TRACTOGRAFÍA: EL CEREBRO AL DESCUBIERTO

Una de las aplicaciones mas fascinantes de la radiologia actual.

La Tractografia es una tecnica con la cual se ponen de relieve los tractos neurales, es decir las redes nerviosas del cerebro (sustancia blanca), tronco raquideo y sus conexiones con la medula espinal. 

Con esta técnica se pueden detectar alteraciones en los fasciculos de la sustancia blanca, pudiendo observar si existe perdida de continuidad o alteracion en la dirección de las fibras. 

Es de interes en el infarto cerebral, lesiones difusas de la sustancia blanca, alteraciones neurodegenerativas, o en la planificación de una neurocirugia. 


Se lleva a cabo mediante resonancia magnetica utilizando una técnica conocida como “Imagen Ponderada por Difusión”.
  

¿QUÉ ES LA DIFUSIÓN?

Las moleculas de agua, cuando están "libres" y sin barreras se difunden aleatoriamente en todas las direcciones posibles como en una esfera virtual. A esto se le llama: Difusión Isotrópica. 

Representación esquemática de la difusión isotrópica

Sin embargo, en tejidos biológicos la difusión es más compleja y especialmente en el parénquima neuronal. 

Las moléculas están rodeadas de células gliales, membranas axonales semipermeables y vainas de mielina... etc, las cuales en su conjunto restringen el desplazamiento y direccionalidad para la difusión paralela en el sentido de la orientación de las fibras.

En ese caso  ocurre la Difusión Anisotrópica, revelando la geometría y disposición espacial de las estructuras que bloquean la libre difusión de la molécula de agua.

Elipsoide representando la difusión anisotrópica cuyo eje está dado por su respectivo tensor de difusión.

El agua que se desplaza a favor del eje estructural del axón presentará una difusión mayor en este sentido, pero a su vez la difusión en sentido transversal se verá disminuida debido a la presencia de las barreras biológicas encontradas en el parénquima cerebral.

Representación esquemática transversal de un axón y su vaina de mielina

Es decir, dicho llanamente: Se detecta en qué direccion se desplazan mayoritariamente las moleculas de agua, y ello va "dibujando" el conducto por el que fluyen.

 


















1                                                                                                              2

1: Representacion 3D de un voxel isotrópico.

2: Representacion de un voxel con una evidente unidireccionalidad

3                                                                                                                4

3 - Disposicion de los FODs (Distribucion de orientacion de Fibras) sobre la imagen de difusión

4 - Tractografia de fibras según la orientación de los FODs

5                                                                                                                 6

5 y 6: Proceso de mapeo de los tractos obtenidos y elaboracion de imagen de densidad tractográfica

Los colores indican el eje sobre el cual fluyen las moleculas de agua. Aunque no indican en qué sentido del eje está fluyendo.

TRACTOS NEURALES VISTOS MEDIANTE TRACTOGRAFIA

Fasciculos Fronto-Occipitales o Longitudinales: conectan las areas frontales con las areas parietales, temporales y occipitales.

Fasciculo Fronto-Occipital Inferior

Fasciculo Fronto-occipital Superior

Tractografia del Fasciculo longitudinal superior izquierdo

Fascículos Arcuatos o Arqueados: conectan la zona posterior de la unión temporal-parietal con la zona frontal.

Fasciculo Uncinado: conecta zonas del sistema límbico (hipocampo, amigdala, hipotálamo... etc) con los lóbulos frontales. Tiene la curiosidad de ser el ultimo tramo de la materia blanca cerebral en madurar.

Sistema Límbico

Tractografias en posición sagital y coronal mostrando ambos fasciculos uncinados

Cíngulo o Giro Cingular: Circunvolución que rodea el cuerpo calloso por la parte superior. Conecta los lobulos frontal, temporal y parietal.

Tractografia donde se puede ver en verde el Cíngulo, en purpura el Fasciculo Uncinado, en rojo el Fasciculo Arcuato, y en azul el Fasciculo Longitudinal Superior

Cuerpo Calloso: el haz de fibras mas extenso del cuerpo. Conecta los dos hemisferios cerebrales.

Tractografia del cuerpo calloso

Tracto Corticoespinal: Via de conexión desde la corteza cerebral hasta las astas ventrales de la medula espinal. Constituido por axones de neuronas motoras. 

Estas fibras se entrecruzan hacia el lado contralateral en el bulbo raquideo. Por eso los movimientos de un lado del cuerpo se controlan desde el hemisferio opuesto del cerebro!.

Imagen en coronal y sagital. La flecha indica el lugar donde se entrecruzan las fibras

Nervios Ópticos: o II pares craneales. Parten de la retina, se entrecruzan en el Quiasma Optico y continuan su ruta con ramificaciones hacia los Cuerpos Geniculados, hasta llegar al lobulo occipital.

 

Imagenes Patológicas

Infarto Cerebral en el lobulo parietal izquierdo

Tumor

Astrocitoma. Puede apreciarse como el tumor desplaza las fibras por efecto de masa

Agenesia del Cuerpo Calloso

Fuentes:
- http://catai.net/blog/2011/01/tractografia-dti/
- Revista Chilena de Radiologia. Vol 19, nº4 
- http://www.labome.org/research/Visualization-of-the-pyramidal-decussation-utilizing-diffusion-tensor-imaging-a-feasibility-study-ut.html
- Radioanatomie.com
- http://www.intechopen.com/books/clinical-management-and-evolving-novel-therapeutic-strategies-for-patients-with-brain-tumors/functional-mri-diffusion-tensor-imaging-magnetic-source-imaging-and-intraoperative-neuromonitoring-g