Bases de Espectroscopía

Dr. Orlando Morales BallesterosResidente de Imagenología diagnóstica y terapéutica

Espectroscopía Espectroscopia por resonancia

magnético… Química Análisis In Vivo de procesos

metabólicos Protón▪ Frecuencia de precesión… ▪ B= Bext + Blocal…

Espectroscopía

Desplazamiento químico; ppm… Radical A v.s. radical de

referencia (3-trimetilsilil[2,2,3,3-2H]propionato sódico (TSP)

0 ppm

Metabolitos detectables en el cerebro normalMetabolito Abreviat

uraLocalización (ppm)

Multiplicidad

Lactato Lact 1,35 Doblete

Alanina Ala 1,47 Doblete

Acetato Ac 1,97 Singlete

N-acetil aspartato

NAA 2,02 Singlete

Glutamato Glx 2,10 Multiplete

Glutamina Glx 2,14 Multiplete

Glutamato Glx 2,35 Triplete

Succinato Succ 2,42 Singlete

Glutamina Glx 2,46 Triplete

N-acetil aspartato

NAA 2,50 Doblete de dobletes

Creatina Cr 3,03 Singlete

Metabolito Abreviatura

Localización (ppm)

Multiplicidad

Colina Cho 3,20 Singlete

Scyllo-inositol sI 3,35 Singlete

Taurina Tau 3,43 Triplete

Colina Cho 3,52 Triplete

Myo-inositol mI 3,55 Doblete de dobletes

Glicina Gly 3,56 Singlete

Glutamato Glx 3,77 Triplete

Glutamina Glx 3,78 Triplete

Alanina Ala 3,79 Cuadriplete

Creatina Cr 3,93 Singlete

Técnica

PRESS (Point Resolved Spectroscopy)

TE: 18-45 ms (corto) 120-288 ms (largo)

Selección del área a estudiar Homogenizar campo magnético

(gradientes)… Cambios en FP solo dependientes de la constante de apantallamiento

TécnicaSupresión de la señal del agua

Agua… concentración 10,000 a 100,000 veces mayor que el resto

Tiempo de Eco (TE)

Optimizar la adquisición del espectro Apariencia del espectro Información obtenida

TE: 18-45 ms (corto) 120-288 ms (largo)

Tiempo de Eco (TE)

TE Largo; número reducido de metabolitos con menor distorsión de la línea base 136ms; Alanina y lactato invertidos; mejor

diferenciación de lípidos TE de corto; visibles mayor número de

resonancias Lípidos, myo-inositol, glutamina o glutamato

Voxel único vs MultivoxelMultivoxel

Características metabólicas de múltiples voxels pero…▪ Mayor dificultad para obtener registro de calidad

(señal/ruido, homogeneidad del campo, definición de picos)▪ Tiempo de adquisición mayor▪ Menor precisión que secuencias de voxel único;

contaminación de voxels vecinos

Voxel único vs MultivoxelVoxel único

Región a estudiar definida (Tumores)Multivoxel

Valorar diferentes regiones El área no está claramente definida

(seguimiento de tumores post-Tx, Biopsia estereotáctica)

Metabolitos

Lípidos (0,9 y 1.3 ppm) Lip Resonancias anchas debidas a los

grupos metil y metileno de los ácidos grasos

Señales menores entre 2-2,5 y 5-6 ppm

Necrosis; criterio de malignidad mas su aparecen en TE largo

Lactato (1,35 ppm) Lact

Metabolismo aerobio-anaerobio de la región

NO en parénquima normal Lesiones altamente celulares;

sobrepasan aporte vascular Lesiones quísticas o necróticas; dificultad

para el lavado del lactato Grado tumoral alto*

Alanina (1,47 ppm) Ala

Aminoácido no esencial Meningiomas

N-Acetil Aspartato (2,02 ppm) NAA Resonancia mas intensa en parénquima sano Marcador neuronal Disminución en pérdida de neuronas o axones

(demencia, placas antiguas de EM, isquemia, esclerosis mesial, tumores – origen extraaxial-)

N-Acetil Aspartato (2,02 ppm) NAA

Segunda resonancia a 2,50 ppm Especificidad… cierto componente

de Glx en el espectro Tomar en cuenta la presencia de

resonancia a 2,02 ppm, no confundir con presencia de NAA (proliferación glial)

Glutamina y glutamato(2,1-2,4 ppm) Glx

Señal secundaría 3,6-3,8 ppm Mejor valoración con TE cortoDifícil separación en campo de 1,5 T Relacionados con componente neuronal

y glialGlutamina, mayor correlación con

procesos patológico (meningiomas)

Creatina y fosfocreatina(3,03 ppm) Cr

Segunda resonancia 3,90 ppm Relación con capacidad energética

cerebral Resonancia con menor variabilidad en

cerebro (Referencia interna) Normalizando valores (NAA/Cr, Cho/Cr)

Baja en tumores cerebrales Bajo nivel energético o secundarios…

Derivados de la colina(3,20 ppm) Cho

Diferentes metabolitos; colina libre, fosforilcolina, glicerofosforilcolina y fosfatidilcolina

Metabolismo de recambio celular; hipercelularidad Metabolitos; Productos de degradación de

destrucción de la mielina Varía en procesos locales y sistémicos

Hepatico… Potencial de prolifereción tumoral (gliomas)

Myo-inositol (3,55 ppm) mI Azucar forma parte de lípidos, fosfatidilinositol y de

un grupo de mensajeros (inositol polifosfatos) Marcador de astrocitos

Aumentado en astrocitomas de bajo grado Disminuido o ausente en tumores no gliales Característico de los hemangiopericitomas V.S.

Meningiomas Alto: Alzheimer, Down, Gliosis, Leucoencefalopatía

multifocal progresiva. Bajo: Encefalopatía hepática

Glicina (3,56 ppm) Gly

Sobrepuesta al mI; aumentado en glioblastomas multiformes…

Tumores gliales, Meningiomas, Mets, PNET

Tumores cerebrales

Tumores cerebrales

Manejo óptimo; Dx lo mas exacto posible IRM, exactitud Dx 30-90% dep. tipo del

tumor Anatomía patológica “Gold Standard”

Biopsias, Mortalidad 1.7%; 8% inflamación o abscesos

ERM correlación con AP

Correlación

Limitaciones Tumores muy heterogéneos Diferente grado tumoral en la misma

lesión Muestra puede no ser representativa

del tumor (no liminación de ERM)▪ Lo mismo puede ocurrir con el voxel (V.

único) Discrepancia entre patólogos…

Parénquima normal VS Tumor Tumores: NAA (2,02) bajo, Cr (3,03) bajo,

Cho (3,20) alto, Gly/mI* (3,55-3,56) alto, presensia de lactato (1,35), Glx (2,1-2,4) alto

Falsos positivos Gliosis reactiva severa Lesiones isquémicas de mas de 1 semana Pseudotumores en EM

Falso positivo

Tumores Gliales

Tumores gliales

Astrocitomas: NAA bajo, moderada reducción de Cr Elevación de Cho

Diversos parámetros para distinguir grado tumoral Niveles de colina Lactato Lípidos myo-Inositol

Grado tumoral

Niveles de colina

Múltiples trabajos; correlación directa entre Cho y grado tumoral en tumores gliales

No demostrado siempre un incremento lineal.

Cho mayor en astrocitoma anaplásico que en bajo grado Niveles de Cho en glioblastoma menores que

en AA*

Lactato

Indicador de alto grado tumoral Aumento de actividad metabólica

con desplazamiento a vía anaerobia Depósito de lactato

Capacidad de lavado… Acumulación en áreas quísticas

Lípidos

Áreas de necrosisTumores de alto grado GBM

Con lípidos Sin lípidos

Menor medida AA

myo-Inositol y glicina

Desceso del mI con el grado tumoral Aumento de glicina en el GBM* Significativa sobreposición entre

grados tumorales

TE corto

TE largo

Meningiomas

Meningiomas

Hallazgos característicos NAA Cho Cr Lac – Ala Glx

NAA y productos N-acetilados En teoría no deberían contener NAA Frecuente resonancia a 2,02 ppm

Contaminación por posicionamiento del voxel Otros compuestos N-Acetilados, diferentes al

NAAMarcada reducción del pico de NAA

en meningiomas

Colina y creatina-fosfocreatina

Cho marcadamente aumentada

Marcada reducción de Cr Confirmado “in vitro”

Lactato y alanina

Lact y ala; pueden estar elevados en algunos meningiomas

Ala elevada; sin explicación pero característico

Glutamina y glutamato

Glx; aumento Glutatión; característico (2,36; 2,9; 3,4;

3,78 ppm) Hallazgo prevalentes y reproducibles;

falta análisis a profundidad

Metástasis

Metástasos

Lesión única?; primario o secundario? Diferenciación dificil, sino imposible sin

histología METS: moderada a marcada reducción de NAA;

Reducción de Cr, Cho elevada Idéntico a algunos astrocitomas

A veces Lip y Lact (GBM) No diferencias significativas en patrones según

origen

METS vs GMB Aumento de Glx en mets Aumento de la relación Lip 1,3/Lip 0,9 Ausencia de Cr NAA muy bajo o ausente* (baja

reproducibilidad)

METS TE: Corto vs TE: Largo

METS vs GBM

Tumor Neuroectodérmico Primitivo (PNET)

PNET

Tumores frecuentes en niños Incremento en Cho; superiores que

astrocitomas y ependimomas Patrones de mI, taurina, Glx

Interpretación incierta

Conclusiones

Tumores en adultos Lip 1,3 superiores en GBM y Mets Ala superiores en meningiomas Cho superiores en AA que Astrocitomas de

bajo grado; Aun mayor en meningiomas Cr inferiores en AA que en ABG; aun

menores en meningiomas

Conclusiones

84% clasificaciones correctas (meningiomas, Astrocitoma de bajo grado, AA, GMB-METS)

PNET; Cho superior al resto; escasa Cr y NAA Ausencia o escasos Lip Ala, inferior a meningiomas pero superior que

astrocitomas de bajo grado, AA y Mets 78% clasificación correcta, 9% no clasificable, 13%

incorrectas

Conclusiones

Meningioma – No meningioma; 94% clasificaciones correctas

Meningiomas atípicos; 83% clasificación correcta

Majós 2005; Espectroscopia por resonancia magnética de protón en el diagnóstico de tumores cerebrales; Universidad de Barcelona