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Daniel García Peláez        Grupo 9261

                    Universidad Nacional Autónoma de México
                              Facultad de Psicología




Técnicas en Imagenología cerebral


Unidad 6. Aplicaciones de las técnicas de Imagenología


Tomografía por Emisión de Positrones
Definición de PET

La Tomografía por Emisión de Positrones es una técnica de la medicina que utiliza
moléculas cargadas con isótopos radiactivos. Se denominan isótopos, a los átomos de un
mismo elemento, cuyos núcleos poseen una cantidad diferente de neutrones, y por lo
tanto, difieren en masa. Casi todos los elementos tienen al menos dos isótopos, sólo son
21 elementos, entre ellos el berilio y el sodio, los que sólo tienen un isótopo natural.

Los isótopos se denotan por el nombre del elemento, seguido por el número másico
(protones + neutrones), separados por un guión (carbono-12, carbono-14, uranio 238,
etc.).Los isótopos más utilizados en medicina nuclear son el Oxígeno-15, el Nitrógeno-13,
el Carbono-11 y el Flúor-18. Todos ellos poseen un periodo físico de semidesintegración
corto, que oscila entre los dos minutos del Oxígeno-15 y 110 minutos del Flúor-18. Estos
periodos tan cortos ofrecen ventajas desde el punto de vista de la protección radiológica,
siendo sometidos los pacientes a dosis de radiación más bajas que con otras técnicas
radiológicas, sin embargo, sólo pueden utilizarse en centros médicos que dispongan de un
ciclotrón de uso médico, especialmente diseñado para la producción de isótopos emisores
de positrones.

Estos isótopos son emisores de positrones (o antielectrones), que son antipartículas del
electrón. Cuando un antielectrón se combina con un electrón del tejido o substancia en el


                                                                                             1
que fue administrado el isótopo, ambos se destruyen, y su masa se convierte en energía
electromagnética en forma de un par de fotones emitidos en la misma dirección y sentido
contrario. Es la energía de estos fotones la que detectan los scanners de PET.

Con estos isótopos se pueden marcar muchas sustancias de interés en investigación y
diagnóstico clínico, sin modificar su comportamiento. La molécula más comúnmente
utilizada es la flúor-2-desoxi-D-glucosa (FDG) marcada con Flúor-18 (18F-FDG), a esta
combinación de molécula y marcador, se le denomina trazador. El trazador 18F-FDG es
entonces el más utilizado, pues su mecanismo de transporte es análogo al de la glucosa.

 Ésta molécula se marca habitualmente mediante módulos automáticos situados en el
interior de celdas calientes plomadas. Una vez marcadas son sometidas a control de
calidad radioquímico y farmacéutico, donde se revisa su esterilidad, su ausencia de
agentes pirógenos (provocadores de fiebre), antes de administrarse al paciente por vía
intravenosa. Posteriormente se obtienen las imágenes tomográficas de su distribución
orgánica, utilizando cámaras de positrones.

 Los pacientes, tras un periodo de espera variable entre 20 y 120 minutos, son colocados
en una camilla situada en la línea que pasa por el centro de los anillos. Posteriormente
una computadora reconstruye imágenes tomográficas (transversales, coronales, sagitales
y oblicuas) a partir de los datos recogidos. Estas imágenes describen la distribución tisular
de la molécula marcada administrada previamente.

 Imágenes de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) en la demencia
tipo Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la pérdida de neuronas y sinapsis en la
corteza cerebral y en ciertas regiones subcorticales. Esta pérdida provoca una atrofia en
las regiones afectadas, incluyendo una degeneración en el lóbulo temporal y parietal y
partes de la corteza frontal y la circunvolución cingulada.

Las técnicas de imagen cerebral como el PET tienen un papel clave en la detección del
Alzheimer en etapas iniciales y en la determinación de la eficacia de los tratamientos en
desarrollo.

Se administra vía intravenosa un marcador químico denominado FDDNP, molécula que es
capaz de unirse a las placas seniles y a los ovillos in vitro (depósitos extracelulares de beta-
amiloide en la sustancia gris del cerebro), características de los pacientes Alzheimer. A
medida que el paciente evoluciona de un estado cognitivo normal a un deterioro cognitivo
moderado, se observa un aumento en la adhesión regional de FDDNP de un 5-11%.




                                                                                                   2
Autopsias muestran elevadas concentraciones de placas amiloides y ovillos neurofibrilares
en las regiones en las que había habido una mayor adhesión de FDDNP.




                               Ilustración 1 Estructura del 18F-FDDNP




                    Ilustración 2 Exploración de PET usando el trazador 18F-FDDNP

 La PET usando el trazador 18F-FDG puede aportar información sobre cambios cerebrales
funcionales, es decir, alteraciones del flujo sanguíneo cerebral o del metabolismo de la
glucosa, o del oxígeno.




                                                                                            3
Ilustración 3 Exploraciones PET usando el trazador 18F-FDG

El trazador 18F-MPPF, es un antagonista de la serotonina 5-HT1A, es utilizado por los
investigadores clínicos para explorar anormalidades en el sistema serotoninérgico.




Resonancia Magnética
 La resonancia magnética es un método no invasivo de tomar imágenes del cuerpo.




                                                                                        4
A diferencia de las radiografías y la tomografía computarizada, que utilizan radiación, la
resonancia magnética utiliza imanes y ondas de radio potentes. Las señales del campo
magnético rebotan en todo el cuerpo y son enviadas a una computadora, donde son
convertidas en imágenes. Los diferentes tipos de tejidos devuelven señales diferentes.

Las imágenes por resonancia magnética se denominan cortes. Un examen produce
docenas, incluso cientos de imágenes.

 Para producir imágenes sin la intervención de radiaciones ionizantes (rayos gamma o X),
la resonancia magnética se obtiene al someter al paciente a un campo electromagnético
con un imán de 1.5 Tesla, equivalente a 15mil veces el campo magnético de nuestro
planeta.

 Este imán atrae a los protones que están contenidos en los átomos de hidrógeno que
conforman los tejidos humanos, los cuales, al ser estimulados por las ondas de radio
frecuencia, se salen de su alineamiento normal. Cuando el estímulo se suspende el
estímulo, los protones regresan a su posición original, liberando energía que se
transforma en señales de radio para ser captadas por una computadora que las
transforma en imágenes, que describen la forma de los órganos.



La resonancia magnética al igual que la tomografía computarizada, son exploraciones
estructurales que muestran la estructura anatómica del cerebro y permiten visualizar los
cambios morfológicos que van apareciendo.




                           Ilustración 4 Imagen por Resonancia Magnética




                                                                                              5
Ilustración 5 IRM de dos tumores cerebrales




Ilustración 6 Imagen de un infarto en territorio de arteria cerebral media izquierda en fase aguda-subaguda.




                                                                                                               6
Tomografía axial computarizada


También conocida como TAC.

 Tomografía se refiere a que es la representación gráfica de un corte o sección de un
objeto. La palabra axial significa “relativo al eje”. El plano axial es aquel que perpendicular
al eje longitudinal de un cuerpo. La tomografía axial computarizada, aplicada al estudio del
cuerpo humano, obtiene cortes transversales a lo largo de una región concreta del cuerpo,
(o todo de él).

 Es una técnica de exploración de rayos X que produce imágenes detalladas de cortes
axiales del cuerpo. En lugar de obtener una imagen como la radiografía convencional, la
TAC obtiene múltiples imágenes al rotar alrededor del cuerpo. Una computadora combina
todas estas imágenes en una imagen final que representa un corte del cuerpo como si
fuera una rodaja. Esta máquina crea múltiples imágenes en cortes de la parte del cuerpo
que está siendo estudiada.

 Éste método diagnóstico es útil para detectar anormalidades del cerebro y médula
espinal tumores cerebrales y accidentes cerebro vasculares.

Se puede recurrir a distintos medios de contraste para obtener imágenes mucho más
nítidas.

Su principal diferencia con la resonancia magnética es el uso de rayos X.




                      Ilustración 7 Estructura de un tomógrafo de tercera generación



                                                                                                  7
El funcionamiento de los tomógrafos computarizados es básicamente el siguiente: un
emisor de rayos X rota 360° alrededor del paciente, paralelamente se encuentra un arco
de detectores. Con cada rotación se obtiene un corte. De hecho, la mayor desventaja de la
TAC, es la dosis de radiación que recibe el sujeto a estudio, que aumenta con la cantidad
de cortes que se realicen. En un estudio del cráneo se necesitan como mínimo 12 o 14
cortes, en estudios de abdomen o tórax es aún mayor.

Entre las ventajas de la TAC se encuentra que es una prueba rápida de realizar, que ofrece
nitidez de imágenes superiores a la resonancia magnética como la visualización de
órganos pequeños y hueso.




                                                       Ilustración 8 Pérdida de surcos corticales

Ilustración 9 TAC de un infarto cerebral establecido




                                                                                                    8

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Técnicas en imagenología cerebral

  • 1. Daniel García Peláez Grupo 9261 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Psicología Técnicas en Imagenología cerebral Unidad 6. Aplicaciones de las técnicas de Imagenología Tomografía por Emisión de Positrones Definición de PET La Tomografía por Emisión de Positrones es una técnica de la medicina que utiliza moléculas cargadas con isótopos radiactivos. Se denominan isótopos, a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos poseen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa. Casi todos los elementos tienen al menos dos isótopos, sólo son 21 elementos, entre ellos el berilio y el sodio, los que sólo tienen un isótopo natural. Los isótopos se denotan por el nombre del elemento, seguido por el número másico (protones + neutrones), separados por un guión (carbono-12, carbono-14, uranio 238, etc.).Los isótopos más utilizados en medicina nuclear son el Oxígeno-15, el Nitrógeno-13, el Carbono-11 y el Flúor-18. Todos ellos poseen un periodo físico de semidesintegración corto, que oscila entre los dos minutos del Oxígeno-15 y 110 minutos del Flúor-18. Estos periodos tan cortos ofrecen ventajas desde el punto de vista de la protección radiológica, siendo sometidos los pacientes a dosis de radiación más bajas que con otras técnicas radiológicas, sin embargo, sólo pueden utilizarse en centros médicos que dispongan de un ciclotrón de uso médico, especialmente diseñado para la producción de isótopos emisores de positrones. Estos isótopos son emisores de positrones (o antielectrones), que son antipartículas del electrón. Cuando un antielectrón se combina con un electrón del tejido o substancia en el 1
  • 2. que fue administrado el isótopo, ambos se destruyen, y su masa se convierte en energía electromagnética en forma de un par de fotones emitidos en la misma dirección y sentido contrario. Es la energía de estos fotones la que detectan los scanners de PET. Con estos isótopos se pueden marcar muchas sustancias de interés en investigación y diagnóstico clínico, sin modificar su comportamiento. La molécula más comúnmente utilizada es la flúor-2-desoxi-D-glucosa (FDG) marcada con Flúor-18 (18F-FDG), a esta combinación de molécula y marcador, se le denomina trazador. El trazador 18F-FDG es entonces el más utilizado, pues su mecanismo de transporte es análogo al de la glucosa. Ésta molécula se marca habitualmente mediante módulos automáticos situados en el interior de celdas calientes plomadas. Una vez marcadas son sometidas a control de calidad radioquímico y farmacéutico, donde se revisa su esterilidad, su ausencia de agentes pirógenos (provocadores de fiebre), antes de administrarse al paciente por vía intravenosa. Posteriormente se obtienen las imágenes tomográficas de su distribución orgánica, utilizando cámaras de positrones. Los pacientes, tras un periodo de espera variable entre 20 y 120 minutos, son colocados en una camilla situada en la línea que pasa por el centro de los anillos. Posteriormente una computadora reconstruye imágenes tomográficas (transversales, coronales, sagitales y oblicuas) a partir de los datos recogidos. Estas imágenes describen la distribución tisular de la molécula marcada administrada previamente. Imágenes de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) en la demencia tipo Alzheimer La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la pérdida de neuronas y sinapsis en la corteza cerebral y en ciertas regiones subcorticales. Esta pérdida provoca una atrofia en las regiones afectadas, incluyendo una degeneración en el lóbulo temporal y parietal y partes de la corteza frontal y la circunvolución cingulada. Las técnicas de imagen cerebral como el PET tienen un papel clave en la detección del Alzheimer en etapas iniciales y en la determinación de la eficacia de los tratamientos en desarrollo. Se administra vía intravenosa un marcador químico denominado FDDNP, molécula que es capaz de unirse a las placas seniles y a los ovillos in vitro (depósitos extracelulares de beta- amiloide en la sustancia gris del cerebro), características de los pacientes Alzheimer. A medida que el paciente evoluciona de un estado cognitivo normal a un deterioro cognitivo moderado, se observa un aumento en la adhesión regional de FDDNP de un 5-11%. 2
  • 3. Autopsias muestran elevadas concentraciones de placas amiloides y ovillos neurofibrilares en las regiones en las que había habido una mayor adhesión de FDDNP. Ilustración 1 Estructura del 18F-FDDNP Ilustración 2 Exploración de PET usando el trazador 18F-FDDNP La PET usando el trazador 18F-FDG puede aportar información sobre cambios cerebrales funcionales, es decir, alteraciones del flujo sanguíneo cerebral o del metabolismo de la glucosa, o del oxígeno. 3
  • 4. Ilustración 3 Exploraciones PET usando el trazador 18F-FDG El trazador 18F-MPPF, es un antagonista de la serotonina 5-HT1A, es utilizado por los investigadores clínicos para explorar anormalidades en el sistema serotoninérgico. Resonancia Magnética La resonancia magnética es un método no invasivo de tomar imágenes del cuerpo. 4
  • 5. A diferencia de las radiografías y la tomografía computarizada, que utilizan radiación, la resonancia magnética utiliza imanes y ondas de radio potentes. Las señales del campo magnético rebotan en todo el cuerpo y son enviadas a una computadora, donde son convertidas en imágenes. Los diferentes tipos de tejidos devuelven señales diferentes. Las imágenes por resonancia magnética se denominan cortes. Un examen produce docenas, incluso cientos de imágenes. Para producir imágenes sin la intervención de radiaciones ionizantes (rayos gamma o X), la resonancia magnética se obtiene al someter al paciente a un campo electromagnético con un imán de 1.5 Tesla, equivalente a 15mil veces el campo magnético de nuestro planeta. Este imán atrae a los protones que están contenidos en los átomos de hidrógeno que conforman los tejidos humanos, los cuales, al ser estimulados por las ondas de radio frecuencia, se salen de su alineamiento normal. Cuando el estímulo se suspende el estímulo, los protones regresan a su posición original, liberando energía que se transforma en señales de radio para ser captadas por una computadora que las transforma en imágenes, que describen la forma de los órganos. La resonancia magnética al igual que la tomografía computarizada, son exploraciones estructurales que muestran la estructura anatómica del cerebro y permiten visualizar los cambios morfológicos que van apareciendo. Ilustración 4 Imagen por Resonancia Magnética 5
  • 6. Ilustración 5 IRM de dos tumores cerebrales Ilustración 6 Imagen de un infarto en territorio de arteria cerebral media izquierda en fase aguda-subaguda. 6
  • 7. Tomografía axial computarizada También conocida como TAC. Tomografía se refiere a que es la representación gráfica de un corte o sección de un objeto. La palabra axial significa “relativo al eje”. El plano axial es aquel que perpendicular al eje longitudinal de un cuerpo. La tomografía axial computarizada, aplicada al estudio del cuerpo humano, obtiene cortes transversales a lo largo de una región concreta del cuerpo, (o todo de él). Es una técnica de exploración de rayos X que produce imágenes detalladas de cortes axiales del cuerpo. En lugar de obtener una imagen como la radiografía convencional, la TAC obtiene múltiples imágenes al rotar alrededor del cuerpo. Una computadora combina todas estas imágenes en una imagen final que representa un corte del cuerpo como si fuera una rodaja. Esta máquina crea múltiples imágenes en cortes de la parte del cuerpo que está siendo estudiada. Éste método diagnóstico es útil para detectar anormalidades del cerebro y médula espinal tumores cerebrales y accidentes cerebro vasculares. Se puede recurrir a distintos medios de contraste para obtener imágenes mucho más nítidas. Su principal diferencia con la resonancia magnética es el uso de rayos X. Ilustración 7 Estructura de un tomógrafo de tercera generación 7
  • 8. El funcionamiento de los tomógrafos computarizados es básicamente el siguiente: un emisor de rayos X rota 360° alrededor del paciente, paralelamente se encuentra un arco de detectores. Con cada rotación se obtiene un corte. De hecho, la mayor desventaja de la TAC, es la dosis de radiación que recibe el sujeto a estudio, que aumenta con la cantidad de cortes que se realicen. En un estudio del cráneo se necesitan como mínimo 12 o 14 cortes, en estudios de abdomen o tórax es aún mayor. Entre las ventajas de la TAC se encuentra que es una prueba rápida de realizar, que ofrece nitidez de imágenes superiores a la resonancia magnética como la visualización de órganos pequeños y hueso. Ilustración 8 Pérdida de surcos corticales Ilustración 9 TAC de un infarto cerebral establecido 8