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Avances en imágenes para el diagnóstico de enfermedades
cerebrales crónicas
( Creces, 2007 )
No bastan los rayos X, ya que el cerebro no tiene la misma densidad que los
huesos. Afortunadamente ya existen muchas otras modalidades tecnológicas
que permiten generar imágenes, las que están dando sorprendentes
resultados en el diagnóstico y futuro control de enfermedades crónicas
cerebrales.
Hasta hace algún tiempo para poner en evidencia alguna alteración cerebral sólo se
contaba con los rayos X. Desgraciadamente el cerebro no tiene la densidad de los
huesos, por lo que para lograr mayores contrastes hubo que llegar a desarrollar un
truco. Este consistió en inyectar aire mediante una punción lumbar y luego amarrar al
paciente de espaldas sobre una mesa giratoria e ir dándolo vuelta paulatinamente
sobre su eje, siempre cabeza abajo, con el objeto que el aire se desplazaba por la
superficie del cerebro, lo que permitía tomar una serie de radiografías con adecuado
contraste, logrando una imagen global de la superficie cerebral. Mediante esta técnica,
llamada neuma-encefalografía, se podía ubicar tumores y otras anormalidades
cerebrales (Fig. 1). Desgraciadamente la técnica producía desagradables dolores de
cabeza. Ahora nuevas tecnologías, como el Scanner Tomografía Axial Computarizado
(TAC), o las Imágenes de Resonancia Magnética (IRM), y la Tomografía de Emisión de
Positrones (TEP), han permitido avances espectaculares, especialmente útiles para el
diagnóstico de las enfermedades cerebrales crónicas.
En que consiste cada una
Scanner de Tomografía Axial Computarizada: Ya en la década de 1970, la neumaencefalografía fue dejada de lado al desarrollarse otra tecnología llamada "Scanner de
Tomografía Axial Computarizada" (TAC), que permitía una imagen cerebral globalizada
y detallada. En la radiografía de rayos X la imagen se aparecía en un plano, como súper
impuesta. En cambio con el TAC, mediante la rotación lenta de un tubo de rayos
alrededor del cuerpo, que va disparando sucesivamente millones de electrones de un
delgadísimo rayo, con lo que se consigue registrar un corte completo del cuerpo del
paciente. Al pasar los rayos X a través del cuerpo estos van siendo absorbidos en
grados diferentes de acuerdo a las densidades de los diferentes órganos que deben
atravesar. Mientras tanto, detectores de cristal instalados adecuadamente van
recibiendo la fuerza relativa de los rayos convirtiendo dicha información en señales
electrónicas. Estas a su vez son llevadas a un computador y la imagen matemática se
proyecta en una pantalla, reflejando en forma precisa y clara “cortes" fotográficos
transversales de distintos segmentos (Fig. 2).
El procedimiento es indoloro y sin riesgos. El paciente no recibe más radiación que las
correspondientes a un examen de rayos X corriente.
Imágenes de Resonancia Magnética: Posteriormente, a comienzos de 1980, se logró
llevar a la clínica la aplicación de una nueva tecnología desarrollada en laboratorios. Se
le llamó: “Imágenes de Resonancia Magnética" (IRM). Con ella los neurólogos pudieron
disponer de imágenes de mucho mayor detalle de las diversas estructuras cerebrales.
Esta se basa en la detección del más común de los átomos en el organismo: "el
hidrógeno", ya sea constituyendo la molécula de agua, o en otras moléculas. Consiste
en determinar la radiofrecuencia inducida en los átomos de hidrógeno por el envío de
una señal de radio de alta frecuencia. Mediante esta tecnología las imágenes muestran
la resultante de la distribución del agua en el interior del cuerpo y de paso puede
también entregar informaciones adicionales sobre su estructura química.
El fundamento de la IRM radica en un fenómeno presentado por los núcleos de ciertos
elementos, el más importante de los cuales es el hidrógeno. Si los núcleos son
colocados en un campo magnético, se alinean como agujas de una brújula en
miniatura. Como los núcleos también están girando sobre su eje, su tendencia a
alinearse en el campo magnético redundará en un movimiento de precisión en torno a
la dirección del campo. Al aplicarles un golpe de radio frecuencia, el núcleo atómico se
inclina hacia uno y otro lado y luego vuelve a su posición primitiva, liberando energía.
Esta es detectada y usada para crear una imagen que da información tanto de
estructura como de función (figura 3) (“Diagnósticos más allá de los rayos X”).
Por la necesidad de lograr aún mayor precisión en el diagnóstico de lesiones cerebrales,
la tecnología IRM ha continuado progresando, no sólo lográndose mejores resoluciones,
sino que además logrando imágenes dinámicas, de actividad funcional de los órganos.
Una de ellas es la denominada "Imagen de Resonancia Magnética Funcional" (IRMf), un
método que se usa desde el año 1990 y que permite además inferir la actividad
cerebral provocada frente a diversos estímulos cognitivos. La técnica permite
desarrollar un mapa cerebral, muy útil para que los neurocirujanos puedan programar
la intervención antes de iniciar un procedimiento quirúrgico. Más recientemente esta
misma tecnología ha permitido determinar cuando un paciente en estado vegetativo es
capaz o no de manifestar pensamientos concientes (Fig. 4).
Tomografía de Emisión de Positrones (TEP): Es otra herramienta que está siendo muy
útil a los neurocientistas cognitivos. El TEP revela el funcionamiento de los órganos.
Mediante esta tecnología se puede detectar hasta las alteraciones que se producen en
el cerebro durante diferentes etapas de envejecimiento, como también el
endurecimiento de las arterias, el cáncer o las enfermedades mentales. Mediante la
técnica del TEP se puede detectar como funcionan las células, evidenciando por
ejemplo, a qué ritmo las células están consumiendo azúcar o el oxígeno para producir
energía.
La tecnología TEP combina la física de gran energía, con la computación para producir
resultados espectaculares. A la persona que se va a explorar se le inyecta una pequeña
cantidad de una sustancia radioactiva de vida muy corta, constituida por un elemento
químico que exista normalmente en el organismo humano. Este puede ser oxígeno,
nitrógeno, carbono o flúor. La cantidad de radiación que con este procedimiento recibe
el paciente es muy pequeña, por lo que no hay temor de daño del tejido.
La sustancia radioactiva se produce en un ciclotrón y tiene la característica de emitir un
tipo de "antimateria" denominado positrón, que es un electrón con carga positiva. En el
organismo, cuando un positrón se encuentra con un electrón, ambos se aniquilan
instantáneamente y como resultado se emiten dos rayos gama, los que son captados
para constituir la imagen (Fig. 5) (“La Antimateria”).
Por esta tecnología se puede determinar la función cerebral. Por ejemplo, se puede
inyectar glucosa marcada que emite positrones, que al llegar al cerebro se mezclará
con la glucosa que este consume normalmente. Para determinar los rayos gama
emitidos por el choque del electrón y el anti-electrón, se coloca la cabeza del paciente
dentro de un gran anillo de detectores de rayos gama (figura 6). Cada anillo contiene
128 cristales compuestos de germanato de bismuto, que detectan los rayos gama. El
uso de muchos anillos detectores es fundamental para lograr las coincidencias cruzadas
y lograr imágenes simultáneas de muchos planos diferentes.
Ya está siendo posible mediante el TEP diferenciar los enfermos de Alzheimer de otros
tipos de demencia. Incluso está permitiendo hacer el diagnóstico de Alzheimer antes
que aparezcan sus síntomas clínicos, y antes que se produzcan daños evidentes en la
estructura cerebral ("Se podrá predecir el Alzheimer"). Algunos incluso piensan que en
el futuro éstas tecnologías permitirán desarrollar tratamientos para curar el dolor
crónico o servir de guía para pacientes psiquiátricos (Science, Septiembre 8, Vol. 313,
Pág. 1376, 2006).
Qué se ha conseguido
Imágenes de Resonancia Magnética: Es frecuente que en una unidad de cuidados
intensivos, los parientes de un enfermo comatoso o en estado vegetal, deseen saber si
este a pesar de su situación, está entendiendo lo que se habla a su alrededor. Hasta
ahora no se podía dar respuesta a este tipo de preguntas, sin embargo la tecnología
actual, puede permitir constatar funciones mentales residuales, con lo que al menos se
contribuye a dar o no esperanzas de recuperación, y de paso ayuda a tomar decisiones
frente a problemas éticos relacionados con decisiones terapéuticas. (Science,
Septiembre 8, Vol.313, Pág. 1395, 2006).
Adrián Owen, un neurólogo del Medical Research Council en Cambridge, Inglaterra,
examinó la función cerebral de una joven mujer que había sufrido un grave
traumatismo craneal por un accidente automovilístico y que había estado por cinco
meses en estado vegetal. Pudo constatar mediante un Scanner IRMf cómo su cerebro
mostraba actividad cuando se le hablaba, cosa que no sucedía frente a otros ruidos. Se
podía comprobar la activación de la región del lenguaje en el cerebro, en forma
semejante en que esta misma región se activa en una persona normal.
En otro test, el investigador le pidió a la misma paciente que se imaginara estar
jugando tenis y caminando por su casa. En una persona normal, imaginar cada una de
estas actividades separadamente, activando diferentes áreas del cerebro según sean
las situaciones y movimientos de planificación de las mismas. Mediante el Scanner IRMf
mostró una actividad en la región cerebral específica tanto para la imaginación del
juego de tenis, como para orientarse dentro de su casa. La activación fue semejante a
la que podía obtenerse en una persona normal. Según Owen, al seguir estas
instrucciones, ella realizó una decisión conciente que en ambos casos se pudo registrar
por medio del IRMf.
Ahora Owen espera diseñar una batería de test registrables por IRMf, con el objeto de
medir funciones cognitivas en pacientes con cerebros dañados incapaces de
comunicarse. Piensa que si presentan estas respuestas residuales, podría ser posible
que algún día se inicie una rehabilitación.
Con todo, el mayor beneficio del IRMf se obtiene en la planificación pre-quirúrgica. Por
ejemplo, este examen permite en pacientes con tumores en el lóbulo frontal izquierdo,
le permite al cirujano diseñar previamente su intervención para remover el tumor sin
destruir los tejidos cercanos que normalmente controlan el habla y los movimientos.
Los científicos están también entusiasmados en usar el IRMf para hacer un diagnóstico
precoz de la enfermedad de Alzheimer. Aun cuando todavía no se dispone de drogas
capaces de detener o aminorar la enfermedad, el disponer de un método diagnóstico
precoz es clave si es que a futuro se llegase a disponer de esas drogas para seguir la
evolución del paciente. Por el contrario, cualquier intervención a realizar cuando ya han
aparecido los síntomas de la enfermedad sería demasiado tarde como para lograr
revertir los daños producidos y por lo tanto las nuevas drogas tendrían poco impacto.
En el 2004, Michael Greicius, neurólogo de la escuela de Medicina Universidad de
Stanford en Palo Alto, publicó en el Proceeding of the National Academy of Sciences un
trabajo en que por medio del IRMf era posible distinguir a personas con enfermedad de
Alzheimer mediana, de personas de tercera edad normales. Según sus resultados, los
pacientes de Alzheimer en condiciones de reposo, tenían menor actividad cerebral de
ciertas regiones de la corteza y del hipocampo, la región asociada a la memoria.
Probablemente estas diferencias en los pacientes de Alzheimer reflejaban una
disminución del metabolismo cerebral en estas regiones.
Scout A. Small, neurólogo de la Universidad de Columbia cree que tiene un método
más eficiente que permitiría pesquisar signos tempranos de la enfermedad de
Alzheimer. Como Greicius, ha estado usando el IRMf para buscar cambios a largo plazo
del metabolismo cerebral, y ha encontrado una variable del IRMf que usa un indicador
diferente de la actividad metabólica: los cambios de volumen sanguíneo (Fig. 7)
Existe un consenso que el Alzheimer afecta primero al hipocampo, dañando esta
estructura antes que otra. Los cambios del flujo sanguíneo proveen una mejor
resolución espacial, lo que es suficiente para distinguir sub regiones del hipocampo y
lograr una mejor interpretación de la lesión. Ya algunas determinaciones preliminares
parecen demostrar que se produce una reducción del metabolismo en la corteza
entorhinal, una región estrechamente conectada al hipocampo (Fig. 7).
Tomografía de Emisión de Positrones (TEP): En pacientes con Alzheimer con el TEP se
ha logrado mucho más que con el IRMf. El llamado FDG-TEP, que mide la captación de
glucosa por el cerebro, se ha utilizado exitosamente para diferenciar la enfermedad de
Alzheimer (enfermedad que reduce el metabolismo tanto de las estructuras del lóbulo
temporal, como el hipocampo), de la demencia fronto temporal (que reduce el
metabolismo en el lóbulo fronto temporal).
El FDG-TEP también se ha demostrado útil para detectar la enfermedad de Alzheimer
antes que comiencen los síntomas. Mony de León, neurólogo de la Universidad de
Nueva York ha usado esta tecnología para monitorear a 48 ancianos saludables
voluntarios, el metabolismo de la glucosa en el cerebro y los han podido seguir durante
tres años. Al cabo de este tiempo 11 de los voluntarios había desarrollado una
moderada alteración cognitiva y uno había desarrollado un Alzheimer. Según León y
sus colegas, "la disminución del metabolismo en la corteza entorhinal”, medida en la
sesión inicial, fue la que mejor predijo qué persona experimentó una subsiguiente
declinación.
Con su equipo ha completado recientemente un estudio de mayor duración en que
puede detectar alteraciones cerebrales en pacientes de Alzheimer, nueva años antes
que aparezcan los síntomas. Piensa que puede maximizar la sensibilidad mediante el
uso combinado de PDG-TEP, junto a otros bio-marcadores, como los niveles de β
amieloide y proteína tau en el líquido cefalorraquídeo.
La empresa ADNI ha estado investigando otro potencial uso del TEP: conseguir una
imagen del β amieloide, el principal ingrediente de las placas características de la
enfermedad de Alzheimer. En el año 2002 los investigadores descubrieron un
compuesto radioactivo que hace posible ver el β Amieloide en el cerebro de personas
vivas (Science, Agosto 2, 2002, Pág. 752). Varias empresas farmacéuticas ya están
usando el producto, llamado PIB, en ensayos clínicos para monitorear la efectividad de
posibles drogas capaces de reducir los depósitos de β amieloide en el cerebro (Fig. 8).
La versión original del PIB ahora utiliza isótopo radioactivo carbono 14, cuyo uso está
limitado a hospitales que tengan un acceso fácil a un ciclotrón, ya que la vida media de
este producto es de sólo 20 minutos. Más recientemente se ha desarrollado una versión
en base a fluoruro 18, que tiene una vida media más conveniente, de 120 minutos.
También se están investigando marcadores para el diagnóstico del Parkinson y ya
algunos están en uso en Europa. Un marcador llamado DaTSCAN usa yodo radio activo
para el transportador de dopamina. El método entrega información referente a como
esta trabajando el sistema de metabolización de la dopamina en la enfermedad de
Parkinson.
Se ha estado investigando otro compuesto para unirse al transportador de dopamina, el
β-CIT. Este último se ha demostrado útil para diferenciar el Parkinson de otras
enfermedades que se acompañan de alteraciones del movimiento.
Toda el área de imágenes, más allá de los rayos X está progresando muy rápidamente
en su uso para diagnosticar precozmente las diferentes enfermedades crónicas que
afecta y dañan progresivamente al cerebro. Más allá del diagnóstico, ello será muy útil
para evaluar el progreso de futuros tratamientos y se espera cuando se llegue a
diseñar drogas efectivas en ello.
Para más información ver: Grez Millar. Science, vol 313, Septiembre 8 del 2006, PP
1376-78.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl