Tractografía por tensor de difusión y su aplicación a la neurocirugía


Tractografía por tensor de difusión y su aplicación a la neurocirugía

Tractografía por tensor de difusión

Sesión para residentes de la Dra. Marian García Pallero (pulsar para ver más trabajos suyos)
Servicio de Neurocirugía
Hospital de la Princesa

Introducción:

En los últimos años se ha producido un auge de nuevas técnicas de neurorradiología, entre ellas, se encuentra la tractografía. La secuencia de tensor de difusión-RM (DT-MRI), ha evolucionado rápidamente con un nuevo enfoque en vivo a la investigación de las anomalías de la sustancia blanca o daños tisulares: la cuantificación de la difusión de las moléculas de agua en el cerebro.

Recuerdo histórico:

En 1827, el botánico escocés Robert Brown, mientras investigaba una suspensión de partículas de polen (Pulchella clarkia), observó en el microscopio que las partículas tenían un movimiento caótico e incesante. En 1905 Albert Einstein publicó un artículo titulado «Sobre el movimiento requerido por la teoría cinética molecular del calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario», en el que por métodos estadísticos representaba el movimiento de las moléculas del agua golpeando los granos de polen o cualquier pequeño cuerpo. En este trabajo, Einstein no sólo explicaba el movimiento browniano, sino que proporcionaba una evidencia experimental de la existencia de los átomos y daba un impulso a los estudios de mecánica estadística y a la teoría cinética de los fluidos.
El movimiento browniano, se refiere al constante movimiento molecular aleatorio microscópico debido al calor. Todo cuerpo cuya temperatura sea superior al 0 absoluto (0º Kelvin o -273º Celsius), presenta un movimiento constante (movimiento browniano).

Difusión:

La difusión es la distribución homogénea de partículas en un disolvente; en el caso de una membrana permeable puede haber paso de partículas en un disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. Es un proceso que no requiere aporte energético, es frecuente como forma de intercambio molecular. Es un proceso resultante de los movimientos térmicos aleatorios de las moléculas (movimiento browniano).
Este fenómeno de difusión ha sido adoptado con éxito como un importante marcador para la arquitectura de los tejidos en el cerebro. La difusión en el cerebro, principalmente de las moléculas de agua, tiene características específicas de tejido. En el líquido cefalorraquídeo, que no tiene restricciones direccionales específicos, la difusión es isotrópica (es decir, existe igual probabilidad de movimiento en todas las direcciones). En la materia blanca, las estructuras de tejido bien organizadas, tales como fibras neuronales y las vainas de mielina, guían las moléculas de agua a lo largo de la dirección de los tractos de fibras, y el proceso de difusión neta parece anisotrópico.

Imagen de difusión:

El desarrollo de la RM supuso utilizar las secuencias de gradiente pulsado para localizar una población de espines en el espacio. Para obtener una imagen ponderada en difusión se aplican pulsos de gradiente de difusión en una secuencia de pulso de RM convencional. La intensidad de la imagen depende de la difusividad efectiva de las moléculas marcadas en el volumen excitado.
Para sensibilizar la adquisición de la resonancia magnética (RM) de manera que se detecten estos movimientos se aplican gradientes intensos en el campo de imagen. Cuando las moléculas de agua atraviesan dichos gradientes experimentan cambios de fase que dependen de su dirección y velocidad. Dichos cambios de fase se traducen en un aumento o disminución de la señal.

Difusión anisotrópica:

El análisis de la información de cada vóxel (unidad mínima procesable de una matriz tridimensional) se denomina imagen del tensor de difusión (ITD) o RM basada en el tensor de difusión (RM-TD).
Uno de los aspectos más significativos en los estudios de difusión por RM es que siempre se detecta el movimiento molecular a lo largo de un eje predeterminado, que está fijado por la orientación del gradiente de campo aplicado. En la sustancia blanca, la movilidad del agua depende de la organización de los ejes axonales. Si el agua está confinada en un sistema alineado homogéneamente podemos asumir que el proceso de difusión dibuja una elipse en la que el eje mayor está alineado con la orientación de las fibras. Por tanto, debemos definir el margen de dicha elipse (elipse de difusión), que se puede calcular mediante un procedimiento matemático llamado “tensor”. La longitud de los tres ejes principales (λ1, λ2 y λ3) definen tres vectores (V1, V2 y V3) y su orientación, por lo que necesitamos un tensor D = 3 × 3, que es un tensor simétrico, con seis parámetros independientes que definen dicha elipse. (Con más de 6 direcciones mejora la medida del tensor).
La manera más intuitiva para conceptualizar la información proporcionada por el tensor de difusión es visualizarla geométricamente. El tensor se ajusta efectivamente a la variación angular de los valores de ADC con la forma de un elipsoide 3D. El elipsoide de difusión es una forma definida por 6
variables que describen el ADC de las moléculas de agua en cada dirección en un tiempo particular. Para la difusión isotrópica, la difusión elipsoide es una esfera, debido a que el ADC en todas las direcciones es igual. La difusión anisotrópica se modela con un elipsoide alargado, indicando una mayor distancia media de difusión a lo largo del eje más largo del elipsoide.

Cálculo del tensor de difusión

Existen múltiples formas para caracterizar la difusión anisotrópica, una de ellas es calcular la relación entre la longitud del eje más corto y la del más largo. Pero tiene muchos inconvenientes, uno de ellos el ruido. Es preferible usar parámetros que oscilan entre rango 0 (isotrópico) y 1 (anisotrópico). Los parámetros más empleados en la práctica habitual son:

1. Anisotropía fraccional (FA): medida de la anisotropía de la difusión que representa la proporción de la magnitud de la parte anisotrópica del tensor de difusión y la magnitud del tensor completo.
2. Anisotropía relativa: medida de la anisotropía de la difusión que representa la proporción de la magnitud de la parte anisotrópica del tensor de difusión y la magnitud de la parte isotrópica del tensor de difusión.
3. Ratio del volumen.

Todos estos parámetros nos indican el grado de elongación de la elipse de difusión, y la información que proporcionan es esencialmente la misma. La FA es la que se emplea con más frecuencia.
Recogiendo la información del tamaño, la forma, la orientación y la distribución de las elipses de difusión dentro de un volumen de la imagen podemos definir las características de la difusión del agua en cada vóxel. Dicha elipse se calcula a partir del tensor de difusión medido en dicho volumen.

issotropic-difussion

Visualización bidimensional y reconstrucción de las fibras:

Los parámetros que expresan las características de la forma y la distribución de la elipse se calculan a partir de elementos de la diagonal, y deberían ser independientes de las estructuras tisulares y de los gradientes de difusión aplicados. Caracterizar el grado de anisotropía de la difusión es equivalente a caracterizar la forma de una elipse tridimensional de difusión independientemente de su orientación y tamaño, analizando la parte anisotrópica del tensor de difusión en cada vóxel.
Asumiendo que la orientación del componente longitudinal mayor del tensor de difusión diagonalizada representa la orientación del tracto axonal dominante, la ITD nos proporciona un campo vectorial tridimensional, en el cual cada vector representa la orientación de las fibras.

La traducción del eje más largo del tensor (v1) en trayectorias neuronales puede conseguirse por diversos algoritmos. Estos algoritmos han sido en general clasificados en 2 tipos, determinista y probabilista.

Los algoritmos deterministas fueron los primeros desarrollados y siguen siendo los más utilizados en la práctica médica. Uno de los primeros algoritmos fue el FACT (asignación de fibras por rastreo continuo), también llamado propagación de líneas o técnicas de racionalizar. Las conexiones neurales son mapeadas designando al menos 3 regiones arbitrarias de interés (ROI) en el espacio 3D. El rastreo termina cuando un pixel con baja anisotropía fraccional (FA) o una curvatura trayectoria predeterminada entre 2 vectores contiguos es alcanzado. Esto es a menudo llamado “stop criteria”.

Dos parámetros importantes que afectan a los resultados del FACT
y otros algoritmos deterministas son los siguientes: 1) el umbral mínimo FA dentro de un voxel para la propagación de líneas de corriente, y 2) el giro máxima de ángulo aerodinámico entre voxels. Umbrales mínimos FA típicos usados para el rango de cerebro adulto de 0,1 a 0,3. Para el seguimiento de la fibra en el recién nacido o bebé cerebro, donde los valores de FA son mucho más bajos que aquellos en el cerebro maduro, el umbral mínimo FA puede ser bajado por debajo de 0,1. Siendo todos los demás parámetros iguales, los umbrales mínimos más bajos de FA producen más y más largas líneas de corriente; Sin embargo, los valores que son demasiado bajos para la SNR (ratio señal-ruido) de la adquisición DTI producirá más espurio (es decir, falsos positivos) pistas de fibra. Los valores típicos para el máximo ángulo de giro entre voxels van desde 40 ° a 70 °. Ampliar los valores puede ser necesario para definir correctamente las vías con curvas cerradas, tales como el fascículo uncinado o bucle Meyer. Sin embargo, ángulos de giro máximas más grandes pueden dramáticamente aumentar el número de pistas no esenciales y también, por fuerza bruta aumentar drásticamente la carga computacional.

El abordaje probabilístico es la alternativa al determinista. El determinista solo reproduce una trayectoria desde un punto y no puede representar ramificaciones. El umbral de anisotropía aplicado arbitrariamente obliga a la terminación anticipada de la vía reconstruida. Estas cuestiones han limitado el uso de los abordajes deterministas para definir ciertos tractos.

Los algoritmos probabilísticos se hicieron con el objetivo de abordar estas críticas considerando múltiples vías que salen de cada punto y desde cada punto a los largo de las trayectorias reconstruidas. Así, el método probabilístico representa la incertidumbre en la estimación de la dirección de la fibra. Este método es también conocido por ser resistente al ruido, lo cual sería un claro beneficio para las exploraciones clínicas que han sido limitadas por el SNR.

Para la planificación neuroquirúrgica, sin embargo, el abordaje probabilístico tiene algunas debilidades. La primera, es lento y por lo tanto no se puede usar de forma interactiva. Segunda, puede ser más duro de interpretar visualmente. Los mapas de conectividad representados tienden a fugar en regiones inesperadas del cerebro, por lo que el conocimiento anatómico es imprescindible para ver que parte de las fibras representadas es relevante.

Los métodos de imagen basados en estos datos incluyen el mapeo del campo de dirección, donde la dirección de la fibra local se representa como un vector en cada vóxel, y el mapeo en color del tracto fibroso, donde se usa un color asignado a un vóxel que contiene el tejido anisotrópico y define la dirección del tracto fibroso.

El TD muestra la organización de la sustancia blanca mediante mapas paramétricos coloreados (MPC) que informan de la dirección fibrilar en los tres planos del espacio. Por convenio se representa en color azul la dirección superior-inferior, en rojo la derecha-izquierda y en verde la anterior-posterior.

Limitaciones de la tractografía:

Algunas patologías reducen focalmente la FA, como las enfermedades desmielinizantes y la degeneración walleriana, dificultando la tractografía por pérdida de datos acerca de la orientación e las fibras. Por el contrario, las cavidades de los abscesos ueden presentar valores muy elevados de FA a pesar de que en u interior no existan tractos organizados de sustancia blanca, pudiendo llevar a un error en el análisis de las estructuras adyacentes38. Es una técnica muy sensible a los artefactos de movimiento, un claro inconveniente, ya que las secuencias de alta resolución codificadas para 32 o más direcciones tienen una duración mayor de 10 minutos y exigen la máxima colaboración del paciente o de lo contrario obligan a recurrir a su sedación. Para disminuir los efectos negativos del movimiento se puede aumentar el número de adquisiciones y promediarlas, pero asumiendo que en el proceso se perderán los detalles finos. También pueden producirse errores en el registro de las trayectorias debido a artefactos de susceptibilidad magnética, ruido y distorsión por las corrientes eddy. Pero la principal limitación viene condicionada por la resolución del dispositivo de RM: la ITD representa un conjunto de líneas que forman parte de determinado tracto de sustancia blanca, pero el número de estas líneas sólo guarda una relación indirecta con el número real de axones, ya que el vóxel estudiado no recibe información sobre las vías neuronales que se encuentran por debajo del umbral de resolución del equipo; por lo tanto, el cálculo del tensor de difusión para delinear estructuras axonales es todavía una simplificación, ya que con los niveles de resolución disponibles actualmente, en la mayoría de los casos el resultado se basa en el componente axonal dominante.

La resolución de la imagen es otro factor importante que podría afectar el resultado de la tractografía. Especialmente importante es la resolución en el eje z, es decir, el grosor de una imagen, para obtener voxels. Cuando el grosor regular de una imagen es de 5 a 8mm, el promedio de volumen parcial degrada el conjunto de datos y conduce a los resultados de rastreo aparentemente inferiores. Este efecto adverso es más pronunciado en fibras que van a través de plano de imagen como el fascículo arcuato. Las imágenes deben ser contiguas y de espesor no mayor a 3mm . Se requieren un mín de 6 direcciones de gradiente de difusión.

Quizá la más importante es que no está completamente validada. Se han hecho intentos de validarla en el pasado. La mayoría de estos esfuerzos estaban basados en comparaciones de imágenes de tractografía y conocimiento neuroanatómico. Un estudio que evaluó la tractografía determinista en pacientes que se les hicieron test neurofisiológicos intraoperatorios, indicaron que la tractografía puede subestimar los tractos de fibras. El abordaje probabilístico representaría más fibras, de este modo, llegaría a ser menos la subestimación. Sin embargo, porque las fibras relevantes han sido juzgadas en cada caso basándose en el conocimiento anatómico, queda por demostrar si el abordaje probabilista es una herramienta mejor.

Análisis cuantitativo de datos DTI:

En la actualidad, no existe un consenso sobre la mejor forma de analizar datos DTI cuantitativos para la investigación clínica, y este sigue siendo un área activa de desarrollo técnico.

1) Manualmente colocando región of interés -análisis se ha utilizado ampliamente en la literatura pero tiene: variabilidad intraratio e interratio. Y es muy laboriosa si muchos tractos de sustancia blanca se van a analizar en muchos sujetos. Además, sólo una parte de cada tracto se puede evaluar.

2) Las técnicas de análisis basado en voxel (VBA) como el mapeo paramétrico estadístico, popular para el análisis imparcial de los datos de todo el cerebro en la RM estructural en 3D, también se han aplicado al DTI. Sin embargo, estos métodos aún no están diseñados para gestionar las especiales características de los conjuntos de datos de tensor y por lo tanto tienen numerosos escollos. Por ejemplo, la estadística subyacente del modelo de campos aleatorios gaussianos en VBA no es apropiado para datos DTI no normales, incluso con niveles moderados de suavizado. Además, variando el tamaño del filtro de suavizado en VBA puede conducir a resultados completamente diferentes del análisis VBA de datos de FA. Lograr un registro adecuado de los datos DTI a través de temas para el análisis de grupo también puede ser un reto, debido a las diferencias en el tamaño del cerebro y la forma y en la materia blanca.

y anatomía gyral. Para evitar el problema de la falta de normalidad, uno puede usar las estadísticas no paramétricas como la prueba de permutación para llevar a cabo todo el analysis del cerebro. Para evitar las trampas del grupo de normalización espacial, uno puede incluso realizar estas pruebas en sujetos individuales para examinar los cambios DTI a través de exámenes seriados, aunque esto tiene menos potencia estadística que las comparaciones entre grandes grupos. (mukherjee 2).

Recuerdo anatómico:

Las fibras de la sustancia blanca hemisférica se clasifican desde el punto de vista anatómico en tres categorías: a) fibras de asociación, que a su vez pueden ser cortas (unen la corteza de dos circunvoluciones próximas, generalmente adyacentes, también denominadas fibras arqueadas o en U, debido a su forma) y largas (unen la corteza de dos puntos distantes pero en el mismo hemisferio); b) fibras comisurales, que unen ambos hemisferios y c) fibras de proyección, que unen la corteza con formaciones de niveles inferiores, fundamentalmente los tálamos, el tronco del encéfalo y la médula.

Fibras de asociación

1. Fascículo fronto-occipital inferior: Conecta los lóbulos frontal y occipital transitando por el margen inferolateral del claustro bajo la ínsula. Posteriormente se une al fascículo longitudinal superior y parte de las radiaciones ópticas (tracto genículo-calcarino), formando la mayor parte del fascículo vertical occipital o stratum sagital (fibras que conectan el lóbulo occipital al resto del cerebro). Su estimulación produce una parafasia semántica (alteraciones en el significado de la palabra). También participa en el procesamiento visual11, en la lectura y en la atención.

2. Fascículo uncinado: Conecta las circunvoluciones orbitaria y frontal inferior con el lóbulo temporal anterior, adoptando una forma de gancho en la región basal de la cisura de Silvio. En su tercio medio se une al fascículo fronto-occipital inferior continuando con un trayecto inferolateral hacia el polo temporal anterior. Puede tener un papel importante en el léxico, las asociaciones semánticas y la nominación, pero no es esencial para el lenguaje14

3. Fascículo fronto-occipital superior (subcalloso, frontotémporo- occipital o de Forel Onufrowicz: Conecta los lóbulos frontal, temporal y occipital, y se extiende a lo largo del margen dorsal de caudado, separado del fascículo longitudinal superior por la corona radiada y la cápsula interna.

4. Fascículo longitudinal superior: Es el mayor fascículo de asociación. Transita por el centro semioval, por encima del putamen, uniendo los lóbulos frontal, parietal, occipital y temporal. Está formado por 4 fascículos (I, II, III y arcuato), de los que el arcuato es el más importante.

5. Fascículo arcuato: Es la parte medial del fascículo longitudinal superior que conecta las cortezas frontal lateral y parietotemporal lateral siguiendo las cápsulas externa y extrema. En el hemisferio dominante izquierdo su estimulación produce una parafasia fonémica, que corresponde a una afasia de conducción (desorden de la forma fonológica de la palabra). En el hemisferio derecho puede tener un papel en el procesamiento de la información visual-espacial15 y en los aspectos semánticos y prosódicos del lenguaje

6. Fascículo longitudinal inferior: Conecta el lóbulo temporal con el occipital, transitando paralelamente a la pared lateral de las astas temporales. Se une al fascículo fronto-occipital inferior, al margen inferior del fascículo longitudinal superior y a las radiaciones ópticas, para contribuir en gran parte al stratum vertical.
Es probable que tenga un papel importante en el reconocimiento de objetos visuales y en la lectura, pero no es indispensable. Su función puede compensarse tras la resección.

7. Cíngulo: Empieza en el área paraolfatoria, bajo el nostrum del cuerpo calloso, y se extiende por la circunvolución del cíngulo, rodeando el cuerpo calloso, por las circunvoluciones parahipocámpicas y el uncus. Forma parte del sistema límbico. Conecta áreas de los lóbulos frontal, parietal y temporal.

Fibras de proyección

Interconectan áreas corticales con los núcleos basales, el tálamo, el tronco cerebral, el cerebelo y la médula.

1. Tractos córtico-espinales, córtico-bulbares y córticopontinos: Son las mayores fibras eferentes de proyección que conectan la corteza motora con el tronco cerebral y la médula espinal. Las fibras convergen en la corona radiada y continúan por el brazo posterior de cápsula interna, el pedúnculo cerebral mesencefálico, hasta terminar los tractos córtico-bulbares y córtico-pontinos en los núcleos motores craneales, y el tracto córtico-espinal en las motoneuronas inferiores medulares tras la decusación bulbar

2. Coronas radiadas: No es un tracto per se, sino el conjunto de fibras ascendentes y descendentes que desde la cápsula interna conectan con la corteza. Están situadas laterales al cuerpo calloso.

3. Cápsulas internas: Se divide en brazo anterior, rodilla, brazo posterior, porción sublenticular y retrolenticular. El brazo anterior contiene a las radiaciones talámicas anteriores (asociadas al núcleo dorsomedial) y las fibras fronto-pontinas, que llevan un trayecto anteroposterior. El brazo posterior a los tractos córtico-nucleares (córtico-pontino y córtico-bulbar), córtico-espinales y la radiación talámica superior (asociada al núcleo ventrolateral), con trayecto cráneo-caudal. En la porción sublenticular encontramos las radiaciones ópticas y acústicas, y las fibras córtico-tectales y témporo-pontinas. La porción retrolenticular a la radiación talámica posterior (asociada al núcleo pulvinar) y fibras parieto-occípito pontinas.

4. Radiaciones ópticas: Se originan de los núcleos geniculados laterales y se dividen en dos tractos, uno ventral (asa de Meyer) y otro posterior (radiaciones ópticas dorsales). Las fibras de las radiaciones ópticas dorsales llevan información del campo visual contralateral inferior de ambos ojos. Estas fibras se dirigen al lóbulo occipital y terminan en el margen superior de la cisura calcarina. Las fibras del asa de Meyer pasan por debajo de las radiaciones ópticas dorsales y se dirigen lateralmente hacia el lóbulo temporal, forma un asa alrededor del asta temporal, y termina en el margen inferior de la cisura calcarina. Lleva información del campo visual contralateral superior de ambos ojos20. Se une con el fascículo fronto-occipital inferior, el fascículo longitudinal inferior y las fibras inferiores del fascículo longitudinal superior para formar al stratum vertical.

5. Lemniscos mediales: Estos tractos son la continuación de las neuronas de segundo orden de los cordones posteriores después de la decusación de las fibras arqueadas. Las neuronas de tercer orden están en los núcleos ventrolaterales dorsales del tálamo y terminan en la corteza parietal por la radiación talámica superior (sensibilidad propioceptiva consciente y tacto epicrítico)

6. Fascículos espinocerebelosos inferiores o de Flechsig: Se extiende desde la columna de Clarke (D1-L4) al cerebelo, pasando por los pedúnculos cerebelosos inferiores (sensibilidad propioceptiva inconsciente).

7. Fascículos espinocerebelosos superiores o de Gowers: Se extiende desde las neuronas de segundo orden (L1-L5) por los pedúnculos cerebelosos superiores al cerebelo (sensibilidad propioceptiva inconsciente).

8. Tractos pontocerebelosos: Conectan las fibras transversas de la protuberancia al cerebelo a través de los pedúnculos cerebelosos medios

Fibras comisurales

1. Cuerpo calloso: Es la comisura más grande, constituida por fibras transversales que unen áreas simétricas de los lóbulos parietales, regiones frontales posteriores y superiores temporales. La rodilla une los lóbulos frontales por el forceps minor, y el esplenio los lóbulos occipitales por el forceps major. El tapetum está constituido por las fibras inferolaterales que rodean el margen lateral de las astas occipitales hacia el lóbulo temporal21

2. Comisura anterior: Las fibras trasversales cruzan por la lamina terminalis y conectan los bulbos y los núcleos olfatorios con las circunvoluciones temporales medias.

3. Comisura posterior: Es un haz de fibras nerviosas que atraviesa la línea media inmediatamente por encima del orificio del acueducto cerebral hacia el tercer ventrículo. Las fibras de los núcleos pretectales que intervienen en el reflejo pupilar de la luz cruzan esta comisura en su camino hacia la porción parasimpática de los núcleos del nervio motor ocular común.

4. Comisura gris intertalámica o masa intermedia: Conecta ambos tálamos en el tercer ventrículo.

5. Psalterium o lira de David: Fibras transversales interhemisféricas del fórnix que conectan el sistema límbico, sobre todo los hipocampos

Aplicaciones clínicas:

Así, la tractografía basada en el tensor de difusión ha demostrado ser útil en el estudio del infarto cerebral, tanto en el pronóstico, por su capacidad de valorar la integridad de los tractos de sustancia blanca adyacentes al área isquémica, como en la evaluación de la degeneración walleriana secundaria a un infarto cerebral; los datos de la ITD han mostrado una significativa reducción de la FA en la vía piramidal del hemisferio afectado en las dos primeras semanas tras un infarto, cuando todavía no existen hallazgos detectables en la RM convencional.

En el campo de la 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 CDA 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 del lóbulo temporal con alteraciones estructurales menores epileptógenas ocultas. Asimismo, la tractografía 3D es útil en la evaluación posquirúrgica de la lobectomía temporal.

La ITD ha sido extensamente empleada en el estudio de la esclerosis múltiple, 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. Un avance capital en la ITD es que es capaz de distinguir entre un área de desmielinización y otra de dismielinización, ambas igualmente hiperintensas en las secuencias potenciadas en T2, ya que la dismielinización, tal como sucede, por ejemplo, en la enfermedad de Pelizaeus-Merzbacher, no altera la anisotropía.

La valoración de la circunvolución del cíngulo mediante el tensor de difusión ha mostrado reducciones en la FA antes del desarrollo de demencias, y es útil en el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer.

Las anomalías congénitas del SNC suelen mostrar conexiones aberrantes de la sustancia blanca; así, la tractografía pone de manifiesto las conexiones hemisféricas anormales en la agenesia parcial o completa del cuerpo calloso, descenso en la anisotropía de la sustancia blanca adyacente a la corteza malformada, y es frecuente encontrar un curso aberrante de los tractos de sustancia blanca subyacentes a un área de displasia cortical severa.

La aplicación clínica más extendida es la planificación prequirúrgica en la resección de tumores cerebrales. La ITD permite cuantificar la proximidad de un tumor a los tractos elocuentes de sustancia blanca, mejorando la precisión en la valoración del riesgo quirúrgico y aportando una valiosa información sobre la posible vía de acceso al tumor. Algunos estudios recientes han mostrado los beneficios prequirúrgicos de la tractografía mediante la ITD cuando se complementa con la resonancia magnética funcional (RMf), ya que la combinación de ambas técnicas, realizable en el mismo equipo y en la misma exploración, logra una mejor estimación de proximidad de los bordes del tumor a las áreas cerebrales elocuentes, e informa del posible desplazamiento de los tractos de sustancia blanca respecto a su trayectoria habitual por el efecto de masa de los tumores.

El edema y el efecto de masa alteran la arquitectura normal de la sustancia blanca y dificultan la selección de la ROI sobre la que se planifica el estudio de ITD; con la información aportada por la RMf, la ROI puede ser seleccionada con mayor precisión, mejorando el resultado final del mapa funcional prequirúrgico. La tractografía puede ser integrada en un sistema estándar de neuronavegación, facilitando la visualización intraoperatoria de los principales tractos de sustancia blanca, como la vía piramidal y las radiaciones ópticas.

El mapeo cortical y la técnica de estimulación directa eléctrica subcortical (subcortical direct electrical stimulations [DESs]) son el estándar para definir los límites funcionales de resecabilidad. La combinación de TG y DESs reduce la duración de la cirugía, la fatiga del paciente y las crisis
intraoperatorias. Debe recordarse que la TG del haz córtico-espinal constituye la única indicación clínica en la que existe una amplia experiencia y se ha validado con excelente correlación con la DESs en el 92-95% de los casos.

La investigación actual con la ITD está ofreciendo avances en el conocimiento de la organización del lenguaje humano, superando el modelo clásico y poniendo de manifiesto complejas conexiones perisilvianas, con vías indirectas desde la corteza parietal inferior paralelas y laterales al fascículo arcuato, hasta ahora desconocidas. Asimismo, la exploración mediante la ITD de los niños prematuros está permitiendo el estudio de la arquitectura laminar del cerebro y del desarrollo de la sustancia blanca antes de la mielinización. Las nuevas revelaciones acerca de la maduración cerebral aportadas por la ITD habrán de mejorar el diagnóstico y la evaluación de las alteraciones cerebrales congénitas, metabólicas y del desarrollo.

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