a
b c
Fig 150 (a-c) Curvas de espectroscopia con secuencias single voxel situadas en globo paacutelido
derecho seguacuten se aprecia en imagen de localizador (a) Se obtienen graacuteficas con TE a 35ms y
144 ms respectivamente
La divisioacuten medial del globo paacutelido comparte caracteriacutesticas quiacutemicas y
citoarquitectoacutenicas con la pars reticular de la sustancia negra asiacute como sistemas
aferentes y eferentes similares con neuronas GABAeacutergicas con alta tasa de
descarga de forma toacutenica para inhibir sus objetivos
De la divisioacuten lateral del globo paacutelido emergen fibras paacutelidosubtalaacutemicas
GABAeacutergicas al nuacutecleo subtalaacutemico de Luys Se pueden observar
concentraciones del orden de 350 unidades de RM en secuencias con TE largo
(144 ms) en el globo paacutelido
RESULTADOS
223
a b
Fig 151 (ab) Curva de espectroscopia obtenida a traveacutes de secuencia multivoxel centrada en nuacutecleos de
la base con seleccioacuten de voxel situado en globo paacutelido izquierdo paacutelido ventral
El paacutelido ventral equivale a la sustancia innominada y al nuacutecleo basal de
Meynert con abundante Cho como se aprecia en secuencia multivoxel TE
largo alcanzando 1100 unidades de RM (fig 151)
Los niveles de mioinositol suponen un promedio de 800 unidades de RM maacutes
elevados que en el nuacutecleo caudado
Los residuos N-acetilados presentan valores de hasta 1300 unidades de RM
menores que en el putamen en relacioacuten con su menor densidad neuronal
Fueron detectados niveles de Alanina alrededor de las 300 unidades de RM en las
graacuteficas resultantes de las imaacutegenes 2DI
644 ERM del nuacutecleo subtalaacutemico
Comparativamente con el resto de nuacutecleos estudiados llama la atencioacuten la
presencia de una elevada concentracioacuten del complejo Glx (figs 152 y 153)
Se explica por la alta cantidad de neurotransmisor glutamato excitador presente
en las ceacutelulas del nuacutecleo de Luys Alcanza unos valores de 550 unidades de RM
en secuencias multivoxel
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
224
a b
Fig 152 Secuencia multivoxel centrada en nuacutecleos subtalaacutemicos Se obtienen muacuteltiples graacuteficas para
valoracioacuten de metabolitos en ambos nuacutecleos subtalaacutemicos
a
b
Fig 153 (ab) Secuencia multivoxel centrada en ambos nuacutecleos subtalaacutemicos (a) Se destaca pico del
complejo Glx (b)
La mayor parte del tiempo estas neuronas se encuentran en un estado de
inhibicioacuten por la influencia del GPe pero si se bloquea estas neuronas poseen
RESULTADOS
225
una gran actividad generando deacuteficits motores caracteriacutesticos Su actividad
tambieacuten se encuentra controlada por proyecciones corticosubtalaacutemicas
Los niveles de Cho son del orden de 1100 unidades de RM
El mioinositol presenta valores maacutes bajos que en neoestriado y en complejo
palidal (600 unidades de RM)
El NAA supone aproximadamente 1300 unidades de RM equivalente a los
niveles detectados en el complejo palidal
Los valores de Ala tambieacuten pueden superponerse a los obtenidos en el complejo
palidal (300 unidades de RM)
645 ERM de la sustancia negra
Si bien la pars reticular estaacute conformada por neuronas GABAeacutergicas similares a
las del GPi como ya se ha citado anteriormente con proyecciones que se dirigen
neoestriado (fibras nigroestriadas) el coliacuteculo superior (fibras nigrotectales) el
taacutelamo (fibras nigrotalaacutemicas) y la formacioacuten reticular con inhibicioacuten continua
de estas estructuras en este trabajo se obtuvieron concentraciones inferiores de
Glx en la sustancia negra (fig 154) frente a los visibles en el complejo palidal
a
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
226
b c
Fig 154 Localizador con voxel situado en mesenceacutefalo sustancia negra (a) Curvas de espectroscopia
obtenidas con TE de 35 ms (b) y TE 144 ms (c)
El resto de metabolitos mostroacute niveles similares a los detectados en otros nuacutecleos
grises profundos con altos niveles de NAA
Los niveles de dopamina presente en la pars compacta no son detectados
mediante los estudios de ERM convencionales Mediante otro tipo de teacutecnicas
pertenecientes al aacutembito de la Medicina Nuclear como el PET-TC (fig 155) con
18 F-DOPA y
18 FDG siacute es posible evaluar la actividad de la viacutea nigroestriada en
este aspecto
Fig 155 Imaacutegenes de estudio de PET-TC a nivel de los nuacutecleos de la base que muestran
actividad conservada Se destaca la sustancia negra (ciacuterculo)
RESULTADOS
227
646 ERM del nuacutecleo rojo
Su estudio fue llevado a cabo mediante teacutecnicas multivoxel (fig 156) analizando
tanto su porcioacuten magnocelular como parvocelular
Se determinaron altos niveles de residuos N-acetilados alcanzando
praacutecticamente las 1500 unidades de RM y en menor medida de Cho superando
las 1000 unidades
El complejo Glx mostroacute valores de aproximadamente 300 unidades de RM y la
Cr de 800 unidades
a b
Fig 156 (ab) Secuencia de ERM multivoxel contrada en nuacutecleos rojos (a) con obtencioacuten de curvas
espectrales (b) que reflejan patroacuten metaboacutelico habitual con altos niveles de NAA y niveles de Cho
superiores a 1000 unidades de RM
65 Aspectos maacutes relevantes de la patologiacutea de los nuacutecleos basales
Aplicaciones de ERM
Se han reconocido tres tipos de aplicaciones de los estudios espectroscoacutepicos
mediante RM en el diagnoacutestico de patologiacutea cerebral
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
228
Las APLICACIONES CLASE A son aquellas que han demostrado ser uacutetiles en
pacientes individuales Se trata del estudio de las neoplasias y de los errores
congeacutenitos del metabolismo
Las APLICACIONES CLASE B son aquellas que han demostrado ser
ocasionalmente uacutetiles en pacientes individuales Engloban estados de
isquemiahipoxia y epilepsia
Por uacuteltimo las APLICACIONES CLASE C son aquellas uacutetiles principalmente en
determinados grupos de pacientes por lo que se encuentran en investigacioacuten
Incluyen el neuro-SIDA e infecciones oportunistas enfermedades
neurodegenerativas (Alzheimer Parkinson y parkinsonismos enfermedad de
Huntington ELA) Esclerosis Muacuteltiple encefalopatiacutea hepaacutetica traumatismo
craneoencefaacutelico (TCE) y la enfermedad psiquiaacutetrica (esquizofrenia trastorno
bipolar ansiedad abuso de drogas)
651 Aplicaciones clase A
6511 Neoplasias
En primer lugar los estudios espectroscoacutepicos mediante RM contribuyen a
establecer el diagnoacutestico de patologiacutea neoplaacutesica versus no neoplaacutesica (por
ejemplo esclerosis muacuteltiple EM)
Por otro lado orientan al Neurorradioacutelogo en el diagnoacutestico diferencial entre
tumor primario y metaacutestasis La pendiente de la Cho o del ratio ChoNAA oacute
Cho Cr es maacutes suave en tumores primarios en la mayoriacutea de gliomas dado su
caraacutecter maacutes infiltrante entre ceacutelulas normales existiendo una interfase entre la
masa y el pareacutenquima normal frente a la existencia de una pendiente abrupta en
la enfermedad metastaacutesica De esta forma el ratio ChoNAA gt 1 en el tejido
peritumoral orienta a infiltracioacuten glioma
Los diferentes componentes del tumor (necrosis aacutereas de hemorragia cambios
inflamatorios asociados) generan distintos patrones de ERM en una misma
RESULTADOS
229
neoplasia En teacuterminos generales se detectan incrementos de la concentracioacuten de
Cho generalmente mayor a mayor grado tumoral
La ERM tiacutepica en el estudio de las neoplasias muestra en teacuterminos generales
aumento de Cho disminucioacuten de NAA y pequentildeos cambios en Cr (figs 157 y
158)
No obstante es importante hacer hincapieacute en que no hay que basarse uacutenicamente
en los valores de este metabolito puesto que el volumen objeto de estudio puede
ser escaso con baja densidad celular y por tanto obtener un pico de Cho menor
de lo esperado que haga pensar en un tumor de bajo grado que no lo es
Asiacute conviene atender al ratio o relacioacuten con las ceacutelulas sanas (ChoNAA gt 13) o
con el metabolito estable por excelencia la creatina (ratio ChoCr)
En las teacutecnicas multivoxel es posible y recomendable comparar con aacutereas sanas
de similar localizacioacuten a la regioacuten en que se situacutea el tumor (fig 159)
Tambieacuten resulta conveniente correlacionar con otras teacutecnicas especiales como la
difusioacuten y perfusioacuten a traveacutes de los nuevos sistemas de procesamiento de
imaacutegenes que permiten la integracioacuten de todas ellas Los tumores de alto grado
presentan una mayor restriccioacuten en secuencia potenciada en difusioacuten y mayor
flujo en secuencia de perfusioacuten loacutegicamente
En el caso concreto de los meningiomas se han determinado picos de Alanina
como metabolito ldquomarcadorrdquo
Tambieacuten dentro de este apartado se encuentra una de las aplicaciones maacutes
impotantes y uacutetiles de la ERM la diferenciacioacuten de cambios por radionecrosis
versus presencia de recidiva tumoral resulta un diagnoacutestico diferencial complejo
puesto que muchas veces se superponen
Morfoloacutegicamente se puede apreciar en ambos casos una lesioacuten con efecto masa
edema perilesional y realce tras la administracioacuten de contraste intravenoso
adyacente a lecho quiruacutergico
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
230
Teniendo en cuenta la frecuente recidiva en tumores como el glioblastoma
multiforme (GBM) y que muchos pacientes han sido tratados con radiacioacuten es
necesaria una herramienta adicional a la imagen puramente anatoacutemica para
esclarecer los hallazgos
a b
c d
RESULTADOS
231
e f
g h
i j
Fig 157 (a-j) Caso 1 Paciente que acude al Servicio de Urgencias del Hospital Virgen de la Concha de
Zamora por crisis hipertonica y periodo postcriacutetico habiendo sufrido ademaacutes TCE En estudio de TC
urgente sin (a) y tras administracioacuten de contraste iv (b) se aprecia lesioacuten ocupante de espacio() en
hemisferio derecho compatible con proceso neoformativo En RM lesioacuten () en fosa temporal regioacuten
silviana y opercular derechas con extensioacuten a nuacutecleos de la base (c) y loacutebulo frontal derecho que
presenta moderado efecto masa sin realce evidente (d) En espectroscopia univoxel con TE 35ms se
apreciaaumento de mI (e) y tanto en secuencia univoxel con TE largo 144 ms (f) como en imaacutegenes
procesadas de secuencia multivoxel (g-j) se objetiva elevacioacuten Cho y reduccioacuten de NAA Ratio ChoCr
aumentado y descenso ratio NAACho (j) Sugiere glioma de bajo grado Se confirma en Anatomiacutea
Patoloacutegica oligoastrocitoma de bajo grado insular derecho
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232
Ademaacutes no es infrecuente encontrar focos de radionecrosis alejados del foco
tumoral primario Por otro lado es conocido el efecto potenciador de la
neurotoxicidad de la radioterapia cuando se asocia con quimioterapia
principalmente en nintildeos
a b
c d
Fig 158 (a-d) Caso 2 Paciente con antecedentes de carcinoma de proacutestata (2010) y nefrectomiacutea por
carcinoma de ceacutelulas claras (2007) con metaacutestasis pulmonares y oacuteseas en tratamiento con
quimioterapia Ingreso actual por cliacutenica compatible con posible metaacutestasis cerebral vs tumor
primario cerebral (glioblastoma multiforme GBM) En RM en secuencia potenciada en FLAIR T2
plano axial (a) se aprecia dilatacioacuten de astas temporales con asimetriacutea por efecto masa debido a
edema perilesional en loacutebulo temporal y parietal derechos con extensioacuten profunda a taacutelamo () y
centro semioval derechos secundario a neoformacioacuten con necrosis central Desviacioacuten de liacutenea
media y herniacioacuten subfalcial Muestra intenso realce perifeacuterico (flecha) Por su aspecto y
localizacioacuten sugiere GBM en imaacutegenes de RM convencional pero la espectroscopia con TE 35 (c) y
TE 144 (d) a traveacutes de secuencias univoxel resulta altamente sugestiva de metaacutestasis debido a la
marcada reduccion de NAA y Cr (casi imperceptible) en ambas secuencias elevadiacutesimo pico Cho
(d) y grandes cantidades liacutepidos tanto en TE corto como en TE largo (c y d) Estos hallazgos pueden
llegar a objetivarse tambieacuten en astrocitomas muy necroacuteticos El resultado anatomopatoloacutegico fue de
metaacutestasis de carcinoma renal
RESULTADOS
233
Como ya se explicoacute previamente en la descripcioacuten de los diversos metabolitos la
lesioacuten microvascular directa de la radiacioacuten de alta energiacutea puede ocasionar
infarto y necrosis con gliosis reactiva y posteriormente necrosis coagulativa
En la ERM el perfil metaboacutelico de la radionecrosis se manifiesta como peacuterdida o
ausencia de sentildeal de metabolitos normales aumento de la concentracioacuten de
liacutepidos lactato no presentes en condiciones normales y ligera elevacioacuten de Cho
o de ratios respecto al cerebro normal
a b
c d
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
234
e
f g
h i j
Fig 159 (a-j) Caso 3 Paciente con trastorno del comportamiento que acude a Urgencias En el estudio de
RM al ingreso se aprecia en secuencia potenciada en T2 en plano axial lesioacuten ocupante de espacio
(asteriscos) hiperintensa (a) que tras la administracioacuten de contraste no presenta realce significativo (b)
Imaacutegenes de espectroscopia secuencia multivoxel comparativa entre lado patoloacutegico (c) y lado sano (d)
y graacuteficas individuales de los muacuteltiples metabolitos estudiados (e) Tensor de difusioacuten (f) con tractografiacutea
del hemisferio afectado con especial afectacioacuten de la viacutea cortioespinal (g) Correlacioacuten con estudio de
perfusioacuten que muestra leve aumento de volumen sanguiacuteneo parenquimatoso relativo en la lesioacuten (hij)
Oligoastrocitoma
RESULTADOS
235
La presencia de picos elevados de liacutepidos y lactato asociado a la ausencia de
picos de NAA Cr y sobre todo Cho sugieren radionecrosis con ausencia de
tumor viable No obstante en ocasiones se detectan perfiles metaboacutelicos de baja
agresividad en los que se aprecia una discreta elevacioacuten de los niveles de Cho y
liacutepidoslactato con normalidad del pico de NAA
El aumento de la concentracioacuten de Cho en la radionecrosis se debe a la
estimulacioacuten de las ceacutelulas inflamatorias pero no es tan elevada como la visible
en la recidiva neoplaacutesica con altos niveles de Cho oacute ratios (ChoNAA gt117
ChoCr gt 111)
De todas formas a veces es necesaria una correlacioacuten con otras teacutecnicas
especiales como la perfusioacuten cuyo incremento sugiere progresioacuten mientras que
la deteccioacuten de niveles medios o bajos oriente a radionecrosis
A pesar de toda esta informacioacuten en ocasiones no queda maacutes remedio que
recurrir a la biopsia para un diagnoacutestico diferencial definitivo
6512 Errores congeacutenitos del metabolismo
La segunda aplicacioacuten maacutes relevante de los estudios de ERM es su papel en el
diagnoacutestico de leucodistrofias enfermedades mitocondriales y defectos
enzimaacuteticos Se pueden detectar alteraciones del perfil metaboacutelico con aumento o
disminucioacuten de determinados metabolitos que orientan hacia una u otra
enfermedad
De este modo en la enfermedad de Canavan leucodistrofia por mutacioacuten en el
gen de la aspartociclasa se observa un acuacutemulo anormal de los niveles de
residuos N-acetilados en la enfermedad de Leigh se puede apreciar un aumento
de Lac y Cho con disminucioacuten de NAA en el siacutendrome de MELAS
(mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke like events) se
objetiva reduccioacuten o ausencia de NAA y aumento del pico de Lact y aumento de
mI Cho y Lact con disminucioacuten de la concentracioacuten de NAA en la enfermedad
de Alexander Tambieacuten se pueden detectar alteraciones de los niveles de otros
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
236
metabolitos especiacuteficos como el incremento de fenilalanina (73 ppm) en la
fenilcetonuria
652 Aplicaciones Clase B
6521 Isquemia hipoxia
La ERM no se realiza de modo rutinario en pacientes con enfermedad isqueacutemica
de los nuacutecleos basales (Fig 160 caso 4) No obstante en funcioacuten de tamantildeo del
vaso afecto y del grado de flujo colateral los cambios pueden registrarse
inmediatamente despueacutes del evento en aacutereas de pareacutenquima adyacente a la arteria
ocluida Si es un vaso principal como la arteria cerebral media el tejido
inmediatamente circundante progresa raacutepidamente a infarto Si hay buen flujo
colateral existe un aacuterea viable denominada penumbra isqueacutemica
La ERM puede establecer la extensioacuten de la verdadera zona infartada incluso
antes de que se identifiquen alteraciones en las imaacutegenes FLAIR Se observa
descenso de NAA maacutes evidente en el centro del aacuterea isqueacutemica y aumento de
Lac puesto que en ausencia de oxiacutegeno la glucosa no se metaboliza a traveacutes de
la viacutea del ciclo de aacutecidos tricarboxiacutelicos por lo que se emplea una viacutea menos
eficiente que da lugar a piruvato y lactato
En caso de tratarse de patologiacutea reversible se aprecia en sucesivos controles
recuperacioacuten de patroacuten del perfil metaboacutelico normal En enfermedad croacutenica
tambieacuten puede apreciarse un incremento de los niveles de Lac La ERM ayuda
ademaacutes a establecer extensioacuten de aacuterea de penumbra donde se aprecia un patroacuten
conservado de los habituales compuestos
La Cr se suele mantener estable La Cho se ve incrementada en caso de presencia
de gliosis y disminuiacuteda si existe necrosis yoacute edema La concentracioacuten de liacutepidos
se encuentra incrementada en casos de infarto subagudo y croacutenico secundario a
alteracioacuten de la membrana celular
Suele existir una correlacioacuten entre la difusioacuten la perfusioacuten y la epectroscopia
RESULTADOS
237
Hay que tener en cuenta que la administracioacuten de oxiacutegeno puede interferir en los
valores de los diversos metabolitos
Fig 160 Caso 4 Paciente al que se encuentra desplomado en el suelo inconsciente TC urgente
mostrando hipodensidad de los nuacutecleos basales izquierdos () con afectacioacutende nuacutecleo lenticular
y cabeza del nuacutecleo caudado No se dispone de estudio de RM posterior la ERM no se realiza de
modo rutinario en esta patologiacutea
En el caso de paro cardiaco e hipoxia cerebral la afectacioacuten que se produce es
variable seguacuten la susceptibilidad de las diferentes aacutereas del cerebro
La ERM puede reflejar alteracioacuten metaboacutelica como elevacioacuten de Lac incluso
tras la recuperacioacuten completa de flujo cerebral
En el siacutendrome de ldquocasi-ahogamientordquo la espectroscopia es uacutetil para aportar
informacioacuten pronoacutestica puesto que si el ratio NAACr estaacute dentro de liacutemites
normales o miacutenimamente reducido supone un buen pronoacutestico
En el caso de hipoxia isquemia en neonatos antildeade informacioacuten a la secuencia de
difusioacuten que es la de eleccioacuten en estos casos pudiendo detectar en las graacuteficas
espectroscoacutepicas disminucioacuten NAA y aumento Lac El pronoacutestico es pobre si
persisten niveles de Lac elevados a pesar de existir una recuperacioacuten evidente en
estudios de perfusioacuten
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
238
6522 Epilepsia
Debido al aumento de la demanda de oxiacutegeno y nutrientes durante una crisis
epileacuteptica la espectroscopia mediante RM puede poner de manifiesto un
incremento de los niveles de Lac (incluso visibles en periacuteodos interictales)
disminucioacuten de NAA aumento de la concentracioacuten de Cho y de Glx y reduccioacuten
de GABA
En la epilepsia resulta muy uacutetil realizar secuencias multivoxel con el fin de
recoger informacioacuten de un gran volumen que abarque ambos hemisferios y poder
establecer asiacute estudios comparativos entre la posible zona afecta y la regioacuten
equivalente en el hemisferio contralateral
En la epilepsia del loacutebulo temporal (ELT) se aprecia afectacioacuten de la regioacuten
medial temporal de modo bilateral La ERM se emplea principalmente para la
valoracioacuten quiruacutergica puesto que en la ELT se revierte patroacuten metabolico
anoacutemalo en el hemisferio sano una vez llevada a cabo la reseccioacuten
El uso de la ERM es cuestionable en la displasia cortical
653 Aplicaciones Clase C
6531 Neuro-SIDA e infecciones oportunistas
La afectacioacuten cerebral por VIH se manifiesta de dos modos como infecciones
oportunistas y linfoma por inmunodeficiencia y complejo demencia sida por
encefalitis por el virus
El complejo demencia sida es sinonimo de neuroSIDA donde los monocitos
infectados acaban diferenciandose en macroacutefagos y ceacutelulas gigantes
multinucleadas y produciendo toxinas citocinas y proteiacutenas virales con
activacioacuten de la neuroglia y ocasionando muerte neuronal
Se han detectado en los estudios espectroscoacutepicos niveles reducidos de NAA
que generalmente son precedidos de elevacioacuten de Cho mI (debido al proceso
inflamatorio previo a la peacuterdida neuronal) y a veces Cr en estadios iniciales
RESULTADOS
239
Los niveles de Cho son menores en la toxoplasmosis que en el linfoma
Los hallazgos plantean diagnoacutestico diferencial con el absceso pioacutegeno
Pueden ser necesarias otras teacutecnicas como la difusioacuten o estudios de SPECT PET
En teacuterminos generales en la patologiacutea infecciosa se detecta elevacioacuten de Cho y
disminucioacuten o ausencia de NAA y aparecen metabolitos que en condiciones
normales se encuentran a muy baja concentracioacuten en el SNC como el Lac (Fig
161 caso 5)
a
b c
Fig 161 (a-c) Caso 5 Paciente con trastorno del comportamiento repentino Lesioacuten ocupante de espacio
occipital derecha con edema perilesional visible en secuencia potenciada en T2 en plano axial (a) que
alcanza las inmediaciones de taacutelamo derecho () Graacuteficas de estudio espectroscoacutepico mediante
secuencias univoxel con TE 35 ms (b) y TE 144 ms (c) centradas en la lesioacuten y el edema Destacan picos
de liacutepidos lactato y acetato con inversioacuten en secuencia con TE largo (c) Absceso cerebral
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
240
6532 Enfermedades neurodegenerativas
Las enfermedades degenerativas condicionan dantildeo cerebral con peacuterdida neuronal
y gliosis
Existen diversos tipos y localizaciones si bien en teacuterminos generales condicionan
reduccioacuten de los niveles de NAA (maacutes significativa a mayor tiempo de
evolucioacuten) y aumento de Cho y mI (Figs 162 y 163 casos 6 y 7)
La ERM juega un papel relevante sobre todo en la monitorizacioacuten de los diversos
tratamientos
Enfermedad de Alzheimer (EA)
Se trata de la enfermedad neurodegenerativa maacutes frecuente
a b
Fig 162 (ab) Caso 6 Estudio de RM de paciente con sospecha de enfermedad degenerativa Teacutecnica
univoxel con muestra centrada en taacutelamo izquierdo en secuencia localizadora (a) En la graacutefica (TE 35
ms) se observa aumento del pico de mioinositol con resto de metabolitos dentro de liacutemites normales
hallazgos que podriacutean estar en relacioacuten con enfermedad neurodegenerativa incipiente
En estadios iniciales la espectroscopia permite identificar descenso de los niveles
de NAA y aumento de Cho y mI este uacuteltimo empleado como marcador
especiacutefico
RESULTADOS
241
Enfermedad de Parkinson (EP) y parkinsonismos
En la enfermedad de Parkinson se pueden detectar cambios en el seno de la
sustancia negra a pesar de ser un sustrato de escaso volumen lo que limita la
valoracioacuten mediante esta teacutecnica como ya se indicaba anteriormente observando
disminucioacuten del ratio NAACho
a b
Fig 163 (ab) Caso 7 Estudio de RM de paciente con sospecha de enfermedad degenerativa Teacutecnica
univoxel con muestra centrada en putamen izquierdo en secuencia localizadora (a) En la graacutefica (TE 35
ms) se observa aumento del pico de mioinositol con resto de metabolitos dentro de liacutemites normales
hallazgos que podriacutean estar en relacioacuten con enfermedad neurodegenerativa incipiente
Los cambios en la graacutefica resultan maacutes faacuteciles de objetivar y maacutes evidentes en
parkinsonismos con disminucioacuten de NAA en lenticular y estriado (atrofia
musltisteacutemica paraacutelisis supranuclear progresiva degeneracioacuten coacutertico-basal)
Corea de Huntington (EH)
Se debe a la expansioacuten anoacutemala de un triplete citosina-adenosina-guanina (CAG)
en un gen (HTT) localizado en el cromosoma 4 (locus 4p1639) el cual codifica
la proteiacutena huntingtina (HTT) Dichas repeticiones CAG se transcriben como
residuos de glutamina que alteran las propiedades estructurales y bioquiacutemicas de
esta proteiacutena
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
242
El conocimiento de la viacutea indirecta descrita en el apartado de Introduccioacuten ayuda
a explicar las anomaliacuteas motoras que se observan en la EH En los pacientes con
esta enfermedad se produce una degeneracioacuten las neuronas espinosas medianas
del estriado que se proyectan hasta el segmento externo del globo paacutelido las
cuales se vuelven anormalmente activas actividad que reduce las eferencias
excitadoras del nuacutecleo subtalaacutemico hacia el globo paacutelido interno con
disminucioacuten secundaria de las eferencias inhibitorias de los nuacutecleos basales Sin
la influencia limitante de los mismos las neuronas motoras superiores pueden ser
activadas por sentildeales inapropiadas lo que conduce a presencia de movimientos
baliacutesticos y de tipo coreico que caracterizan esta enfermedad
Mediante ERM es posible determinar reduccioacuten de la concentracioacuten de NAA por
lesioacuten neuronal y aumento de los niveles de Cho tanto en los nuacutecleos de la base
como en el coacutertex Si bien existen mayores niveles de GlnGlu tambieacuten se
produce disminucioacuten de GABA por lo que la concentracioacuten de Glx quedariacutea
ldquocompensadardquo (Fig 164 caso 8) Se puede detectar ademaacutes aumento de Lac en
determinadas regiones
Esclerosis Lateral Amiotroacutefica (ELA)
Caracterizada por degeneracioacuten de motoneuronas apreciando reduccioacuten de los
niveles de NAA cortical
6533 Esclerosis muacuteltiple (EM)
Se trata de la enfermedad desmielinizante maacutes frecuente La ERM es capaz de
localizar zonas de afectacioacuten previo a alteracioacuten morfoloacutegica en relacioacuten con
desmielinizacioacuten y lesioacuten axonal microscoacutepica
Si bien la afectacioacuten de la sustancia gris es mucho menos frecuente que la
afectacioacuten de la sustancia blanca en esta enfermedad puede estar presente tanto
en sustancia gris cortical como profunda incluyendo por tanto nuacutecleos de la
base Probablemente se deba a la presencia de depoacutesitos de hierro asociados a
RESULTADOS
243
neurodegeneracioacuten Aparecen asimismo como lesiones hiperintensas en
secuencias potenciadas en T2 (Fig 165 caso 9)
a
b c
Fig 164 (a-c) Caso 8 Paciente diagnosticado de Corea de Hungtinton sin llegar a objetivar alteraciones
metaboacutelicas en estudio espectroscoacutepico con secuencias univoxel centradas en lenticular derecho con
niveles mantenidos de NAA Cho y Glx dentro de liacutemites normales tanto en secuencia con TE corto
como con TE largo Tampoco se objetivaron alteraciones en estudio convencional
En las placas agudas se observa disminucioacuten de cociente NAACr en funcioacuten de
la severidad del cuadro y de la evolucioacuten resultando incluso maacutes fiable que RM
morfoloacutegica La destruccioacuten de membranas celulares condiciona aumento de
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
244
Cho mI Lac y liacutepidos El incremento de los niveles de Gly se ha empleado
como marcador en la EM
En el caso de tratarse de lesiones croacutenicas se aprecia normalizacioacuten de los niveles
de estos metabolitos salvo el NAA cuyo descenso se puede observar incluso en
el pareacutenquima adyacente Si existen fenoacutemenos de gliosis asociada se puede
identificar elevacioacuten de Cho En pacientes susceptibles al tratamiento puede
resultar uacutetil tambieacuten la valoracioacuten de la concentracioacuten de NAA con el fin de
evaluar la respuesta al mismo
a b
c d
Fig 165 (a-d)Caso 9 RM de control en paciente en seguimiento por Esclerosis Muacuteltiple En el estudio de
RM convencional las lesiones paermaneciacutean estables salvo en regiones parietales Se aprecia lesioacuten
hiperintensa (flecha) en secuencia potenciada en T2 plano axial (a) e imagen FLAIR (b) con voxel
situado a este nivel con el fin de realizar estudio espectroscoacutepico complementario con TE 35 ms (c) y
144 ms (d) No se evidencian alteraciones llamativas en la concentracioacuten metaboacutelica salvo leve aumento
Cho en secuencia con TE largo (d)
RESULTADOS
245
6534 Encefalopatiacutea hepaacutetica
La ERM uacutetil sobre todo en la encefalopatiacutea hepaacutetica subcliacutenica siendo posible
registrar niveles reducidos de Cho y mI y aumento del complejo Glx maacutes
evidentes a mayor severidad
Tambieacuten se ha empleado en la valoracioacuten de la respuesta al tratamiento de la
hepatopatiacutea
6535 Traumatismo craneoencefaacutelico (TCE)
La espectroscopia no se realiza de forma rutinaria en pacientes con TCE si bien
puede reflejar el grado de afectacioacuten neuronal (p ej en casos de dantildeo axonal
difuso) con el fin de orientar un pronoacutestico principalmente en aacutereas de aspecto
normal en estudios convencionales
Ha resultado uacutetil la valoracioacuten del cociente NAACr y la cuantificacioacuten de
descenso NAA global se han observado casos de pacientes con mayores niveles
de Cho en sustancia gris que han presentando peor pronoacutestico (debido a cambios
inflamatorios activos)
El Lac supone un marcador pronoacutestico en traumatismos cerrados pediaacutetricos
6536 Patologiacutea Psiquiaacutetrica
La ERM en estas enfermedades se basa loacutegicamente en la deteccioacuten de los
niveles de los diferentes neurotransmisores implicados (Glutamato Glutamina
GABA etc) Tambieacuten puede evaluar los niveles de psicotroacutepicos (ej Litio) y
drogas
- Esquizofrenia aumento de Glx Cho y Cr Aumento de NAA en pacientes
bajo tratamiento
- Trastornos del aacutenimo aumento disminucioacuten Cho en la depresioacuten mayor
marcada reduccioacuten de GABA y disminucioacuten de glutamato en cingulado
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
246
anterior Disminucioacuten de NAACr en sujetos bipolares aumento NAA en
pacientes bajo tratamiento con Litio y aumento de GABA en pacientes con
depresioacuten en tratamiento con inhibidores selectivos de la recaptacioacuten de
serotonina (ISRS)
- Ansiedad disminucioacuten de NAA en coacutertex frontal e hipocampo presencia
de lactato
- Crisis de paacutenico reduccioacuten de GABA asimetriacutea de Cr en loacutebulos frontales
- Trastorno Obsesivo Compulsivo (TOC) aumento de Cho en taacutelamo
- Autismo disminucioacuten NAA y Glx
- Estreacutes postraumaacutetico reduccioacuten de NAA
- Abuso de drogas disminucioacuten de NAA Puede revertir tras la
desintoxicacioacuten
De este modo todas las alteraciones descritas anteriormente suponen por
tanto un sustrato patoloacutegico sobre el que podriacutean desarrollarse trastornos del
movimiento de modo secundario
247
DISCUSIOacuteN
DISCUSIOacuteN
249
DISCUSIOacuteN
El importante desarrollo tecnoloacutegico global y concretamente la evolucioacuten de las
teacutecnicas de diagnoacutestico por imagen en las uacuteltimas deacutecadas permite un estudio
detallado y pormenorizado del conjunto de oacutergano- sistemas del ser humano
En el aacutembito de la neuroimagen su actualizacioacuten constante ofrece al
neurorradioacutelogo un amplio abanico de exploraciones a su alcance para llevar a
cabo una valoracioacuten detallada incluso a nivel molecular de la anatomiacutea y
fisiologiacutea humanas cuyo conocimiento en profundidad le capacita para detectar
alteraciones incluso sutiles que orienten a una determinada patologiacutea
La adecuada interpretacioacuten de la voluminosa informacioacuten obtenida mediante las
distintas teacutecnicas radioloacutegicas es un elemento clave para el buen funcionamiento
del proceso diagnoacutestico integrado y multidisciplinar permitiendo al radioacutelogo
transmitir toda esta informacioacuten al resto de especialistas implicados disponiendo
asiacute de herramientas de diagoacutestico y tratamiento potentes y en contiacutenua
renovacioacuten que en uacuteltima instancia posibiliten la mejor atencioacuten del paciente
De este modo la imagen posee un papel crucial tanto en el acto diagnoacutestico con
un protagonismo en auge en el diacutea a diacutea del facultativo (Borras C 2006) como
en el aacutembito de la investigacioacuten (Bucsko JK 2004 Rinck PA 2006)
Los nuacutecleos de la base estudiados en este trabajo no son una mera estacioacuten de
relevo entre la corteza y otras regiones del SNC sino que como se ha destacado
se trata de estructuras con capacidad de procesamiento de informacioacuten (Graybiel
AM 1990 Percheron G et al 1991 Gerfen CR1992 Marsden 1994 Parent A
et al 1995 Parent 1998 Lanciego JL et al 2012 Avanzino L et al 2015)
Por este motivo es fundamental no soacutelo el conocimiento puramente anatoacutemico de
estas estructuras sino tambieacuten el conocimiento de su fisiologiacutea a traveacutes de
muacuteltiples circuitos que globalmente integran y redistribuyen la informacioacuten
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
250
recibida (Gerfen CR 1992 Parent A Hazrati LN 1995 Lanciego JL et al
2012 Haines DE 2014 Hasson U et al 2014 Jarbo K Verstynen TD 2015)
El teacutermino nuacutecleos de la base incluye numerosas estructuras profundas
existiendo gran controversia y diversidad de opiniones entre diferentes autores a
la hora de incluir o no determinadas estructuras bajo esta denominacioacuten En este
trabajo se ha decidido incluir como tales los nuacutecleos reconocidos por la Sociedad
Internacional de los Ganglios Basales IBAGS y los antildeadidos posteriormente a
la luz de nuevas investigaciones (Carpenter MB 1982 Smith Y Parent A 1986
Albin RL et al 1990 Graybiel AM 1990 Garciacutea de Yeacutebenes J et al 1991
Kitajima M et al 2008 Guyton AC Hall JE 2011 Haines DE 2014)
La teacutecnica de eleccioacuten para reflejar las caracteriacutesticas morfoestructurales de los
nuacutecleos basales ha sido la RM (Gupta RK Lufkin RB 2002 Cerezal L et al
2004 Liney G 2005 Schneider G et al 2005 Grossman RI Yousem DM
2007 Oleaga L Lafuente J 2007 Atlas SW 2008 Fraga P et al 2008 Del
Cura JL et al 2010)
Esta teacutecnica que permite una mejor diferenciacioacuten de los diversos componentes
de los distintos nuacutecleos (veacutease segmentos del globo paacutelido segmentacioacuten
talaacutemica) y adquisicioacuten en los diferentes planos del espacio con un mayor
volumen de informacioacuten y mejor calidad en el postprocesado que las imaacutegenes
de TC relegadas a una visioacuten maacutes grosera de estos elementos (Hosten N Liebig
T 2002 Hofer M 2005 Grossman RI Yousem DM 2007 Pedrosa CS 2009
Del Cura JL et al 2010 Osborn AG 2010 Haaga JR et al 2011) si bien es
cierto que la valoracioacuten de la vascularizacioacuten de los nuacutecleos grises de la base
puede ser evaluada con una gran exactitud mediante angio-TC
Debido a localizacioacuten y dimensiones de varias de estas agrupaciones celulares
cabe destacar que en muchos casos la representacioacuten de la anatomiacutea y
caracteriacutesticas morfomeacutetricas de los nuacutecleos basales incluiacutedos ha requerido un
importante esfuerzo mediante la realizacioacuten de varias adquisiciones en los
DISCUSIOacuteN
251
equipos disponibles y de muacuteltiples reconstrucciones tanto en las diferentes
estaciones de trabajo de nuestro centro como a traveacutes de diversos programas de
manipulacioacuten de la imagen (Arenson RK et al 2000 Rosset A et al 2004
Tatar I 2008 Mahmoudi SE et al 2010 Ruisoto P et al 2012) para su
posterior estudio comparativo con los resultados de publicaciones actuales (Kim
J et al 2014
Se ha realizado tanto un estudio global de los diversos componentes como una
evaluacioacuten pormenorizada de cada uno de ellos y de sus relaciones con
estructuras adaycentes incluyendo tractos de sustancia blanca representados
globalmente mediante tractografiacutea (Basser PJ et al 2000 Gillard JH et al
2005)
El neoestriado destaca como nuacutecleo gris profundo de mayor volumen
conformado por el nuacutecleo caudado y el putamen valorado de modo global por la
mayoriacutea de los autores (Schroumleder KF et al 1975 Kawaguchi Y et al 1995
Rouviegravere H Delmas A 1999 Amat P Smith-Agreda JM 2007)
El globo paacutelido se ha valorado conjuntamente desde el punto de vista anatoacutemico
pero no asiacute desde el punto de vista funcional separaacutendolo en sus dos divisiones
interna y externa dada la similitud de la composicioacuten quiacutemica de cada uno de
ellos a su vez con la pars reticular y pars compacta de la sustancia negra
Las dimensiones medias de los nuacutecleos de la base obtenidas en sujetos libres de
enfermedad concuerdan en teacuterminos generales con las referidas en la literatura en
el caso de los nuacutecleos de mayor volumen Asiacute el volumen del medio obtenido del
nuacutecleo caudado supone 47cc (+- 07cc) el del putamen 48cc (+- 06) y el del
globo paacutelido (ambos segmentos) de 18 cc (+- 02) frente a unos valores en las
publicaciones revisadas de 403cc (+-07) para el nuacutecleo caudado 46 cc (+-
06) para el putamen y 12 cc (+-02) para el paacutelido (Ros Mendoza LH et al
2009 Raz N et al 2003) De este modo la valoracioacuten de volumen de estas
estructuras supone una herramienta uacutetil para el diagnoacutestico dado que permite la
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
252
cuantificacioacuten de los cambios experimentados en la patologiacutea de los nuacutecleos
grises profundos tanto de modo global como incluso entre ambos hemisferios
(Barber R et al 2002 Fischl B et al 2002 Bradley P et al 2003 Cousins DA
et al 2003 Sullivan EV et al 2005 Barkataki I et al 2006 Sako W et al
2014)
No obstante la valoracioacuten cuantitativa de la regioacuten subtalaacutemica ha supuesto
mayor dificultad dado el pequentildeo tamantildeo de sus componentes obteniendo
pequentildeos valores morfomeacutetricos y volumeacutetricos tanto de sustancia negra como
del nuacutecleo rojo y del nuacutecleo subtalaacutemico
Por este motivo conviene ser cautelosos en el caso del anaacutelisis de estos
componentes puesto que la cuantificacioacuten de su volumen resulta menos exacta
por su menor tamantildeo y debido a su distribucioacuten parcialmente reticular maacutes que
como grupo celular aislado en el caso de la sustancia negra factores que pueden
infravalorar sus dimensiones (Di Lorenzo Alho AT et al 2015)
La obtencioacuten de datos volumeacutetricos se realizoacute a traveacutes de distintos programas de
manipulacioacuten de imaacutegenes si bien se hizo hincapieacute fundamentalmente en el
programa 3D Slicer con una curva de aprendizaje lenta dados sus numerosos
moacutedulos de herramientas pero que ofrece una amplia gama de posibilidades en
el tratamiento de imaacutegenes permitiendo un estudio exhaustivo de los nuacutecleos de
la base tanto bidimensional como tridimensional siendo posible reflejar sus
caracteriacutesticas anatoacutemicas y su relacioacuten con estructuras colindantes con gran
exactitud (Egger J et al 2012 Pinter C et al 2012 Egger J et al 2013 Lin N
et al 2013 Velaacutezquez ER et al 2013 Oyama R et al 2013 Revannasiddaiah
S et al 2013 Fritz J et al 2014 Li Y et al 2014 Parmar C et al 2014
Veeraraghavan H Miller JV 2014 Yeniaras E et al 2014 Coutinho J et al
2015 Valeri G et al 2015)
Por otra parte la composicioacuten molecular de los nuacutecleos grises profundos los
neurotransmisores y neuromoduladores implicados en las viacuteas directa indirecta y
DISCUSIOacuteN
253
circuitos paralelos determina su funcioacuten (Graybiel AM 1990 Kawaguchi Y et
al 1995 Nambu A et al 2002 Lanciego Jl et al 2012 Haines DE 2014)
Este es el punto principal de mayor relevancia a valorar en este trabajo Para
llevar a cabo dicho anaacutelisis molecular se ha empleado la teacutecnica de
ESPECTROSCOPIA POR RM (ERM) detectando la concentracioacuten de los
metabolitos de intereacutes meacutedico habitualmente estudiados (Levine SR et al 1992
Gili J Alonso J 2000 Schirmer T Auer DP 2000 Ross B Bluml S 2001
Gupta RK Lufkin RB 2002 Frydman L et al 2003 Gillard JH et al 2005
Shapira B Frydman L 2006 Rosen Y Lenkinski RE 2007 Atlas S W 2008
Currie S et al 2013 Gu M et al 2013 Scheidegger O et al 2013 Ding XQ
Lanfermann H 2015 Song KH et al 2015)
Esta teacutecnica no se emplea de modo rutinario en la praacutectica diaria por lo que las
publicaciones acerca de la misma y maacutes concretamente respecto a su aplicacioacuten
en la valoracioacuten de los nuacutecleos grises profundos no son muy abundantes Por
tanto este trabajo supone una nueva aportacioacuten en este aacutembito
Los metabolitos de intereacutes especial a valorar en nuestro estudio en ausencia de
patologiacutea son aquellos que se encuentran como componentes principales en las
agrupaciones neuronales evaluadas y los que actuacutean neurotransmisores
neuromoduladores en las viacuteas descritas es decir el NAA como principal
marcador neuronal la acetilcolina (Ach) el glutamato como metabolito
excitador (Glu) y el aacutecido gamma-amino-butiacuterico (GABA) como inhibidor estos
uacuteltimos agrupados en el complejo Glx siendo por tanto maacutes dificultosa su
individualizacioacuten (Lanciego JL et al 2012 Haines DE 2014)
El metabolito maacutes abundante en condiciones normales el NAA (residuos N-
acetilados) (Grossman EJ et al 2015) demostroacute mayores concentraciones en el
putamen y en el nuacutecleo caudado en relacioacuten con la mayor celularidad de estas
estructuras puesto que se trata de un marcador neuronal alcanzando las 2200
unidades de RM en el putamen Tambieacuten se registraron valores altos de NAA en
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
254
la sustancia negra a tener en cuenta en la monitorizacioacuten del tratamiento de la
enfermedad de Parkinson
Los mayores niveles de Ach se detectaron el neoestriado metabolito empleado
por las interneuronas de sus circuitos locales Estas neuronas poseen actividad
constante y son tambieacuten conocidas como neuronas toacutenicamente activas (TANs)
en la literatura (Lanciego JL et al 2012 Haines DE 2014)
Resultan maacutes abundantes en el putamen que en la porcioacuten cefaacutelica del nuacutecleo
caudado debido a la existencia de una matriz rica en este compuesto
predominante en el primero Los valores maacuteximos se situaron entorno a 2000
unidades de RM maacutes evidentes a mayor TE (144 ms)
La sustancia innominada sinoacutenimo de paacutelido ventral supuso la otra fuente
principal de altos valores de Ach detectados acorde con las publicaciones
existentes (Beckstead RM Cruz CJ 1986 Lanciego JL et al 2012 Haines
DE 2014)
El complejo Glx presentoacute altos niveles tanto en la divisioacuten medial como en la
divisioacuten lateral del globo paacutelido debido a la presencia de neuronas GABAeacutergicas
inhibidoras (Hazrati LN et al 1990 Parent A Hazrati LN 1995 Lanciego JL
et al 2012 Haines DE 2014) si bien la concentracioacuten este complejo resultoacute aacuteun
maacutes manifiesta en el nuacutecleo subtalaacutemico respecto al resto de agrupaciones grises
profundas compatible con la elevada presencia del neurotransmisor glutamato
excitador en sus ceacutelulas (Parent A et al 2000 Nambu A et al 2002 Haines
DE 2014) Los valores medios del complejo Glx en el neoestriado se situaron
en torno a las 1000 unidades de RM en el putamen y las 400 unidades en el
caudado en relacioacuten con la presencia de GABA en las neuronas de proyeccioacuten
inhibitorias predominantes
La pars reticular de la sustancia negra contiene neuronas GABAeacutergicas similares
a las del GPi si bien en este estudio se obtuvieron concentraciones inferiores de
complejo Glx en esta porcioacuten frente a los detectados en el complejo palidal
CONCLUSIONES
255
La cuantificacioacuten de nieveles de dopamina en sustancia negra y en el nuacutecleo
caudado supone una limitacioacuten de los estudios de ERM y por tanto de este
trabajo puesto que sus valores no son registrados de modo habitual en las curvas
espectroscoacutepicas (Lanciego JL et al 2012)
Para solventar este problema seriacutea necesario recurrir a otro tipo de exploraciones
pertenecientes al aacutembito de la Medicina Nuclear que permitan la cuantificacioacuten
de este tipo de metabolitos a traveacutes de radioligandos como la 18
F-DOPA con
informacioacuten funcional (integridad de la viacutea nigroestriatal) y molecular
(distribucioacuten y concentracioacuten de dopa-descarboxilasa transportadores
receptores) contenida en las imaacutegenes de PET y SPECT combinando sus
resultados con informacioacuten anatoacutemica del estriado y la sustancia negra mediante
el empleo de imaacutegenes de fusioacuten PETTC PETRM SPECTRM (Shih MC et
al 2006 Broski SM et al 2014 Arbizu J et al 2014 Gleich T et al 2015
Huang SH et al 2015)
La valoracioacuten del metabolismo del nuacutecleo rojo mediante espectroscopia tiene que
ser evaluada con prudencia puesto que a pesar del empleo de teacutecnicas multivoxel
en su estudio su pequentildeo volumen hace que los hallazgos no sean totalmente
concluyentes ya que se incluye volumen parcial de aacutereas circundantes que
pueden infraestimar o sobreestimar los niveles de sus diferentes compuestos
Tambieacuten en este caso la utilizacioacuten de teacutecnicas de Medicina Nuclear combinadas
con teacutecnicas radioloacutegicas seriacutea maacutes adecuada (Hirata K et al 2015)
La localizacioacuten y heterogeneidad de la formacioacuten reticular nuacutecleo tegmental
peduacutenculo pontino y aacuterea tegemental ventral hacen que los medios tecnoloacutegicos
empleados no sean suficientes evaluar con detalle y de forma adecuada estas
estructuras tanto a nivel anatoacutemico como en cuanto a su composicioacuten metaboacutelica
(Fournier-Gosselin MP et al 2013 Barrot M 2014 MacLAren DA et al
2014 Baker SN et al 2015 Hao Y et al 2015 Pauli WM et al 2015 Yazdi
F et al 2015)
Mariacutea Cristina Hernaacutendez Rodriacuteguez Tesis Doctoral
256
En la segunda parte del apartado de ldquoResultadosrdquo se han recogido las
alteraciones espectroscoacutepicas que pueden generar las diferentes noxas
patoloacutegicas al actuar sobre los nuacutecleos de la base con modificacioacuten de los
niveles de metabolitos habituales registrados e incluso ausencia de los mismos
que en definitiva se traduce en los diversos trastornos del movimiento conocidos
La patologiacutea detectada por ERM en los nuacutecleos de la base engloba la etiologiacutea
tumoral isqueacutemica enfermedad mitocondrial enfermedad desmielinizante con
fenoacutemenos de gliosis asociados patologiacutea degenerativa metaboacutelica
traumatismos etiologiacutea infecciosa y enfermedad psiquiaacutetrica (Hsu et al 2001
Bernasconi A et al 2003 Majoacutes C 2005 Montoya A et al 2006 Kullnat MW
Morse RP 2008 Rovira A et al 2008 Tchoyoson CL et al 2009 Namekawa
et al 2010 Rasalkar DR et al 2010 Hegde et al 2011 Kondo DG et al
2014)
Cabe resaltar que la ERM posibilita la deteccioacuten de alteraciones metaboacutelicas
incluso antes de que la noxa patoloacutegica origine alteraciones morfoloacutegicas
susceptibles de ser detectadas en los estudios de imagen claacutesicos punto
importante a tener en cuenta principalmente en el caso de procesos
neoformativos
Destaca su papel en el diagnoacutestico diferencial de recidiva de neoplasias frente a
necrosis inducida por radioterapia aparte del empleo de otras teacutecnicas conocidas
como el tensor de difusioacuten o estudios de Medicina Nuclear punto clave en el
seguimiento de pacientes oncoloacutegicos (Rock JP et al 2002 Langleben DD
Segall GM 2004 Majoacutes C 2005 Weybright P et al 2005 Sundgren PC et al
2006 Smith EA et al 2009 Sundgren PC 2009 Rasalkar DR et al 2010
Kozić D et al 2012 Zhang H et al 2014 Anbarloui MR et al 2015)
DISCUSIOacuteN
257
En cuanto a los trastornos de movimiento que nos ocupan la espectroscopia
permite detectar cambios neuroquiacutemicos en las agrupaciones celulares de
sustancia gris objeto de estudio de este trabajo
Asiacute por ejemplo en la enfermedad de Parkinson puede apreciarse disminucioacuten
del ratio NAACho en la sustancia negra a pesar de su escaso volumen En la
enfermedad de Hungtinton es posible determinar reduccioacuten de la concentracioacuten
de NAA y GABA y aumento de niveles de Cho tanto en los nuacutecleos de la base
como en el coacutertex (Unschuld PG et al 2012 Van den Bogaard S et al 2012
Mazuel L et al 2015 Ramli N et al 2015)
Se ha empleado como herramienta para monitorizacioacuten de respuesta a
tratamientos o bien para valorar el pronoacutestico de un paciente en base a
modificaciones del perfil metaboacutelico que traduzcan la existencia de cambios a
pesar de la ausencia de los mismos en la imagen convencional (Ciurleo R et al
2014 Deviers A et al 2015 Mazuel L et al 2015)
Permite comparar los niveles de los distintos metabolitos presentes en las ceacutelulas
de los nuacutecleos grises profundos principalmente de NAA como marcador de
viabilidad neuronal con los niveles al momento de diagnoacutestico siendo una
teacutecnica a destacar en la valoracioacuten de respuesta a tratamiento de la enfermedad
de Parkinson Corea de Hungtinton etc (Kullnat MW Morse RP 2008
Ciurleo R et al 2014 Ciurleo R et al 2015 Mazuel L et al 2015 Padowski
JM et al 2015 Seraji-Bozorgzad N et al 2015 Sturrok A et al 2015)
Bien es cierto por otro lado que la espectroscopia no se realiza de modo
rutinario en muchas de estas situaciones principalmente atendiendo al mayor
tiempo de estudio en pacientes con condiciones limitadas a pesar de ser
secuencias de moderada duracioacuten
Se considera necesaria una actualizacioacuten constante del radioacutelogo en el
conocimiento y empleo de esta teacutecnica de neuroimagen que permite la
obtencioacuten de valiosa informacioacuten a escala molecular (Gili J Alonso J 2000