Estudio de la sustancia blanca cerebral mediante tractografía por tensor de difusión .

1. María Vacas Rodríguez Patricia Carreño Morán Javier Sánchez Hernández Juan Antonio Juanes Méndez, Juan Carlos PaniaguaEscudero Alberto Prats Galino Estudio de la sustancia blanca cerebral mediante tractografía por tensor de difusión.

2. Objetivos: • Realizar un breve análisis de las bases físicas y técnicas que nos faciliten una compresión integrada de esta novedosa herramienta de diagnóstico por imagen. • Representar iconográficamente de forma bidimensional y tridimensional las tres categorías de fibras que existen desde el punto de vista anatómico (de asociación, comisurales y de proyección) a partir de un campo vectorial tridimensional y un mapeo en color según la dirección de la difusividad máxima que indica la orientación del tracto axonal dominante. • Describir morfológicamente algunas de las principales vías de la sustancia blanca cerebral a partir de las imágenes obtenidas mediante tractografía basada en el tensor de difusión.

3. Revisión del tema: • La tractografía basada en el cálculo del tensor de difusión es una reciente técnica de RM (resonancia magnética) y único método disponible en la actualidad para evaluar las fibras de la sustancia blanca cerebral in vivo. • La existencia de estos haces había sido puesta de manifiesto mediante técnicas biológicas y de histoquímica en especímenes post-mortem, pero su descripción anatomo-funcional se veía limitada dado que dichas conexiones no son identificables ni individualizables por examen directo ni por exploraciones diagnósticas mediante TC multicorte o RM convencional.

4. Principios Físicos: • Las imágenes por tensor de difusión (ITD) constituyen un método relativamente nuevo de resonancia magnética (RM) que permite cuantificar el grado de anisotropía de los protones de agua en los tejidos. • La anisotropía es la propiedad del tejido cerebral normal que depende de la direccionalidad de las moléculas del agua y de la integridad de las fibras de sustancia blanca.

5. Principios Físicos: • Se llama difusión al movimiento "browniano", aleatorio, constante y normal, de las moléculas de agua dentro de un tejido o sustancia. Es importante recordar que en los tejidos biológicos no existe una difusión libre o igual en todas direcciones (isotrópica), ya que las estructuras constituyentes (membranas, etc.) y las interacciones químicas se presentan como límites a ese movimiento. Por lo tanto, esto determina una difusión anisotrópica. • En la sustancia blanca, por ejemplo, la movilidad del agua está principalmente restringida a las fibras de los axones, permitiendo dicho movimiento en el sentido en que corren las mismas.

6. Principios Físicos: • Los tractos muy densos muestran un mayor grado de anisotropía, mientras que la sustancia gris tiene menor grado respecto de la sustancia blanca. • La anisotropía fraccional (AF) es una variable numérica cuyos valores oscilan entre 0 (máxima isotropía, tal como la observada en espacios subaracnoideos y ventrículos normales, donde el agua se moviliza libremente) y 1 (máxima anisotropía por restricción en el movimiento del agua tisular). • Por ejemplo, la AF varía a lo largo de la evolución de un infarto cerebral. Las primeras estimaciones publicadas en la literatura demuestran que cuanto mayor es la caída, peor es el pronóstico funcional.

7. Principios Físicos: • De igual manera y en un área de encefalomalacia la AF será extremamente baja, dado que en virtud de la casi ausencia de barreras anatómicas, las moléculas de agua se desplazan tan fácilmente como lo hacen dentro de los ventrículos normales. • La tractografia es la representación 3D de ITD ( imagen por tensor de difusión) y se puede representar mediante un mapa de color obtenido a partir de la direccionalidad del desplazamiento de las moléculas del agua a lo largo de los tractos sustancia blanca, y en los tres ejes del espacio : “x” derecha-izquierda, “y” antero-posterior y “z” rostro-caudal.

8. Aplicaciones clínicas: • Gracias a esta técnica no invasiva, la descripción de la arquitectura de la sustancia blanca y sus relaciones con las lesiones cerebrales, en especial con procesos expansivos, se convertirá en un procedimiento diagnóstico de rutina. Su empleo conjunto con la RM funcional aportará una valiosa información en la planificación prequirúrgica de tumores cerebrales y puede integrarse en un sistema standard de neuronavegación.

9. Aplicaciones clínicas: • Ha resultado útil en el estudio del infarto cerebral pues ha demostrado una reducción de la anisotropía fraccionada en la vía piramidal del hemisferio afectado. Ha sido ampliamente utilizada en el estudio de la esclerosis múltiple traduciendo daño estructural inadvertido con otras técnicas de imagen. En el campo de la epilepsia, ha detectado cambios en las imágenes de hipocampos escleróticos y se ha empleado en la evaluación postquirúrgica de la lobectomía temporal.

10. Aplicaciones clínicas: • Se ha convertido en una herramienta útil en la monitorización de la progresión de la ELA mediante la evaluación del tracto piramidal. Puede poner de manifiesto la existencia de conexiones aberrantes de la sustancia blanca en las anomalías congénitas del SN. Puede tener un papel en el diagnóstico precoz del Alzheimer y otras demencias a través de la valoración de la circunvolución del cíngulo.

11. Aplicaciones clínicas: • A partir de estos avances en el ámbito de la neurorradiología, será posible establecer una correlación anatomo-radiológica de los haces que constituyen la sustancia blanca cerebral de una forma mucho más precisa y detallada, de la que se contaba hasta ahora, así como una evaluación neurofuncional más completa en base a las imágenes obtenidas a partir del análisis del tensor de difusión de las moléculas de agua, cuya medición a lo largo de múltiples orientaciones de secuencias de gradiente de pulso de RM, proporciona información de la organización axonal del cerebro.

12. Cuerpo Calloso. Representación tridimensional del cuerpo calloso en una visión superior (a)y lateral-oblicua (b).a) Se distinguen las 3 partes: rodilla, tronco y esplenio .Pueden apreciarse las conexiones córtico-corticales. Las proyecciones de la rodilla forman el forcepsminory las del esplenio el forcepsmajor.b) Pueden observarse las conexiones córtico-corticales a través del cuerpo calloso y los finos tractos que se proyectan a través de los lóbulos occipitales(tapetum). El tapetumes una especie de “alfombra” de fibras que cubre el techo del asta occipital del ventrículo lateral.

13. Haz córticoespinal (vía piramidal).Los haces de la vía corticoespinal, se originan en células de la parte más profunda de la lámina V de la corteza cerebral, en el área motora precentral (área 4), área premotora (área 6), circunvolución frontal ascendente (áreas 3a, 3b, 1 y 2) y corteza parietal adyacente (área 5). Estas fibras convergen en la corona radiada, ingresan a la cápsula interna y descienden para formar el pie de los pedúnculos cerebelosos en los niveles mesencefálicos. A medida que este haz desciende en la parte ventral de troncoencéfaloinfratentorial, sus fibras pasan junto a la emergencia de las raíces de los nervios craneales III, VI y XII. En el bulbo, las fibras forman las pirámides. En la unión bulbomedular el haz corticoespinal presenta una decusación incompleta y se divide en tres haces diferentes: 1) el gran haz corticoespinal lateral (cruzado), 2) el pequeño haz corticoespinal anterior (directo), y 3) el relativamente pequeño haz corticoespinalanterolateral directo.

14. Corona radiada (visión frontal).

15. Cápsula Interna (visión superior). Banda gruesa y compacta de fibras nerviosas que se continúan en sentido craneal con la corona radiada y en sentido caudal con los pedúnculos cerebrales. Se dobla con una concavidad lateral para ajustarse al núcleo lentiforme con forma de “cuña”. Se divide en un brazo anterior, rodilla, brazo posterior, porción retrolenticular y porción sublenticular. • El brazo anterior se localiza entre la cabeza del núcleo caudado en el lado medial y el núcleo lentiforme ( putamen y globo pálido) en dirección lateral. Contiene fascículos frontopontinos, tálamocorticales y corticotalámicos. • La rodilla de la cápsula interna contiene fibras córticonucleares que terminan en núcleos motores del tallo cerebral. • El brazo posterior está limitado en la porción medial por el tálamo y en la lateral por el núcleo lentiforme. Contiene fibras córticoespinales y córticorrubrales. El fascículo córticoespinal se organiza somatotópicamente de modo que las fibras para la extremidad superior se localizan en la parte anterior, seguidas por las fibras para el tronco y la extremidad inferior.

16. Càpsula interna y vía piramidal (visión coronal). Contiene a cada lado alrededor de 1 millón de fibras de varios tamaños (9-22 micras), cerca del 3% de las cuales son de gran tamaño y proceden de las células grandes de Betz en la lámina V de la corteza motora. Las fibras de este sistema córtico espinal descienden en la cápsula interna , parte media del pedúnculo cerebral, base del la protuberancia y pirámides bulbares antes de distribuirse en la médula espinal como los tractos córticoespinal lateral y anterior.

17. Fibras de asociación del cíngulo. Es el núcleo de sustancia blanca del giro del cíngulo, y conecta la sustancia perforada anterior y el giro parahipocampal.. Rodea conforma arqueada el cuerpo calloso y forma parte del sistema límbico.a) Visión superior de las fibras del cíngulo y la rodilla y el esplenio del cuerpo calloso( comisurales).b) Visión lateral oblicua.

18. Pedúnculos cerebelosos medios. Forman dos cordones aplanados de delante a atrás que unen el cerebelo con la protuberancia. Las fibras aferentes que alcanzan el cerebelo a través de esta ruta son: tracto córticopontocerebeloso ( principal componente, desde los núcleos pontinos) y fibras serotoninérgicas de los núcleos del rafe. • La cara anterior convexa y libre descansa sobre la cara posterior del peñasco. Forman con cada lóbulo cerebeloso el correspondiente APC ( ángulo pontocerebeloso). • En la superficie anterolateral, a media distancia entre los extremos superior e inferior del puente, emergen las raíces sensitiva y motora del nervio trigémino (V). La pequeña raíz motora se ubica anteromedialmente respecto a la voluminosa raíz sensitiva.

19. Fásciculo longitudinal superior. Fibras largas de asociación que discurren por el centro semioval , por encima del plano del putamen, uniendo los lóbulos frontal, parietal , temporal y occipital de un mismo lado y formando arcos sobre la ínsula.a) visión superior.b) visión oblicua lateral izquierda

20. Conclusión: • La tractografía por tensor de difusión es la única técnica no invasiva que permite observar el trazado de las fibras nerviosas de la sustancia blanca cerebral in vivo, lo cual abre un amplio abanico de aplicaciones en la práctica clínica. Su interpretación requiere un análisis cuidadoso y responsable dadas sus limitaciones.