Neuroimagen

TECNICAS

1. NEUROIMAGEN

2. La neuroimagen o la formación de imágenes cerebrales es el uso de diversas técnicas para obtener una imagen directa o indirecta de la estructura, función o farmacología del sistema nervioso. Es una disciplina relativamente nueva dentro de la medicina, la neurociencia y la psicología. Los médicos que se especializan en el desempeño y la interpretación de la neuroimagen en el entorno clínico son neurorradiólogos.

3. Contextualización El conocimiento de las funciones en diferentes áreas cerebrales puedan tener en la regulación de procesos como el aprendizaje, la memoria, la emoción, la percepción , la atención, el lenguaje, la toma de decisiones, entre otras, es de gran importancia para entender alteraciones neurales que puedan subyacer en patologías psicológicas. Evaluar la fortaleza y debilidades de cada tipo de aproximación utilizada es una competencia importante para el estudiante. Asimismo, el conocimiento de esta asignatura le permitirá utilizar un enfoque multidisciplinar que le conducirá al tratamiento en profundidad de los problemas que se plantean en su ámbito de traba

4. La neuroimagen se divide en dos grandes categorías: Imagen estructural que se ocupa de la estructura del sistema nervioso y el diagnóstico de enfermedad intracraneal grave (a gran escala) (como un tumor) y lesiones. Imagen funcional que se utiliza para diagnosticar enfermedades y lesiones metabólicas en una escala más fina (como la enfermedad de Alzheimer) y también para la investigación de la psicología cognitiva y neurológica y la construcción de interfaces cerebro-computadora.

5. 1890 Angelo Mosso, quien inventó el "equilibrio de la circulación humana", que podría medir de forma no invasiva la redistribución de la sangre durante la actividad emocional e intelectual. En 1918, el neurocirujano estadounidense Walter Dandy introdujo la técnica de ventriculografía. Las imágenes de rayos X del sistema ventricular dentro del cerebro se obtuvieron mediante inyección de aire filtrado directamente en uno o ambos ventrículos laterales del cerebro. En 1927, Egas Moniz introdujo la angiografía cerebral, mediante la cual los vasos sanguíneos normales y anormales dentro y alrededor del cerebro podían visualizarse con gran precisión. A principios de la década de 1970, Allan McLeod Cormack y Godfrey Newbold Hounsfield introdujeron la tomografía axial computarizada (TAC o tomografía computarizada), y las imágenes anatómicas del cerebro cada vez más detalladas estuvieron disponibles para fines de diagnóstico e investigación. 1980, el desarrollo de radioligandos permitió la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) y la tomografía por emisión de positrones (TEP) del cerebro 1990, la IRMf ha dominado el campo de mapeo cerebral debido a su baja invasividad, falta de exposición a la radiación y una disponibilidad relativamente amplia A principios de la década de 2000, el campo de la neuroimagen llegó a la etapa en que las aplicaciones prácticas limitadas de imágenes cerebrales funcionales se han vuelto factibles. El área principal de aplicación es formas crudas de interfaz cerebro-computadora.

6. INDICACIONES La neuroimagen sigue a un examen neurológico en el que un médico ha encontrado una causa para investigar más profundamente a un paciente que tiene o puede tener un trastorno neurológico. Uno de los problemas neurológicos más comunes que puede experimentar una persona es el síncope simple.En los casos de síncope simple en los que el historial del paciente no sugiere otros síntomas neurológicos, el diagnóstico incluye un examen neurológico, pero no se indica una imagen neurológica de rutina porque la probabilidad de encontrar una causa en el sistema nervioso central es extremadamente baja y es poco probable que el paciente pueda beneficiarse del procedimiento.​ La neuroimagen no está indicada para pacientes con dolores de cabeza estables que se diagnostican como migraña. Los estudios indican que la presencia de migraña no aumenta el riesgo de enfermedad intracraneal de un paciente. Un diagnóstico de migraña que señala la ausencia de otros problemas, como el papiledema, no indicaría la necesidad de neuroimagen.​ En el curso de la realización de un diagnóstico cuidadoso, el médico debe considerar si el dolor de cabeza tiene una causa distinta de la migraña y puede requerir neuroimagen. Otra indicación para la neuroimagen es la cirugía estereotáctica guiada por TC, IRM y TEP o radiocirugía para el tratamiento de tumores intracraneales, malformaciones arteriovenosas y otras afecciones tratables quirúrgicamente.

7. TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA La tomografía computarizada (TC) o la tomografía axial computarizada (TAC) utilizan una serie de radiografías de la cabeza tomadas desde muchas direcciones diferentes. Típicamente utilizado para ver rápidamente las lesiones cerebrales, la tomografía computarizada utiliza un programa de computadora que realiza un cálculo integral numérico (la transformación inversa de radón) en la serie de rayos X medida para estimar la cantidad de haz de rayos X que se absorbe en un pequeño volumen del cerebro. Por lo general, la información se presenta como secciones transversales del cerebro.

8. La imagen óptica difusa (IOD) o la tomografía óptica difusa (TOD) es una modalidad de imagen médica que utiliza luz infrarroja cercana para generar imágenes del cuerpo. La técnica mide la absorción óptica de la hemoglobina y se basa en el espectro de absorción de la hemoglobina que varía con su estado de oxigenación. La tomografía óptica difusa de alta densidad (HD-TOD) se ha comparado directamente con IRMf utilizando la respuesta a la estimulación visual en sujetos estudiados con ambas técnicas, con resultados tranquilizadores similares. La HD-TOD también se ha comparado con IRMf en términos de tareas de lenguaje y conectividad funcional en estado de reposo. IMAGEN ÓPTICA DIFUSA

9. Un potencial relacionado con evento (ERP) es una técnica de escaneo cerebral que utiliza luz infrarroja a través de fibras ópticas para medir los cambios en las propiedades ópticas de las áreas activas de la corteza cerebral. Mientras que las técnicas como la tomografía óptica difusa (TOD) y la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS) miden la absorción óptica de la hemoglobina y, por lo tanto, se basan en el flujo sanguíneo, ERP aprovecha las propiedades de dispersión de las propias neuronas y, por lo tanto, proporciona un efecto mucho más directo medida de actividad celular. ERP puede determinar la actividad en el cerebro dentro de milímetros (espacialmente) y dentro de milisegundos (temporalmente). Su mayor inconveniente es la incapacidad de detectar actividad de más de unos pocos centímetros de profundidad. Es una nueva técnica relativamente económica que no es invasiva para el sujeto de prueba. Fue desarrollado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, donde ahora se usa en el Laboratorio de Neuroimagen Cognitiva de la Dra. Gabriele Gratton y la Dra. Monica Fabiani. POTENCIAL RELACIONADO CON EL EVENTO

10. IMAGEN POR RESONANCIA MAGNÉTICA La resonancia magnética (IRM) utiliza campos magnéticos y ondas de radio para producir imágenes bidimensionales o tridimensionales de alta calidad de las estructuras cerebrales sin el uso de radiación ionizante (rayos X) o trazadores radiactivos.

11. RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL La resonancia magnética funcional (IRMf) y el etiquetado de giro arterial por resonancia magnética (ASL) se basan en las propiedades paramagnéticas de la hemoglobina oxigenada y desoxigenada para ver imágenes del flujo sanguíneo cambiante en el cerebro asociado con la actividad neuronal. Esto permite generar imágenes que reflejan qué estructuras cerebrales se activan (y cómo) durante la realización de diferentes tareas o en estado de reposo. De acuerdo con la hipótesis de la oxigenación, los cambios en el uso de oxígeno en el flujo sanguíneo cerebral regional durante la actividad cognitiva o conductual pueden asociarse con las neuronas regionales como directamente relacionadas con las tareas cognitivas o conductuales que se atienden.

12. Además de la investigación sobre sujetos sanos, la resonancia magnética funcional se usa cada vez más para el diagnóstico médico de enfermedades. Debido a que la IRMf es extremadamente sensible al uso de oxígeno en el flujo sanguíneo, es extremadamente sensible a los cambios tempranos en el cerebro que resultan de la isquemia (flujo sanguíneo anormalmente bajo), como los cambios que siguen al accidente cerebrovascular. Los cambios cerebrales observados en IRMf pueden ayudar a tomar la decisión de tratar con estos agentes. Con una precisión de entre 72% y 90% donde la probabilidad alcanzaría el 0.8%, 13​ las técnicas de IRMf pueden decidir cuál de un conjunto de imágenes conocidas está viendo el sujeto.

13. MAGNETOENCEFALOGRAFÍA La magnetoencefalografía (MEG) es una técnica de imagen utilizada para medir los campos magnéticos producidos por la actividad eléctrica en el cerebro a través de dispositivos extremadamente sensibles como los dispositivos de interferencia cuántica superconductores (SQUID) o intercambio de espín libre de relajación/magnetómetro sin intercambio de rotación (SERF por sus siglas en inglés "spin exchange relaxation-free"). MEG ofrece una medición muy directa de la actividad eléctrica neural (en comparación con IMRf, por ejemplo) con una resolución temporal muy alta pero una resolución espacial relativamente baja. La ventaja de medir los campos magnéticos producidos por la actividad neuronal es que es probable que estén menos distorsionados por el tejido circundante (particularmente el cráneo y el cuero cabelludo) en comparación con los campos eléctricos medidos por electroencefalografía (EEG).

14. TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES La tomografía por emisión de positrones (TEP) y la tomografía por emisión de positrones cerebrales miden las emisiones de sustancias químicas metabólicamente marcadas radiactivamente que se han inyectado en el torrente sanguíneo. Los datos de emisión son procesados por computadora para producir imágenes bidimensionales o tridimensionales de la distribución de los químicos en todo el cerebro. Los radioisótopos emisores de positrones utilizados son producidos por un ciclotrón, y los productos químicos están etiquetados con estos átomos radiactivos. El compuesto marcado, llamado radiotrazador, se inyecta en el torrente sanguíneo y finalmente llega al cerebro. Los sensores en el escáner TEP detectan la radioactividad a medida que el compuesto se acumula en varias regiones del cerebro. Una computadora usa los datos recopilados por los sensores para crear imágenes multicolores de 2 o 3 dimensiones que muestran dónde actúa el compuesto en el cerebro. Especialmente útil es una amplia gama de ligandos utilizados para mapear diferentes aspectos de la actividad de los neurotransmisores, siendo con mucho el marcador TEP más utilizado como una forma marcada de glucosa (ver Fludeoxiglucosa (18F) (FDG)).

15. El mayor beneficio de la exploración TEP es que diferentes compuestos pueden mostrar el flujo sanguíneo y el metabolismo del oxígeno y la glucosa en los tejidos del cerebro en funcionamiento. Estas mediciones reflejan la cantidad de actividad cerebral en las diversas regiones del cerebro y permiten aprender más sobre cómo funciona el cerebro. Las exploraciones TEP fueron superiores a todos los demás métodos de imágenes metabólicas en términos de resolución y velocidad de finalización (tan solo 30 segundos) cuando estuvieron disponibles por primera vez. La resolución mejorada permitió un mejor estudio sobre el área del cerebro activada por una tarea en particular. El mayor inconveniente del escaneo TEP es que debido a que la radioactividad decae rápidamente, se limita a monitorear tareas cortas. Antes de que la tecnología IMRf entrara en línea, la exploración TEP era el método preferido de imágenes cerebrales funcionales (en oposición a las estructurales), y continúa haciendo grandes contribuciones a la neurociencia.

16. La exploración TEP también se usa para el diagnóstico de enfermedades cerebrales, especialmente porque los tumores cerebrales, los accidentes cerebrovasculares y las enfermedades que dañan las neuronas que causan demencia (como la enfermedad de Alzheimer) causan grandes cambios en el metabolismo cerebral, lo que a su vez provoca cambios fácilmente detectables en las exploraciones de TEP. La TEP es probablemente más útil en los primeros casos de ciertas demencias (con ejemplos clásicos como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Pick) donde el daño temprano es demasiado difuso y hace muy poca diferencia en el volumen cerebral y la estructura gruesa para cambiar la TC y las imágenes de resonancia magnética estándar lo suficiente como para ser capaz de diferenciarlo de manera confiable del rango "normal" de atrofia cortical que ocurre con el envejecimiento (en muchas personas, pero no en todas), y que no causa demencia clínica.

17. TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA POR EMISIÓN DE FOTÓN UNICO La tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) es similar a la TEP y utiliza radioisótopos emisores de rayos gamma y una cámara gamma para registrar datos que una computadora utiliza para construir imágenes bidimensionales o tridimensionales de regiones cerebrales activas. SPECT se basa en una inyección de marcador radiactivo, o "agente SPECT", que el cerebro absorbe rápidamente pero no se redistribuye. La absorción del agente SPECT se completa casi al 100% en 30 a 60 segundos, lo que refleja el flujo sanguíneo cerebral (FSC) en el momento de la inyección. Estas propiedades de SPECT lo hacen particularmente adecuado para la obtención de imágenes de epilepsia, que generalmente se dificulta por problemas con el movimiento del paciente y los tipos de convulsiones variables. SPECT proporciona una "instantánea" del flujo sanguíneo cerebral ya que se pueden obtener exploraciones después de la terminación de la convulsión (siempre y cuando se inyectó el marcador radiactivo en el momento de la convulsión). Una limitación significativa de SPECT es su baja resolución (aproximadamente 1 cm) en comparación con la de IRM.

18. ECOGRAFÍA CRANEAL La ecografía craneal generalmente solo se usa en bebés, cuyas fontanelas abiertas proporcionan ventanas acústicas que permiten obtener imágenes por ultrasonido del cerebro. Las ventajas incluyen la ausencia de radiación ionizante y la posibilidad de escaneo junto a la cama, pero la falta de detalles de los tejidos blandos significa que se prefiere la IMR para algunas condiciones.

19. ¿Qué es la neuroimágen ? Las técnicas de imagen cerebral permiten el estudio del cerebro humano en vivo . Los procedimientos originarios, como la arteriografía carotídea y neumoencefalografía eran complicados y no exentas de riesgo. La neumoencefalografía se practicaba mediante la sustitución del líquido cefalorraquídeo (LCR) por la inyección de aire, al interior de los ventrículos cerebrales y permitía visualizar las cavidades normalmente bañadas por dicho fluido corporal. Las actuales técnicas de neuroimagen se clasifican en estructurales y funcionales.

20. Las técnicas de imagen estructural, como la tomografía cerebral y la resonancia magnética estructural, han sido utilizadas para detectar cambios en el volumen tisular de la sustancia gris y blanca, tras el consumo excesivo y prolongado de alcohol, su relación con el envejecimiento y su reversibilidad con la abstinencia continuada. Las técnicas de imagen funcional (PET, SPECT, resonancia magnética funcional y espectroscópica), permiten relacionar la actividad de algunas regiones del cerebro con la conducta. Diferencias entre técnicas de neuroimagen estructural y técnicas de neuroimagen funcional, explicado simplificadamente, las técnicas estructurales permiten ver un conjunto de “fotos” estáticas del cerebr o, mientras que las técnicas funcionales permiten ver un “vídeo”, es decir, ver algunos de los cambios cerebrales que se producen mientras la persona está realizando una actividad cognitiva.

21. Preparación para la prueba Debido a que los estudios de R.M.F. requieren un equipo de Resonancia Magnética la preparación para este tipo de estudios es la misma que para cualquier otro estudio de RM. Por ejemplo debido a que el campo magnético que se emplea en la RM es muy potente cualquier objeto metálico ferro magnético implantado en el cuerpo será atraído por el imán, para evitar problemas el personal que le atienda al realizarle la prueba le preguntará antes de entra si usted utiliza marcapasos, dispositivos intrauterinos o cualquier otro objeto metálico como clips, tornillos o prótesis.

22. Que se puede apreciar en una neuroimágen y áreas de interés. I. Área Motora: Diversos autores han trazado mapas somatotópicos de la corteza motora primaria con RMF obteniendo una buena correlación con las áreas determinadas por Brodmann como 4 y 6. II. Lenguaje Expresivo: Las áreas correspondientes al lenguaje expresivo (áreas de Broca), pueden ser activadas pidiéndole al paciente que genere palabras , ya sea que las piense o las pronuncie.

23. III. Lenguaje comprensivo: En este tipo de Test se puede hacer escuchar al paciente textos narrativos. Para esto se debe contar con un sistema adecuado de audífonos que permitan disminuir el ruido inherente al equipo y permitir que el paciente escuche las instrucciones y el texto deseado. La activación se observa en este caso en forma bilateral en la circunvolución temporal superior ( Brodmann 22).

24. IV. Areas Visuales: La estimulación visual se realiza directamente con la presentación de imágenes. Estas al ser oscilantes van a provocar una activación mayor a lo largo de la cisura calcarina .

25. V. Memoria: Se ha realizado una gran cantidad de trabajos para la investigación de algunos tipos de memoria, como la memoria de trabajo, observándose en este caso activación de las porciones ventrales y frontales de la corteza prefrontal lateral. VI. Afectos: Se ha estudiado la respuesta ante estimulo visuales que son capaces de generar emociones placenteras o desagradables. Las emociones positivas activan bilateralmente la ínsula, la circunvolución frontal inferior derecha , el splenium y precuneus . En cambio las emociones negativas activan bilateralmente la circunvolución medial frontal, la circunvolución del cíngulo en su porción anterior, la circunvolución precentral derecha y el núcleo caudado izquierdo .

26. BIBLIOGRAFIA Filler, Aaron; Filler, Aaron (13 de julio de 2009). «The History, Development and Impact of Computed Imaging in Neurological Diagnosis and Neurosurgery: CT, MRI, and DTI». Nature Precedings. ISSN 1756-0357. doi:10.1038/npre.2009.3267. Consultado el 4 de marzo de 2020. Sandrone, Stefano; Bacigaluppi, Marco; Galloni, Marco R.; Martino, Gianvito (2012-11). «Angelo Mosso (1846–1910)». Journal of Neurology (en inglés) 259 (11): 2513-2514. ISSN 0340-5354. doi:10.1007/s00415-012-6632-1. Consultado el 4 de marzo de 2020. Sandrone, Stefano; Bacigaluppi, Marco; Galloni, Marco R.; Cappa, Stefano F.; Moro, Andrea; Catani, Marco; Filippi, Massimo; Monti, Martin M. et al. (2014-02). «Weighing brain activity with the balance: Angelo Mosso’s original manuscripts come to light». Brain (en inglés) 137 (2): 621-633. ISSN 1460-2156. doi:10.1093/brain/awt091. Consultado el 4 de marzo de 2020. Miller, Thomas H.; Kruse, Jerry E. (15 de octubre de 2005). «Evaluation of syncope». American Family Physician 72 (8): 1492-1500. ISSN 0002-838X. PMID 16273816. Consultado el 4 de marzo de 2020.