Tensor de Difusión: Aplicaciones Clínicas. Alexandre Lüttich, Xavier Perich, Jose María Maiques, Marcos Busto, Gerardo Conesa*, Alberto Solano. Hospital Universitario del Mar. IDIMAS. CRC-MAR. Servicios de Radiodiagnóstico y Neurocirugía (*).

Objetivos Ilustrar las aplicaciones clínicas del tensor de difusión en diferentes patologías. Se realizaron en nuestro centro hospitalario estudio de tensor de difusión (DTI) mediante RM de 1.5 T en diferentes entidades bien definidas. TÉCNICA: Secuencias EPI single -shot. Grosor de corte = 2 mm FOV = 24X24 cm Matriz = 128x128 b value = 800 s/mm2 32 direcciones Fig. 1 : 3D-T1 WI + Tractografía

Revisión del Tema El tensor de difusión (DTI) nos da información sobre la integridad de la sustancia blanca cerebral in vivo. La fracción de anisotropía (FA) se utiliza como índice para describir la difusión anisotrópica. Fig. 3: Correlación entre imagen Flair y DTI coronal. Fig. 2: Fracción Anisotropía

Actualmente esta técnica nos permite el análisis de la estructura e integridad de los diferentes tractos de la sustancia blanca mostrándonos la dirección de los tractos y haciendo posible un análisis cuantitativo de la integridad de la substancia blanca. La difusibilidad del agua en la substancia blanca es anisotrópica, limitada por factores micro y macroestructurales. Fig. 5 : La difusibilidad de las moléculas de agua depende de la orientación de los tractos nerviosos, siendo diferente en las tres direcciones ortogonales. Fig. 4: Diffusion Tensor MR Imaging and Fiber Tractography: Theoretic Underpinnings. Mukherjee et al. AJNR 29: 2008.

El DTI presenta aplicaciones clínicas bien La resonancia magnética (RM) por tensor de difusión (DTI) es sensible a los procesos patológicos que modifican la integridad tisular alterando las barreras al movimiento del agua molecular. El DTI presenta aplicaciones clínicas bien definidas como en la extensión de las placas desmielinizantes en la esclerosis múltiple, en epilépticos sin o con alteraciones en los hipocampos, en el estudio de las vías frontales en la esquizofrenia, extensión tras traumatismo craneal y evaluación de tractos nerviosos en las neoplasias. Fig. 6 : El DTI determina a través de la generación de un esquema de código de colores la orientación de los fibras nerviosas.

APLICACIONES CLÍNICAS DEL DTI Estudio de placas en la esclerosis múltiple (EM). Epilépticos. Vías frontales en la esquizofrenia. Extensión tras un traumatismo craneal. Estudio del infarto cerebral . Relación de los tractos nerviosos en tumores cerebrales.

Esclerosis múltiple: Ha sido empleada no sólo en la cuantificación de las placas y en el estudio 3D de las vías adyacentes, sino en el análisis de áreas aparentemente normales mediante RM convencional, que muestran reducción de la anisotropía e incremento de la difusión que traduce un daño estructural inadvertido con otras técnicas de imagen. Otro dato importante es que el DTI es capaz de distinguir entre un área de desmielinización y otra de dismielinización, ambas igualmente hiperintensas en secuencias potenciadas en T2, ya que la dismielinización no altera la anisotropía.

Se observa un aumento significativo de la difusividad media en la sustancia gris de aspecto normal y el volumen lesional en T2 así como una reducción significativa en los parámetros de los histogramas de la difusión media y anisotropía fraccionada de la sustancia gris de aspecto normal. Hay un descenso en la FA en las placas desmielinizantes. Este hecho podría servir para medir respuesta terapéutica e incluso determinar la relación entre alteraciones en la sustancia blanca y parámetros clínicos de actividad y posible pronóstico en la diseminación en espacio y tiempo. Aunque cabe mencionar de que no se ha encontrado correlación entre los cambios medidos en el DTI y la evolución clínica o el número de brotes. Fig. 7 : Placa desmielinizante en mapa de color de la FA superpuesta con imagen de doble inversion recuperación (DIR) axial.

Epilepsia: Se ha detectado un incremento de la difusión y una reducción de la anisotropía en los hipocampos escleróticos con cambios sutiles en las imágenes potenciadas en T2, aumento del ADC y disminución de la FA en las anomalías del desarrollo cortical y diferencias estadísticamente significativas en los índices de difusión en pacientes con RM negativa y epilepsia en el lóbulo temporal con alteraciones epileptógenas ocultas. Fig. 8: la tractografía 3D es útil en la evaluación posquirúrgica en la lobectomía temporal. Los valores del ADC y de la FA localizado en el fasciculo uncinado eran asimétricos. En la esclerosis mesial hay pérdida através de los fascículos del uncinado.

Estudio de las vías en la esquizofrenia: Se ha sugerido en pacientes con esquizofrenia una reducción de los valores de la FA en la sustancia blanca en las vías frontales localizado en el lóbulo frontal derecho e incluso en el lóbulo occipital y en el esplenio del cuerpo calloso.

Estudio del infarto cerebral: Presenta valor pronóstico por su capacidad de valorar integridad de los tractos de la sustancia blanca adyacentes al área isquémica como en la evaluación de la degeneración walleriana secundaria al infarto. Se muestra una reducción de la FA en la vía piramidal del hemisferio afectado en las dos primeras semanas tras el infarto, cuando aun no es detectable por RM convencional.

Estudio tras un traumatismo craneal: Fig. 9: A la izquierda de la diapositiva DTI axial en fosa posterior donde seleccionamos los tractos corticoespinales mediante ROIs y post-procesamos las imágenes para obtener, a la derecha, la tractografía de las fibras motoras con conexión talámica. En este caso existía una correlación clínica y por imagen a este nivel .

Evaluación de tractos nerviosos en neoplasias: Cuando los valores de ADC y FA son analizados se encuentran diferencias entre el tumor y el tejido normal, pero no en cambio entre el tumor y el edema adyacente. Existen diferencias significativas en los valores del ADC y la FA entre tumores de bajo y de los de alto grado. Así como en los valores del ADC del edema peritumoral entre los gliomas de alto grado de las metástasis. Fig. 10: Las imágenes de tractografía muestran en la sustancia blanca ipsilateral una alteración de la FA debido a efecto de masa que ejerce la lesión expansiva.

T1 Flair T1 + Gd FA Difusión ADC Fig. 11: Metastasis cerebral debido a cancer broncogénico. Se ha encontrado que el ADC del edema peritumoral puede ser útil para distinguir los gliomas de alto grado de las metástasis.

T1 Flair T1 + Gd FA Difusión ADC Fig. 12: Glioblastoma multiforme. En cambio la FA peritumoral no ha demostrado diferencias estadisticamente significativas entre los gliomas de alto grado de las metástasis.

Conclusiones El Tensor de Difusión (DTI) aporta datos adicionales en la anatomía de la sustancia blanca y presenta aplicaciones clínicas bien definidas, aparte de un propósito docente. Es útil en la descripción y evaluación de la relación de los tractos nerviosos en las neoplásicas cerebrales, otras por ejemplo en la extensión de las placas desmielinizantes en la esclerosis múltiple con compromiso de la sustancia blanca de aspecto aparentemente normal, en el análisis de pacientes epilépticos, en el estudio de las vías frontales en la esquizofrenia y en el estudio de extensión tras un traumatismo cráneo encefálico o infarto cerebral. Otras aplicaciones: valoración del gyrus del cíngulo en el diagnóstico precoz del Alzheimer, en anomalias congénitas como displasias corticales o agenesia de cuerpo calloso y evaluación del tracto piramidal en la ELA para monitorizar progresión de la enfermedad .

Bibliografía Characterization of white matter damage in ischemic leukoaraiosis with diffusion tensor MRI. Jones DK et al. Stroke., 1999. 30(2). Magnetic resonance diffusion tensor imaging for characterizing diffuse and focal white matter abnormalities in multiple sclerosis. Bammer R et al. Magn Res in Med 2000;44. Diffusion Tensor Imaging of the Hippocampal Formation in Temporal Lobe Epilepsy. Bassam A. Assaf et al. AJNR. 24: October 2003 Reduced anisotropy of water diffusion in structural cerebral abnormalities demonstrated with diffusion tensor imaging. Wieshmann UC et al. Magn Res Imaging 1999;17. Diffusion tensor imaging and tractography of human brain development. Mukherjee P et al. Neuroimaging Clinic North America. 2006; 16. Diffusion Tensor MR Imaging and Fiber Tractography: Theoretic Underpinnings. Mukherjee et al. AJNR . 2008: 29. DTI of cryptogenic and adquired partial epilepsies. Rugg-Gunn et al. Brain. 124: 2001