Procesamiento de imágenes en SPECT cerebral: Cuantificación de estudios de neurotransmisión en el sistema dopaminérgico y registro de estudios de flujo en la epilepsia farmacorresistente

Abstract

En el contexto de la técnica de SPECT, la simulación Monte Carlo es una herramienta que permite profundizar en el fundamento físico de la formación de la imagen, evaluando diversos aspectos que serían muy difíciles de medir experimentalmente. Monte Carlo es un método estadístico que parte del seguimiento de partículas, generadas aleatoriamente, en una distribución tridimensional. Este seguimiento se hace incluyendo toda la física implicada, modelizada con unas funciones de probabilidad para las diferentes interacciones posibles. Este método se utiliza en diversas especialidades relacionadas con la interacción radiación ionizante-materia como son la medicina nuclear, radioterapia, dosimetría y protección radiológica.<br/><br/>Esta herramienta se empleará en dos aplicaciones: 1) Cuantificación de estudios de SPECT de neurotransmisión y 2) Localización del foco epileptógeno en el contexto de la epilepsia farmacorresistente.<br/><br/>A) Cuantificación de estudios de SPECT de neurotransmisión:<br/><br/>El estudio de los sistemas de neurotransmisión cerebral tiene una gran importancia en el diagnóstico de enfermedades neurológicas y psiquiátricas. En concreto, la disfunción del sistema dopaminérgico presináptico está relacionado con la Enfermedad de Parkinson. La valoración visual es a menudo suficiente para valorar las imágenes del transportador de dopamina (DAT), pero una cuantificación de las imágenes permitiría hacerla menos dependiente del observador. Los valores cuantitativos están afectados por la degradación de las imágenes debido a los efectos asociados a la interacción radiación-materia, a los efectos relacionados con la respuesta del sistema colimador/detector y al efecto de volumen parcial. Para alcanzar la cuantificación exacta de estas imágenes es necesario desarrollar algoritmos de reconstrucción y métodos de corrección de cada uno de los efectos degradantes que afectan a la técnica de SPECT. <br/>Para evaluar la fiabilidad y la exactitud de los algoritmos de reconstrucción y de los métodos de cuantificación se puede hacer uso de las técnicas de simulación Monte Carlo. Por medio de la simulación de maniquíes numérico se puede evaluar la exactitud de un método de cuantificación comparando los valores teóricos (del maniquí) con los valores calculados (en la imagen reconstruida).<br/><br/>B) Localización del foco epileptógeno:<br/><br/>Las crisis epilépticas parciales se caracterizan por presentar un origen focal y porque tienen una elevada farmacorresistencia, por lo que se plantea la búsqueda de otras alternativas terapéuticas. Una posibilidad es el tratamiento quirúrgico extrayendo el foco sin que se produzcan déficits neurológicos significativos. Por este motivo la detección y correcta localización del foco es fundamental para valorara la posibilidad de cirugía en estos pacientes. El método SISCOM permite localizar el foco mediante el registro de dos estudios de SPECT (ictal e interictal) para detectar los cambios de perfusión y esta información funcional registrarla con la imagen de resonancia magnética, que aporta el detalle estructural y así permite localización del foco detectado. La evaluación cuantitativa de los algoritmos de registro empleados en la técnica requiere el conocimiento de una transformación geométrica de referencia. Para obtener esta transformación algunos estudios emplean marcadores externos, otros marcos estereotácticos o el cálculo de la transformación geométrica a partir de los resultados de registros intermedios. Una manera de conseguir este gold standard es por medio de la simulación realista de datos de SPECT.