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Cuantificación del tensor de difusión como método
potencial para el estudio de la enfermedad discal
degenerativa lumbar
Poster no.:
S-1165
Congreso:
SERAM 2012
Tipo del póster: Presentación Electrónica Científica
Autores:
1
1
2
J. Puig Alcántara , G. Blasco Solà , J. Daunis-i-Estadella ,
1
1
1
X. Molina Arcas , C. Guergue Soler , S. Pedraza Gutiérrez ;
1
2
Gerona/ES, Girona/ES
Palabras clave:
Neurorradiología, columna dorsolumbar, Músculoesquelético,
columna dorsolumbar, RM
DOI:
10.1594/seram2012/S-1165
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Objetivos
La degeneración discal es una causa frecuente de lumbalgia en los adultos. El disco
intervertebral está formado por una parte central gelatinosa (núcleo pulposo) y otra
periférica más fibrocartilaginosa (anillo fibroso) constituida por una matriz de fibras de
colágeno dispuestas de forma paralela.
En los estudios resonancia magnética (RM), el disco intervertebral muestra unas
características específicas en relación a su estructura y grado de hidratación. La mayor
riqueza acuosa del núcleo es responsable de la hiperseñal en secuencias ponderadas
en T2. Las fibras anulares contienen menos agua y muestran una señal hipointensa
periférica que rodea el núcleo. Por lo tanto, en base al contenido acuosola RM permite
diferenciar el anillo del núcleo y, por lo tanto, evaluar cualitativamente el estado de
hidratación discal. Con la edad existe una pérdida progresiva del estado de hidratación
discal que se refleja con una pérdida de la señal en secuencias ponderadas en T2.
En los últimos años, varios estudios de difusión RM han reportado una disminución en
los valores de coeficiente aparente de difusión (CAD) proporcionalmente al grado de
deshidratación discal.
Por otro lado, el tensor de difusión (TD) es una técnica RM relativamente novedosa
utilizada para caracterizar la arquitectura de la sustancia blanca, basándose en las
propiedades de orientación de difusión de las moléculas de agua en el cerebro. Esta
aplicación permite describir la distribución del movimiento del agua en cada voxel de
una imagen de RM. De esta manera, la microestructura de carácter predominantemente
anisotrópico del anillo fibroso se podría estudiar mediante TD, determinado por una
orientación preferencial del movimiento de las moléculas de agua, que estaría más
restringida en sentido craneo-caudal que en perpendicular debido a la estructura laminar
concéntrica del anillo (figura 1).
El objetivo de este trabajo es investigar la microestructura del disco intervertebral en
sujetos sin y con enfermedad discal degenerativa lumbar mediante la cuantificación de
índices anisotrópicos por TD en el anillo y núcleo pulposo.
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Fig. 1: Modelo teórico de evolución de los marcadores de difusión isotrópica y
anisotrópica en la enfermedad discal degenerativa lumbar. En condiciones normales,
el anillo fibroso (circunferencias amarillas) sería una estructura predominantemente
anisotrópica, favoreciendo un movimiento circuferencial preferente de las moléculas
de agua (flechas azules). El daño de la fibras originado por la evolución de la propia
enfermedad degenerativa discal condicionaría una variación de los parámetros de
difusión. Por lo contrario, el núcleo pulposo sería un medio isotrópico en condiciones
normales. La deshidratación del mismo podría favorecer un estado más anisotrópico y
de menor difusividad debido a la pérdida de matriz gelatinosa.
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Material y método
Se analizaron consecutivamente pacientes con dolor lumbar mediante resonancia
magnética, incluyendo secuencias ponderadas en T1 y T2 en los planos axial y sagital
del raquis lumbar, así como secuencias TD.
El estudio se realizó en una unidad 1.5 T (Intera 1.5 T, Philips, Best, Holanda). Los
datos de TD fuero adquiridos empleando una secuenca eco planar single shot con un
esquema de adquisición en paralelo (SENSE). Se realizó un único corte en el espacio
discal intervertebral L4-L5. El campo de visión (FOV) fue de 200 x 200 mm.
La difusión se codificó en un total de 15 direcciones independientes con un valor b de
2
400 mm /s. El tamaño del vóxel fue de 2 x 2 x6 mm. El tiempo total de duración de la
secuencia de TD fue de 6 min.
Tras corregistrar las diferentes secuencias, se cuantificaron los siguientes índices
mediante regiones de interés en el anillo fibroso y núcleo pulposo, englobando
individualmente cada una de estas estructuras discales (figura 2): anisotropía fraccional
(AF), difusividad media (DM), coeficiente aparente de difusión (CAD) e intensidad de
señal T2.
La clasificación de la degeneración discal se realizó en los planos sagitales de
las imágenes RM ponderadas en T2 (figura 3): disco normal (hiperintensidad
homogénea); leve-moderada (señal disminuida o zonas hipointensas); moderada-severa
(hipointensidad franca).
Se recogieron datos demográficos de los pacientes y finalmente se valoró la presencia
de abombamientos o protrusiones/herniaciones discales.
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Fig. 1: Modelo teórico de evolución de los marcadores de difusión isotrópica y
anisotrópica en la enfermedad discal degenerativa lumbar. En condiciones normales,
el anillo fibroso (circunferencias amarillas) sería una estructura predominantemente
anisotrópica, favoreciendo un movimiento circuferencial preferente de las moléculas
de agua (flechas azules). El daño de la fibras originado por la evolución de la propia
enfermedad degenerativa discal condicionaría una variación de los parámetros de
difusión. Por lo contrario, el núcleo pulposo sería un medio isotrópico en condiciones
normales. La deshidratación del mismo podría favorecer un estado más anisotrópico y
de menor difusividad debido a la pérdida de matriz gelatinosa.
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Fig. 2: Colocación de las regiones de interés en el anillo fibroso y núcleo pulposo.
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Fig. 3: Clasificación de la degeneración discal lumbar a nivel L4-L5 en función del grado
de deshidratación en secuencias ponderadas en T2.
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Resultados
Se evaluaron 178 pacientes (82 mujeres; edad media, 46 ± 15 años). En 82 (46%)
y 56 (31,5%) pacientes se observó discopatía en grado leve-moderado y moderadosevero, respectivamente. En 40 casos (22,5%) los discos intervertebrales lumbares
fueron normales.
La tabla 1 muestra los valores medios y desviaciones estándar de los diferentes
índices evaluados. Se encontraron diferencias significativas en el grado de hidratación
discal en función de la edad de los individuos (p<0.001). Se encontraron diferencias
estadísticamente significativas en los valores de AF (p=0.002) y CAD (p=0.029) del
anillo fibroso entre discos normales y deshidratados, tras ajustar los valores por edad
los pacientes (Tabla 2). Igualmente, se detectaron diferencias, tras ajustar los valores
obtenidos por edad, en la totalidad de los índices evaluados en el núcleo pulposo.
Todos los índices de difusión e intensidad de señal T2 analizados en el anillo fibroso y
núcleo pulposo mostraron diferencias significativas en función del grado de enfermedad
discal degenerativa lumbar (figura 3).
Las diferencias entre categorías fueron más acentuadas en el núcleo pulposo. De esta
manera, se observó un incremento progresivo de los valores medios de AF en relación
con el grado de deshidratación discal (test de Fisher = 6.34; p<0.001). La disminución
progresiva de los valores de DM (Kruskal-Wallis test=6.76; p<0.001), CAD (test de Fisher
= 6.34; p<0.001) e intensidad de señal T2 (Kruskal-Wallis test=24.21; p<0.001) en el
núcleo pulposo se correlacionó con el grado de enfermedad discal degenerativa lumbar.
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Table 1: Tabla 1. Índices de difusión e intensidad de señal T2 de los discos
intervertebrales lumbares.
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Table 2: Tabla 2. Puntuaciones (scores) de los índices de difusión e intensidad de señal
de los discos intervertebrales lumbares ajustados por la edad.
Fig. 4: Evolución de los índices de difusión, anisotropía e intensidad de señal T2 en
función del grado de enfermedad discal degenerativa lumbar.
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Conclusiones
La cuantificación de índices anisotrópicos de TD permite caracterizar la enfermedad
discal degenerativa lumbar.
El estado de hidratación discal se correlaciona con marcadores anisotrópicos de
integridad estructural del anillo fibroso.
Estos marcadores estructurales de imagen podrían ayudar a mejorar el conocimiento de
la fisiopatología de la enfermedad discal degenerativa.
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