domingo, 13 de febrero de 2011

ESPECTROSCOPIA POR RESONANCIA MAGNÉTICA DEL HIDRÓGENO (ERMH) (HYDROGEN MAGNETIC RESONANCE NEUROSPECTROSCOPY) by luis mazas artasona. Febrero 2014.

La Espectroscopia por Resonancia Magnética Nuclear del Hidrógeno (ERMNH) es un método de análisis bioquímico incruento, que se basa en el fenómeno físico de la RMN, descubierto por Purcell y Bloch. El nombre, se define con tanta precisión porque, en el momento actual es posible realizar análisis espectroscópicos con la señal de resonancia magnética proveniente de otros núcleos atómicos distintos a los del Hidrógeno, pero los resultados son poco satisfactorios.

En la espectroscopia por Resonancia Magnética Nuclear del Hidrógeno (ERMNH) hay que distinguir dos modalidades completamente distintas, si nos fijamos en la metodología utilizada.

1) La primera, que se podría denominar Espectroscopia “in vitro”, es la más antigua porque fue desarrollada en los laboratorios de química, bioquímica y farmacología, a partir de 1950. Ésta tiene como objetivo analizar la composición de líquidos y sólidos contenidos en un recipiente de laboratorio. Se realiza con aparatos especiales diseñados especialmente para ese fin que se conocen con el nombre de Espectrómetros.

2) La segunda o Espectroscopia “in vivo”, sirve para analizar la composición de algunas lesiones que se detectan en los órganos de una persona durante el transcurso de una exploración de TRM. Es un examen complementario de reciente implantación que se lleva a cabo en los departamentos de Diagnóstico por Imagen, en los mismos aparatos, de alto campo, utilizados para realizar exploraciones de Tomografía por Resonancia Magnética. El proceso de Adquisición de Datos es dirigido por los Técnicos y la interpretación del espectrograma corre a cargo de los radiólogos.

Los resultados de una ERMNH "in vivo" no se plasman en imágenes, como cualquier exploración de TRM, sino en un sistema de coordenadas rectangulares, donde se representan como una gráfica de picos o espectros, denominado ESPECTROGRAMA.

En éste aparecen numerados ordenadamente, de derecha a izquierda, los espectros de resonancia característicos de los elementos químicos que forman parte de algunos metabolitos existentes en el tejido biológico que se ha analizado. Actualmente hay dos procedimientos distintos para realizar un análisis espectroscopico: el de Vóxel Único (Single Voxel) y el de Vóxel Múltiple (Multi Voxel). El más utilizado es el primero que, a su vez, tiene dos programas de "software" distintos para realizar exploraciónes de ERMH encefálicas. Se conocen con las siglas (PROton Brain Examination) PROBE-STEAM y PROBE-PRESS. Los espectrogramas obtenidos con ambos métodos son ligeramente distintos si nos fijamos en la morfología de los espectros, pero los resultados son casi idénticos.
FIGURA 1) Espectrograma PROBE-S. La línea basal aparece mellada y se aprecian más espectros, de menor importancia, que los que se consiguen con el PROBE-P.
FIGURA 2) En el PROBE-P la línea basal es más baja y sólo se aprecian los picos más importantes, mucho más definidos. ¿Cuál es la mejor de las dos? La que más os guste. Yo prefiero la PROBE-S, aunque los resultados son similares y la complejidad la misma.


PRINCIPALES METABOLITOS QUE SE DETECTAN EN     EL ESPECTROGRAMA PROBE-S.

La concentración de un metabolito detectado en la muestra de tejido analizada mediante una espectroscopia "in vivo" se representa por un pico o espectro. Todos los espectros aparecen colocados en la gráfica del espectrograma con un número de orden invariable. Como punto cero se toma de referencia el espectro del Tetra-metil-silano (TMS) que nunca aparece en la espectroscopia "in vivo" porque es una sustancia que no se encuentra en el cuerpo humano. A continuación se describen los siguientes metabolitos, separados entre ellos por espacios numerados en Partes por Millón (ppm).

1) (NAA) N-ACETILASPARTATO (2ppm) : Regula la síntesis de los lípidos y de las proteínas. Es un marcador bioquímico que se encuentra en las las neuronas del Sistema Nervioso Central, incluyendo también los axones, pero no se detecta en las células gliales. Por tanto, sus valores pueden estar disminuidos en todas aquellas situaciones patológicas en las que hay destrucción parenquimatosa, difusa o focal como: infartos, encefalitis, abscesos, enfermedades degenerativas encefálicas y en las neoplasias primarias o secundarias de cualquier tipo. El pico de este metabolito siempre se localiza en el puesto número 2 del espectrograma.

2) (Cr) CREATINA (3´1 ppm): Nombre con el que se conoce al ácido metilguanidinacético. Se encuentra en gran cantidad en las células musculares y nerviosas en forma de ácido creatinfosfórico. Circula en la sangre como transportador de energía. Atraviesa las membranas celulares y en el citoplasma reacciona con grupos fosfatos de alta energía provenientes del ATP mitocondrial y se transforma en fosfocreatina. Por tanto, actúa como los acumuladores eléctricos, almacenando energía en los momentos en que desciende el consumo celular y liberándola cuando aumenta. Los valores de este metabolito son muy estables. Por eso se utiliza como referencia para calcular los índices de los demás NAA/Cr,Cho/Cr, NAA/mI. Está disminuido en el tejido encéfalico de los niños y aumenta de forma fisiológica con la edad. También puede aparecer elevado en el edema vasogénico de origen tumoral.

3) (Cho) COLINA (3´2 ppm): Es una base orgánica presente en numerosos tejidos. Su derivado acetílico, la acetilcolina es un neurotransmisor de las terminaciones nerviosas del sistema nervioso parasimpático. También forma parte de las lipoproteinas (fosfatidilcolina) de las membranas celulares. Ésta es la porción que más interesa en espectroscopia del Hidrógeno, porque es un indicador indirecto del número de células existentes en los tejidos del VOI analizado. El espectro de colina refleja la concentración de los dos compuestos (Acetilcolina y Fosfatidilcolina).
La concentración de colina suele aumentar en los tumores malignos pero permanecen normales en el edema circundante. Los trastornos no neoplásicos como las enfermedades desmielinizantes, las Encefalitis agudas, algunos focos de Gliosis cicatricial la Enfermedad de Alzheimer, la encefalopatía multifocal progresiva o los estados depresivos también presentan, a veces, unos valores elevados de Colina. Es un indicador de aumento del número de células pero no necesariamente indica que dicho aumento tenga un carácter tumoral. Las neoplasias de bajo grado pueden mostra unos espectros de colina completamente normales y sin embargo algunas infecciones como las encefalitis focales se manifiestan por espectros elevados de Colina como consecuencia del aumento de macrófagos y otras células de la sangre que se acumulan alrededor de los procesos infecciosos.

4) (mI) MIO-INOSITOL (3´6ppm): Es un alcohol cíclico muy paraecido estructuralmente a las moléculas de glucosa. Se encuentra en la sangre, en concentraciones elevadas y traspasa fácilmente la mebrana bicapa de las células del SNC. Se considera como un indicador de proliferación de las células gliales (astrocitos, oligodendrocitos y microglia). Este metabolito aumenta cuando se produce degradación de las vainas de mielina o en la enfermedad de Alzheimer. También puede estar aumentado en los gliomas de bajo grado.

CONCLUSIÓN: En el momento actual la EMRH "in vivo" es una técnica complementaria a la TRM. En ocasiones resulta de utilidad porque refuerza la sospecha del radiólogo cuando examina una lesión de diagnóstico dudoso. Pero muchas veces aumenta más la duda porque los resultados no son concluyentes. Tiene que mejorar mucho la ERMH "in vivo" como para que pueda considerarse una técnica de diagnóstico concluyente. 


De (POR LOS SENDEROS DE LA RESONANCIA MAGNÉTICA)

2 comentarios:

  1. Buenas noches Luis: Mi nombre es Nubia Rincón soy de Colombia, en este momento estoy terminando mis estudios de maestría en ingeniería electrónica y el tema de tesis que estoy trabajando es espectroscopia de resonancia magnética de protón en tejidos renales normales, estoy trabajando con el programa JMRUI para el análisis de los espectros, pero no he podido encontrar los metabolitos que suelen aparecen en la parte renal así como tu explicas cada uno de los metabolitos del cerebro donde expones que significa cada uno de ellos, es posible que tu me puedas brindar alguna información al respecto.

    Te agradezco mucho por la colaboración que puedas brindarme.

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  2. Hola Nubia: Siento no poder ayudarte. En los últimos años me he centrado en la neuroespectroscopia "in vivo" del Hidrógeno mediante Resonancia Magnética. También he estudiado las posibilidades de esta técnica en la mama y en la próstata pero los resultados han sido poco satisfactorios salvo en Neuroespectroscopia. No he leido nada ni conozco trabajos sobre espectroscopia de Riñón. Es un tema difícil, pero puede ser bueno para investigar. Que tengas suerte.

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